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BC 1-4 蛋白质的功能性质
#生物化学 #蛋白质 #结构 #功能性质
1. 蛋白质功能性质概述
蛋白质的功能性质:食品加工、贮藏、消费过程中,决定食品质构、口感、稳定性,除营养价值外那些对食品加工有利的蛋白质的物理化学性质
1.1 分类
- 水合性质:蛋白质与水的作用,包括溶解性、吸水-持水性、溶胀性
- 表面性质(界面性质):蛋白质在极性不同的两相之间所产生的作用,包括乳化性、起泡性
- 结构性质:蛋白质分子之间相互作用有关的性质
- 感官性质:(字面意思)
蛋白质的功能性质不是独立的,而是相互联系的
1.2 影响因素
- 蛋白质本身固有的性质
- 环境条件变化
- 食品所经历的加工处理
2. 蛋白质的水合性质
蛋白质的水合性质:蛋白质分子通过表面极性基团,与水分子发生相互作用,结合、保留水分子的物理化学性质的总称,包括溶解性、吸水-持水性、溶胀性
蛋白质结合水的能力
干蛋白粉与相对湿度 90% ~ 93% 的水蒸气达到平衡时每克蛋白质所结合水的克数。
衡量标准
- 吸水-持水力
- 保湿性
影响因素
- 蛋白质浓度(正比)
- 温度(反比)
- pH(具体看 pI)
- 盐的种类(Na
有利,Ca 、Mg 不利) - 离子强度(反比)
2.1 蛋白质的吸水-持水性
包括:
- 化学结合水
- 物理截流水
- 蛋白质的适度变性
影响蛋白质吸水-持水性的因素
- pH
- 离子强度(盐析与盐溶)
- 剪切
- 温度
蛋白质吸水-持水性的体现:鸡蛋羹
鸡蛋液加水蒸,卵清蛋白变性,肽链展开,Gln 侧基大量形成氢键结合水,形成高含水量的蛋白质热凝胶,也即鸡蛋羹
2.2 蛋白质的溶解性
蛋白的溶解性:蛋白质分子以单分子或小聚集体形式分散于水相中,形成稳定胶体溶液的能力
笔者按
蛋白质溶解度的实质是 疏水相互作用 和 离子相互作用
衡量标准
- 蛋白质分散指数 PDI
- 氮溶解指数 NSI
- 水合可溶氮 WSN
蛋白质溶解度的影响因素
- 蛋白质的溶解度与氨基酸残基的平均疏水性和电荷频率有关
- pH = pI 时,蛋白质溶解度最小
2.3 盐析与盐溶
- 盐析:中性盐浓度 ∈ (0.1, 1) mol/L 时,增大了蛋白质的溶解度
- 盐溶:中性盐浓度 ∈ (1, +∞)mol/L 时,减小了蛋白质的溶解度
2.4 蛋白质的溶胀
蛋白质的溶胀:干燥或致密蛋白网络吸水/溶剂后体积增大,但不一定溶解
本质:溶剂渗入,极性侧链水合、氢键和渗透压使网络伸展;交联、疏水作用限制膨胀
3. 蛋白质的黏度
影响蛋白质黏度的因素
- 蛋白质的固有性质
- 蛋白质和溶剂分子间的相互作用
- 蛋白质和蛋白质分子间的相互作用
剪切稀释
蛋白质溶液的黏度系数会随着其流速的增加而降低
4. 蛋白质的胶凝作用
蛋白质的胶凝:是指在特定条件下,变性的蛋白质分子聚集形成网状结构,从而失去流动性并转变为半固体状态的过程。
- 凝胶:蛋白质胶凝后形成的产物
4.1 蛋白质胶凝的分类
- 缔合
- 聚合
- 沉淀
- 絮凝(蛋白质未变性)
- 凝结(蛋白质变性)
- 胶凝(蛋白质变性)
4.2 胶凝的过程、途径与热稳定性
过程
- 变性(不可逆)
- 有序排列的重组(可逆)
途径
- 热致凝胶
- 非热致凝胶,调 pH / 加二价金属离子
热稳定性
- 热可逆凝胶,如:明胶
- 非热可逆凝胶,如:大豆蛋白
4.3 胶凝的作用力
- 蛋白质-蛋白质之间的相互作用
- 蛋白质-水之间的相互作用
- 领近肽链之间的吸收力和排斥力
4.4 有利于蛋白质胶凝的因素
- 加热或添加二价金属
- 蛋白质浓度高
- 游离二硫键存在
- 分子量过低不利于胶凝
- 达到等电点有利于疏水聚合而胶凝
- 轻微酸化
- 凝胶生成速度影响质地和外观有
5. 蛋白质的组织化(质构化)
- 组织化的蛋白质可作为肉的代用品
- 组织化使可溶的植物蛋白质或乳蛋白具有咀嚼性和良好的持水性
蛋白质组织化的常见方法
- 热凝固和薄膜形成, 如:腐竹
- 热塑性挤压, 如:肉丸、汉堡肉饼用的肉糜
6. 面团的形成
- 面筋蛋白主要由麦谷蛋白和麦醇溶蛋白组成
- 麦谷蛋白决定面团的弹性、黏性、强度
- 麦醇溶蛋白决定面团的流动性、伸展性、膨胀性
麦谷蛋白分子量比麦醇溶蛋白大
以防你忘了:小麦中蛋白的种类
- 麦谷蛋白
- 麦胶蛋白(麦醇溶蛋白)
- 球蛋白
- 清蛋白
面团的形成过程
- 面筋蛋白加水搅拌,肽链舒展,Gln 侧基大量形成氢键结合水
- 机械搅拌(剪切)促进二硫键重排,连续的面筋网络形成
- 适度吸水溶胀
影响面团形成的因素
- 麦谷蛋白与麦醇溶蛋白的适当配合(比例)
- 加入极性脂类、变性球蛋白有利于麦谷蛋白和麦醇溶蛋白的相互作用
- 揉捏过强,二硫键断裂,面团强度下降;揉捏不足,面团的三维网状结构无法形成,面团强度不足
7. 蛋白质的界面性质
蛋白质的界面性质:蛋白质两亲性质决定的表面活性和在界面形成高强度膜的性质
7.1 蛋白质的乳化性质
- 分散系
- 油包水型 W/O :奶油、人造奶油
- 水包油型 O/W :冰激淋、肉馅、蛋黄酱
蛋白质乳浊液体系稳定性
蛋白质疏水性越大,界面吸附的蛋白质浓度越高,表面张力越小,乳浊液体系越稳定。
蛋白质帮助形成乳化体系及其稳定乳化体系大小的衡量指标
- 乳化活性指数 EAI:位质量乳化剂(如蛋白质)在油水界面形成的稳定乳液所覆盖的界面面积
- 乳化容量(乳化能力)EC:乳状液发生相变之前,每克蛋白质能够乳化油的体积
- 乳化稳定性 ES:一定温度下离心处理前后乳浊液的体积百分比
良好乳化性对蛋白质的要求
- 快速吸附到界面少
- 分子柔性好
- 在界面上能与相邻分子相互作用形成足够柔韧的薄膜
乳化体系的失稳
- 聚结
- 絮凝
- 分层
蛋白质乳化的影响因素
- 溶解度
- 温度
- 表面活性剂
- pH
7.2 蛋白质的发泡性质
发泡:蛋白质在气-液界面形成坚韧的薄膜并使大量气体进入、稳定
气泡间液膜的形成是气泡性质的关键,取决于液体与气体间的界面活性
蛋白质发泡举例
- 啤酒
- 蛋糕
- 奶油
影响蛋白质发泡性质的评价指标
- 发泡力 FP
- 发泡稳定性 FS
蛋白质对泡沫形成稳定性有利的三个因素
- 可以降低表面张力
- 可使气泡外液膜的黏度增加
8. 蛋白质与风味物质的结合
- 物理结合力 < 化学结合力
- 多在 R 基团上结合(疏水区域)