《食品生物化学 教学课件 ppt 作者 彭志宏 杨霞 第四章 蛋白质与食品加工》由会员分享，可在线阅读，更多相关《食品生物化学 教学课件 ppt 作者 彭志宏 杨霞 第四章 蛋白质与食品加工（50页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四章 蛋白质与食品加工,第四章 蛋白质与食品加工,(1)了解蛋白质、氨基酸的概念及分类。 (2)掌握蛋白质的化学组成及理化性质。 (3)了解蛋白质的一级结构、空间结构特征。 (4)掌握氨基酸的化学组成及理化性质。 (5)掌握蛋白质提取、分离、测定的方法。 (6)了解蛋白质在食品方面的应用。 第一节 概 述 第二节 氨 基 酸 第三节 蛋白质的结构 第四节 蛋白质的性质 第五节 蛋白质在食品加工贮藏中的变化 习 题,第四章 蛋白质与食品加工,技 能 训 练 拓 展 知 识,第一节 概 述,一、蛋白质的化学组成 存在于自然界中的氨基酸有300多种，而组成人体蛋白质的氨基酸仅有20种，且均属L-(
2、-氨基酸（甘氨酸除外）。 二、蛋白质的分类 1.按分子形状分类 (1)球状蛋白 外形近似球体，大都具有活性，多溶于水，如酶、转运蛋白、蛋白激素等。球状蛋白的长度与直径之比一般小于10。 (2)纤维状蛋白 大都是结构蛋白，外形细长，分子量大，如胶原蛋白、角蛋白等。纤维蛋白按溶解性可分为可溶性纤维蛋白与不溶性纤维蛋白。前者如血液中的纤维蛋白原、肌肉中的肌球蛋白等，后者如胶原蛋白、角蛋白等结构蛋白。 2.按分子组成分类,第一节 概 述,(1)简单蛋白 完全由氨基酸组成，不含非蛋白成分。根据溶解性的不同，可将简单蛋白分为以下7种：清蛋白、组蛋白、球蛋白、谷蛋白、精蛋白、醇溶蛋白和硬蛋白。 (2)结合蛋
3、白 由蛋白质和非蛋白成分组成，后者称为辅基。根据辅基的不同，可将结合蛋白分为以下7种：脂蛋白、核蛋白、糖蛋白、血红素蛋白、磷蛋白、黄素蛋白和金属蛋白。 3.根据食物蛋白质所含氨基酸的种类和数量分类 (1)完全蛋白质 这是一类优质蛋白质，它们所含的必需氨基酸种类齐全，数量充足。这一类蛋白质可以维持人体健康，促进生长发育，如奶、蛋、鱼、肉中的蛋白质。,第一节 概 述,(2)半完全蛋白质 这类蛋白质所含的氨基酸种类齐全，但某些氨基酸的数量不能满足人体的需要。虽然可以维持生命，但不能促进生长发育。食物中所含与人体所需相比有差距的某一种或某几种氨基酸叫做限制氨基酸。 (3)不完全蛋白质 这类蛋白质不能提
4、供人体所需的全部必需氨基酸，它们既不能促进生长发育，也不能维持生命，如动物肉皮中的胶原蛋白。 三、蛋白质的生物学意义 蛋白质具有重要的生物学意义： 1)蛋白质的运输功能，如红细胞中的血红蛋白是运输氧的蛋白质。,第一节 概 述,2)有些蛋白质是构成细胞和生物体的重要物质，如人和动物的肌肉主要是蛋白质。 3)催化作用，如参与生物体各种生命活动的酶。 4)生物体防御与进攻的武器，即有些蛋白质有免疫作用，如动物和人体内的抗体能消除外来蛋白质对身体的生理功能的干扰，起到免疫作用。 5)新陈代谢的调节，如胰岛素和生长激素都是蛋白质，能够调节人体的新陈代谢和生长发育。,第二节 氨 基 酸,一、氨基酸的结构特
5、征 构成蛋白质的氨基酸是一类含有羧基并在与羧基相连的碳原子上连有氨基的有机化合物。,图4-1 氨基酸的结构,二、氨基酸的分类 1.根据R基团的极性分类 (1)非极性R基团 丙氨酸Ala、缬氨酸Val、异亮氨酸Lla、亮氨酸Leu、脯氨酸Pro、色氨酸Trp、苯丙氨酸Phe、甲硫氨酸Met。,第二节 氨 基 酸,(2)极性R基团 2.根据R基团的化学结构分类 (1)脂肪族AA 中性、酸性、碱性。 (2)杂环AA 脯氨酸Pro、组氨酸His。 (3)芳香族AA 酪氨酸Tyr、苯丙氨酸Phe、色氨酸Trp。 3.根据营养学分类 (1)非必需氨基酸 甘氨酸Gly、丙氨酸Ala、丝氨酸Ser、酪氨酸Ty
6、r、半胱氨酸Cys、脯氨酸Pro、天冬酰胺Asn、天冬氨酸Asp、谷氨酸Glu、谷氨酰胺Gln。 (2)必需氨基酸 赖氨酸Lys、缬氨酸Val、亮氨酸Leu、异亮氨酸Ile、蛋氨酸Met、苯丙氨酸Phe、苏氨酸Thr、色氨酸Trp、精氨酸Arg、组氨酸His。,第二节 氨 基 酸,4.根据氨基、羧基数分类 (1)一氨基一羧基氨基酸 (2)一氨基二羧基氨基酸 谷氨酸Glu、天冬氨酸Asp。 (3)二氨基一羧基氨基酸 组氨酸His、赖氨酸Lys、精氨酸Arg。 三、氨基酸的理化性质 1.氨基酸的物理性质 (1)溶解性 根据氨基酸侧链与水相互作用的程度可将氨基酸分作几类：含有脂肪族和芳香族侧链的氨基
7、酸，如Ala、Ile、Leu、Phe、Tyr，由于侧链的疏水性，这些氨基酸在水中的溶解度均较小；侧链带有电荷或极性基团的氨基酸，如Arg、Asp、Ser、Thr，它们在水中均有比较大的溶解度，但根据电荷及极性分析也有一些例外，如脯氨酸属于带疏水基团的氨基酸，但在水中却有异常高的溶解度。,第二节 氨 基 酸,(2)旋光性和光吸收性 旋光性是鉴别各种氨基酸的重要依据。20种氨基酸中，除甘氨酸外，其他氨基酸的(-碳原子均为不对称碳原子，有旋光性、光吸收性和立体异构。 (3)味感 1)氨基酸类鲜味剂。 2)呈味核苷酸类。 2.氨基酸的化学性质 (1)两性解离及其等电点 蛋白质是两性电解质。蛋白质分子中
8、可以解离的基团除末端(-氨基与羧基外，还有肽链上氨基酸残基的侧链基团，如咪唑基(能解离成带电基团)。因此，蛋白质分子与氨基酸一样，在碱性溶液中作酸性解离，成为带负电荷的阴离子；在酸性溶液中作碱性解离，成为带正电荷的阳离子。,第二节 氨 基 酸,(2)与水合茚三酮反应 氨基酸与茚三酮在微酸性溶液中加热，最后生成蓝色物质，而与脯氨酸反应生成黄色化合物。根据这个反应可通过二氧化碳测定氨基酸含量。此反应为(-氨基酸蛋白质和一切蛋白质所共有，含有氨基的其他化合物亦可发生此反应。 (3)与亚硝酸反应 氨基酸与亚硝酸作用时，-NH3(被羟基取代，可释放氮气，生成(-羟基酸。脯氨酸分子中含有亚氨基，亚氨基不能
9、与亚硝酸反应放出氮气。,04(68-93)P26 lq_Embed_2.jpg,第二节 氨 基 酸,04(68-93)P26 lq_Embed_3.emf,(4)美拉德反应 是羰基化合物和氨基化合物间的反应，经过复杂的历程最终生成棕色甚至是黑色的大分子物质类黑精或称拟黑素。 (5)与金属的螯合反应 极微量的某些重金属离子与巯基反应，生成硫醇盐，导致含巯基的酶失活。许多氨基酸和金属盐以一定的比例形成分子络合物，利用这个性质，可以沉淀蛋白质，得到氨基酸。,第三节 蛋白质的结构,一、蛋白质的一级结构 蛋白质的一级结构是指肽链的氨基酸组成及其排列顺序，见图4-2。,图4-2 蛋白质的一级结构,第三节
10、蛋白质的结构,1.一级结构的测定步骤 1)通过末端分析，确定肽链构成。 2)将每条肽链分开，分离及提纯。 3)将肽链的一部分样品进行水解，测定其氨基酸组成及比例。 4)将肽链的另一部分样品进行N末端及C末端的鉴定。 5)拆开肽链内部的二硫键。 6)将肽链用酶促或化学的部分水解方法降解成一套肽段，并将各个肽段分离出来。 7)测定肽段的氨基酸顺序。 8)从第二步得到的肽链样品再用另一种部分水解方法水解成另一套肽段，然后分离肽段并测序，并根据其重叠部分拼凑出整个肽链的氨基酸顺序。,第三节 蛋白质的结构,9)测定原来的多肽链中二硫键和酰胺基的位置。 2.常用方法 (1)末端分析 1)N末端。 2)C末
11、端。 还原法。C末端氨基酸可用硼氢化锂还原生成相应的(-氨基醇。肽链水解后，再用层析法鉴定。 肼解法。多肽与肼在无水条件下加热，可以断裂所有的肽键，除C末端氨基酸外，其他氨基酸都转变为相应的酰肼化合物。肼解下来的C末端氨基酸可用纸层析鉴定。,第三节 蛋白质的结构, 羧肽酶法。将蛋白质在pH值为8.0、30时与羧肽酶一起保温，按一定时间间隔取样，用纸层析测定释放出来的氨基酸，根据氨基酸的量与时间的关系，可以得到C末端氨基酸的排列顺序。羧肽酶A水解除精氨酸、赖氨酸和脯氨酸外的所有肽键，羧肽酶B水解精氨酸和赖氨酸。 (2)二硫键的拆开和肽链的分离 可根据末端分析来确定一种蛋白质由几条肽链构成。先把这
12、些肽链分离开来，然后测定每条肽链的氨基酸顺序。如果这些肽链之间不是共价交联的，可用酸、碱、高浓度的盐或其他变性剂处理蛋白质，把肽链分开。如果肽链之间以二硫键交联，或肽链中含有链内二硫键，则必须用氧化或还原的方法将二硫键拆开。最普遍的方法是用过量的巯基乙醇处理，然后用碘乙酸保护生成的半胱氨酸的巯基，防止重新氧化。,第三节 蛋白质的结构,(3)肽链的完全水解和氨基酸组成的测定 在测定氨基酸顺序之前，需要知道多肽链的氨基酸组成和比例。一般用酸水解法得到氨基酸混合物，再分离测定氨基酸。目前，用氨基酸自动分析仪，24h即可完成。 (4)肽链的部分水解和肽段的分离 如果已知肽链的氨基酸组成及N末端和C末端
13、，随后的步骤是肽链的部分水解。这一步骤通常用专一性很强的蛋白酶来完成。最常用的是胰蛋白酶，它专门水解赖氨酸和精氨酸的羧基形成的肽键，所以生成的肽段之一的C末端是赖氨酸或精氨酸。可以用马来酸酐保护赖氨酸的侧链氨基。经常使用的还有糜蛋白酶，水解苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸等疏水残基的羧基形成的肽键。另外还有其他的蛋白酶可水解不同的氨基酸，如：,第三节 蛋白质的结构, 嗜热菌蛋白酶和胃蛋白酶，前者水解疏水残基的氨基形成的肽键，后者水解疏水残基之间的肽键。 金葡菌蛋白酶，又称谷氨酸蛋白酶，水解天冬氨酸的羧基和谷氨酸形成的肽键，但受缓冲液影响。在醋酸缓冲液中水解谷氨酸，在磷酸缓冲液中可水解天冬氨酸。 梭状芽
14、孢杆菌蛋白酶，水解精氨酸羧基形成的肽键，又称精氨酸蛋白酶。该蛋白酶为耐变性剂，可用于水解不易溶解的蛋白。 (5)多肽链中氨基酸顺序的测定 从多肽链中部分水解得到的肽段可用化学法或酶法测序，然后比较用不同方法获得的两套肽段的氨基酸顺序，根据它们彼此重叠的部分，确定每个肽段的适当位置，拼凑出整个多肽链的氨基酸顺序。,第三节 蛋白质的结构,(6)二硫键位置的确定 一般用蛋白酶水解带有二硫键的蛋白质，从部分水解产物中分离出含二硫键的肽段，再拆开二硫键，将两个肽段分别测序，然后与整个多肽链比较，即可确定二硫键的位置。常采用胃蛋白酶，水解生成的肽段小，容易分离和鉴定，而且可在酸性条件下作用(pH=2)，此
15、时二硫键稳定。肽段的分离可用对角线电泳，将混合物点到滤纸的中央，在pH值为6.5时进行第一次电泳，然后用过甲酸蒸汽断裂二硫键，使含二硫键的肽段变成一对含半胱氨磺酸的肽段。在相同条件下将滤纸旋转90后进行第二次电泳，多数肽段迁移率不变，处于对角线上，而含半胱氨磺酸的肽段因负电荷增加而偏离对角线。用茚三酮显色，分离并测序，然后与多肽链比较，即可确定二硫键的位置。 3.蛋白质的一级结构与其功能的关系,第三节 蛋白质的结构,(1)种属差异 对不同机体中表现同一功能的蛋白质的一级结构进行详细比较发现，种属差异十分明显。例如，比较各种哺乳动物、鱼类和鸟类等胰岛素的一级结构，发现其排列顺序大体相同但有细微差
16、别。 (2)分子病 蛋白质分子一级结构的改变有可能引起其生物功能的显著变化，这种现象称为分子病。突出的例子是镰刀型贫血病。这种病是病人血红蛋白(链第6位谷氨酸突变为缬氨酸，在缺氧时引起血红蛋白线性凝集，使红细胞容易破裂，发生溶血。血红蛋白分子中共有574个残基，其中2个残基的变化导致严重后果，证明蛋白质结构与功能有密切关系。 (3)共价修饰 对蛋白质一级结构进行共价修饰，也可改变其功能，如在激素调节过程中，常发生可逆磷酸化。,第三节 蛋白质的结构,(4)一级结构的断裂 一级结构的断裂可引起蛋白质活性的巨大变化，如酶原的激活和凝血过程等。凝血是一个十分复杂的过程，首先是凝血因子X被血管内皮损伤处带较多负电荷的胶原激活，然后通过一系列的连续反应激活凝血酶原，凝血酶原从纤维蛋白中切除4个酸性肽段，减少分子中的负电荷，使其变成不溶性的纤维蛋白，纤维蛋白再彼此聚合成网状结构，最后形成血凝块。 二、蛋白质的空间结构 蛋白质的多肽链并不是线形伸展的，而是按一定方式折叠盘绕成特有的空间结构。 1.有关概念,第三节 蛋白质的结构,(1)构型与构象 构型指立体异
