第四章蛋白質(zhì)本章主要內(nèi)容蛋白質(zhì)的組成及結(jié)構(gòu)氨基酸的性質(zhì)蛋白質(zhì)在食品中的功能特性食品加工對蛋白質(zhì)的影響蛋白質(zhì)的水解食品中的蛋白質(zhì)第四章蛋白質(zhì)4.1蛋白質(zhì)的組成4.1.1元素組成

——C、H、O、N——S、P——Zn、Fe、Cu、Mｎ特點：含氮量為16%,即6.25g/g粗蛋白中4.1.2蛋白質(zhì)的基本組成單位——氨基酸4.1.2.1特點：1）組成蛋白質(zhì)的氨基酸有20種，這些氨基酸除脯氨酸外，均為α-氨基酸。

2)組成蛋白質(zhì)的氨基酸構(gòu)型均為L型。

3)α-氨基酸的羧基解離大于氨基。第四章蛋白質(zhì)第四章蛋白質(zhì)第四章蛋白質(zhì)第四章蛋白質(zhì)第四章蛋白質(zhì)4.1.2.2氨基酸的分類1）非極性氨基酸

Ala(A)、Val(V)、Leu(L)、Ile(I)、Pro(P)、Phe(F)、Met(M)、Trp(W)；這一類氨基酸在水中的溶解度較極性氨基酸小，疏水程度隨脂肪族側(cè)鏈的長度而地增大。2)極性而不帶電荷的極性氨基酸

Gly(G)、Ser(S)、Thr(T)、Cys(C)、Tyr(Y)、Asn(N)、Gln(Q)；這一類氨基酸的側(cè)鏈基團能與水等形成氫鍵。甘氨酸的側(cè)鏈為H原子，對極強的α-氨基和α-羧基影響極小。3）帶正電荷的氨基酸

Arg(R)、Lys(K)、His(H)；這一類氨基酸在pH7.0左右，攜帶正電荷。4)帶負(fù)電荷的氨基酸

Asp(D)、Glu(E);這兩個氨基酸在pH6.0~7.0

范圍內(nèi)，第二個羧基也完全解離。第四章蛋白質(zhì)上述20種氨基酸中有8種是人體不能合成的，我們將其稱這為必需氨基酸，這8種是：Lys、Phe、Val、Met、Trp、Leu、Ile、Thr，對于嬰兒來說，His也是必需氨基酸。

除了這20種常見的氨基酸外，從蛋白質(zhì)水解物中還分離出其他的氨基酸，例如，羥基脯氨酸和5-羥基賴氨酸存在于膠原蛋白中；鎖鏈素和異鎖鏈素存在于彈性蛋白中；甲基組氨酸、ε-N-甲基賴氨酸存在于肌肉蛋白質(zhì)中。總共有150種氨基酸以游離或結(jié)合的形式存在于各種動物、植物或微生物中。在大多數(shù)情況下，這些氨基酸或者是重要的代謝中間物（或前體），或者是參與神經(jīng)脈沖輸送的化學(xué)媒介物。具有D-構(gòu)型的氨基酸存在于一些抗菌素中。第四章蛋白質(zhì)

4.1.2.3氨基酸的性質(zhì)

1)氨基酸的味

氨基酸的味感與其立體構(gòu)型有關(guān)，D型氨基酸多數(shù)帶有甜味，最強的是D-色氨酸，可達蔗糖的40倍；L型氨基酸有甜、苦、鮮、酸等四種不同的味感。

甜：Gly、Ala、Ser、Thr、Pro、OH-Pro、Lys鹽酸鹽、Gln

(8種)

苦：Val、Leu、Ile、Met、Phe、Trp、Arg、His（8種）

酸：His鹽酸鹽、Asn、Asp、Glu(4種)

鮮：天門冬氨酸鈉鹽、谷氨酸鈉鹽第四章蛋白質(zhì)

4.1.2.3氨基酸的性質(zhì)

2)酸堿性質(zhì)——離子化

a)

熔點高(200℃)。

b)

一般都溶于水，也能溶于稀酸稀堿中，常用酒精將氨基酸從溶液中沉淀下來。

c)

胱氨酸難溶于冷水、熱水。

d)

脯氨酸和羥脯氨酸可溶于乙醇、乙醚。

e)

處于固體或PI時，氨基酸以兩性離子存在。

ROH-

OH-H3N+CHCOOH

H3N+CHRCOO-H2NCHRCOO-+H2OH+H+第四章蛋白質(zhì)第四章蛋白質(zhì)

3）氨基酸與甲醛、亞硝酸、茚三酮的作用（1）甲醛反應(yīng)：測定氨基酸氨基的含量來定量氨基酸基礎(chǔ)，也可用來測定蛋白質(zhì)的水解度。

第四章蛋白質(zhì)

（2）亞硝酸反應(yīng)氨基酸與亞硝酸反應(yīng)后，放出的氮氣是定量的，一半來自氨基酸分子的α氨基，一半來自亞硝酸，故可通過測定放出的氮氣的體積來算出氨基的含量，這是VanSlyke氨基氮測定法的基礎(chǔ)。（脯氨酸與羥脯氨酸不能進行這一反應(yīng)）

（3）與茚三酮反應(yīng)氨基酸與茚三酮反應(yīng)，生成紫色化合物（脯氨酸與羥脯氨酸生成黃色化合物），這一反應(yīng)常用于氨基酸的定性與定量分析中。

第四章蛋白質(zhì)

4）與金屬離子的螯合作用氨基酸的—NH2、—SH、—COOH均可與Cu2+

、Co2+

、Mn2+

、Fe2+

、Zn2+

等二價離子發(fā)生螯合作用。所以，當(dāng)人們重金屬中毒時，可能服用蛋白質(zhì)進行解毒。

4.2蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)

4.2.1概念

一級結(jié)構(gòu)：蛋白質(zhì)分子中氨基酸的連接方式和排列順序。

二組結(jié)構(gòu)：指蛋白質(zhì)多肽鏈本身的折疊和盤繞方式，天然蛋白質(zhì)一般均含有α-螺旋，β-折疊和β-轉(zhuǎn)角等基本結(jié)構(gòu)。

三級結(jié)構(gòu)：蛋白質(zhì)分子在二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進一步沿多個方向進行卷曲、折疊、盤繞而成緊密的近似球形的結(jié)構(gòu)。

四級結(jié)構(gòu)：由兩條或兩條以上的具有三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈聚合而成特定構(gòu)象的蛋白質(zhì)分子叫蛋白質(zhì)有四級結(jié)構(gòu)。

第四章蛋白質(zhì)

4.2.2蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中相互作用的次級鍵

1)鹽鍵：是指蛋白質(zhì)同一分子中帶不同電荷的側(cè)鏈基團之間的離子對作用。如Lys、Arg等氨基酸側(cè)鏈 －NH+3易與Glu、Asp側(cè)鏈—COO－

或肽鏈末端的—COO－

形成鹽鍵。鹽鍵在酸堿作用下易被破壞，且在蛋白質(zhì)分子中的數(shù)目不多。

2)氫鍵：主要是肽鏈上的羰基與亞氨基（—NH—）間形成的。氫鍵在蛋白質(zhì)分子中的數(shù)目較多。氫鍵可在兩條多肽鏈間、一條多肽鏈內(nèi)部形成。

a、主鏈間羰基與亞氨基之間形成的氫鍵為

第四章蛋白質(zhì)

b、側(cè)鏈間形成的氫鍵：如酪氨酸（Tyr）殘基的—OH與Glu

或Asp殘基的—COOH形成的氫鍵為：

c、側(cè)鏈與主鏈間：如Tyr的—OH與主鏈的羰基形成的氫鍵為：

第四章蛋白質(zhì)

3)二硫鍵：兩個硫原子間的化學(xué)鍵，有鏈間、鏈內(nèi)鍵。在某些蛋白質(zhì)分子中二硫鍵一旦被破壞，生物活性則喪失。在蛋白質(zhì)分子中往往有－ＳＨ和－Ｓ－Ｓ－，它們可發(fā)生交換反應(yīng)：

4)范德華力

三種形式（學(xué)生自學(xué)）

5)疏水鍵：是指兩個疏水基團為避開水相而聚集在一起的作用力。疏水鍵與鹽鍵對鹽或有機溶劑的反應(yīng)是相反的：

★

非極性溶劑能破壞疏水鍵、但加強鹽鍵；

★

鹽則增強疏水鍵、但可破壞鹽鍵。

第四章蛋白質(zhì)

第四章蛋白質(zhì)

4.2.3蛋白質(zhì)的變性

4.2.3.1變性概念天然的蛋白質(zhì)因受物理或化學(xué)因素影響，其分子內(nèi)部原有的高度規(guī)律性結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，致使蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)和生物學(xué)性質(zhì)都有所改變，但并不導(dǎo)致蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的破壞，這種現(xiàn)象叫做變性作用。食品中的蛋白質(zhì)在變性時通常不再溶解并失去某些功能性質(zhì)，但部分變性的蛋白質(zhì)比起天然蛋白質(zhì)更易消化、起泡性和乳化性更好，熱變性也是熱膠凝形成蛋白質(zhì)凝膠的先決條件；蛋白質(zhì)變性時它的固有粘度提高而結(jié)晶能力喪失。第四章蛋白質(zhì)

4.2.3.2變性熱力學(xué)

要想測定一個蛋白質(zhì)溶液中天然的和變性的蛋白質(zhì)所占的分?jǐn)?shù)是不可能的。但是，蛋白質(zhì)變性時必定會影響到蛋白質(zhì)的某些化學(xué)和物理性質(zhì)，如紫外吸光度、熒光、粘度、沉降系數(shù)、光學(xué)特性、園二色譜、巰基反應(yīng)能力和酶活力。因此，測定這些物理和化學(xué)性質(zhì)的變化可以研究蛋白質(zhì)的變性。當(dāng)測定一種物理或化學(xué)性質(zhì)Y的變化作為變性劑的濃度或溫度的函數(shù)時，許多單體球狀蛋白質(zhì)（僅有三級結(jié)構(gòu)）的變性方式可用下圖表示。第四章蛋白質(zhì)第四章蛋白質(zhì)

KDN

DKD=[D]/[N]

在變性劑不存在時，KD不可能測出，在轉(zhuǎn)變區(qū)時，由于變性蛋白質(zhì)分子數(shù)目的增加使有可能測定表觀平衡常數(shù)。蛋白質(zhì)變性在某些情況下是可逆的，當(dāng)從蛋白質(zhì)溶液中除去變性劑時，大多數(shù)單體蛋白質(zhì)（不存在聚集）在適宜的條件（包括pH、離子強度、氧化還原電位和蛋白質(zhì)濃度等）下能重新折疊成它們天然的構(gòu)象。許多蛋白質(zhì)當(dāng)它們的濃度低于1μmol/L時能重新折疊，當(dāng)濃度超過此值時，則不能可逆。如果蛋白質(zhì)溶液的氧化還原電位接近生理液體的氧化還原電位，那么在重新折疊時有助于形成正確的二硫鍵。第四章蛋白質(zhì)

4.2.3.3影響變性的因素

1）物理因素（1）熱與蛋白質(zhì)變性

當(dāng)一個蛋白質(zhì)溶液被逐漸地加熱并超過臨界溫度時，它產(chǎn)生了從天然狀態(tài)至變性狀態(tài)的劇烈轉(zhuǎn)變，在此轉(zhuǎn)變過程中的中點溫度稱為變性溫度Td或熔化溫度Tm.一種蛋白質(zhì)的變性溫度大小取決于如下三個因素：

A.蛋白質(zhì)的氨基酸組成；

B.蛋白質(zhì)中氨基酸的排布狀態(tài)（構(gòu)象）

C.蛋白質(zhì)的水分含量；

第四章蛋白質(zhì)

A.蛋白質(zhì)的氨基酸組成

在穩(wěn)定蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的作用力中，氫鍵、靜電引力和范德華作用力均隨著溫度的升高而減弱，但疏水作用則隨著溫度的升高而增強，在60-70度時，達到最大值。所以含有較高比例的疏水性氨基酸殘基(尤其是Val,Ile,Leu和Phe)的蛋白質(zhì)比親水性較強的蛋白質(zhì)一般更為穩(wěn)定。耐熱性生物體的蛋白質(zhì)通常含有大量的疏水性氨基酸。不過這種關(guān)系是近似的，二硫鍵和埋藏在疏水裂縫中的鹽橋?qū)Φ鞍踪|(zhì)的熱穩(wěn)定性也有一定的貢獻。第四章蛋白質(zhì)第四章蛋白質(zhì)第四章蛋白質(zhì)

B.蛋白質(zhì)中氨基酸的排布狀態(tài)（構(gòu)象）

第四章蛋白質(zhì)

C.蛋白質(zhì)的水分含量

干蛋白質(zhì)粉對于熱變性是非常穩(wěn)定的，當(dāng)水份含量增加，其穩(wěn)定性變差。第四章蛋白質(zhì)第四章蛋白質(zhì)

注意：一般認(rèn)為，溫度越低，蛋白質(zhì)的穩(wěn)定越高，其實情況并非如此。第四章蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)顯示最高穩(wěn)定性的溫度（最低自由能）取決于極性和非極性相互作用對蛋白質(zhì)穩(wěn)定性貢獻的相對值。如果蛋白質(zhì)分子中極性相互作用超過非極性相互作用，那么蛋白質(zhì)在凍結(jié)溫度或低于凍結(jié)溫度時比在較高溫度時較為穩(wěn)定。如果蛋白質(zhì)的穩(wěn)定主要依靠疏水相互作用，那么它在室溫時比在凍結(jié)溫度時更為穩(wěn)定。第四章蛋白質(zhì)

（2）壓力與蛋白質(zhì)變性溫度誘導(dǎo)的蛋白質(zhì)變性一般發(fā)生在40-80℃范圍和0.1MPa下；而在充分高的壓力條件下，蛋白質(zhì)能在25℃下發(fā)生變性。大多數(shù)蛋白質(zhì)在100-1200MPa壓力范圍下會發(fā)生變性，變性的壓力點一般為400-800MPa。壓力誘導(dǎo)變性在食品工業(yè)通常用于微生物殺菌和蛋白質(zhì)的膠凝作用。因為壓力誘導(dǎo)的凝膠比熱誘導(dǎo)的凝膠更軟，它也不會損害蛋白質(zhì)中的必需氨基酸或天然色澤和風(fēng)味，它也不會導(dǎo)致有毒化合物的形成，所以它常常用于肉的嫩化工序上。第四章蛋白質(zhì)

（3）剪切和變性由于振動、捏和和打擦等產(chǎn)生的機械剪切力能導(dǎo)致蛋白質(zhì)的變性。許多蛋白質(zhì)當(dāng)被激烈時產(chǎn)生變性和沉淀。食品加工中的擠壓、高速攪拌和均質(zhì)等作業(yè)均能使蛋白質(zhì)分子變性，剪切力越大，則蛋白質(zhì)變性程度越高，高溫和高剪切力可以導(dǎo)致蛋白質(zhì)不可逆變性。

Simplesse脂肪代用品就是將蛋白質(zhì)溶液在高溫條件下進行擠壓處理制得的。第四章蛋白質(zhì)

（4）輻射與變性電磁射線對蛋白質(zhì)的影響隨波長和能量而變化。芳香族氨基酸殘基能吸收紫外線；如果紫外線的能量水平足夠高，那么就能打斷二硫交聯(lián)，從而導(dǎo)致蛋白質(zhì)構(gòu)象的改變。大多數(shù)研究表明，在合適的條件下，離子輻射不會對蛋白質(zhì)的營養(yǎng)質(zhì)量產(chǎn)生明顯的損害作用，但少數(shù)食品（如牛乳），輻射會使其營養(yǎng)價值下降。第四章蛋白質(zhì)

2）化學(xué)因素

(1)pH

蛋白質(zhì)在等電點時最為穩(wěn)定，在pH7.0時，由于凈電推斥力小于其他穩(wěn)定蛋白質(zhì)的相互作用力，所以此時大多數(shù)蛋白質(zhì)是穩(wěn)定的。蛋白質(zhì)的變性多數(shù)是可逆的，但在某些極端情況下，由于兩種酰胺的脫胺基作用而導(dǎo)致蛋白質(zhì)不可逆的變性。

第四章蛋白質(zhì)

(2)有機溶質(zhì)與變性許多球狀蛋白質(zhì)在室溫條件下，當(dāng)尿素與鹽酸胍濃度分別為4-6mol/L和3-4mol/L時，則有一半處于變性狀態(tài)，當(dāng)其濃度分別為8mol/L與6mol/L時，則幾乎全部處于變性狀態(tài)。這兩種物質(zhì)引起的蛋白質(zhì)變性在除去變性劑后可以逆轉(zhuǎn)，然而，由尿素誘導(dǎo)的蛋白質(zhì)變性要實現(xiàn)可逆有時是困難的，這是因為一部分尿素轉(zhuǎn)變成氰酸鹽和氨，而氰酸鹽與氨基作用改變了蛋白質(zhì)的電荷。

（3）表面活性劑和變性當(dāng)SDS濃度為3-8mol/L時，大多數(shù)球狀蛋白質(zhì)都會變性，而且這種變性是不可逆的。第四章蛋白質(zhì)（4）有機溶劑與變性大多數(shù)有機溶劑均能使蛋白質(zhì)變性，與水互溶的有機溶劑通過改變水的介電常數(shù)，從而改變穩(wěn)定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的靜電力；非極性溶劑能穿透到蛋白質(zhì)疏水區(qū)，打斷疏水相互作用，從而導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性。第四章蛋白質(zhì)

4.3蛋白質(zhì)的分類

（了解,學(xué)生自學(xué)）

4.4蛋白質(zhì)的功能特性

在食品加工、保藏和消費期間影響食品體系性能的蛋白質(zhì)的物理和化學(xué)性質(zhì)統(tǒng)稱為蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)。蛋白質(zhì)具有多種物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)，在一種食品中往往表現(xiàn)出多種功能特性。

4.4.1水合性質(zhì)（1）水合過程濃縮蛋白質(zhì)或蛋白離析物其水合過程是逐漸水化的，過程圖解如下：

第四章蛋白質(zhì)第四章蛋白質(zhì)

（2）影響蛋白質(zhì)水合能力的因素

當(dāng)干蛋白質(zhì)與相對濕度為90%-95%的水蒸氣達到平衡時，每克蛋白質(zhì)所結(jié)合的水的克數(shù)即為蛋白質(zhì)結(jié)合水的能力。

A.與其氨基酸組成有關(guān)帶電基團的氨基酸殘基水合能力為6molH2O/mol;不帶電的極性殘基水合能力為2molH2O/mol;非極性殘基水合能力為12molH2O/mol;蛋白質(zhì)的水合能力可以根據(jù)下列公式進行計算。

a=fc+0.4fp+0.2fN

第四章蛋白質(zhì)上式中，a為蛋白質(zhì)的水合能力，gH2O/g蛋白質(zhì)；fc、fp

、fN

分別代表蛋白質(zhì)分子中帶電的、極性的和非極性殘基所占的分?jǐn)?shù)。第四章蛋白質(zhì)

在Aw=0.9時，蛋白質(zhì)結(jié)合水約為0.3-0.5gH2O/g蛋白質(zhì)（如下表），這部分水多數(shù)在0℃時不能結(jié)冰。當(dāng)Aw>0.9時，液態(tài)水凝聚在蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的裂縫中或者不溶性蛋白質(zhì)的毛細(xì)管中。這部分水稱為流體動力學(xué)水，和蛋白質(zhì)分子一起運動。

第四章蛋白質(zhì)

B.pH

在pI時，蛋白質(zhì)水合能力最弱；高于或低于pI時，其水合能力增加，當(dāng)pH為9-10時，水合能力最大，這是此時巰基和酪氨酸殘基的離子化，當(dāng)pH超過10時，賴氨酸殘基的側(cè)鏈氨基上正電荷的失去使蛋白質(zhì)水合能力下降。

C.溫度

隨溫度的升高氫鍵作用和離子基團的水合作用減弱，因而其水合能力也隨之降低。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)變性而沒發(fā)生凝集時，其水合能力會有增加，但變性引起凝集后則會使蛋白質(zhì)的水合能力大為下降，變性蛋白其溶解度一般很小，所以水合能力與溶解度是兩個不同的概念。第四章蛋白質(zhì)

D.鹽濃度低鹽濃度(<0.2mol/L),此時因水合鹽離子與蛋白質(zhì)分子上帶電基團微弱結(jié)合而使其水合能力增加；但是在高鹽濃度下，因更多的水與鹽離子結(jié)合，導(dǎo)致蛋白質(zhì)脫水而使其水合能力下降。

(3)蛋白質(zhì)的持水力蛋白質(zhì)的持水力比其水合能力在食品加工過程中更為重要。蛋白質(zhì)的持水力是指蛋白質(zhì)吸收水并將水保留在蛋白質(zhì)組織中的能力，它包括了結(jié)合水、流體動力學(xué)水和物理截留水三部分。物理截留水的數(shù)值遠(yuǎn)大于其它兩部分水，蛋白質(zhì)的截留水的能力與絞碎肉制品的多汁和嫩度有關(guān)，也與焙烤食品和其他凝膠食品的期望質(zhì)構(gòu)有關(guān)。第四章蛋白質(zhì)

4.4.2溶解度

（1）溶解度的含義

蛋白質(zhì)的增稠、起泡、乳化和膠凝作用與其溶解度密切相關(guān)。

蛋白質(zhì)—蛋白質(zhì)+溶劑—溶劑蛋白質(zhì)—溶劑（2）影響蛋白質(zhì)溶解度的因素蛋白質(zhì)溶解度的大小與其結(jié)構(gòu)及pH、離子強度等密切相關(guān)。

A.結(jié)構(gòu)：

Bigelow認(rèn)為蛋白質(zhì)的溶解度基本上與氨基酸的平均疏水性電荷頻率有關(guān)。第四章蛋白質(zhì)平均疏水性=各個氨基酸殘基疏水性之和/蛋白質(zhì)分子中總的殘基數(shù)電荷頻率=蛋白質(zhì)分子中帶正電荷與帶負(fù)電荷殘基總數(shù)之和

/蛋白質(zhì)分子中總的殘基數(shù)

B.pH:

在pI時，溶解度最小。

第四章蛋白質(zhì)C.鹽：低濃度時，鹽溶；高濃度時，鹽析。D.溫度：影響比較復(fù)雜。第四章蛋白質(zhì)

4.4.3黏度

在飲料、湯料、醬料、奶油等流體食品中，其可接受性很大程度上取決于食品的粘度與稠度，蛋白質(zhì)對這些食品的黏度與稠度特性具有非常重要的作用。低濃度的可溶性蛋白質(zhì)在很多情況時能顯著地提高這些食品的黏度與稠度，粘度與剪切速率無關(guān)，為牛頓液體。蛋白質(zhì)的這種性質(zhì)與蛋白質(zhì)分子的大小、形狀、柔性、水合能力等有密切的關(guān)系。高濃度蛋白質(zhì)溶液中，蛋白質(zhì)流體的黏度系數(shù)隨濃度呈指數(shù)增加。在高濃度的蛋白質(zhì)溶液中，由于存在著廣泛而強烈的蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用，蛋白質(zhì)顯示塑性粘彈性質(zhì)，對體系需要施加一個特定數(shù)量的力，即“屈服應(yīng)力”，才能使它開始流動。

第四章蛋白質(zhì)第四章蛋白質(zhì)

4.4.4凝膠化作用

1）凝膠化作用的概念蛋白質(zhì)的凝膠化作用是指蛋白質(zhì)從“溶膠狀態(tài)”轉(zhuǎn)變成“似凝膠”那樣狀態(tài)的過程。蛋白質(zhì)凝膠化作用和形成凝膠結(jié)構(gòu)是食品蛋白質(zhì)重要的功能性質(zhì)，它在果凍、燒煮雞蛋制品、豆腐、香腸和仿真海產(chǎn)品、組織化蛋白、面包加工過程中起著非常重要的作用。

特別注意：蛋白質(zhì)的可溶性對于凝膠的形成不一定是必須的條件，因為某些不溶或難溶蛋白質(zhì)的水或鹽的分散體系也能形成凝膠。如膠束、肌纖維蛋白、部分或完全變性的大豆分離蛋白等。

第四章蛋白質(zhì)

2）凝膠形成的條件

內(nèi)因：蛋白質(zhì)的氨基酸組成與結(jié)構(gòu)。

外因：熱、酶、酸及和二價金屬離子的有無。

蛋白質(zhì)分子之間引力的增加有利于凝膠的形成。溫度升高疏水相互作用增強；降低溫度能增強氫鍵的作用和二硫鍵的交聯(lián)作用。

鈣或其它二價離子的參與能提高蛋白質(zhì)分子之間的靜電作用；

第四章蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)在遠(yuǎn)離pI時，蛋白質(zhì)分子間的相互引力會增強，特別是蛋白質(zhì)濃度高時，這種相互作用更為明顯。在較高的濃度時，蛋白質(zhì)的凝膠在不利的條件如無加熱、遠(yuǎn)離pI等也易形成。二硫鍵的形成往往會出現(xiàn)熱不可逆凝膠，如卵清蛋白合β—乳球蛋白凝膠；而主要由氫鍵穩(wěn)定的凝膠如明膠則在加熱時（約30℃）熔化，冷卻時凝結(jié)，而且能反復(fù)進行。

共凝膠作用：一些不同種類的蛋白質(zhì)共熱時形成凝膠的作用。蛋白質(zhì)也可在多糖凝膠劑的作用下形成凝膠。如海藻酸鈉、果膠酸等往往帶有負(fù)電荷，能與某些帶正電荷的蛋白質(zhì)結(jié)合發(fā)生凝膠化作用。凝膠多數(shù)是以高度膨脹和水化的結(jié)構(gòu)存在，在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中截留了相當(dāng)于蛋白質(zhì)10倍以上的水和其他食品成分。第四章蛋白質(zhì)

4.4.5質(zhì)構(gòu)化可溶性蛋白在一定溫度與壓力條件下，能形成咀嚼性和持水性良好的薄膜或纖維的性質(zhì)稱為~。這種薄膜或纖維在后續(xù)的加工過程（如水化、加熱等）中仍保持著不變的性質(zhì)。質(zhì)構(gòu)化的蛋白質(zhì)常常用于人造食品或制造某些食品填充料。

1）熱凝結(jié)合膜的形成

濃縮的大豆蛋白質(zhì)溶液置于平坦光滑的金屬滾筒干燥器表面時，蛋白質(zhì)溶液會發(fā)生熱凝結(jié)，產(chǎn)生薄而水化的蛋白質(zhì)膜，這種膜能被壓縮、折疊或切割。第四章蛋白質(zhì)

此外，在95℃下加熱數(shù)小時的豆奶表面也會形成薄的膜，這些膜是蛋白質(zhì)脂膜，是由于表面水分的蒸發(fā)和蛋白質(zhì)的表面熱凝結(jié)所致。當(dāng)去掉膜后，又可生成新的膜。腐竹的生產(chǎn)就是利用這一原理。

2）纖維的形成：關(guān)鍵點在于蛋白質(zhì)分子必須展開。展開劑可以是堿、也可以是有機劑（后者在拉絲時可直接蒸發(fā)）。

A、原料的準(zhǔn)備：將pH10以上的高蛋白質(zhì)（10-40%）溶液的粘稠物經(jīng)脫氣和澄清處理，即具有高粘性，此粘性來源于蛋白質(zhì)完全解離的亞基和亞基的展開。

B、拉絲：在壓力的作用下迫使粘稠物通過1000目（孔徑50-150μm）以上的模板，展開的蛋白質(zhì)分子沿流動方向定向。第四章蛋白質(zhì)

C、固定：蛋白質(zhì)細(xì)絲進入酸性氯化鈉浴。由于PI和鹽析效應(yīng)使蛋白質(zhì)凝結(jié)，每一蛋白質(zhì)細(xì)絲內(nèi)部的蛋白質(zhì)分子則經(jīng)氫鍵、離子鍵和二硫鍵強烈地結(jié)合為蛋白質(zhì)纖維。

D、轉(zhuǎn)移：將蛋白質(zhì)纖維從酸性氯化納浴中轉(zhuǎn)移至轉(zhuǎn)動的滾筒上。

E、成型：蛋白質(zhì)纖維在滾筒上經(jīng)擠壓和加熱處理后，可以除去部分水分并促進黏著性和提高硬度。在加熱前，常還加入結(jié)合劑，如明膠、雞蛋白、谷蛋白，還可加入風(fēng)味劑或脂類進行調(diào)味。經(jīng)過以上處理的蛋白質(zhì)纖維細(xì)束可經(jīng)切割、調(diào)劑或壓縮處理制造出各種各樣的人造食品如魚肉、禽肉等。

3）熱塑擠壓這是最常用的方法，其原因如下：第四章蛋白質(zhì)

A、產(chǎn)品在復(fù)水時仍具有良好的咀嚼結(jié)構(gòu)；

B、對原料要求低，可用濃縮蛋白或蛋白質(zhì)粉末（蛋白質(zhì)含量45-70%），無需分離蛋白；

C、直鏈淀粉能改善其結(jié)構(gòu)；

D、3%NaCl或CaCl2

使結(jié)構(gòu)更堅固；

E、脂肪含量≤5%。

★工藝概述

⑴粘稠物的產(chǎn)生：蛋白質(zhì)與多糖溶液在高壓（10～2x10KPa）加熱20～30秒（升溫至150～200℃）

⑵快速擠壓：由圓筒通過模板快速擠壓至常壓環(huán)境，冷卻后，蛋白質(zhì)-多糖基本具有高度膨脹和干燥結(jié)構(gòu)。在60℃條件下復(fù)水可吸2～3倍水，產(chǎn)生纖維狀、海綿狀并帶有彈性的類似肉的結(jié)構(gòu)的食品。常用于漢堡包、餃子或肉產(chǎn)品。第四章蛋白質(zhì)

4.4.6乳化性質(zhì)

1）乳化性的概念

許多食品都是蛋白質(zhì)穩(wěn)定的乳濁液：如乳、奶油、冰淇淋、白脫油、干酪、蛋黃醬、肉糜、豆奶、豆?jié){等。天然牛奶是脂肪球膜穩(wěn)定的膠體體系：

第四章蛋白質(zhì)

脂肪球膜依次吸附著三酰甘油、磷脂、不溶解的蛋白質(zhì)、可溶解的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)并不是水/油乳狀液的良好穩(wěn)定劑。其主要原因是蛋白質(zhì)的親水性強于疏水性，其結(jié)果是被吸附的蛋白質(zhì)的主要部分朝向水/油界面水的一側(cè)。

2）乳化能力（Ec）

是指每克蛋白質(zhì)在相轉(zhuǎn)變前所能乳化油的體積（ml）。該值隨蛋白質(zhì)濃度的增加而降低。對于蛋白質(zhì)的乳化性質(zhì)的定量描述，主要是用乳化能力（Ec）和乳狀液的穩(wěn)定性（Es）

測定：在不斷攪拌蛋白質(zhì)水（或鹽）溶液的情況下以恒定的速度加入油或熔化的脂肪。從粘度的突然下降、顏色的變化（可用油溶性的染料作指示劑）或電阻的增加測定相的轉(zhuǎn)變。第四章蛋白質(zhì)

3）乳狀液穩(wěn)定性（Es）

ES=乳油層體積/乳狀液總體積x100

乳油層體積——低速離心或放置幾小時后測定的。

4）影響乳化作用的因素：

●蛋白質(zhì)的溶解性：不溶性蛋白質(zhì)乳化能力低，可溶性蛋白質(zhì)高。主要因為蛋白質(zhì)在到達油水界面時必須溶解和移動到界面。但當(dāng)乳狀液一旦形成，不溶性蛋白質(zhì)有穩(wěn)定作用。

●ＮaCl：０.５~１.０mol/LＮaCl能提高pＨ４~８的肉糜乳狀液的乳狀液的乳化能力.主要因為提高了肌纖維的鹽溶和蛋白質(zhì)的展開程度.第四章蛋白質(zhì)

●

pＨ

有兩種情況,在PI附近乳化能力最佳的蛋白質(zhì)有:明膠和蛋清蛋白;

在遠(yuǎn)離PI時,乳化能力最佳的蛋白質(zhì)有：大豆蛋白、花生蛋白、酪蛋白、乳清蛋白、牛血清蛋白和肌纖維蛋白等。

●熱處理：降低穩(wěn)定性，因為降低了膜上蛋白質(zhì)的黏度和硬度。高度水化的界面蛋白質(zhì)膜的凝膠作用提高了表面黏度和硬度，因而可穩(wěn)定乳狀液。

●表面活性劑：小分子的表面活性劑能降低穩(wěn)定性。其原因是此類物質(zhì)降低了蛋白質(zhì)膜的硬度，削弱蛋白質(zhì)留在界面的作用力。蛋白質(zhì)－脂類相互作用的其它結(jié)果：在從富油脂的食品中分離蛋白質(zhì)時，由于蛋白質(zhì)－脂肪的相互作用較難進行。如用水或稀堿直接從油料種子提取蛋白質(zhì)時，由于形成了由蛋白質(zhì)穩(wěn)定的乳狀液而防礙了離心分離。對于中性脂分離需用己烷等非極性溶劑，而對磷脂則需要乙醇異丙醇等極性溶劑。第四章蛋白質(zhì)

4.4.7起泡性質(zhì)

1)食品泡沫的形成與破裂

(1)食品泡沫：是指氣體分散在含有可溶性表面活性劑的連續(xù)液體或半固體相中的分散體系。食品泡沫的氣相通常是空氣或CO2

，連續(xù)相則是含蛋白質(zhì)的水溶液或懸濁液。食品泡沫以許多不同的結(jié)構(gòu)存在。加糖蛋白、蛋糕、棉花糖、起泡奶油、冰淇淋、啤酒、面包等泡沫的結(jié)構(gòu)均不同。

(2)泡沫形成方法－－噴灑鼓泡、打擦、加壓－減壓

a)噴灑：將氣體通過多孔噴灑器噴入低蛋白水溶液（１.０１~２%Ｗ/Ｖ)。形成的氣泡上升后處于上層并在壓力的作用下扭曲為多種形狀。如果在體系中通入大量的氣體，液體能完全轉(zhuǎn)變?yōu)榕菽踔翉南〉鞍兹芤阂材苤苽浜艽篌w積的泡沫。

第四章蛋白質(zhì)

b)打擦：在有整體氣相時，通過打擦或振蕩蛋白質(zhì)水溶液也能形成泡沫。打擦所需要的蛋白質(zhì)濃度比噴灑高（１~40%Ｗ/Ｖ)。

c)加壓－減壓：將蛋白質(zhì)溶液加壓后突然減壓。乳狀液與泡沫間是有區(qū)別的，泡沫中分散相氣體所占的體積分?jǐn)?shù)比乳狀液更多，變動幅度更大。

3）泡沫破裂的原因

a.

由于重力、氣泡外壓力差及氣泡表面水的蒸發(fā)導(dǎo)致泡沫的破裂；

b.由于氣體在水中的溶解，小氣泡逐漸向大氣泡轉(zhuǎn)變；

c.由于將氣泡分開的液體薄層的破裂，使氣泡聚結(jié)變大，最終導(dǎo)致泡沫解體。

★泡沫穩(wěn)定性的原因

低的界面張力、高粘度的主體液相、牢固而有彈性的蛋白質(zhì)膜。第四章蛋白質(zhì)

4)

蛋白質(zhì)起泡能力的定量描述

起泡力Fp=氣體體積/泡沫中液體體積x100（起泡度）

膨脹率=泡沫體積—起始液體的體積/起始液體的體積x100

5）影響泡沫形成與穩(wěn)定的環(huán)境因素

⑴蛋白質(zhì)：蛋白溶解度高是形成良好泡沫的先決條件，同時也對其穩(wěn)定性有著重要的作用；不溶性蛋白質(zhì)對泡沫的穩(wěn)定性起著有益的作用；

⑵pＨ：在

pI時，不利于泡沫的形成，但對泡沫的穩(wěn)定卻是有益的；如球蛋白（PＨ５-６)、面筋蛋白（pH６.５-７.５)、乳清蛋白（pＨ４-５),因為在ＰＩ時蛋白質(zhì)分子間的相互吸引力增強了蛋白質(zhì)膜的厚度和硬度.也有一些蛋白質(zhì)在極端pH時穩(wěn)定性反而提高的情況,如雞蛋清在天然pH(8-9)和接近pI(4-5)時都具有最佳的泡沫性質(zhì)。第四章蛋白質(zhì)

(3)鹽：鹽能影響蛋白質(zhì)的溶解度、黏度、展開和聚集，故能改善起泡性質(zhì)。ＮaCl

往往能提高起泡能力但卻降低泡沫的穩(wěn)定性；Ｃa離子與蛋白質(zhì)的羧基形成橋鍵而提高泡沫的穩(wěn)定性。

⑷糖：糖能增加整體相的黏度，因此對泡沫的形成不利，但對穩(wěn)定性卻有利。因而一般要求在泡沫形成后再加入糖。

⑸脂類：低濃度脂類（低至0.1%）會嚴(yán)重影響蛋白質(zhì)的起泡性質(zhì)。在食品工業(yè)常采用脂類來消除不必要的泡沫。

⑹濃度：蛋白質(zhì)的初濃度過2%-8%w/v時，一般就超過了最高限，則不能形成氣泡。

⑺時間：對于打擦產(chǎn)生泡沫時，時間要足夠；但時間過長時會嚴(yán)重破壞泡沫。

⑻加熱：在形成泡沫前，適當(dāng)加熱能改善起泡沫性質(zhì)，但可能降低穩(wěn)定性。如大豆蛋白70-80℃,乳清蛋白４０-６０℃等。要注意過度的熱處理反而會影響起泡能力。

4.4.8與風(fēng)味物質(zhì)結(jié)合的性質(zhì)

1）概念：蛋白質(zhì)分子借助其表面的親水或疏水基團吸附其它物質(zhì)的能力稱為蛋白質(zhì)的結(jié)合性質(zhì)。蛋白質(zhì)具有很強的結(jié)合風(fēng)味物質(zhì)的能力。結(jié)合的物質(zhì)包括低級的醛、酮、醇、酚、酸及氧化的脂肪（它們往往具有豆腥味、酸敗味、苦味及澀味等）以及一些香味物質(zhì)。結(jié)合前者在燒煮或咀嚼過程中釋放出來，會使人難以忍受；若蛋白質(zhì)結(jié)合的是一些香味物質(zhì)，在咀嚼時快速完全釋放出來，使人產(chǎn)生愉快感。第四章蛋白質(zhì)

2）影響蛋白質(zhì)結(jié)合性質(zhì)的因素任何能改變蛋白質(zhì)構(gòu)象的因素都會影響其結(jié)合能力。

（1）水：促進極性揮發(fā)物的結(jié)合，對非極性化合物影響不大；

（2）pH：酪蛋白在中性或堿性條件下比酸性條件下能結(jié)合更多的羰基、醇或酯類揮發(fā)物。

（3）鹽：較高濃度的氟化物、硫酸鹽能改變水的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致蛋白質(zhì)的展開，因而可提高結(jié)合能力。另外，使蛋白質(zhì)解離或能打開二硫鍵的試劑也能提高結(jié)合能力。

（4）分解：蛋白質(zhì)受熱變性后，往往會提高結(jié)合能力。（如下圖）

第四章蛋白質(zhì)

4.4.9面團的形成

1）面團形成能力的概念小麥中的面筋蛋白（醇溶谷蛋白和谷蛋白）在室溫條件下與水混合揉搓形成非常粘稠糊狀物的能力。這種能力叫面團形成能力。是面粉轉(zhuǎn)變?yōu)槊鎴F、面包的基礎(chǔ)。

2）與面團形成能力蛋白結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)

●中性水中的溶解度低：主要因為分子中極性的氨基酸的含量低；

●分子中富谷氨酰胺（超過重量的33%）和羥基氨基酸，形成氫鍵的能力強，因而面筋蛋白具有很強的吸收水的能力和很強的粘性；

●分子中存在很多非極性氨基酸以及由此而形成的疏水作用同樣使面團具有粘性；面筋蛋白能形成很多的二硫交聯(lián)，使面團能形成牢固的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。第四章蛋白質(zhì)

4.5食品加工對蛋白質(zhì)的影響

4.5.1熱加工熱加工會引起蛋白質(zhì)變性、分解、氨基酸氧化、氨基酸鍵的交換、氨基酸鍵的形成等。而影響的程度則取決于加熱的時間、溫度、濕度以及是否有還原物質(zhì)等。大多數(shù)蛋白質(zhì)進行適度加熱處理后，營養(yǎng)價值得到提高。一方面使其更有利于消化酶的作用，另一方面對于植物蛋白質(zhì)來說可以破壞一些抗?fàn)I養(yǎng)因子（如蛋白酶抑制因子）；但是，過度的熱處理會降低蛋白質(zhì)的消化吸收，改變食品的風(fēng)味，使蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值降低。其營養(yǎng)價值的降低主要是蛋白質(zhì)發(fā)生水解，水解后的一些氨基酸轉(zhuǎn)變成了一些非營養(yǎng)性的成分造成的，易發(fā)生變化的氨基酸主要有Lys、Met、Trp、Thr等。第四章蛋白質(zhì)★賴氨酸的損失

A.酶促褐變與非酶褐變

褐變的色素復(fù)合物在消化道中不能被蛋白酶水解，因而降低了蛋白質(zhì)的利用率。除賴氨酸外，還有Arg、Trp、His、Thr等也能產(chǎn)生這類反應(yīng)。

B.Lys的ε-氨基與胱氨酸發(fā)生分子內(nèi)反應(yīng)生成賴氨酰丙氨酸,這個生成物不能被消化酶水解,所以使蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值降低

C.賴氨酸在250℃下加熱1h，會生成吡啶衍生物與內(nèi)酰胺等物質(zhì)，降低了其營養(yǎng)價值。

D.在高溫下，蛋白質(zhì)中L-賴氨酸很容易變成外消旋體即DL-Lys。

人體不能吸收D-Lys，故其營養(yǎng)價值降低了。第四章蛋白質(zhì)

★蛋氨酸的損失蛋氨酸在一定溫度與氧的作用下很易氧化成亞礬，進一步氧化為蛋氨酸礬，此二種化合物人體均不能吸收，從而降低了其營養(yǎng)價值。

★胱氨酸的變化胱氨酸在無糖條件下，最易受熱氧化而喪失其營養(yǎng)價值。機制如下：

R-CH2-S-S-CH2-R+H2OR-CH2-SH+CH2-SOHR-CHO+H2S★氨基酸加熱會生成致突變物

毒性最強的是色氨酸的分解產(chǎn)物。主要產(chǎn)物有如下幾種第四章蛋白質(zhì)第四章蛋白質(zhì)●Arg、Trp、Thr、His等在加熱過程中易與還原糖發(fā)生非酶褐變。

4.5.2堿處理●

蛋白質(zhì)經(jīng)堿處理,尤其是熱堿處理能生成很多新的氨基酸。Ser、Lys、胱氨酸及Arg等。如：第四章蛋白質(zhì)●在強堿作用下，溫度超過60℃時，絲氨酸也逐漸減少；●

精氨酸被分解為脲素和鳥氨酸，后者與脫氫丙氨酸結(jié)合生成鳥氨基丙氨酸。●

堿處理使精、胱、色、絲、賴氨酸由L-構(gòu)型轉(zhuǎn)變?yōu)镈-構(gòu)型。

4.5.3冷凍加工

蛋白質(zhì)變性。

4.5.4

脫水與干燥●干燥溫度過高，使蛋白質(zhì)變性，復(fù)水性降低、硬度增加、風(fēng)味改變；●最好的方法是冷凍真空干燥，使蛋白質(zhì)外層水化膜和自由水在低溫下結(jié)冰，然后在高真空下升華除去水分而達到干燥的目的。不僅蛋白質(zhì)變性小，而且能保持食品的色香味。

4.5.5輻射與水的含量、氧氣、pH、溫度及輻射量有關(guān)。總的來說，對氨基酸與蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值影響不大。第四章蛋白質(zhì)

4.6食品蛋白質(zhì)的酶處理——蛋白水解作用(酶法改性)