3蛋白质在食品加工中的应用

A B C
影响水化作用的因素
1.蛋白质自身的状况
形状、表面积大小、蛋白质粒子表面极性基
团数目、蛋白质粒子的微观结构是否多孔等。
2.蛋白质溶液的pH值
3.电解质
应用
1

脱 水 猪 肉 的 加 工
在加工脱水猪肉时，利用 蛋白质的水化作用，可提 高了脱水猪肉结合水的能 力，复水时较易嫩化。
疏水相互作用
二硫键
范德华引力
在蛋白质中结构的四种层次：
(a)一级结构(氨基酸序列)(b)二级结构(а-螺旋)(c)三级结构(d)四级结构
鲸肌红蛋白的三级结构
蛋白质的四级结构
2. 蛋白质与氨基酸的性质
一、 氨基酸的理化性质
（一）氨基酸的物理性质
1 2 3
溶解性 熔点 旋光性 味感
4



1溶解性
等电点沉淀
重金属盐沉淀
与带负电荷蛋白质结成不溶性盐
生物碱试剂和某些酸类沉淀
与带正电荷蛋白质生成不溶性盐
加热变性沉淀 天然结构解体，疏水基外露， 破坏水化层及带电状态
蛋白质的乳化性质与起泡性质
蛋白质是两性分子，能在 水-气界面和油-水界面形 成高黏弹性薄膜，而且比 低分子表面活性剂所稳定 的泡沫和乳状液更稳定。 因此，在食品中有着广泛 的应用。
蛋白质的沉淀作用
蛋白质沉淀的基本原理
蛋白质溶液是稳定胶体溶液的原因
水化膜
同性电荷
蛋白质沉淀：破坏其中的一个因素，都能使蛋白 质从溶液中析出。
在鸡蛋清 中加入硫酸 铵会发生什 么现象？
会产生两种现象
盐溶（低 浓度盐）
盐析（高 浓度盐）
盐溶原理 水化作用
蛋白质表面电荷吸附 某种盐离子后，带电 表层使蛋白质分子彼 此排斥，而蛋白质分 子与水分子间的相互 作用却加强，因而使 溶解度提高。
讨论
在进行煮浆时要注意哪些问题， 怎么选择工艺参数？
总结
煮浆时间、温度、是否搅拌；用什 么溶剂打浆等对煮浆都有影响。
食品化学
—— 蛋白质化学
张亮
目 录
1. 概述 2. 蛋白质与氨基酸的性质 3. 蛋白质、氨基酸代谢 4. 食品原料中的蛋白质
1. 概述
一、蛋白质的组成
在日常生活中， 提到蛋白质，认 为它对人体健康 有那些重要意义？
（一）
蛋白质是生物体内必不可少的重要成分
（二）
蛋白质在生命活动中具有举足轻重的作用
结合蛋白(conjugated protein)： 由简单蛋白与其它非蛋白成分结合而成。 （1）色蛋白：由简单蛋白与色素结合而成。如血红 素、过氧化氢酶、细胞色素c等。 （2）糖蛋白：由简单蛋白与糖类物质组成。如细胞 膜中的糖蛋白等。 （3）脂蛋白：由简单蛋白与脂类结合而成。 如血清 -，-脂蛋白等。 （4）核蛋白：由简单蛋白与核酸结合而成。如细胞 核中的核糖核蛋白等。 （5）磷蛋白：由简单蛋白质和磷酸组成。如胃蛋白 酶、酪蛋白、角蛋白、弹性蛋白、丝心蛋白等。
变性蛋白质的特点
1)肽链松散，空间结构改变。
2)失去生物活性。
3)溶解度降低，易形成沉淀析出。
4)易被蛋白水解酶消化水解。

可逆的变性：除去变性因素，蛋白质构象可恢复者。 不可逆的变性：除去变性因素，蛋白质构象不可恢复者。
应用
品蛋 加白 工质 中变 的性 应在 用食 变性蛋白质更易被人体消化。食品 加工中利用蛋白质的变性可以制成 豆腐，酸乳，腌蛋等。食品卫生中 的乙醇消毒灭菌和加热蒸煮杀菌， 均是蛋白质变性的实践应用。
蛋白质变性的概念
蛋白质在物理或者化学 作用下发生理化特性和生
物学特性变化的过程称为 变性作用。这里所说的变 是指蛋白质的某些物理性 质（如溶解度降低）和生 物活性（如酶的催化作 用），化学性质一般并无 多大变化。
从分子结构看， 变性作用是蛋白 质分子多肽链特 有的有规则排列 发生了变化，成 为较混乱的排列。

得到多肽片段和AA的混合物
氨基酸是蛋白质的基本结构单元
蛋白质的二级结构
螺旋结构
β-折叠股和β-折叠片
二级结构类型 β-发夹和Ω环 回折
三股螺旋
无规卷曲
α-螺旋和β-折叠结构
蛋白质的三级结构
三级结构是指含有二级结构片断的线性蛋白质链进一 步折叠成紧密的三维形式。 静电相互作用 蛋白质结构稳定 氢键
简单蛋白 结合蛋白（杂蛋 白
1、蛋白质元素组成
蛋白质的含氮量


蛋白氮占生物组织所有含氮物质的绝大部分。
大多数蛋白质含氮量接近于16%
蛋白质含量 = 每克样品中含氮的克数6.25
凯氏定氮法
三聚氰胺事件

事件发生前广告：
合格牛奶中蛋白质含量2.8%，含氮量0.44%；


合格奶粉中蛋白质含量18%，含氮量2.88%。
牛奶、蛋黄、 奶油、色拉酱 等乳状液类产 品中的蛋白质 能起到乳化的 作用。
在搅打奶油、冰淇 淋、蛋糕、面包等 泡沫型食品中，蛋 白质都是重要的表 面活性剂，使食品 中分散的气泡稳定
。
蛋白质的颜色反应
1
双缩脲反应
2
与水合茚三酮反应
3
乙醛酸反应
双缩脲反应
双缩脲反应
•两分子双缩脲与碱性硫酸铜作用，生成紫红色的复合物。 •含有两个或两个以上肽键的化合物，能发生同样的反应。 •肽键的反应，肽键越多颜色越深。 •受蛋白质特异性影响小。
盐析原理
大量盐的加入，使水 的活度降低，使原来 溶液中的大部分自由 水转变为盐离子的水 化水，从而降低了蛋 白质极性基团与水分 子间的相互作用，破 坏了蛋白质分子表面 的水化膜。
盐溶

盐溶—盐析
等电点沉淀的蛋白质溶液中加入NaCl后沉 淀溶解—盐溶 原因？
分子在等电点时，相互吸引，聚合沉淀，加入少
一般易溶于水，不易溶于醇、乙醚。所有的氨基酸都能溶于强酸、强 碱溶液中。 脯氨酸、羟脯氨酸溶于乙醇、乙醚。 胱氨酸难溶于凉水和热水。 酪氨酸微溶于凉水，但易溶于热水。



2熔点
熔点高，一般超过2000C，个别超过3000C。
3旋光性
除甘氨酸外，具有旋光性。
4味感
D-氨基酸大多甜，D-色氨酸最甜（达蔗糖的40倍）；L-氨基酸有甜、 苦、鲜、酸的不同味感。
分子形式 两性离子
H2N——P——COO碱性条件下，pH＞pI
+H
3N——P——COOH
酸性条件下，pH＜pI
蛋白质的等电点
对某一种蛋白质来说，在某一pH时，它所带的正电荷 与负电荷恰好相等，即总的净电荷为零，这一pH值称 这一种蛋白质的等电点。（以pI表示）

pH > pI pH = pI pH < pI
酶 调节作用 运输功能 运动功能 免疫保护作用 储存蛋白质 接受、传递信息的受体
（三）
蛋白质有营养功能，在加工中起到重要作用
（四）蛋白质的组成
从元素角度出发， 考虑蛋白质可以 提供人体哪些必 要元素？
元素组成
蛋白质是一类含 氮有机化合物， 除含有碳、氢、 氧外，还有氮和 少量的硫。
分子组成
净电荷 +1
PH=PI
0
PH﹥PI
-1
正离子
两性离子
负离子
氨基酸在等电点时的性质
讨论
利用氨基酸的等电点性质， 如何用于食品生产？
氨基酸的等电点
在等电点时，氨基酸既不向正极也不向负极移动，即 氨基酸处于两性离子状态。 中性氨基酸等电点在5～6.3，酸性氨基酸等电点在 2.8～3.2，碱性氨基酸在7.6～10.8。 在等电点时，氨基酸在水中的溶解度最小，易于结晶沉 淀。
蛋白质的分类 依据蛋白质的外形分类 按照蛋白质的外形可分为球状蛋白质和纤维状蛋白质。 球状蛋白质：（globular protein） 外形接近球形或椭圆形，溶解性较好，能形成结晶，大多 数蛋白质属于这一类。 纤维状蛋白质(fibrous protein) 分子类似纤维或细棒。它又可分为可溶性纤维状蛋白质和不 溶性纤维状蛋白质。

（二）氨基酸的化学性质
1)氨基酸的两性性质
氨基酸的两性解离
COOH H3N
+
C R
H
-H pK1 ' +H
+
+
COO H3N
+
-
C R
H
-H pK2 ' +H
+
+
COO H2N C R
-
H
氨基酸的等电点
当溶液浓度为某一pH值时，氨基酸分子中所含的NH3+和-COO-数目正好相等，净电荷为0。这一pH值 即为氨基酸的等电点，简称pI。 PH﹤PI
婴儿时期所需:
三、蛋白质的结构
蛋白质的一级结构
肽键：一个氨基酸的氨 基与另一个氨基酸的 羧基之间失水形成的 酰胺键称为肽键；所 形成的化合物称为肽。
组成多肽的氨基酸单元称为氨基酸残基。 构成蛋白质的氨基酸通过肽键共价连 接成线性序列，称为蛋白质的一级结构。
蛋白质水解
蛋白质和多肽的肽键可被催化水解 酸/碱能将蛋白完全水解 得到各种AA的混合物 酶水解一般是部分水解
蛋白质在等电点时的特性
总的净电荷为零
等电点时特性应用1溶解度最小，产生沉淀等 电 点 沉 淀 法
利用蛋白质在等电点时溶解度最小， 分离纯化某一种蛋白质。
应用
2

蛋 白 质 的 电 泳
利用电泳技术可以把某种 蛋白质从混合液中分离出 来。
电泳仪
蛋白质的水化作用
水化作用
蛋白质分子表面分布 着各种不同的极性基 团，由于这些极性基 团同水分子之间的吸 引力，使水溶液中的 蛋白质分子成为高度 水化的分子。这就是 蛋白质的水化作用。
二、 氨基酸的结构与分类
氨基酸的结构


讨论
同学们知不知道我们平 常在烹饪时用的味精是 什么成分？它属于上述氨 基酸的那种氨基酸的产物？
氨基酸的种类很 多，但在婴儿配 方乳粉中，很详 细的列出的只有 固定的几种，为 什么？
必需氨基酸
人体所需的八种必需氨基酸 ：
赖氨酸(Lys) 亮氨酸(Leu) 缬氨酸(Val) 蛋氨酸(Met) 色氨酸(Trp) 异亮氨酸(Ile) 苏氨酸(Thr) 苯丙氨酸(Phe) 组氨酸(His)
•蛋白质定量测定；测定蛋白质水解程度。
乙醛酸反应

乙醛酸反应 在蛋白质溶液中加入HCOCOOH，将浓硫酸沿管壁 缓慢加入，不使相混，在液面交界处，即有紫色 环形成。
豆腐生产工艺
点卤
成品
思考
在豆腐制作 过程中哪些环节 考虑了蛋白质的 性质而选择了相 应的工艺参数？
讨论
浸泡大豆时常选用碱液作为 浸泡液，为什么？
溶菌酶约占蛋清蛋白的85具有抗菌特性卵糖蛋白约占蛋清蛋白的11为胰蛋白酶抑制剂卵黏蛋白约占蛋清蛋白的15能抑制血红细胞凝集作用抗生素约占蛋清蛋白的005能与生物素结合伴清蛋白可与铁结合有抗菌能力卵清蛋白约占蛋清蛋白的54蛋清蛋白鸡蛋蛋白质可分为蛋清蛋白和蛋黄蛋白蛋清中蛋白质约为干重的83蛋黄中含有约163的蛋白质低密度脂蛋白和高密度脂蛋白占蛋黄蛋白质的21有很好的乳化作用广泛应用于食品卵黄蛋白占蛋黄蛋白质的5与核黄素结合的蛋白质它是蛋黄黄色的主要来蛋黄蛋白牛乳中蛋白质总量为3036gl具有高营养价值

简单蛋白(simple protein) ： 又称为单纯蛋白质；这类蛋白质只含由-氨基酸组成的 肽链，不含其它成分。 （1）清蛋白和球蛋白： 广泛存在于动物组织中。清蛋白易溶于水，球蛋白 微溶于水，易溶于稀酸中。 （2）谷蛋白和醇溶谷蛋白 植物蛋白，不溶于水，易溶于稀酸、稀碱中，后者 可溶于70－80％乙醇中。 （3）精蛋白和组蛋白 碱性蛋白质，存在于细胞核中。 （4）硬蛋白 存在于各种软骨、腱、毛、发、丝等组织中，分为 角蛋白、胶原蛋白、弹性蛋白和丝蛋白。
人造肉
磨好的豆 浆有豆腥味， 为什么？如 何处理？
蛋白质结合风味物质也有不 利影响。 油料种子中的不饱和脂肪酸 被氧化后形成的醛、酮类化 合物易被油料种子中的蛋白 质结合而呈现人们不期望的 风味。
讨论
为什么在豆腐制作时要进行煮浆 这一步？
总结
可去除豆腥味；用蛋白质变性的方法 杀菌。
蛋白质的变性作用
总结
与蛋白质的等电点有关，同 时有助于抑制脂肪氧化酶活性， 与蛋白质的结合风味性质有关。
蛋白质的风味结合性质
蛋白质本身并没有气味，但 是他们能与风味化合物结合， 从而影响食品的风味。 蛋白质结合风味物质可改善 食品的感官性质。如含植物蛋 白的仿真肉品加工时，蛋白质 能与肉味风味物质牢固结合， 从而达到成功模仿肉类风味的 目的。
三聚氰胺：分子式：C3N3（NH2）3 ，分子量126.12，含氮量 为66.6%，含氮量是牛奶的151倍，是奶粉的23倍。每100克 牛奶中加0.1克三聚氰胺，可提高0.4%蛋白质测定量。
2、蛋白质的分类
依据蛋白质的组成分类

单纯蛋白质（清蛋白、球蛋白等）
蛋白质
结合蛋白质（核蛋白、脂蛋白等）
量盐离子后破坏了这种吸引力，使分子分散，溶
于水中
盐析（（NH4）2SO4）
盐析
向蛋白质溶液中加入大量硫酸铵后蛋白质会 沉淀析出 原因？

蛋白质脱去水化层而聚集沉淀
蛋白质沉淀
可逆沉淀
不可逆沉淀
等电点沉淀
中性盐沉淀
重金属沉淀
生物碱试剂沉淀
有机溶剂沉淀
有机溶剂沉淀
脱去水化层以及降低介电常数而增 加带电质点间的相互作用
2)氨基酸与茚三酮反应
弱酸 加热
3
氨基酸与亚硝酸反应 非酶促褐变 氨基酸的脱羧基作用 与金属的螯合反应
4
5 6

氨基酸与亚硝酸反应：

氨基酸与醛类反应（非酶促褐变--美拉德反应）：
二、蛋白质的理化性质与功能性质
蛋白质的两性电解质性质
蛋白质两性解离示意图
H2N——P——COOH
+H N —— P —— COO 3