食品化学-第三章-蛋白质

1protein蛋白质本章内容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第五节蛋白质在加工储藏中的变化第六节常见食品蛋白质与新的蛋白质资源组成蛋白质的元素主要有C、H、O、N、S、P有些蛋白质还含有微量金属元素Fe、Cu、Zn、Mn、Co、Mo，个别蛋白质还含有I。分类分子形状：纤维蛋白质、球蛋白质分子组成：简单蛋白质：仅有肽链组成结合蛋白质：肽链+非肽链（辅基、配基等）衍生蛋白质：蛋白质水解后的产物溶解度：清蛋白、球蛋白、谷蛋白、醇溶蛋白来源：动物蛋白：禽，牛、乳植物蛋白：大豆、谷物微生物蛋白：酵母（最丰富）蛋白质的重要性（1）蛋白质是生命细胞的主要成分蛋白质占干重人体中（中年人）人体45%水55%细菌50%～80%蛋白质19%真菌14%～52%脂肪19%酵母菌14%～50%糖类＜1%白地菌50%无机盐7%（2）蛋白质在生命活动中具有重要作用（3）对食品的结构、形态及色、香、味起重要作用酶的催化作用调节作用(多肽类激素)运输功能运动功能免疫保护作用(干扰素)接受、传递信息的受体蛋白质的主要结构层次氨基酸——构成蛋白质的基本单元氨基酸—含有氨基和羧基的一类有机化合物的通称。第一节氨基酸CCOOHHRNH2氨基酸----蛋白质的构件分子蛋白质的水解—形成氨基酸酸水解：6NHCl,煮沸回流20小时左右,或加压于120°C水解12小时.优点:水解彻底,水解的最终产物是L-氨基酸,没有旋光异构体生成.缺点:色氨酸全部破坏,丝,苏,酪氨酸部分破坏.有腐黑质生成碱水解:6MNaOH或4MBa(OH)2煮沸6小时.优点:色氨酸不被破坏,水解液清亮透明.缺点:水解产生的氨基酸发生旋光异构作用酶水解：蛋白质可以由蛋白酶水解，不同的蛋白酶专一性不同。优点:条件温和,氨基酸不破坏,无旋光异构体产生.缺点:各蛋白酶有不同的专一性,用单一的酶作用水解不彻底.第一节氨基酸（二）α-氨基酸的一般结构氨基酸不同，它的R基团就不同氨基酸的通式及α-碳氨基酸——构成蛋白质的基本单元蛋白质水解得到约20种氨基酸，且均属L-氨基酸（甘氨酸除外）。必需氨基酸：人体必不可少，而机体内又不能合成的，必须从食物中补充的氨基酸。第一节氨基酸人体必需氨基酸有Phe,Val,Leu,Ile,Thr,Lys,Trp,Met八种，此外，His对于婴儿的营养也是必需的。八种必需氨基酸顺口溜之一：流苏鞋，亮一亮，显本色，真不赖！流(Met)苏(Thr)鞋(Val)，亮(Leu)一亮(Ile)，显本(Phe)色(Trp)，真不赖(Lys)八种必需氨基酸顺口溜之二：•“借一两本单色书来”八种必需氨基酸顺口溜之二：“苯缬亮异、苏赖色蛋”按R基团的极性分类：（4种）非极性氨基酸——疏水性侧链Ala,Ile,Leu,Phe,Met,Trp,Val,Pro极性不带电荷氨基酸—侧链含极性基团（不解离）Ser,Thr,Tyr,Asn,Gln,Cys,Gly碱性（带正电荷）氨基酸——侧链含氨基或亚氨基Lys,Arg,His酸性（带负电荷）氨基酸——侧链均含1个羧基Asp,Glu20种基本AA歌甘丙缬亮异脯脂丝苏半蛋羟硫添天谷精赖组酸碱苯丙酪色芳香环天冬酰氨谷酰氨都有酰基属常见氨基酸溶解度(g/L)氨基酸溶解度(g/L)丙氨酸167.2亮氨酸21.7精氨酸855.6赖氨酸739.0天冬酰胺28.5蛋氨酸56.2天冬氨酸5.0苯丙氨酸27.6半胱氨酸0.05脯氨酸1620.0谷胺酰胺7.2（37℃）丝氨酸422.0谷氨酸8.5苏氨酸13.2甘氨酸249.9色氨酸13.6组氨酸41.9酪氨酸0.4异亮氨酸34.5缬氨酸58.1溶解度不溶于有机溶剂CHCOO-NH3+CH3AlaA丙氨酸组成蛋白质的20种氨基酸的化学结构式及其缩写符号非极性氨基酸CHCOO-NH3+CH3CHCH3CHCOO-NH3+CH3CHCH3CH2ValLeuVL缬氨酸亮氨酸CHCOO-NH3+CH3CHCH3CH2IleI异亮氨酸CHCOO-NCH2H2+H2CH2CProP脯氨酸(亚氨基酸)CHCOO-NH3+CH2PheF苯丙氨酸HCHCOO-NH3+CH2NTrpW色氨酸CHCOO-NH3+CH2CH2SCH3MetM甲硫氨酸(蛋氨酸)CHCOO-NH3+CH2HO丝氨酸SerSCHCOO-NH3+CHOHCH3CHCOO-NH3+CH2NCH2OAsnThrTN苏氨酸天冬酰胺极性不带电荷氨基酸CHCOO-NH3+HGlyG甘氨酸(有时也划分为非极性氨基酸)CHCOO-NH3+CH2NCH2OCH2GlnQ谷氨酰胺CHCOO-NH3+HOCH2TyrY酪氨酸CHCOO-NH3+HSCH2CysC半胱氨酸CHCOO-NH3+CH2-OOCAspD天冬氨酸极性带负电荷氨基酸(酸性氨基酸)CHCOO-NH3+CH2-OOCCH2GluE谷氨酸CHCOO-NH3+CH2NHHN+HisH组氨酸极性带正电荷氨基酸(碱性氨基酸)H3NCHCOO-NH3+CH2CH2CH2CH2H3NCHCOO-NH3+CH2CH2CH2CNH2NH+LysArgKR赖氨酸精氨酸氨基酸的立体化学除甘氨酸外，其它氨基酸分子中的α-碳原子都为不对称碳原子，所以：A、氨基酸大都具有旋光性。CCOOHHRNH2CCOOHHNH2HB、每一种氨基酸都具有D-型和L-型两种立体异构体手性碳上的—NH2投影在右侧：D型手性碳上的—NH2投影在左侧：L型蛋白质水解得到通常为L型HNH2COOHRCCOOHRCHNH2氨基酸存在对映异构体氨基酸的酸－碱性质氨基酸是两性电解质：羧基能电离成COO-和H+；氨基能接受质子，形成铵盐。在pH=7时水中，以偶极离子或两性离子形式存在弱碱性弱酸性+OH-+H++OH-+H+CHNH3+COO-RCHNH3+COO-RCHNH2COO-RCHNH2COO-RCHCOOHRNH3+CHCOOHRNH3+pH=pIpHpIpHpI氨基酸的两性离子阳离子阴离子1.向氨基酸溶液加酸时,其两性离子的-COO-负离子接受质子,自身成为正离子,在电场中向阴极移动2.向氨基酸溶液加碱时,其两性离子的-NH3正离子解离放出质子(与OH-结合生成水),自身成为负离子,在电场中向阳极移动3.调节氨基酸溶液PH值,使氨基酸溶液中的氨基和羧基的解离度完全相等,即氨基酸所带静电荷为0,在电场中既不向阴极移动,也不向阳极移动,此时,氨基酸溶液的PH值称为该氨基酸的等电点,以符号PI表示。+氨基酸所带电荷及等电点对溶解度的影响：1.由于静电作用，在等电点时，氨基酸的溶解度最小，容易沉淀。2.当氨基酸溶液的PH值PI时，溶液中氨基酸带正电3.当氨基酸溶液的PH值PI时，溶液中氨基酸带负电由于具有两性电离的性质，所以氨基酸的水溶液既可被酸滴定，又可被碱滴定，现以甘氨酸为例来说明氨基酸两性电离的特点。左图是甘氨酸的电离酸碱滴定曲线，左端是用盐酸滴定的曲线，溶液的pH逐渐降低，曲线中从左向右第一个拐点是氨基酸羧基解离50%的状态(即一半甘氨酸成为阳离子)。第二个拐点是氨基酸的等电点，右端是用NaOH滴定的曲线，溶液的pH逐渐升高；第三个拐点是氨基酸氨基解离50%的状态(即一半甘氨酸成为阴离子)。氨基酸的疏水性是指将1mol氨基酸从水溶液中转移至乙醇溶液中时所产生的自由能变化。△G0=-RTlnS乙醇/S水S乙醇------氨基酸在乙醇中的溶解度S水------氨基酸在水中的溶解度氨基酸的光学性质芳香族氨基酸酪氨酸、色氨酸、苯丙氨酸在紫外区(250～300nm)吸收光。芳香族氨基酸的紫外吸收和荧光氨基酸吸收的λmax/nm摩尔消光系数/（cm-1·mol-1）荧光的λmax/nm苯丙氨酸260190282色氨酸2785500348酪氨酸2751340304含共轭双键的氨基酸具有紫外吸收性质。λ（nm）εTrp2785.6×103Tyr2751.4×103Phe2602.0×102大多数蛋白质含有这两种氨基酸残基，所以测定蛋白质溶液280nm的光吸收值是分析溶液中蛋白质含量的快速简便的方法。芳香族即含苯环氨基酸在近紫外区的光吸收,因此可利用此特性用分光光度法测定样品中蛋白质的含量。分光光度计测定有色物质浓度原理氨基酸的化学性质氨基反应：亚硝酸、醛类、酰基化、烃基化反应羧基反应酯化、脱羧反应氨基、羧基反应肽键、茚三酮反应氨基酸反应与亚硝酸反应放出氮气，氮气的一半来自氨基氮，一半来自亚硝酸，在通常情况下测定生成的氮气的体积量可计算氨基酸的量，此反应可用于测定蛋白质的水解程度。是凯氏定氮法的理论基础。说明：1.脯氨酸不能与亚硝酸反应2.α-NH2作用3-4min即反应完全，而R基上NH2反应速度较慢凯氏定氮法为检测食品中蛋白质含量的标准方法。但是，这种方法并不能给出真实的蛋白质含量，因为所测定的氮可能不仅仅和年美国宠物食品污染事件2007是由蛋白质转化来的。这可以从，一三聚氰胺等食品安全事件中被体现：年中国毒奶粉事件2008种含氮量较高的物质，被添加到了食品中以伪造较高的含氮量。三聚氰胺分子结构式蛋白质中N是特征元素，且含量恒定，为16%左右，即16克氮/100克蛋白质，故可以用定氮法测量蛋白质含量，即：每100克蛋白质含氮16克，100/16=6.25克蛋白质含氮1克。所以，每100克样品含氮量×6.25=100克样品蛋白质含量（克%）。某细胞蛋白质粗提物0.5g,经定氮法检测含氮67mg,试问该蛋白粗提物的蛋白质含量是多少?67×10-3×6.250.5×100%=83.75%与茚三酮反应茚三酮在弱酸性溶液中与α-氨基酸共热，氨基酸被氧化成醛、CO2和NH3，最后茚三酮与反应产物──氨和还原茚三酮发生作用，生成蓝紫色化合物。两个亚氨基酸──脯氨酸和羟脯氨酸与茚三酮反应形成黄色化合物。HNCOHO脯氨酸ProOH羟茚三酮水合茚三酮用途：用于氨基酸的定性定量分析NH3CO2RCHO+还原性茚三酮+(弱酸)加热3H2O氨基酸与茚三酮反应水合性茚三酮+2NH3+水合性茚三酮还原性茚三酮蓝紫色化合物肽：是两个或两个以上的氨基酸以肽键相连的化合物。由两个氨基酸以肽键相连的化合物称为“二肽”，由多个氨基酸组成的肽则称为多肽。第二节蛋白质和肽肽键N－末端氨基末端C－末端羧基末端特点：肽键不同于C-N单键C=N双键羰基不是完全的双键肽键不能自由旋转肽单位是刚性平面结构肽单位平面有一定的键长和键角47肽键蛋白质的结构蛋白质的分子结构包括一级结构(primarystructure)二级结构(secondarystructure)三级结构(tertiarystructure)四级结构(quaternarystructure)蛋白质的一级结构指氨基酸分子间通过共价键即肽键连接而形成的线性序列。蛋白质的一级结构，又称为化学结构，是指氨基酸在肽链中的排列顺序及二硫键的位置，是多肽链具有共价键的主链结构。一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础。蛋白质的二级结构是指多肽链借助氢键作用排列成为沿一个方向、具有周期性结构的构象。是多肽链中彼此靠近的氨基酸残基之间由于氢键相互作用而形成的空间关系。通常是指蛋白质分子中多肽链本身的折叠方式主要包括螺旋结构和伸展片状结构。蛋白质的二级结构-螺旋（主要的，最稳定的）每圈螺旋有3.6个氨基酸残基。氢键氢键蛋白质的二级结构β折叠结构一种锯齿形结构。它比螺旋较为伸展二级结构进一步折叠卷曲形成紧密的复杂球形分子的结构。（多肽链三维结构的空间排列）肌红蛋白亲水性——蛋白质-水界面；疏水性——内部β-乳球蛋白蛋白质的三级结构维持蛋白质三级结构的作用力蛋白质结构稳定疏水相互作用氢键范德华引力静电相互作用二硫键β-折叠β-转角无规则卷曲空穴(活性部位)血红蛋白抹香鲸肌红蛋白（Myoglobin）的三级结构蛋白质的四级结构是两条或多条肽链之间以特殊方式结合、形成有生物活性的蛋白质