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1、第十九章 蛋白质加工化学 主要内容 n第一节 蛋白质的功能性质 n第二节 蛋白质的分离制备 n第三节 食品加工对蛋白质的影响 第一节 蛋白质的功能性质 1、概念 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。 功能食品 蛋白质类质类 型 溶解性饮饮料 乳清蛋白 粘度汤汤、调调味汁 明胶 持水性香肠肠、蛋糕 肌肉蛋白，鸡鸡蛋蛋白 胶凝作用肉和奶酪 肌肉蛋白和乳蛋白 粘结结-粘合肉、香肠肠、面条 肌肉蛋白，鸡鸡蛋蛋白 弹弹性肉和面包 肌肉蛋白，谷物蛋白 乳化香肠肠、蛋糕 肌肉蛋白，鸡鸡蛋蛋白 泡沫冰淇淋、蛋糕 鸡鸡蛋蛋白，乳清蛋白 脂肪和风风 味的结
2、结合 油炸面圈 谷物蛋白 食品蛋白质质在食品体系中的功能作用 2、蛋白质的功能性质分类 水的吸收与保留 流体动力学性质 粘着性和粘度 沉淀和胶凝 溶胀性 湿润性、分散性和溶解度 表面性质 表面张力和乳化作用 脂肪和风味物质的结合 蛋白质的起泡特性 一、水化性质 n蛋白质分子中带电基团、主链肽基团、 Asn、Gln的酰胺基、Ser、Thr和非极性 残基团与水分子相互结合的性质。 干蛋白质质 水分子通过过与极性 多层层水吸附 部位结结合而被吸附 蛋白质的水化过程 （1） （2） 液态态水凝聚（3） 肿胀肿胀 （4） 溶剂剂分散（5） 溶液 肿胀肿胀 的不溶 性粒子或块块 蛋白质结质结 合水 温度
3、pH 盐盐的种类类 离子强度 影响蛋白质结合水的环境因素 n蛋白质总吸水量随蛋白质浓度的增加而增加； n在等电点时蛋白质间的相互作用最强，缔合和收缩后的蛋白 质呈现最低的水化和膨胀； n随着温度的升高，氢键减少，蛋白结合水也随之下降； n在低盐浓度，蛋白质水化增加；在高盐浓度，水盐相互作用 大于水和蛋白质间的作用，蛋白脱水产生“盐析”。 二、粘度 蛋白质的粘度系数随流动速度的增加而降低 这种性质称为假塑或剪切变稀，可表示为： = mr.n 式中，为剪切力； r.为流动速度； m为稠度系数； n为流动指数。 蛋白质剪切变稀的原因： n分子在流动的方向逐步定向，因而摩擦阻力下降； n蛋白质水化球在
4、流动方向变形； n氢键和其他弱键的断裂导致蛋白质聚集体或网络结构的解 体。 影响蛋白质流体粘度性质的因素： n蛋白质被分散的分子或粒子的表观直径 n蛋白质-溶剂的相互作用 n蛋白质-蛋白质的相互作用 蛋白质质-蛋白质质溶剂剂-溶剂剂蛋白质质-溶剂剂 实实 质质 疏水相 互作用 离子相 互作用 蛋白质质的溶解度大小 + 三、溶解度 影响蛋白质溶解度性质的主要的相互作用具有疏水和 离子的本质。 疏水相互作用能促进蛋白质-蛋白质相互作用，使 蛋白质溶解度降低； 离子相互作用能促进蛋白质-水相互作用，使蛋白 质溶解度增加。 根据溶解度性质，蛋白质可分为： 清蛋白：溶于pH 6.6 的水 血清清蛋白、卵
5、清蛋白和-乳白蛋白 球蛋白：溶于pH 7.0 的稀盐盐溶液 大豆球蛋白、菜豆球蛋白和-乳球蛋白 谷蛋白：仅仅能溶于酸（pH 2）和碱（pH 12） 小麦谷蛋白 醇溶谷蛋白：溶于70%乙醇 玉米醇溶蛋白和麦醇溶蛋白 谷蛋白和醇溶谷蛋白是高疏水性蛋白质质。 pH和溶解度 当pH高于或低于pI时，促进溶解； 在pI时，溶解度最低； 大多数是酸性蛋白质，在pH45之间，溶解度最小，碱 性pH时溶解度最高； 某些具有大量亲水性AA的蛋白质（如-Lg和BSA），在pI 时仍然可溶。 离子强度和溶解度 离子强度的计计算 低离子强度（0.5） 电电荷屏蔽效应应 高比例疏水区域溶解度下降 高比例亲亲水区域溶解度
6、提高 高离子强度（1）离子效应应 SO42-、 F-盐盐析，溶解度降低 ClO4-、SCN-盐盐溶，提高溶解度,导导致沉淀 温度和溶解度 在040内，温度，溶解度； T40，蛋白质变性，非极性基团暴露，促进 聚集和沉淀 例外：高疏水性蛋白质，如-酪蛋白和一些谷 类蛋白质，溶解度与温度负相关。 T40 温 度 升 高 溶解度减少 有机溶剂和溶解度 与水互溶的有机溶剂（如乙醇和丙酮） 降低水介质的介电常数 ； 提高静电作用力 ； 静电斥力导致分子结构的展开 ； 促进氢键 的形成和反电荷间的静电吸引； 导致蛋白质溶解度下降或沉淀； 三、蛋白质的界面性质 n概念：指蛋白质能自发地迁移至汽-水界面或油-
7、水界面 的性质。 n性质上的差异主要与构象有关： 重要的构象因素包括多肽链的稳定性/柔性、对环境改变 适应的难易程度和亲水与疏水基团在蛋白质表面的分布 模式。 n蛋白质在界面区域的浓度总是高于体相 具有界面性质的蛋白质的必要条件： n能快速地吸附至界面； n能快速地展开并在界面上再定向； n一旦达到界面，能与邻近分子相互作用，形成具有强的 粘合和粘弹性质的膜，并能忍受热和机械运动。 内在因素外在因素 氨基酸组组成 pH 非极性AA与极性AA之比 离子强度和种类类 疏水性基团团与亲亲水性基团团 的分布 蛋白质浓质浓 度 二级级、三级级和四级结级结 构 时间时间 二硫键键 温度 分子大小和形状 分
8、子柔性 影响蛋白质质界面性质质的因素 （一）乳化性质 n许多传统或新型食品，都是含乳状液的多相体系。 n乳状液的形成使食品具有期望的口感，有助于包合油溶 性和水溶性配料，并能掩蔽不期望有的风味。 n一些蛋白质是理想的乳化剂。 测定乳状液平均液滴大小的方法 光学显显微镜镜法 电电子显显微镜镜法 光散射法 质质子相关谱谱 Counlter计计数器 乳化能力（EC） 定义义 ： 相转变转变 前（O/WW/O）每克蛋白质质所能乳化的油 的体积积 测测定方法： 加入油至蛋白质质溶液中，根据粘度、颜颜色、电电阻的突 变检测变检测 相变变 相转变转变 ：=0.650.85 并非瞬时过时过 程，先形成W/O/
9、W双重乳状液 乳状液稳定性 剧剧烈的处处理方法（高温、离心力） 在数月内稳稳定 乳状液稳稳定性表示方法 乳状液稳稳定性指标标（ESI）： 浊浊度达到起始值值的一半所需要的时间时间 。 影响蛋白质乳化作用的因素 内在因子 ： pH、离子强度、温度、存在的低分子量表面活性 剂剂、糖、油相体积积、蛋白质类质类 型和使用的油的熔点 。 外在因素 ： 制备备乳状液的设备类设备类 型、能量输输入的速度和剪切 速 度。 目前没有一致认可的系统地评价蛋白质乳化性质的标准 方法。 （1）溶解度 蛋白质的乳化能力与溶解度成正比； 高度不溶性的蛋白质不是良好的乳化剂； 100%的溶解度不是绝对必要的，一定 程度的溶
10、解度可能 是必需的 ； 良好的乳化性质所必需的最低溶解度取决于蛋白质的品种 。 （2）pH 在pI具有最佳的乳化性质的蛋白质 例如血清清蛋白、明胶和蛋清蛋白缺乏净电荷和静电推斥相互 作用，有助于在界面达到最高蛋白质载量和促使高粘弹膜的形成 具有最高乳化活力和乳化能力。 大多数食品蛋白质 酪蛋白、商品乳清蛋白、肉蛋白、大豆蛋白在pI时是微溶和缺 乏静电推斥力的，不是良好的乳化剂。在远离pI时可能是有效的 乳化剂。 （3）疏水性 与蛋白质表面疏水性弱正相关联联 （二）凝胶作用 概念：是指变性的蛋白质分子聚集并形成有规则的蛋白质网 络结构的过程。 机制： 加热热、酶 二价金属离子 溶胶状态态 预预凝
11、胶 凝胶 冷却 加热热 凝胶化的相互作用 氢键、静电相互作用可逆凝胶 明胶 疏水相互作用不可逆凝胶 蛋清蛋白 二硫键不可逆凝胶 乳清蛋白 两类凝胶 凝结块（不透明）凝胶 大量非极性氨基酸残基疏水性聚集，不溶性聚集体不可逆凝胶聚 集和网状结构的形成速度高于变性速度。 透明凝胶 少量非极性氨基酸残基变性时形成可溶性复合物缔合速度低于变性 速度在加热后冷却时才能凝结成凝胶形成有序的透明的凝胶网状结构 。 影响蛋白质凝胶作用的因素 氨基酸残基的类型 高于31.5%非极性AA凝结块类型 低于31.5%非极性AA透明类型 pH pI凝结块类凝胶 极端pH弱凝胶，半透明 形成凝胶的最适pH约78 Ca2+等
12、两价离子 强化了凝胶结构 过量钙桥产生凝结块 蛋白质浓度 最低浓度终点 影响蛋白质凝胶作用的因素 （三）起泡性质 起泡能力是指在汽-液界面形成坚韧的薄膜,使大量气泡并入和稳 定的能力。 膨胀率 起泡力 蛋白质质起泡力 牛血清清蛋白 280 乳清分离蛋白 600 鸡蛋蛋清 240 卵清蛋白 40 牛血浆 260 -乳球蛋白 480 血纤维蛋白原 360 大豆蛋白（酶水解） 500 明胶（酸法加工猪皮明胶） 760 不同蛋白质质溶液的起泡力 蛋白质作为起泡剂的必要条件 作为为一个有效的起泡剂剂，必须满须满 足： 快速地吸附至气-水界面易于在界面上展开和重排通 过分子间相互作用在界面上形成粘合性膜。
13、 溶解度快速扩扩散至界面 疏水性（或两亲亲性） 带电带电 、极性和非极性残基的分布促进进界面相互作用 分子(或链链段)的柔性推进进在界面上的展开 具有相互作用活性的 链链段 具有不同功能性链链段的配置促进进在气、水和界面相 的相互作用 带电带电 基团团的配置在邻邻近气泡之间间的电电荷推斥 极性基团团的配置 防止气泡和紧紧密靠近；水合作用、渗透和空间间效应应 （受此性质质和蛋白质质膜的成分的影响） 蛋白质质分子的性质质与起泡性的关系 影响起泡性质的环境因素 （1）pH 在pI时时，若溶解性好 起泡能力强，泡沫稳稳定性较较好，如球蛋白，面筋蛋白，乳清蛋 白 。 在pI时时，若溶解度很低 起泡能力差
14、，但稳稳定性很高 ，如多数食品蛋白质质。 在pI以外 起泡能力好，稳稳定性差。 影响起泡性质的环境因素 （2）盐 盐能影响蛋白质的溶解度、粘度、 展开和聚集。 取决于盐的种类和蛋白质的性质。 NaCl大豆蛋白（盐析） 促进起泡能力，降低稳定性 NaCl乳清蛋白（盐溶） 降低起泡能力，降低稳定性 二价阳离子（Ca2+、Mg2+） 在蛋白质的羧基之间形成桥接 改进起泡性和稳定性 影响起泡性质的环境因素 （3）糖 蔗糖、乳糖和其他糖能增加粘度 在界面上较难展开损害起泡能力 降低了泡沫中薄层液体的排出增强稳定性 （4）脂 磷脂，具有比蛋白质更好的表面活性，其以竞争的方式在界面上 取代蛋白质减少了膜的厚度和粘接
