【正文】 的氨基酸、多肽及蛋白質(zhì)類物質(zhì) 2022年 5月 27日 12時(shí) 48分 生物活性肽也稱作功能肽，是近年來(lái)非常活躍的研究領(lǐng)域，其應(yīng)用涉及到生物學(xué)、醫(yī)藥學(xué)、化學(xué)等多種學(xué)科，在食品科學(xué)研究及功能食品開發(fā)中也顯示出美好的前景。 一 、 天然活性肽 目前，由自然界已經(jīng)獲得了種類多樣、功能各異的生物活性肽， 下頁(yè)列舉了一些這方面的例證。昆蟲抗菌肽已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，某些抗菌肽正在通過(guò)基因工程技術(shù)開始工業(yè)化生產(chǎn)并用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)和食品衛(wèi)生等多個(gè)領(lǐng)域。根據(jù)氨基酸組成和結(jié)構(gòu)特征，可把昆蟲抗菌肽分為 4類：形成兩性分子 α 螺旋的抗菌肽類；有分子內(nèi)二硫橋的抗菌肽類；富含甘氨酸的抗菌肽類和富含脯氨酸的抗菌肽類。有的通過(guò)在細(xì)菌膜上形成孔道，造成細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)泄漏進(jìn)而導(dǎo)致化學(xué)勢(shì)喪失而達(dá)到殺菌的效果；有的能夠干擾一定類型的外膜蛋白基因的轉(zhuǎn)錄，使相應(yīng)蛋白的合成量減少，從而導(dǎo)致細(xì)胞膜的通透性增加，使細(xì)菌生長(zhǎng)受到抑制。 感染性疾病曾一度是人類生存所面臨的最大威脅。據(jù) WHO報(bào)告， 2022年全球死亡人數(shù) 5570萬(wàn)，其中 1440萬(wàn)由感染性疾病引起，占總死亡人數(shù)的 %。昆蟲抗菌肽因其獨(dú)特的抗菌、殺菌效果和良好的應(yīng)用前景近來(lái)成為抗感染新藥開發(fā)的熱點(diǎn)。 食品化學(xué) 第六章 食品中的氨基酸、多肽及蛋白質(zhì)類物質(zhì) 2022年 5月 27日 12時(shí) 48分 二、外源性活性肽 以天然蛋白作為原料通過(guò)水解或酶解的方法 ， 獲得大量的肽類 ， 從中篩選活性肽 ， 目前已成為擴(kuò)大功能肽研究范圍 、 發(fā)現(xiàn)新型多肽的有效途徑 。 目前已有實(shí)際應(yīng)用的外源性功能肽的制備方法有化學(xué)水解法 、 酶水解法 、 合成法等 。一般用 6～ 10mol/L鹽酸或 4mol/L硫酸在 100～ 120℃ 條件下水解 12～ 24h；也可用6mol/LNaOH或 2mol/L的 Ba(OH)2水解 6h左右；然后經(jīng)活性炭脫色 ， 再通過(guò) 701型樹脂除去酸和鹽便可獲得混合多肽 。 此種影響在堿性條件下表現(xiàn)的尤為突出 。 此方法的一般工藝流程為：原料蛋白 → 預(yù)處理 → 酶解 → 滅酶 → 脫苦味脫色 → 分離 → 干燥 → 成品 。 目前可以使用的酶種類較多 ， 如胰蛋白酶 、 胃蛋白酶 、 堿性蛋白酶等動(dòng)物蛋白酶及菠蘿蛋白酶 、 木瓜蛋白酶等植物蛋白酶 ， 而比較便宜易得的還有不同種類的微生物蛋白酶 。 食品化學(xué) 第六章 食品中的氨基酸、多肽及蛋白質(zhì)類物質(zhì) 2022年 5月 27日 12時(shí) 48分 三、活性肽在食品中的應(yīng)用 營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究證明，功能肽類在人體內(nèi)的消化吸收明顯優(yōu)于蛋白質(zhì)和單個(gè)氨基酸，對(duì)人體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成無(wú)任何不良影響，而且具有促進(jìn)鈣吸收、降血壓、提高免疫力等生理功能。目前在食品中已經(jīng)應(yīng)用或出現(xiàn)了應(yīng)用苗頭的功能肽主要有以下種類。例如GlyAsp ； GlyGlyGly ；利用多肽的等電點(diǎn)，可以進(jìn)行肽類物質(zhì)的分離。 C、滲透壓和對(duì)產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)的調(diào)節(jié)作用 當(dāng)一種液體的滲透壓比體液高時(shí)，易使人體周邊組織細(xì)胞中的水分向胃腸移動(dòng)而出現(xiàn)腹瀉。 多肽具有抑制蛋白質(zhì)形成凝膠的性能，可利用此性質(zhì)來(lái)調(diào)整食品的質(zhì)構(gòu)。 二、化學(xué)性質(zhì) 肽類物質(zhì)基本的化學(xué)性質(zhì)和氨基酸基本的化學(xué)性質(zhì)相同，都是由其特征性官能團(tuán)決定的。 CN H 2ON H C u S O 4 K O H42C uH O O H+CN H 2O+ +CN H 2ON HCN H 2O CN H 2ON HCN H 2O++ K 2 S O 4食品化學(xué) 第六章 食品中的氨基酸、多肽及蛋白質(zhì)類物質(zhì) 2022年 5月 27日 12時(shí) 48分 一、蛋白質(zhì)變性的概念及監(jiān)測(cè)方法 A、定義：把蛋白質(zhì)二級(jí)及其以上的高級(jí)結(jié)構(gòu)在一定條件（加熱、酸、堿、有機(jī)溶劑、重金屬離子等）下遭到破壞而一級(jí)結(jié)構(gòu)并未發(fā)生變化的過(guò)程叫蛋白質(zhì)的變性。 C、根據(jù)一系列物理性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)、生物功能等的改變來(lái)監(jiān)測(cè)蛋白質(zhì)的變性。 二、蛋白質(zhì)變性的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué) 下圖示意了單體球蛋白變性過(guò)程 中變性程度與變性因素變化之間的關(guān) 食品化學(xué) 第六章 食品中的氨基酸、多肽及蛋白質(zhì)類物質(zhì) 2022年 5月 27日 12時(shí) 48分 系： y狀態(tài)或性質(zhì)x變 性 劑 濃 度 、 溫 度 或 p HYNYDYN′YD′ 圖中 Y代表隨蛋白質(zhì)構(gòu)象變化而變化的任何可測(cè)定的物理或化學(xué)性質(zhì) , YN和 YD分別代表在天然或變性狀態(tài)下的 Y。 食品化學(xué) 第六章 食品中的氨基酸、多肽及蛋白質(zhì)類物質(zhì) 2022年 5月 27日 12時(shí) 48分 兩狀態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)化可用下式表示： 蛋 白 質(zhì) 天 然 態(tài) （ P N ） 蛋 白 質(zhì) 變 性 態(tài) （ P D ） 動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系中的表觀平衡常數(shù)為： KD=[PD]/[PN] 由此平衡常數(shù)即可求出一系列熱力學(xué)參數(shù)： △ G 0H0C0= R T l n K D△ = Rδ ( l n K D )δ ( 1 / T ) p△ = δ H0△δ TpS 0△ =H0△△ G 0T 公式中的 △ G0、△ H0、△ C0、△ S0分別為標(biāo)準(zhǔn)自由能變化、恒壓條件下的焓變、恒壓下熱容變化及熵的變化； R為氣體常數(shù)， T為絕對(duì)溫度。分別反映了變化過(guò)程的一些特征。 食品化學(xué) 第六章 食品中的氨基酸、多肽及蛋白質(zhì)類物質(zhì) 2022年 5月 27日 12時(shí) 48分 從動(dòng)力學(xué)角度分析，蛋白質(zhì)變性的速率為： 蛋 白 質(zhì) 天 然 態(tài) （ P N ） 蛋 白 質(zhì) 變 性 態(tài) （ P D ）K 1K 1 d [ P N ]d t [ P N ] [ P D ]= K 1 _ K 1 反應(yīng)過(guò)程的活化能 Ea為： δ(lnK )δTE aR T 2= 與其它化學(xué)反應(yīng)的活化能相比，蛋白質(zhì)變性的 Ea是比較大的，例如胰蛋白酶、卵清蛋白酶和過(guò)氧化物酶熱變性的活化能分別為 16 55 773 kJ/mol。 上邊以兩狀態(tài)轉(zhuǎn)變模型對(duì)蛋白變性的熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)進(jìn)行了討論。此轉(zhuǎn)變溫度被稱作 熔化溫度（ Tm） 或 變性溫度（ Td） ，此時(shí)蛋白質(zhì)的天然狀態(tài)和變性狀態(tài)的濃度之比為 1。當(dāng)加熱溫度在臨界溫度以上時(shí)，每提高 10℃ ，變性速度提高 600倍。一個(gè)特定蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定性又由許多因素所決定，這些因素包括氨基酸的組成、蛋白質(zhì)－蛋白質(zhì)接觸、金屬離子及其它輔基的結(jié)合、分子內(nèi)的相互作用、蛋白濃度、水分活度、 pH、 食品化學(xué) 第六章 食品中的氨基酸、多肽及蛋白質(zhì)類物質(zhì) 2022年 5月 27日 12時(shí) 48分 離子強(qiáng)度和離子種類等等。 蛋白質(zhì)可以發(fā)生凍結(jié)變性。另一方面，由于大量水形成冰后，剩余的水中無(wú)機(jī)鹽濃度大大提高，這種局部的高濃度鹽也會(huì)使蛋白質(zhì)發(fā)生變性。 壓力誘導(dǎo)蛋白質(zhì)變性的原因主要是蛋白質(zhì)的柔性和可壓縮性。大多數(shù)纖維狀蛋白質(zhì)分子不存在空穴，因此它們對(duì)壓力作用的穩(wěn)定性高于球狀蛋白質(zhì)。由于高流體壓力可以使微生物細(xì)胞膜及細(xì)胞內(nèi)的蛋白發(fā)生變性，從而導(dǎo)致微生物死亡，因此現(xiàn)在高流體靜壓加工正在成為食品加工中的一項(xiàng)新技術(shù)。這樣的剪切力加上高溫能使蛋白質(zhì)發(fā)生不可逆的變性。 改變蛋白質(zhì)水溶液的界面性質(zhì)，也可以加速或直接使蛋白質(zhì)分子發(fā)生變性。 食品化學(xué) 第六章 食品中的氨基酸、多肽及蛋白質(zhì)類物質(zhì) 2022年 5月 27日 12時(shí) 48分 （二）化學(xué)因素 pH是導(dǎo)致蛋白變性的重要因素，這是因?yàn)樵跇O端 pH值時(shí)，蛋白質(zhì)分子內(nèi)的離子基團(tuán)產(chǎn)生強(qiáng)靜電排斥作用，促使蛋白質(zhì)分子的構(gòu)象發(fā)生變化。陽(yáng)離子和陰離子均有這種性質(zhì)，但不同的離子要求不同的濃度。親水有機(jī)溶劑通過(guò)改變蛋白分子表面性質(zhì)使蛋白分子變性，疏水有機(jī)溶劑由于進(jìn)入蛋白分子內(nèi)部而改變蛋白分子構(gòu)象，從而導(dǎo)致變性。不同種類的 食品化學(xué) 第六章 食品中的氨基酸、多肽及蛋白質(zhì)類物質(zhì) 2022年 5月 27日 12時(shí) 48分 有機(jī)物使蛋白變性的原因不盡相同。同時(shí) SDS類表面活性劑誘導(dǎo)的蛋白變性是不可逆的。 食品化學(xué) 第六章 食品中的氨基酸、多肽及蛋白質(zhì)類物質(zhì) 2022年 5月 27日 12時(shí) 48分 蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)指在食品加工、貯藏和銷售過(guò)程中蛋白質(zhì)對(duì)食品需宜特征做出貢獻(xiàn)的那些物理和化學(xué)性質(zhì)。 蛋白質(zhì)的水合性質(zhì)就是蛋白質(zhì)與水結(jié)合的能力。 蛋白質(zhì)結(jié)合水的能力：干蛋白質(zhì)與相對(duì)濕度為 90～ 95%的空氣達(dá)到平衡時(shí)，每克蛋白質(zhì)所結(jié)合水的克數(shù)。 影響蛋白質(zhì)水合性質(zhì)的因素有多種，主要為： 蛋白質(zhì)的總吸水量隨蛋白質(zhì)濃度的增加而增加； 蛋白質(zhì)在其等電點(diǎn)時(shí)水合性質(zhì)最差，吸水量最少；偏離等電點(diǎn)吸水量增加； 隨溫度的升高，蛋白質(zhì)水合能力變差； 低鹽濃度，有助于蛋白分子的水合，在水中的溶解度增加；而高鹽濃 食品化學(xué) 第六章 食品中的氨基酸、多肽及蛋白質(zhì)類物質(zhì) 2022年 5月 27日 12時(shí) 48分 度將降低蛋白分子的水化能力。 蛋白質(zhì)的溶解度是衡量蛋白質(zhì)食品加工屬性的重要指標(biāo)。 蛋白質(zhì)的溶解性能可以用水溶性蛋白質(zhì)（ WSP）、水可分散蛋白質(zhì)（ WDP）、蛋白質(zhì)分散性指標(biāo)（ PDI）、氮溶解性指標(biāo)（ NSI）來(lái)評(píng)價(jià)；其中 PDI和 NSI已是美國(guó)油脂化學(xué)家協(xié)會(huì)采納的法定評(píng)價(jià)方法。 蛋白質(zhì)溶液屬于膠體溶液，通常具有一定的黏度； 一種流體的黏度 (viscotity)反映了它對(duì)流動(dòng)的阻力，其本質(zhì)可用黏度系數(shù) 食品化學(xué) 第六章 食品中的氨基酸、多肽及蛋白質(zhì)類物質(zhì) 2022年 5月 27日 12時(shí) 48分 (μ )來(lái)表示，其關(guān)系式為： τ ＝ μ γ 其中 τ 為剪切力， γ 為剪切速度（或流動(dòng)速度）。這種性質(zhì)成為假塑或剪切稀釋。對(duì)于高濃度的蛋白質(zhì)體系，這種作用起主要的作用。這些因素都使蛋白質(zhì)分子或顆粒在流動(dòng)方向上的表觀直徑減小，因而其黏度系數(shù)減小。 關(guān)于蛋白在溶液中聚集形態(tài)變化的幾個(gè)概念： 蛋白質(zhì)的締合 (association)：指蛋白質(zhì)在亞單位或分子水平上發(fā)生的變化； 聚合 (polymerization)或聚合反應(yīng) (aggregation)一般是指大的復(fù)合物的形成； 沉淀作用 (precipitation)：指由于蛋白質(zhì)的溶解性完全或部分喪失而引起的聚集反應(yīng)； 絮凝 (flocculation)：指蛋白質(zhì)未發(fā)生變性時(shí)的無(wú)規(guī)則聚集反應(yīng)，這常常是因?yàn)殒滈g的靜電排斥力降低而發(fā)生的一種現(xiàn)象； 凝結(jié)作用 (coagultion)：將發(fā)生變性的無(wú)規(guī)則聚集反應(yīng)和蛋白質(zhì)－蛋白質(zhì)的相互作用大于蛋白質(zhì)－溶劑相互作用引起的聚集反應(yīng)； 膠凝作用（ gelation)：變性的蛋白質(zhì)分子聚集并形成有序的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的過(guò)程。還可發(fā)揮增稠、提高吸水性、顆粒黏結(jié)和提高乳濁液或泡沫的穩(wěn)定性。這種凝膠多為熱可逆凝膠，如明膠凝膠； ②在加熱下所形成的凝膠，這種凝膠很多不透明而且是不可逆凝膠，如蛋清蛋白在加熱中形成的凝膠； ③由鈣鹽等二價(jià)離子鹽形成的凝膠，如豆腐； ④ 不加熱而經(jīng)部分水解或 pH調(diào)整到等電點(diǎn)而形成的凝膠，如用凝乳酶制作干酪、乳酸發(fā)酵制作酸奶和皮蛋生產(chǎn)中堿對(duì)蛋清蛋白的部分水解等。 影響蛋白凝膠形成的因素很多，掌握這些因素及影響的規(guī)律，可以有效的控制食品加工中蛋白凝膠形成的程度和質(zhì)量。也就是人造肉的過(guò)程。 面團(tuán)形成性： 一些植物（小麥、黑麥、燕麥、大麥等）的面粉在室溫下與水混合并揉搓后可形成粘稠、有彈性的面團(tuán)，將這種性質(zhì)叫做面團(tuán)的形成性。麥醇溶蛋白指那些可溶解于 70%醇中的面粉蛋白，相對(duì)分子量在 35000～ 75000之間，含有鏈內(nèi)二硫鍵；麥谷蛋白分子質(zhì)量可達(dá)數(shù)百萬(wàn)，既含有鏈內(nèi)二硫鍵，也含有鏈間二硫鍵。具體到其中的兩類主要蛋白，麥谷蛋白決定著面團(tuán)的彈性、黏合性和擴(kuò)張強(qiáng)度；麥溶蛋白具有促進(jìn)面團(tuán)流動(dòng)性、伸展性和膨脹性的作用。面筋蛋白在水化揉搓過(guò)程中網(wǎng)絡(luò)的形成可通過(guò)加入半胱氨酸、偏亞硫酸氫鹽等還原劑破壞二硫鍵、加入溴酸鹽等氧化劑促使二硫鍵形成，從而降低面團(tuán)的黏彈性或促進(jìn)黏彈性而得到證明。 二、影響蛋白質(zhì)乳化作用的