蛋白质 (Protein)
组成（Composition）
?生物大分子（Macromolecule） ?构件分子—氨基酸 (Amino acid)
氨基酸 (Amino acids) R—基团
对氨基酸性质影响强烈
?非极性、疏水性。 ?极性、电中性。
?极性、负电荷、碱性。 ?极性、正电荷、酸性。
水溶液中的氨基酸 两性电解质
水溶液中的氨基酸 酸性氨基酸
水溶液中的氨基酸 碱性氨基酸
分类（Classification）
?非极性、疏水性的 ?极性、电中性的
?极性、带负电荷、碱性的 ?极性、带正电荷、酸性的
?植物蛋白与动物蛋白在氨基酸组成上
的差异——
?人体必须氨基酸——
8种氨基酸
?蛋白质的生物学效价（PER） ?转基因植物蛋白
?各种氨基酸配比的蛋白食品
一级结构（Primary structure）
?氨基酸——氨基+羧酸基 ?肽键(Peptide bond)
一级结构（Primary structure）
?线性结构(Linear polymer of amino
acids) ?氨基酸序列（Sequence）——蛋白质分子
?氨基末端（N-terminal） ?羧酸基末端（C-terminal）
?氨基酸残基(Amino acid residues)——
暴露基团——性质
?一级结构对二级、三级结构的影响
二级结构（Secondary structure） ?-螺旋(a-helix)
?氢键——每隔三个氨基酸残基 ?刚性结构
?分布——浆蛋白、球蛋白……
?-折叠(?-sheet)
?氢键——平行区 ?刚性结构
?分布——毛发、丝、球蛋白……
二硫键（Disulfide bond）
?共价键 ?含硫氨基酸 ?韧性
三级结构（3-D structure）
?氨基酸残基上的R基作用 ?三级结构
?外层——极性强 ?内层——疏水
三级结构（3-D structure） 键
?静电 ?氢键
?疏水交互作用
三级结构（3-D structure） 三级结构（3-D structure）
?纤维状蛋白 ?性质——纤维状、不溶…… ?功能——结构蛋白
?球蛋白
?性质——随机卷曲结构占多数、可溶……
?功能——酶、免疫蛋白……
四级结构（Quaternary structure）
?键——与三级结构相同 ?单体
?寡聚体——亚基
四级结构（Quaternary structure） 分类（Classification）
?按组成分 ?按溶解度分
单纯蛋白
仅由氨基酸组成
?清蛋白——Albumines ?球蛋白——Globulins
1
?谷蛋白——Glutellins ?醇溶谷蛋白—— ?硬蛋白——
?组蛋白——Histones ?鱼精蛋白——
清蛋白——Albumines
?分子量低
?溶于中性的水中 ?蛋清、血清蛋白……
球蛋白——Globulins
?不溶于水
?溶于中性盐溶液 ?溶于稀酸、稀碱。
?乳清球蛋白、血清球蛋白、肌球蛋白、
肌动蛋白、大豆球蛋白。 谷蛋白（Glutellins）
?不溶于水、乙醇及盐溶液中。 ?溶于稀酸和稀碱中
?小麦中谷蛋白、米中的米谷蛋白。
醇溶谷蛋白
?不溶于水、有机试剂。 ?溶于50-90%乙醇
?富含脯氨酸、谷氨酸。 ?谷物中……。
结合蛋白(Conjugated protein) 蛋白质+非蛋白成份
?脂蛋白—蛋白+脂 ?糖蛋白—蛋白+糖 ?磷蛋白—蛋白+磷 ?核蛋白—蛋白+核酸
?色蛋白—蛋白+金属—有色—血红素、
叶绿素……
蛋白衍生物（Protein derivatives） 蛋白质经化学或酶处理后得到的衍生物
?一级衍生物——改性程度小、不溶于
水。
凝结的酪蛋白
?二级衍生物——改性程度大、溶于水。Proteoses, protones and peptides. 化学性质 离子性
?组成——多聚两性电解质 ?表现为两性电解质
?氨基酸组成 ?pH环境
?等电点（pI）
化学性质
?双缩脲反应——碱性硫酸铜、紫色产
物。
?末端的化学性质与游离氨基酸相同
化学性质
变性
蛋白质的溶液构象——溶液环境 导致变性的因素
?变性剂——氢键断裂剂
?变性剂——疏水中心破坏剂 ?高温破坏
变性的影响
?丧失生物学活性 ?溶解度降低
变性并没有断链 生物学功能
?细胞结构物质
?参与物质代谢和运输 ?储存、提供能量。 ?肌肉收缩
酶
?酶在自然界中的意义—生命 ?酶在化学反应中意义—立体
免疫物质
?生物体中免疫系统—1958年…… ?生物体中的抗原—抗体反应
?生物导弹—人类战胜癌症的希望
蛋白的副作用
?毒 ?过敏
生物合成 中心法则 生物合成
?遗传密码 ?多极调控
蛋白质技术
?定性、定量。 ?分离、纯化。 ?结构描述 ?性质测定 ?生物学功能 ?酶技术
?……
含量
?凯氏定氮
?比色——蛋白质的吸收光谱
——染色 基本性质测定
?分子量测定
?层析
?电泳——SDS
?等电点(pI)测定
——等电聚焦电泳(IEF) 分离纯化
?离心 ?层析 ?电泳
?膜——透析 ?……
氨基酸分析
?检测氨基酸组成
?氨基酸分析仪的原理
结构测定
?一级结构的测定——测序方法 ?二、三级结构的测定
蛋白质的生物学功能 ?细胞结构物质
?参与物质代谢和运输 ?储存、提供能量。 ?肌肉收缩 ?…… 酶
?酶在自然界中的意义—生命 ?酶在化学反应中意义—立体
免疫物质
?生物体中免疫系统—1958年…… ?生物体中的抗原—抗体反应
?生物导弹—人类战胜癌症的希望 ?……
蛋白的副作用 ?毒 ?过敏 生物合成 中心法则 蛋白质技术 ?定性、定量。 ?分离、纯化。 ?结构描述 ?性质测定
2
?生物学功能 ?酶技术 ?……
含量
?凯氏定氮
?比色——蛋白质的吸收光谱 ——染色 基本性质测定 ?分子量测定 ?层析
?电泳——SDS ?等电点(pI)测定
——等电聚焦电泳(IEF) 分离纯化 ?离心 ?层析 ?电泳
?膜——透析 ?……
氨基酸分析
?检测氨基酸组成
?氨基酸分析仪的原理 结构测定
?一级结构的测定——测序方法 ?二、三级结构的测定 食品中的蛋白质 ?动物蛋白 ?植物蛋白 ?微生物蛋白 动物蛋白质 ?肉类的蛋白 ?乳蛋白 ?蛋蛋白 ?鱼蛋白
?……
肉类的蛋白 ?骨骼肌蛋白 ?平滑肌蛋白 ?胶原蛋白 骨骼肌蛋白
?肉类——骨骼肌
?牛、羊、猪、鸡、…… ?蛋白质含量18-20% 骨骼肌蛋白 组成
骨骼肌蛋白 结构
骨骼肌蛋白 ?速冻食品 ?注水肉 平滑肌蛋白 ?脏器蛋白 胶原蛋白
胶原蛋白 ?特性
?相互之间很少交联 ?在酸、碱中易膨胀 ?收缩温度（60-70oC） ?明胶化（80oC） 明胶
牛乳蛋白 ?含量丰富 ?组成——
?酪蛋白78%——含磷蛋白 ?乳清蛋白 ??—乳清蛋白 ??—乳清蛋白 ?免疫球蛋白 ?……
?非蛋白氮 ?酶
牛乳蛋白
?牛乳中蛋白质的沉淀——凝乳 ?酸性条件 ?加热 ?凝乳酶 ?盐 酪蛋白
?占总蛋白的80% ?疏水蛋白
?存在形式：胶团 ?组成——泳动度 ??—酪蛋白 ??—酪蛋白 ??—酪蛋白
?含磷——形成磷脂 ——磷酸钙 乳清蛋白 ?乳清蛋白 ?乳球蛋白 ?免疫球蛋白 鸡蛋蛋白 ?蛋清蛋白 ?蛋黄蛋白 蛋清蛋白
?蛋清中的蛋白质含量：10-11%（湿重）?卵清蛋白—含量最高
—分子量：45，000 —磷蛋白+碳水化合物 —变性
蛋清蛋白 ?溶菌酶
?伴清蛋白—与铁结合—抗菌 蛋清蛋白
?卵粘蛋白—抑制血红细胞凝聚
?卵糖蛋白—胰蛋白酶抑制剂 ?抗生物素—使生物素失效 ?……
蛋黄蛋白
蛋黄中含有大量的脂—脂蛋白—乳化剂 水产蛋白
?鱼类—40-60% X 10-21% ?软体动物 ?蟹—20-22% ?虾—20-22% ?牡蛎—13% ?贝类— 鱼蛋白
?鱼的骨骼肌结构 ?短纤维 ?片层结构
?与高等动物的相似 ?结缔组织少 鱼蛋白
?肌动蛋白—低温—不溶 ?肌球蛋白—变性—凝聚 植物蛋白质 ?蔬菜蛋白 ?谷类蛋白 ?豆蛋白
?……
蔬菜蛋白 ?含量低 ?豆科植物高
?马铃薯—高赖氨酸、色氨酸。 ?芦笋、笋—氨基酸食品
?……
小麦蛋白 ?含量：12% ?分类
?面筋蛋白—80-85%—不溶于水—缺乏赖氨酸
?麦醇溶蛋白—溶于70-90%乙醇 ?麦谷蛋白—溶于酸和碱
?非面筋蛋白—15-20%—富含巯基 ?清蛋白—溶于水 ?球蛋白—溶于盐水 小麦蛋白中的二硫键
小麦蛋白中的二硫键 麦醇溶蛋白
小麦蛋白中的二硫键 麦谷蛋白
面筋蛋白复合物
?麦谷蛋白形成网状结构
?麦醇溶蛋白和其它蛋白分布其中 ?淀粉-蛋白-脂肪复合体的形成
?二硫键-使麦谷蛋白形成网状结构放松 玉米蛋白
3
?基质蛋白 ?颗粒蛋白
?玉米醇溶蛋白—50% ?缺少赖氨酸、色氨酸。
稻米蛋白
?谷蛋白—80%—碱溶蛋白 ?醇溶蛋白—5%—含量低 ?赖氨酸含量比较高 大豆蛋白
?大豆蛋白—含量约为42% ?组成特性： ?富含球蛋白 ?富赖氨酸 ?少甲硫氨酸
?无面筋蛋白—不易成型 大豆蛋白 ?物化性质：
?对外界条件（如：加热、pH）敏感 ?溶解性
?pI附近(pH=3.75-5.25)不溶
?pI上下(pH=1.5-2.5; pH>6.3)均溶 ?盐溶(NaCl; CaCl2)
大豆蛋白
?（按离心沉降系数）分类？
大豆蛋白 ?制品
? 大豆浓缩蛋白 ? 大豆分离蛋白 大豆浓缩蛋白的制备 大豆分离蛋白的制备 功能性质
蛋白质与水的相互作用 ?吸附 ?保留 ?湿润 ?膨胀 ?分散 ?溶解 ?粘性 ?乳化 ?起泡 ?……
蛋白质之间的相互作用 ?沉淀 ?胶凝 ?结构 ?弹性 ?……
与其它物质之间的相互作用 ?与脂肪的结合 ?与风味物质的结合 ?……
蛋白质的水合性质 ?食品—水合体系 ?食品的持水
?结合水 ?自由水
?毛细管水 ?截留水 ?……
不溶性蛋白质与食品的持水性
?不溶性蛋白质的持水能力与氨基酸组成 ?不溶性蛋白质形成的毛细管结构 ?不溶性蛋白质形成的截留结构 ?……
食品的失水与复水 ?食品的失水 ?食品的复水 影响因素
?蛋白质浓度—正向变化 ?pH—？（pI） ?加热—反向变化 —氢键 —……
—正向变化 ?离子强度 —离子种类 —离子浓度
—低浓度—吸水 —高浓度—脱水 实例
?肉丸—膨胀 ?面团—粘度
?燕（？）皮—质构 ?水发鱿鱼
?水发牛肉与松肉粉 ?豆腐
?……
可溶性蛋白质的溶解性
?食品中的水与可溶性蛋白质 ?可溶性蛋白在水中的溶解平衡 ?蛋白质-蛋白质 ?蛋白质-水 按溶解度分类
?清蛋白—溶于pH=6.6的水
?球蛋白—溶于pH=7.0的稀盐溶液 ?谷蛋白—溶于酸（pH<2）和碱（ pH>12 ）溶液
?纯溶蛋白—溶于70%的乙醇 影响 ?增稠 ?界面 ?凝胶 影响因素 ?pH
?离子强度 ?温度 ?有机试剂 pH
?变化规律 ?等电点沉淀 ?碱性条件 离子强度
?离子的种类 ?阳离子 ?阴离子 ?高浓度—盐析 ?低浓度—正向作用
—反向作用 温度 ?0-40oC ?>40oC ?变性 ?……
有机溶剂
?蛋白表面的疏水基多 ?蛋白表面的亲水基多
蛋白质的界面性质
?蛋白质的“两性”-疏水性与亲水性 ?汽-水界面 ?油-水界面
影响蛋白质界面性质的因素 ?氨基酸组成
?疏水基团与亲水基团的分布 ?2、3、4级结构 ?二硫键和巯基 ?……
优良蛋白质表面活性剂的性质 ?快速到达界面
?快速展开、定向。 ?快速“两性”结合 蛋白质的乳化性质
?乳化的物理化学概念
?蛋白质在水相中分布的形式—乳化剂
蛋白质的乳化性质
?蛋白质的乳化剂性质 ?蛋白质载量 ?乳化能力
?乳液的稳定性
影响乳化的因素
?盐—肉糜加氯化钠后乳化性好 ?pH—影响复杂—
?pI时乳化性好 ?非pI时乳化性好
?加热—降低蛋白质膜的硬度和粘度—降
低蛋白质乳化体系的稳定性
?表面活性剂—降低蛋白质乳化体系的稳
定性 牛乳
三酰甘油酯—磷脂—不溶性脂蛋白—可溶性蛋白 酪蛋白
?具有高疏水区 ?具有高亲水区 ?二者隔开
4
?良好的乳化性质
可溶性蛋白
?在蛋白质乳化体系中起重要作用 ?向油—水界面扩散和吸附的能力 ?吸附—单分子层
发泡性
?泡沫—气体的分散体系 ?蛋白质的表面活性剂性质
?蛋白质的发泡性—在气-液界面形成膜的
能力，表达方式：……
?泡沫稳定性 ?泡沫强度
发泡性
?泡沫食品— ?蛋糕 ?冰淇淋 ?搅打奶油 ?……
影响发泡性的因素 ?蛋白质分子 –快速到达界面
–在界面上展开和重排 –成膜 ?环境因素 –pH –盐 –糖 –脂 –温度
–蛋白质浓度 发泡食品的特征
?含有大量的气体
?气相与液相间有较大的表面积 ?气泡间壁 ?透光性差
与风味物质的结合
?结合方式
–蛋白干粉与风味物质的结合 –物理截留
–蛋白-水合体系—疏水相互作用
?影响结合的因素
粘性
?粘性—对流体的阻力
?影响粘度的因素—蛋白颗粒的大小 ?影响颗粒大小的因素
—蛋白分子的特性
—蛋白分子与介质的作用 —蛋白分子之间的作用 剪切稀释
?颗粒减小 ?粘度降低 ?原因
—分子定形、阻力降低。 —颗粒变形 —颗粒解体 剪切稀释
?不可逆—粘度下降 ?可逆—粘度下降
应用
?维他奶 ?色拉酱 ?……
蛋白质的凝胶性
?缔合—分子水平（亚基）的变化 ?聚合—多聚体 ?沉淀—溶解度丧失
?絮凝—非变性凝聚—静电引力下降
凝胶
?凝结—变性
—蛋白—蛋白间的相互作用超过蛋白—水间的相互作用
?胶凝—蛋白质凝结时形成的网状结构
应用
?大豆蛋白制品—豆腐 ?鱼制品—鱼丸、鱼膏。 ?肉糜—肉丸、肉饼。 ?乳制品—酸奶 ?……
条件
?加热—冷却 ?盐—钙离子 ?酶 ?碱
网状结构的形成
?蛋白—蛋白相互作用与蛋白—水相互作
用的平衡
?肽链间静电引力和斥力的平衡 ?蛋白质的浓度 ?二硫键
蛋白质—多糖凝胶
?蛋白质明胶—海藻酸盐 ?蛋白质明胶—果胶酸盐 ?卡拉胶
面团
?面粉的化学组成—
?蛋白
?面筋蛋白
?醇溶蛋白 ?麦谷蛋白 ?可溶性蛋白 ?碳水化合物 ?淀粉颗粒 ?寡糖 ?脂类
面团 ?面团的形成
?条件
?水 ?室温 ?机械搅拌
?主要功能成份—面筋蛋白
面筋蛋白
?组成
?醇溶蛋白 ?麦谷蛋白
?结构特征
?大分子
?谷氨酰胺含量高（33%） ?羟基氨基酸含量高 ?极性氨基酸含量高 ?含硫氨基酸
面筋蛋白
?成键特征
?氢键 ?二硫键
?水不易溶 ?粘度与韧性
应用
面包—麦谷蛋白与醇溶蛋白的比例
?麦谷蛋白含量过高—发泡小
?醇溶蛋白含量过高—发泡过大—塌陷 ?加脂—网状结构的形成
?……
与其它物质的结合
?与色素的结合
?与金属离子的结合 ?与脂类的结合 ?……
蛋白质的营养质量 ?必需氨基酸含量 ?消化率 ?构象 ?毒性 ?复合体 ?加工
?营养质量的评价方法 ?生物学方法 ?化学方法 ?酶法 ?微生物法
蛋白质在储藏、加工中的变化 ?温度的变化 ?湿度的变化 ?辐射
?酸碱度变化—碱处理
5
?组成变化 ?氨基酸变化
?2级和3级结构的变化 ?与其它物质的化学反应 ?……
加热
?肉的加热熟化 ?蛋白质变性
?蛋白质—碳水化合物反应—Mallard反应
?乳—72oC ?植物蛋白 ?蛋白质的变性
?蛋白酶抑制剂的失活 ?毒蛋白的降解 加热的影响
?对蛋白质的有益影响 ?对蛋白质的不利影响 ?结论：利大于敝 低温
?延缓微生物的生长 ?抑制酶的活性 ?……
湿度变化—脱水
?失重、增加稳定性。 ?脱水的方法 ?自然风干 ?真空干燥 ?冷冻干燥 ?喷雾干燥 ?鼓膜干燥 辐射
?水分子在辐射下的解离 ?可能引起氨基酸的解离
?对蛋白质的二、三、四级结构影响不大 ?对蛋白质的营养价值影响不大 酸碱度变化
?形成新的氨基酸 ?氨基酸残基异构化 ?生成衍生物 ?降低营养价值 ?产生有毒组份
与其它其它物质发生的变化
?离子强度的变化—盐析、盐溶…… ?氧化—机理复杂 ?褐变—美拉得反应 ?……
新蛋白质资源 ?单细胞蛋白 ?酵母蛋白 ?细菌蛋白
?藻类—小球藻和螺旋藻—不易消化 ?真菌—蘑菇 ?叶蛋白 ?浓缩鱼蛋白 酶
具有催化化学反应能力的蛋白质 特性
?温度—在生命活动允许的范围内 ?pH—接近中性 ?催化效率高
?对底物的专一性高 ?……
分布
?酶在细胞中分布的特点—与底物区域划分
?内质网—核糖体 ?细胞膜 ?线粒体 ?细胞核 ?叶绿体 ?溶酶体 ?细胞质 ?…… 专一性 ?键专一性 ?基团专一性 ?底物专一性 ?立体专一性 分类
?习惯命名 ?催化反应类型 ?氧化还原 ?转移 ?水解 ?裂解 ?异构 ?连接
?底物+催化反应类型
?来源+底物+催化反应类型 ?系统命名—ECxxxx 与活性有关的因素 ?底物浓度 ?酶浓度
?pH—最适pH ?温度—
?高温—增活—变性 ?低温—抑活 ?水分活度—
与活性有关的因素 ?电解质和离子强度— ?激活—机制 ?抑活—重金属 ?盐溶—低浓度 ?盐析—高浓度 ?剪切力—失活
?辐射—?射线消毒—失活 ?界面失活— ?油—水界面 ?水—气界面 固相化酶
?将酶固定在支持固相支持物上 ?固定方法— ?吸附
?截留 ?包封 ?离子交换 ?交联 ?共聚 ?共价
固相化酶
?支持物—有机聚合物、金属氧化物…… ?反应体系 ?静态 ?动态
食品中的酶 ?内源酶 ?外源酶
酶的合成体系—微生物
?理想的制造体系—遗传工程改造 ?胞外酶—易回收 ?廉价培养基
?效率、产率高。 优点
?天然、无毒。 ?专一性强
?反应条件温和 ?效率高 ?可调
酶的分离与纯化
?蛋白质的分离与纯化 ?特殊的要求： ?温度
?酸度—缓冲体系 ?离子强度 ?机械搅动 ?…… 应用 ?水解酶 ?淀粉酶
?—淀粉酶—内切酶 ?—淀粉酶—外切酶 ?糖苷酶—?-D-半乳糖苷酶（乳糖酶） 应用
?果胶酶— 果胶—多糖
构件分子—半乳糖醛酸—甲酯化 键—?—1，4—糖苷键 ?果胶酯酶—去甲酯化
?聚半乳糖醛酸（类）酶—断?—1，4—糖苷键
?果胶裂解酶—糖苷键裂解
应用 ?蛋白酶
?酸性蛋白酶—胃蛋白酶、凝乳蛋白酶……
?丝氨酸蛋白酶— ?巯基蛋白酶—— ?含金属蛋白酶——
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应用
?风味酶—作用与风味物质的前体 ?水果的风味
?洋葱的风味—含硫化合物 ?红茶的风味—间接作用 应用 ?脂肪酶 ?植酸酶
植酸—肌醇六磷酸—结合矿物元素
植酸酶—催化释放磷酸—可释放矿物元素 应用
?氧化还原酶
?葡萄糖氧化酶—除糖、除氧。
?过氧化氢酶—降解过氧化氢（消毒剂） ?乙醛脱氢酶—清除不良风味（醛类） ?过氧化物酶—催化链式自氧化反应 ?抗坏血酸氧化酶—破坏抗坏血酸 ?脂氧合酶—产生异味
—有助于二硫键的形成—改善面团的流变性 酶促褐变 ?底物—多酚
儿茶酚、咖啡酸、原儿茶酸、酪氨酸、多巴类……
?催化剂—多酚氧化酶 ?产物—褐色
?马铃薯—酪氨酸酶促褐变 ?红茶— ?苹果—
?防止措施—杀青、抑制剂…… 酶抑制剂
?动物组织中的酶抑制剂—蛋白水解酶抑制剂
?微生物中的酶抑制剂