食品化学-10级课件-蛋白、肽及酶专题

蛋白质、肽与酶蛋白质是由不同的氨基酸通过肽键相互连接而成的巨型分子，组成蛋白质的氨基酸通常有20种，其中有8种是必需氨基酸，包括Lys、Phe、Met、Trp、leu、Ile、Val、和Thr由少于10个氨基酸分子缩合形成的肽，称为寡肽，超过10个氨基酸形成的肽称为多肽，当组成肽的氨基酸数目达到50个以上时即为蛋白质。

食品中的蛋白质主要营养功能是为人体提供必需氨基酸；如果糖和脂肪不足，蛋白质也可用作能源，在正常情况下，食品提供的总热量中的11%～13%是由蛋白质提供的；部分蛋白质可作为生物催化剂（酶）用于食品工业中。蛋白质研究领域，最受食品科学家关注的是生物活性肽和酶。生物活性肽的特点现代营养学发现：人类摄食蛋白质经消化酶作用后，大多以小肽的形式吸收，以游离氨基酸形式吸收的比例很小。

肽与氨基酸相比，吸收速度更快，且以完整的形式通过主动吸收（氨基酸属被动吸收）直接进入血液循环，具有低能耗、不饱和的特点。此外，氨基酸只有20种，功能可数，而肽的种类成千上万，其生理功能也多种多样。肽与蛋白质相比，首先，肽是体现信息的信使，可引起各种各样不同的生理活动和生化反应调节；其次，肽的活性极高，其最低有效浓度多在ppm数量级；第三，肽分子量较小，易于改造，易于合成，而大分子蛋白质不具备这一特点生物活性肽的种类机体内源性生物活性肽如人生长激素、胰岛素等已实现商业化生产和医疗应用。天然的外源性生物活性肽主要是由食物中的蛋白质酶解产物中分离得到的，这些肽片段隐含在蛋白质序列中，不表现生物学活性，酶解释放后，即表现出各种功能活性。迄今为止，人们已经分离出具有重要生理活性的肽100多种，如类啡肽（阿片活性肽）、抗高血压肽（ACE抑制肽）、矿物质吸收促进肽（如酪蛋白磷酸肽）、免疫调节肽、抗血栓肽、抗菌肽、抗氧化肽（如谷胱甘肽）、降血脂功能肽、具保肝护肝作用的高F值寡肽等。以来源不同划分：乳肽、大豆肽、白蛋白肽、玉米肽、小麦蛋白肽、丝肽、水产蛋白肽等。生物活性肽的应用肽类药物：具有显著临床效应的活性肽，主要通过化学合成的方法生产，目前已生产出近百种肽类药物，如人工合成的胰岛素（21肽+30肽）已广泛用于临床，拯救了成千上万糖尿病患者。肽类抗菌剂：Nisin（34肽）、ε-聚赖氨酸（10-30肽）、杆菌肽锌（12肽鋅盐）

化妆品：蛋白质和肽对皮肤起修补和更新作用，且参与合成人体内抗体、白细胞和吞噬细胞等；多肽链中含有较多的氨基、羧基等亲水基团，对皮肤有良好的保湿作用。保健食品：现代社会的多数“文明病”‘富贵病”均可找到对之预防或辅助治疗有效的生物活性肽，所以：

→食物蛋白质酶解生产特定功效的活性肽→开发含生物活性肽的食品

→提高健康，预防疾病。几种生物活性肽酪蛋白磷酸肽ACE抑制肽胶原肽谷氨酰氨肽高Ｆ值寡肽酪蛋白磷酸肽（CaseinPhosphopeptides,CPP)酪蛋白磷酸肽(CPP)是以牛乳酪蛋白为原料，通过酶解分离得到的生物活性肽。CPP分子由二十到三十几个氨基酸残基组成，其中包括4至7个成簇存在的磷酸丝氨酰基。生理活性（功能）：促进人体对钙、铁、锌等二价矿物营养素的吸收和利用。从αs1酪蛋白得到的CPP的结构从αs2酪蛋白得到的CPP的结构-(2)Asn-Thr-Met-Glu-His-Val-SerP-Serp-SerP-Glu-Glu-Ser-Ile-Ile-SerP-Gln-Glu-Thr-Tyr-Lys(21)--(46)Asn-Ala-Asn-Glu-Glu-Glu-Tyr-Ser-Ile-Gly-SerP-SerP-SerP-Glu-Glu-SerP-Ala-Glu-Val-Ala-Tjr-Glu-Glu-Val-Lys((70)从β-酪蛋白得到的CPP的结构CPP的作用机理添加CPP的处理组股骨骨密度与假手术组差异不显著，且都显著高于切除卵巢的对照组CPP对切除卵巢的老年雌性大鼠骨密度的影响H.Tsuchitaet.Al(1996)4种CPP对生长期大鼠骨钙的影响生庆海等：（2006）股骨指数：：双侧股骨重与体之比重CPP的特性CPP与传统的钙吸收促进剂VD相比，具有以下特点：CPP除了促进钙吸收外，还能促进铁、锌等二价矿物营养素的吸收；而VD

只对钙的吸收利用起促进作用VD可促进小肠上部可饱和的钙的主动运输吸收，VD的作用受年龄和钙摄入量的影响；CPP促进小肠下部不可饱和的被动扩散吸收，这种吸收不受年龄和VD变化的影响。而钙的被动扩散吸收的比例远大于主动运输吸收。VD摄入过量会对肾和骨造成一定的危害；而CPP来源于牛乳蛋白质，超量使用时也不会对人体产生任何毒副作用。来源于αs1-酪蛋白的生物活性成分多肽片段多肽名称生理活性功能αs1-CN(f90-96)α-Caseinexorphin类吗啡活性αs1-CN(f90-95)α-Caseinexorphin类吗啡活性αs1-CN(f91-92)抑制ACE活性αs1-CN(f23-27)αs1-Casokinin-5抑制ACE活性αs1-CN(f28-34)αs1-Casokinin-7抑制ACE活性αs1-CN(f194-199)αs1-Casokinin-6抑制ACE活性,免疫调节αs1-CN(f43-79)7PCaseinphosphopetide促进钙吸收αs1-CN(f43-58)2PCaseinphosphopetide促进钙吸收αs1-CN(f59-79)5PCaseinphosphopetide促进钙吸收来源于αs2-酪蛋白的生物活性成分多肽片段多肽名称生理活性功能αs2-CN(f2-21)Caseinphosphopetide促进钙吸收αs2-CN(f46-70)Caseinphosphopetide促进钙吸收来源于β-酪蛋白的生物活性成分多肽片段多肽名称生理活性功能β-CN(f60-70)β-Casomorphin-11类吗啡活性β-CN(f60-66)β-Casomorphin-7类吗啡活性,抑制ACE活性β-CN(f60-64)β-Casomorphin-5类吗啡活性,抑制ACE活性β-CN(f177-183)β-Casokinin-7抑制ACE活性β-CN(f193-202)β-Casokinin-10抑制ACE活性β-CN(f63-68)Immunopeptide免疫调节活性β-CN(f191-193)Immunopeptide免疫调节活性β-CN(f1-25)4PCaseinphosphopetide促进钙吸收来源于к-酪蛋白的生物活性成分多肽片段多肽名称生理活性功能к-CN(f33-38)Casoxin6类吗啡活性к-CN(f60-70)Casoxin11类吗啡活性к-CN(f38-39)免疫调节活性к-CN(f106-116)Casoplatelin抑制血小板凝集,抗血栓к-CN(f112-116)抗血栓к-CN(f113-116)抗血栓ACE(Angiotensionconvertingenzyme)的作用肾素一血管紧张素系统为升压系统，血管紧张素原在肾素的作用下，转化为AngI，AngI(10肽）在ACE作用下从羧基端水解掉二肽（Val-Leu)转化为AngⅡ（8肽）。AngⅡ的作用使血压升高。激肽释放酶—激肽系统为降压系统，其中舒缓激肽为降压物质，它能舒缓毛细血管增加其通透性，使血压下降，ACE则使舒缓激肽失去活性，使前列腺素合成减少，引起血压升高。ACE抑制肽的作用降血压肽是一类具有ACE抑制活性的肽物质，属于竞争性抑制剂。ACE抑制肽多为寡肽，氨基酸序列和肽链长度各有不同，但具有类似的功能。ACE抑制肽与ACE的活性中心的亲和力比AngI或舒缓激肽更强，并且一旦和ACE活性中心结合，就难以释放出来，从而阻碍AngI转化为AngⅡ以及催化水解舒缓激肽成为失活片段，起降血压作用。ACE抑制肽的结构特点ACE抑制肽的抑制活性与其AA种类和组成密切相关。有关ACE抑制剂活性与结构的关系的研究认为，C端是Pro（10.87)、Phe（10.45)、Tyr（9.61)或序列中含有疏水性AA(如Leu、Trp、Ile）是维持其高活性所必需的.二肽的N端为芳香族AA（Phe或Tyr）或C端为Tyr、Trp、Pro有最强的抑制作用。ACE抑制肽的来源ACE抑制肽来源已报道的有：乳蛋白、玉米醇溶蛋白、大豆蛋白、大米蛋白、大蒜蛋白、鱼蛋白、贝类蛋白等。从玉米醇溶蛋白得到的Leu-Pro-Pro(具有最强ACE抑制活性）从酒粕中得到的Ile-Tyr-Pro-Arg-Tyr和Tyr-Gly-Gly-Tyr从大豆中得到的Asp-Leu-Pro从乳蛋白中得到的Phe-phe-Val-Ala-pro、Thr-Thr-met-pro-leu-Trp和Ala-Val-Pro-Tyr-pro-Gln-Arg不少抑制活性较强的降血压肽的结构并不符合前述结构规律，如Masui等用碱性蛋白酶酶解沙丁鱼获得ACE抑制肽主要由酸性AA组成，疏水性AA含量很低；Suentsuna等分析了来源于15种鱼贝类ACE抑制剂的氨基酸组成，发现鱼类富含Asp、Glu、Arg、Pro、I1e、Lys，贝类富含Asp、Glu、Lys。胶原、明胶和胶原肽（水解胶原蛋白）胶原是动物体内含量最多的细胞外蛋白质，广泛分布于结缔组织、皮肤、骨骼、韧带、巩膜等部位，角膜几乎完全由胶原组成。胶原具有三螺旋结构和生物活性。明胶是胶原在酸、碱、酶或高温作用下的变性产物，与胶原氨基酸组成相同，但失去了生物活性。与胶原比，明胶分子量降低，分子量分布变宽，工业明胶分子量范围是15000～250000，平均50000～70000.能溶于60℃以上热水，冷却会形成凝胶。胶原肽是明胶在酶作用下进一步降解产物，平均分子量3000～5000，冷水可溶，冷却后不能成胶。氨基酸组成特点缺少胱氨酸和色氨酸甘氨酸含量占1/3.含有其它蛋白质中不存在的羟赖氨酸和羟脯氨酸。绝大多数蛋白质中脯氨酸含量很少，而胶原中脯氨酸和羟脯氨酸是各种蛋白质中含量最高的。故胶原具有微弹性和很强的拉伸强度。胶原蛋白和胶原肽的应用

——美容和保健具有良好保湿、修复皮肤、美白、滋润毛发作用，目前较高档次的护肤品中很少不用胶原蛋白或其水解物的。减肥、降脂、补钙：羟脯氨酸可能是一种具有独特生理活性的氨基酸，在不抑制食欲、减少进食条件下，可减轻营养性肥胖，降低血脂；血浆中的羟脯氨酸是将钙运送到骨细胞的运载工具，骨组织中胶原是羟基磷灰石的粘合剂，因此补钙应与补充胶原蛋白一起进行。胶原蛋白和胶原肽的应用

——在食品中的应用功能作用：乳化剂、稳定剂、发泡剂、胶冻剂、澄清剂（与单宁合用）。可用于肉制品、乳制品、饮料、模拟食品（仿生海参、人造鱼翅等）、可食用包装膜等。谷氨酰氨肽应激状态下生物体对某种非必需氨基酸(DAA)的需要量超过该氨基酸在体内的合成量，此时在营养上对正常人是DAA，但对病人不可缺少，这种氨基酸称为“条件必需氨基酸”（CEAA）。饥饿、创伤、酸中毒、以及过量运动等应激状态下，人体对谷氨酰胺（Gln）的需求量远远超过体内合成Gln的能力，因而Gln是一种“条件必需氨基酸”。由于谷氨酰胺的溶解度低，而且在水溶液中不稳定，在加热条件下生成有毒的焦谷氨酸和氨，限制了谷氨酰胺的应用。谷氨酰氨肽溶解度高，溶液稳定性好，在体内能快速降解为谷氨酰胺，可作为谷氨酰胺补充剂。谷氨酰氨肽的来源很多量大价廉的植物蛋白，尤其是谷蛋白中Gln的含量很高,可以用来制备富含Gln的活性肽。可用于制备谷氨酰胺肽的植物蛋白种类主要有小麦蛋白、玉米蛋白和大豆蛋白

几种制取谷氨酰氨肽的原料蛋白小麦蛋白可分为清蛋白、球蛋白、麦醇溶蛋白和麦谷蛋白，主要是麦醇溶蛋白和麦谷蛋白。小麦蛋白质中谷氨酸含量是所有植物蛋白中含量最高的，约占蛋白总量的35%，而且谷氨酸残基在蛋白质中的存在形式是其酰胺——谷氨酰胺，而不是游离的酸。因此小麦蛋白是制备谷氨酰胺肽的最佳原料蛋白。大豆蛋白中谷氨酰胺的含量也非常高，约占20％，也可作为制备谷氨酰胺肽的原料蛋白。而且大豆肽已经被证明有很多的生理功能，如降血压、降胆固醇等，因此如果用大豆蛋白来制备谷氨酰胺肽，会使其具有多重生理功能。玉米醇溶蛋白(Zein)中Gln含量在15％以上，淀粉加工的副产品玉米黄粉中含60％以上的蛋白，选择玉米黄粉蛋白作为制备谷氨酰胺肽的原料蛋白，可将副产物高值化利用。谷氨酰氨肽的功能及应用作为口服营养液，在临床上用于辅助治疗或日常生活中用于保健膳食：

90年代，日本首先从谷蛋白中开发出富含Gln的活性肽营养液，并证明：与相同氨基酸组成的游离氨基酸混合物相比，可明显增强大鼠肠粘膜蛋白的形成并能阻止肠炎的发生。用于饲料中，改善幼小动物的肠营养状况：谷氨酰胺肽可维持或改善仔猪肠道的营养吸收功能(为小肠绒毛提供其必需能量)，保证仔猪断奶后肠道绒毛的正常形态与功能。用于运动饮料或食品中，起快速恢复疲劳，减少肌肉损伤作用。高F值寡肽由3～7个氨基酸残基组成的混合小肽，其中支链氨基酸（Val、Leu、Ile)和芳香族氨基酸（Tyr、Phe、Trp)含量的摩尔比值（F值）大于20.三种支链氨基酸均是必需氨基酸，在人体中只有分解代谢，而没有合成代谢。三种支链氨基酸代谢特点：是惟一的主要在肝外组织氧化的必需氨基酸，而其他氨基酸则都要经过肝脏代谢，三种支链氨基酸主要氧化部位在肌肉，分解代谢开始阶段基本彼此相同，而后的分解代谢途径各异，最终产物也各不同。高F值寡肽的生理功能及应用用于急性肝损伤(急性肝炎，急性肝坏死)及肝性脑病的辅助治疗药剂：正常组支链氨基酸和芳香族氨基酸的摩尔比值[F值]为2.86，而急性肝炎组F值为1.51，急性肝坏死组F值为0.88,补充高F制剂可缓解病人症状。抗疲劳、改善术后和卧床病人的蛋白质营养状况：因为支链氨基酸主要在肌肉组织中代谢，在应急状态下可直接向肌肉提供能量，减轻疲劳，具有促进氮储留和蛋白质合成的作用。抑制癌细胞的增殖：癌症患者支链氨基酸消耗较多，加速病情的发展。日本学者正幸等进行动物试验证明，支链氨基酸在促进荷瘤大鼠肌肉蛋白合成的同时，对移植的吉田肉瘤生长无刺激作用，为此有人正在研究配制不平衡氨基酸输液，配合化学治疗，以抑制癌细胞的生长。·制取高F值寡肽原料的选择生产为高F值寡肽产品对原料蛋白的氨基酸组成有特殊要求：F值应相对较高。酶食品内源酶，影响食品的品质：

果胶酶影响硬度淀粉酶影响甜度多酚氧化酶影响色泽脂肪酶影响风味食品加工中加入酶的目的：

制造食品或食品原料(酶法或生物法合成）增加提取成分的速率和产量（果汁和酒）改良风味（风味酶）提高食品品质（蛋液中糖的去除）

酶制剂的生产应用现状2000年全球食品工业用酶制剂的总销售额为2.51亿美元，约占总量的50%，2005年增长到6.293亿美元，其中食用约2.9亿美元。其中生产高果糖浆的葡萄糖异构酶约占40%，凝乳酶占34%，饮料用酶制剂约为10%。2000年中国共生产各种酶制剂27.2万吨，产品主要有：糖化酶（占65%）、蛋白酶（14.33%）和α淀粉酶（15%），此外有少量的葡萄糖异构酶，果胶酶、脂肪酶、纤维素酶等。食品加工中常用的酶（１）——水解酶类糖酶：淀粉酶、转化酶、乳糖酶、纤维素酶、果胶酶脂肪酶蛋白酶风味酶植酸酶其它：维生素B1水解酶、色素降解酶食品加工中常用的酶（2）——氧化还原酶类葡萄糖氧化酶及过氧化氢酶过氧化物酶抗坏血酸氧化酶脂氧合酶多酚氧化酶多为食品内源酶

食品加工中常用的酶酶在淀粉加工中的应用以淀粉为原料，用一种或数种淀粉酶作用生产各种淀粉糖：麦芽糖、麦芽糊精、葡萄糖、果糖、果葡糖浆及功能性低聚糖等。使用的酶：淀粉酶(包括4种)、异构酶

糖酶课件在乳品加工中的应用乳糖酶降解乳糖。凝乳酶用于制造干酪。过氧化氢酶用于消毒牛奶，破坏残留的H2O2。脂肪酶用于干酪和黄油的风味形成。在酒类酿造中的应用淀粉酶用于啤酒、白酒、黄酒和酒精生产中，可提高生产效率和产品出率。果胶酶、酸性蛋白酶、淀粉酶可用于果酒制造，提高过滤速率，并澄清酒体。在肉、蛋、鱼加工中的应用植物蛋白酶用于肉类嫩化剂（水解胶原蛋白）。蛋白酶用于调味料的生产,咸味香精先水解再非酶褐变。葡萄糖氧化酶和过氧化物酶共同处理用除去蛋品中的葡萄糖，防止褐变发生，还可用于虾、蟹肉保鲜。转谷氨酰胺酶用于碎肉的再利用谷氨酰胺转胺酶谷氨酰胺转胺酶又名转谷氨酰胺酶，简称TG。在自然界中广泛存在于人体、高级动物、植物和微生物中，是一种酰基转移酶，可以催化