食品化学-05蛋白质

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1、食品化学第五章蛋白质刘志彬liuzhibin@fzu.edu.cn22866378福州大学生物科学与工程学院2Outline概述蛋白质的变性蛋白质的功能性质蛋白质的营养性质食品加工中蛋白质的物理、化学和营养变化食品蛋白质3第二节蛋白质的变性蛋白质变性：外界因素的作用使构成空间结构的氢键等副键遭受破坏，导致蛋白质的二级，三级和四级结构的变化，天然蛋白质的空间构型则解体，有秩序的螺旋型，球状构型变为无秩序的伸展肽链，使天然蛋白质的理化性质改变并失去原来的生理活性，这种作用称为蛋白质的变性作用。在某些情况下，变性过程是可逆的

2、，例如，有的蛋白质在加热时发生变性，冷却后，又可复原。可逆变性一般只涉及蛋白质分子的三级和四级结构变化。不可逆变性能使二级结构也发生变化。如果二硫键起着稳定蛋白质构象的作用，那么它的断裂往往导致不可逆的变性。4蛋白质的变性导致溶解性的降低蛋白质变性暴露的疏水基团倾向于联结聚集形成沉淀疏水基团暴露第二节蛋白质的变性5物理性质的改变凝集、沉淀粘度增加旋光值改变紫外、荧光光谱发生变化化学性质的改变酶水解速度增加分子内部基团暴露生物性能的改变抗原性改变生物功能丧失蛋白质变性引起的变化6物理因素：温度、紫外线、超声波、高压等。化学

3、因素：酸、碱、有机溶剂、重金属盐类、脲、胍、表面活性剂等。引起蛋白质变性的因素：引起蛋白质变性的因素：（一）物理因素（1）热热是蛋白质变性最普通的物理因素，伴随热变性，蛋白质的伸展程度相当大。蛋白质对热变性的敏感性取决于多种因素，例如蛋白质的性质、蛋白质浓度、水活性、pH、离子强度和离子种类等。蛋白质受热变性的机理：在较高温度下，保持蛋白质空间构象的那些副键断裂，破坏了肽链的特定排列，原来在分子内部的一些非极性基团暴露到了分子的表面，因而降低了蛋白质的溶解度，促进了蛋白质分子之间相互结合而凝聚，形成不可逆的凝胶而凝固。8

4、蛋白质中的氢键、静电和范德华相互作用是放热反应（焓驱动），因此，这些作用力随着温度的升高而减弱，在高温下是去稳定作用的，而在低温下起到稳定作用。疏水相互作用是吸热反应（熵驱动），随温度升高疏水作用增强。然而，疏水相互作用的稳定性也不是随温度的提高而无限制的增强。疏水相互作用一般在60～70℃时达到最高值（与疏水侧链的结构有关），但温度超过一定值（＞70℃，因侧链而异）后，又会减弱。氢键、疏水相互作用和构象熵对稳定蛋白质的自由能所作贡献的相对变化与温度的函数关系9蛋白质稳定性与温度的关系肌红蛋白（…）核糖核酸酶（--）T4

5、噬菌体突变株溶菌酶（0）一般认为，温度越低蛋白质的热稳定性越高。然而实际并非总是如此。肌红蛋白和T4噬菌体突变株溶菌酶最稳定的温度，分别为30℃和12.5℃，低于或高于此温度二者的稳定性均下降。在蛋白质分子中极性相互作用超过非极性相互作用时，则蛋白质在冻结温度或低于冻结温度比在较高温度时稳定(核糖核酸酶）。对于那些主要以疏水相互作用稳定的蛋白质，在室温下比冻结温度时更稳定。10氨基酸的组成氨基酸的组成影响蛋白质的热稳定性，含有较多疏水氨基酸残基（尤其是缬氨酸，异亮氨酸、亮氨酸和苯丙氨酸）的蛋白质，对热的稳定性高于亲水性较

6、强的蛋白质。蛋白质的热稳定性不仅决定于分子中氨基酸的组成，极性与非极性氨基酸的比例，而且还依赖于这两类氨基酸在肽链中的分布，一旦这种分布达到最佳状态，此时分子内的相互作用达到最大值，自由能降低至最小，多肽链的柔顺性也随之减小，蛋白质则处于热稳定状态。影响热变性的因素:11水是极性很强的物质，对蛋白质的氢键相互作用有很大影响，因此水能促进蛋白质的热变性。干蛋白粉似乎是很稳定的。水分越少，热变性温度越高。水水分含量对卵清蛋白的变性温度下Td和变性热焓ΔHd的影响在干燥状态，蛋白质具有一个静止的结构，多肽链序列的运动受到了限制

7、。当向干燥蛋白质中添加水时，水渗透到蛋白质表面的不规则空隙或进入蛋白质的小毛细管，并发生水合作用，引起蛋白质溶胀。在室温下大概当每克蛋白质的水分含量达到0.3～0.4g时，蛋白质吸水即达到饱和。水的加入，增加了多肽链的淌度和分子的柔顺性。当加热时，蛋白质的这种动力学柔顺性结构，相对于干燥状态，则可提供给水更多的几率接近盐桥和肽链的氢键，结果Td降低。12某些蛋白质经过低温处理后发生可逆变性，例如有些酶（L-苏氨酸脱氨酶）在室温下比较稳定，而在0℃时不稳定。某些蛋白质（11S大豆蛋白、麦醇溶蛋白、卵蛋白和乳蛋白）在低温或冷

8、冻时发生聚集和沉淀。例如大豆球蛋白在2℃保藏，会产生聚集和沉淀，当温度回升至室温，可再次溶解。有的蛋白质分子由于具有较大的疏水-极性氨基酸比因而在低温下易发生变性。（2）低温13机械处理，例如揉捏、振动或搅打等高速机械剪切，都能引起蛋白质变性。在加工面包或其他食品的面团时，产生的剪切力使蛋白质变性，主要是因为α-螺旋