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第三章蛋白质主要内容•第一节氨基酸•第二节蛋白质和肽•第三节蛋白质的变性•第四节蛋白质的功能性质•第五节蛋白质的营养性质•第六节常见食品蛋白质与新蛋白质资源•第七节食品蛋白在加工和贮藏中的变化蛋白质的元素分析•C50～55%•H6～7%•O20～23%•N12～19%（16%，6.25）•S0.2～3.0%•由20种氨基酸(aminoacid)构成的聚合物蛋白质的作用•蛋白质在生物体系中起着核心作用•病毒、细菌、激素、植物和动物细胞原生质都是以蛋白质为基础的•酶是蛋白质食品蛋白质包括可供人类食用、易消化、安全无毒、富有营养、具有功能特性的蛋白质。乳、肉(包括鱼和家禽)、蛋、谷物、豆类和油料种子是食品蛋白质的主要来源。随着世界人口的增长，为了满足人们对蛋白质逐渐增长的需求，不仅要寻求新的蛋白质资源和开发蛋白质利用的新技术，而且还应更充分地利用现有的蛋白质资源和考虑成本。因此，必须了解和掌握食品蛋白质的物理、化学和生物学性质，以及加工处理对这些蛋白质的影响，从而进一步改进蛋白质的性质．特别是营养品质和功能特性。蛋白质的分类根据组成分类•单纯蛋白质（homoproteins）–仅有氨基酸组成的蛋白质•结合蛋白质（conjugatedproteins）–氨基酸与非蛋白质组分复合的–非蛋白质组分称为辅基•衍生蛋白质（homoproteins）–经酶或化学方法处理的蛋白质结合蛋白质•核蛋白（核蛋白体）•糖蛋白（卵清蛋白、κ-酪蛋白）•磷蛋白（α-和β-酪蛋白、激酶、磷酸化酶）•脂蛋白（蛋黄蛋白质、几种肌浆蛋白质）•金属蛋白（血红蛋白、肌红蛋白和几种酶）•球蛋白(globular)–以球状或椭圆状存在的蛋白质–由多肽链自身折叠而造成•纤维状蛋白（棒状分子）(fibrous)–含有相互缠绕的多肽链根据大体上的结构形式分类1、氨基酸的一般性质（1）结构CCOOHHRNH2第一节氨基酸（2）分类非极性氨基酸：Ala,Ile,Leu,Phe,Met,Trp,Val,Pro极性氨基酸带正电荷侧链氨基酸：Lys,Arg,His带负电荷侧链氨基酸：Asp,Glu无电荷侧链氨基酸：Ser,Thr,Tyr,Asn,Gln,Cys,Gly按R的极性分类人体必需氨基酸有Met、Trp、Lys、Val、Leu、Ile、Phe及Thr八种，此外His对于婴儿的营养也是必需的。甘丙缬亮异脂链丝苏半蛋羟硫添脯酪色苯杂芳环天谷精赖组酸碱除甘氨酸外都具有旋光性。在植物或动物组织的蛋白质水解物中，仅发现Ｌ－型异构体。（3）氨基酸的旋光性（4）氨基酸的酸－碱性质羧基能电离成COO-和H+；氨基能接受质子，形成铵盐。氨基酸是两性电解质甘氨酸提供质子，可释放质子提供电子对，可接受质子•氨基酸的等电点兼性离子以电中性状态存在时的pH被称为等电点（pI）。（5）氨基酸的疏水性是指氨基酸从水转移至乙醇中的自由能变化△G•蛋白质在水中的溶解度主要取决于氨基酸组分侧链上极性（带电或不带电）和非极性（疏水）基团的分布。•ΔGt被用来表示氨基酸的疏水性。•ΔGt具有加和性•缬氨酸•ΔGt,Val=ΔGt,Gly+ΔGt,异丙基侧链•ΔGt,异丙基侧链=ΔGt,Val-ΔGt,Gly（7）氨基酸的光学性质芳香族氨基酸Trp、Tyr和Phe在紫外区(250～300nm)吸收光。此外，Trp和Tyr在紫外区还显示荧光。氨基酸吸收的λmax/nm摩尔消光系数/（cm-1·mol-1）荧光的λmax/nm苯丙氨酸259190282色氨酸2795500348酪氨酸2781340304芳香族氨基酸的紫外吸收和荧光2、氨基酸的化学反应性酰基化反应、烃基化反应、酯化反应。氨基酸与茚三酮、邻苯二甲醛或荧光胺反应是氨基酸定量分析中常用的反应。与茚三酮反应•1摩尔的氨基酸，与2摩尔茚三酮生成1摩尔紫色物质，在570nm显示最高吸收。•脯氨酸和羟脯氨酸产生一种黄色物质，它在440nm显示最高吸收。•常用来定量游离氨基酸。与邻苯二甲醛反应•当存在2-巯基乙醇时氨基酸与邻-苯二甲醛反应（1，2-苯二甲醛）反应生成高荧光的衍生物•在380nm激发时在450nm具有最高荧光发射•定量氨基酸、蛋白质和肽2-巯基乙醇CCOOHH+RCHCOOHNH2HS-CH2-CH2OHNHCNH2COOHS-CH2-CH2OH与荧光胺反应•含有伯胺的氨基酸、肽和蛋白质与荧光胺反应成高荧光的衍生物•在390nm激发时，在475nm具有最高荧光发射•被用于定量氨基酸以及蛋白质和肽。N+R-CH-COOHNH2CHCOOHROOOO+H2O1、蛋白质的一级结构（PrimaryStructure）指氨基酸通过共价键（肽键）连接而成的线性序列(LinearSequence)第二节蛋白质和肽肽键不同于C-N单键和C=N双键；肽键具有部分单键性质同时又有双键性质；肽键不能自由旋转；肽单位平面有一定的键长和键角。肽单位是刚性平面结构；肽单位结构特征氨基酸残基周期性的（有规则的）空间排列。主要包括螺旋结构和伸展片状结构。2、蛋白质的二级结构（SecondaryStructure）（1）螺旋结构-螺旋（主要的，最稳定的）；310-螺旋；π-螺旋氢键氢键（2）β折叠结构一种锯齿形结构。它比螺旋较为伸展稳定性：β-折叠片＞-螺旋β-折叠片～高变性温度加热和冷却×-螺旋β-折叠3、蛋白质的三级结构（TertiaryStructure）二级结构进一步折叠成紧密的三维结构（多肽链的空间排列）肌红蛋白亲水性——蛋白质-水界面；疏水性——内部β-乳球蛋白4、蛋白质的四级结构（QuaternaryStructure）是指含有多于一条多肽链的蛋白质分子的空间排列，以二聚体、三聚体、四聚体等形式存在。蛋白质形成二级、三级和四级结构，并使之保持稳定的相互作用力包括两类：①蛋白质分子内固有的作用力，所产生的分子内相互作用。②周围溶剂影响所产生的分子间相互作用。5、稳定蛋白质结构的作用力蛋白质结构稳定疏水相互作用范德华力二硫键氢键静电相互作用6、蛋白质构象稳定性和适应性蛋白质分子并非是刚性分子，相反它们是高度柔顺性分子。蛋白质分子的天然状态属于介稳定状态。蛋白质结构对于介质环境的适应性是十分必要的，因为这有利于蛋白质执行某些关键的功能。例如，酶与底物或辅助配体的有效结合，涉及多肽链序列键合部位的重排。对于只有催化功能的蛋白质，通过二硫键使蛋白质的结构保持高度的稳定性，分子内的这些二硫键能够有效降低构象熵，减少多肽链伸长的倾向。7、蛋白质的物理化学性质和肽蛋白质的物理化学性质（酸碱性、水解、颜色反应、疏水性）肽生物活性肽（三肽胃泌素、四肽胃泌素、谷胱甘肽、酪蛋白磷酸肽）1、蛋白质变性的概念由于外界因素的作用，使天然蛋白质分子的构象发生了异常变化，从而导致生物活性的丧失以及物理、化学性质的异常变化，不包括一级结构上肽键的断裂。第三节蛋白质的变性物理性质的改变凝集、沉淀粘度增加旋光值改变紫外、荧光光谱发生变化化学性质的改变酶水解速度增加分子内部基团暴露生物性能的改变抗原性改变生物功能丧失2、蛋白质变性现象食品蛋白质变性产生的效果食品蛋白质变性后通常引起溶解度降低或失去溶解性，从而影响蛋白质的功能特性或加工特性。在某种情况下，变性又是需宜的。例如，豆类中胰蛋白酶抑制剂的热变性，可能显著高动物食用豆类时的消化率和生物有效性。部分变性蛋白则比天然状态更易消化，或具有更好的乳化性、起泡性和胶凝性。•变性过程的可逆性•在某些情况下，变性过程是可逆的，–例如，有的蛋白质在加热时发生变性，冷却后，又可复原。•可逆变性～三级和四级结构变化•不可逆变性～二级结构也发生变化•二硫键的断裂→不可逆变性3、影响蛋白质变性的因素物理因素（1）热在加热条件下，肽键产生强烈的热振荡，导致维持蛋白质空间结构的次级键破坏，天然构象解体。变性速率取决于温度。对许多反应来说，温度每升高1℃，转化速率约增加2倍。可是，对于蛋白质变性反应，当温度上升1℃，速率可增加600倍左右，因为维持二级、三级和四级结构稳定性的各种相互作用的能量都很低。•蛋白质对热变性的敏感性取决于多种因素，如蛋白质浓度、水活性、pH、离子强度和离子种类等。•即使蛋白质用温和方法脱水，如冷冻干燥法仍然可引起某些蛋白质变性。蛋白质(或酶)在干燥条件下比含水分时热变性的耐受能力更大，说明蛋白质在有水存在时易变性。变性温度Td蛋白质溶液在逐渐加热到临界温度以上时，蛋白质的构象从天然状态到变性状态有一个显著地转变，这个转变的中点温度称为熔化温度Tm，或变性温度Td，此时天然状态与变性状态浓度比为1。蛋白质热变性温度（℃）蛋白质热变性温度（℃）牛血清蛋白65α-乳清蛋白83血红蛋白67β-乳球蛋白83鸡蛋蛋白76大豆球蛋白95肌红蛋白79燕麦球蛋白108（2）静高压压力诱导蛋白质变性的原因主要是蛋白质的柔性和可压缩性。尽管氨基酸残基是被紧密地包裹在球状蛋白质分子的内部，但是仍然存在一些恒定的空隙空间，这就使蛋白质具有可压缩性。加压25℃100～1200MPa外压消失压力引起的蛋白质变性是高度可逆的！高静压在食品加工过程中作为一种工具已经引起食品科学家的广泛关注，例如灭菌和胶凝化。在200～1000MPa高压下灭菌，使细胞膜遭到不可逆破坏，同时引起微生物中细胞器的解离，从而达到灭菌的目的。关于压力胶凝化作用已有不少报道和应用，如将蛋清、16％大豆球蛋白或3％肌动球蛋白在1OO～700MPa静液压下，于25℃加压30min，则可形成凝胶，其质地比热凝胶柔软。静液压也常用于牛肉的嫩化加工，一般处理压力为100～300MPa。目前压力加工是一种较热加工理想的方法，加工过程中不仅必需氨基酸、天然色泽和风味不会损失，特别是一些热敏感的营养或功能成分能得到较好的保持，而且也不会产生有害和有毒化合物。但是因为成本关系，尚未得到广泛应用。（3）剪切机械处理，如揉捏、振动或搅打等高速机械剪切，都能引起蛋白质变性。在加工面包或其它食品的面团时，产生的剪切力使蛋白质变性。剪切速率愈高，蛋白质变性程度则愈大。同时受到高温和高剪切力处理的蛋白质，则发生不可逆变性。（4）辐照芳香族氨基酸残基吸收紫外线，若能量高，能打断二硫键，导致构象变化。食品进行一般的辐射保鲜时，辐射对食品蛋白质的影响极小。原因：1.辐射剂量低；2.食品中水的裂解减少了其他物质的裂解。（5）冷冻（6）界面作用蛋白质物理变性技术的应用仍以热杀菌技术应用最广，但高压、辐射等技术确是现在研究的热点。化学因素（1）pH极端pH值时，蛋白质分子内的离子基团产生强静电排斥作用，促使蛋白质分子的构象发生变化。pH引起的变性大多数是可逆的，然而，在某些情况下，部分肽键水解，天冬酰胺、谷氨酰胺脱酰胺，碱性条件下二硫键的破坏，或者聚集等都将引起蛋白质不可逆变性。酸和碱可以加速热变性。一般水果罐头的杀菌温度较蔬菜低。（2）有机溶质尿素和盐酸胍（GuHCl）尿素和盐酸胍优先和变性蛋白质结合。促进疏水氨基酸残基在水相中增溶，也降低了疏水相互作用。（3）有机溶剂乙醇、丙酮改变水的介电常数，改变静电作用。非极性侧链在有机溶剂中比在水中更易溶解，有机溶剂能穿透到疏水区，削弱或打断疏水相互作用。（4）表面活性剂SDS（十二烷基硫酸钠），强有力的蛋白质变性剂。机理：破坏了蛋白质的疏水相互作用，促使天然蛋白质伸展，非极性基团暴露于水介质中，导致了天然与变性蛋白质之间的平衡移动，引起蛋白质不可逆变性。低浓度（离子强度≤0.2）静电中和作用稳定了蛋白质的结构较高的浓度（＞1mol/L）离子特异效应（5）促溶盐其他成分蛋白质相互作用食品色泽食品风味食品外形食品质构糖脂肪构成食品品质贡献多大？第四节蛋白质的功能性质蛋白质的功能性质：在食品加工、保藏、制备和消费期间影响蛋白质在食品体系中的性能的那些蛋白质的物理和化学性质。食品蛋白质在食品体系中的功能作用Functionalrolesoffoodproteinsinfoodsystems蛋白质的功能性质的种类•水化性质•取决于蛋白质与水的相互作用，包括水的吸收与保留、湿润性、溶涨、分散