食品中蛋白质的功能特性综述.docx
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食品中蛋白质的功能特性综述
食品中蛋白质的功能特性综述
食品中蛋白质的功能特性综述
王盼盼(西南大学食品科学学院,重庆400716)
摘要:
蛋白质的功能性质是指食品体系在加工,贮藏,制备和消费期间影响蛋白质在食品体系中性能的那些物理和化学性质.了解蛋白质的功能特性,有助于在食品加工业中正确使用蛋白质,也利于食品营养成分的保持和利用,本文系统地介绍了蛋白质的结构,蛋白质功能性质的定义,分类,影响因素与蛋白质的功能特性在加工中的变化及食品中常见的蛋白质资源.关键词:
蛋白质;功能特性FunctionalityofFoodProteinWANGPanpan(CollegeofFoodScience,SouthwestUniversity,Chongqing400715,China)Abstract:
Functionalityoffoodproteinreferstothatfoodproteinisaffectedbyphysicalandchemicalpropertiesduringtheprocessing,storage,preparationandconsumption.Proteinfunctionalpropertiesarestudiedisnotonlyadvantagetouseproteinintheproperwaybutalsoisadvantagetomaintainandutilizenutritionoffood.Thispapersummarizedthestructureoffoodproteinandcommonprotein.Thedefinition,classification,impactfactorsandchangesintheprocessingarealsosummarizedKeywords:
protein;functionality
主要内容
(1)蛋白质的四个功能特性:
蛋白质的水合性质,蛋白质的表面性质,与蛋白质分子之间的相互作用有关的性质及蛋白质的感官性质
(2)蛋白质的结构:
一级结构,二级结构,三级结构,四级结构(3)影响蛋白质功能特性的内在因素,物理因素和化学因素(4)蛋白质在热处理,低温处理,脱水处理,辐照处理,碱处理,氧化处理,机械处理,酶处理等作用下.蛋白质功能特性的变化(5)常见的食品蛋白质及蛋白质新资源(6)肉制品中蛋白质的功能特性
前言蛋白质是一种复杂的生物大分子,构成单位为氨基酸,是由碳,氢,氧,氮,硫等元素构成,某些蛋白质分子还含有铁,碘,磷,锌等.蛋白质是生物体细胞的重要组成成分,在细胞的结构和功能中蛋白质也起着重要的作用;蛋白质还是食品的主要成分,给机体提供必需氨基酸,蛋白质还是一类重要的产能营养素.蛋白质会对食品的质构,风味和加工性状产生重大影响,这主要是因为蛋白质具有不同的功能性质.蛋白质的功能性质是指食品体系在加工,贮藏,制备和消费期间影响蛋白质在食品体系中性能的那些物理和化学性质.如蛋白质的凝胶作用,溶解性,泡沫,乳化作用和黏度等在食品中发挥重要作用的诸多性质.
组织化.此外,织构化加工方法还可用于一些动物蛋白"重组织化"或"重整".蛋白质的织构化是在开发利用植物蛋白和新蛋白质中特别强调的一种功能性质.常见的蛋白质织构化方式有三种:
热凝固和形成薄膜;热塑性挤压;纤维的形成.目前用于植物蛋白质织构化的主要方法是热塑性挤压,挤压较为经济,工艺也较为简单,原料要求比较宽松.采用这种方法得到干燥的纤维状多孔颗粒或小块,等复水时具有咀嚼质地,蛋白质含量较低的原料如脱脂大豆粉可以进行热塑性挤压组织化加工,蛋白质含量为90%以上的分离蛋白也可以作为加工原料.1.3.2面团的形成小麦,大麦,燕麦等谷物食品具有一个共同的特性,就是胚乳中面筋蛋白质在与水一起混合和揉搓后形成粘稠,有弹性和可塑的面团,其中小麦粉的这种能力最强,这是小麦面粉转化为面团,并经发酵烘烤形成面包的基础.面筋蛋白主要是由麦谷蛋白和麦醇溶蛋白组成,在面粉中占总蛋白量的80%,面团的特性与它们的性质直接有关.首先,这些蛋白质的可以离解氨基酸含量低,在中性水中不溶解;其次,面筋蛋白含有大量的谷氨酸酰胺和羟基氨基酸,所以易形成分子间氢键,使面筋具有强吸水能力和黏聚性质;最后,面筋蛋白含有巯基,能形成双硫键,增强疏水作用,使面筋蛋白转化形成立体结构,形成网状结构.焙烤不会再引起面筋蛋白的变形,因为面筋蛋白在面粉中已经部分伸展,在揉搓面团时进一步伸展,在正常温度下焙烤面包时面筋蛋白不会再伸展.当焙烤温度高于80℃时,面筋蛋白释放出来的水分能被部分糊化的淀粉粒吸收,因此即使在焙烤时,面筋蛋白质也能使面包柔软和保持水分,但是焙烤能使面粉中可溶性蛋白质变形和凝集,这种部分胶凝作用有利于面包心的形成.
1.3.3蛋白质的胶凝作用变性的蛋白质分子聚集并形成有序的蛋白质网络结构过程称为胶凝作用.胶凝作用是蛋白质非常重要的功能性质,在食品制备中起着重要的作用,主要包括各种乳品,呆冻,凝结蛋白,明胶凝胶,各种加热的碎肉或鱼制品,大豆蛋白质凝胶,膨化或膨丝的组织化植物蛋白和面包面团的制作,豆腐的制作等.食品蛋白凝胶大致可以分为:
加热后再冷却形成的凝胶;在加热下形成的凝胶;与金属盐形成的凝胶;不加热而经部分水解或pH调整形成的凝胶等.食品蛋白质胶凝作用不仅可以形成固态弹性凝胶,而且还能增稠,提高吸水性,颗粒粘结,乳浊液或者泡沫的稳定性.迄今为止,对蛋白质凝胶的形成机制和相互作用还不十分清楚,但一般认为,蛋白质网络的形成是由于蛋白质一蛋白质和蛋白质一溶剂的相互作用以及邻近肽链之问的吸引力和排斥力达到平衡的结果.
1.4蛋白质的感官性质涉及蛋白质在食品体系中的感官性质有颜色,气味,口味,适口性,咀嚼度,爽滑感和混浊度等.
1.4.1风味物质结合食品中存在着醛,酮,酸,酚和氧化脂肪的分解产物,可以产生相应的异味,这些物质与蛋白质或其他物质产生结合,在加工过程中或食用时释放出来,被食用者所察觉,从而影响食品的感官质量.蛋白质与风味物质的结合包括物理吸附和化学吸附.物理吸附抓哟是通过范德华力和毛细血管作用吸附;化学吸附主要是静电吸附,氢键的结合和共价键的结合等.蛋白质结合风味物的性质也有非常有利的一面,20f0牟第5期总第1;5期=善在制作食品时,蛋白质可以用作风味物的载体和改良剂,在加工含有植物蛋白质的仿真肉制品时,成功地模仿肉类风味是这类产品能使消费者接受的关键.为使蛋白质起到风味载体的作用,必须同风味物牢固结合并在加工中保留它们,当食品被咀嚼时,风味就能释放出来.
1.4.2蛋白质与其他物质结合蛋白质除了与水分,脂类,挥发性物质结合之外,还可以与金属离子,色素,燃料等物质结合,也可以与其他生物活性的物质结合.这种结合会产生解毒作用,但有时还会使蛋白质的营养价值降低,甚至产生毒性增强作用.从有利的角度看,蛋白质与金属离子的结合会促进一些矿物质的吸收,与色素的结合可以便于对蛋白质的定量分析,而与大豆蛋白的异黄酮的结合,保证了大豆蛋白健康有益的作用.
2蛋白质结构与特性的关系每一种蛋白质都有其特定的一级结构和高级结构,这些特定的结构是蛋白质行使其功能的物质基础,蛋白质的各种功能又是其结构的表现.蛋白质按照不同的结构水平通常分为一级结构,二级结构,三级结构及四级结构.
2.1蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构,又称化学结构,是指氨基酸在肽链中的排列顺序及二硫键的位置,肽链中的氨基酸以肽键为连接键.蛋白质的种类和生物活性都与肽链的氨基酸和排列顺序有关.蛋白质的一级结构是最基本的结构,决定着它的二级结构和三级结构,其三维结构所需的全部信息也都贮存于氨基酸的顺序之中.蛋白质的功能都是通过其肽链上各种氨基酸残基的不同功能集团来实现的,可以说,蛋白质的一级结构确定了,蛋白质的功能也就确定了.
2.2蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构是指多肽链中彼此靠近的氨基酸残基之间由于氢键相互作用而形成的空间关系,是指蛋白质分子中多肽链本身的折叠方式,主要是一螺旋结构,其次是p折叠结构和p一转角.d一螺旋结构是最常见,含量最丰富的二级结构.一条多肽链是否形成a一螺旋,一级形成的螺旋是否稳定,与它的氨基酸组成,排列顺序;~IJR集的大小以及电荷性质有极大的关系.
2.3蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构是指多肽链在二级结构的基础上,进一步折叠,盘曲而形成特定的球状分子结构.多肽链所发生的盘旋主要是由蛋白质分子中氨基酸残基侧链的顺序和分子内的各种相互作用决定的.在球状蛋白质中,极性的R基团由于其亲水性大部分水位于分子的外表,而非极性的R基团则位于分子内部,从而在内部形成一个疏水的环境.
2.4蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构是有两条或者两条以上具有三级结构的多肽链聚合而成的具有特定三维结构的蛋白质构象,其中每条多肽链称为亚基.一般地,游离的亚基无生物衙眭,只有聚合成四级结构后才有完整的生物活性.蛋白质四级结构的形成是多肽链之间特定的相互作用的结果,这些相互作用是非共价键性质如疏水作用,氢键等.当蛋白质中疏水性氨基酸残基所占比例高于30%时,它形成四级结构的倾向大干含有较少疏水性氨基酸残基的蛋白质.从某种程度上说,蛋白质的二级结构,三级结构,四级结构比一级结构与功能的关系更大.3蛋白质功能特性的影响因素影响蛋白质功能特性的因素很多,主要分为三个方面:
环境因素,加工条件和内在因素.这些因素并非完全独立,是相互影响,相互作用的.
3.1内在因素影响食品蛋白质功能特性的内在因素即蛋白质分子组成和结构特征,主要包括蛋白质分子组成和大小,亚基大小和组成,疏水性或亲水性,二硫键多寡,氧化或还原状态,亚基缔合或解离形式,热变性和热聚集,功能集团修饰或分解,蛋白质与其他物质之间相互作用等方面.
3.2物理因素
3.2.1加热温度是影响蛋白质功能特性的最普通的物理因素,包括热和冷,蛋白质在加热时会发生变性作用,常见的蛋白质变形包括:
疏水集团的暴露,蛋白质在水中溶解度降低;某些蛋白质生物活性丧失;肽键更多地暴露出来,容易被蛋白酶结合而水解;蛋白质分散系黏度发生变化;蛋白质结合水的能力发生变化;蛋白质结晶能力丧失.加热对蛋白质影响也有有利的一方面,如热烫可以使酶失活;植物组织中存在的大多数抗营养因子或蛋白质毒素通过加热变性或钝化;适当的热处理还会使蛋白质发生伸展,从而暴露被掩埋的一些氨基酸残基,利于蛋白质的催化水解,提高其消化率;适当的热处理还会产生一定的风味物质.
3.2.2冷冻低温也会导致蛋白质的变性,蛋白质冻结变性主要是由于蛋白质周围的水与其他结合状态发生变化,破坏了一些维持蛋白质原构象的力,同时由于水保护2070牟第5期总第7j5期藏:
层的破坏,蛋白质的一些集团就可以相互直接作用,间的静电作用力增加;或破坏/增加蛋白质分子内的氢蛋白质会聚集或者原来的亚基会重排;另外,由于大键;或进入蛋白质的疏水性区域,破坏蛋白质分子的疏量水形成冰之后,剩余的水中无机盐浓度大大提高,水相互作用,有些有机溶剂会导致稳定蛋白质构象的原这种局部高浓度盐会引起蛋白质的变性.
3.2.3流体静压压力诱导蛋白质变性的主要是蛋白质的柔性和可压缩性,虽然氨基酸残基被紧密地包裹在球状蛋白质分子结构内部,但一些空穴仍存在,会导致蛋白质分子结构的可压缩性.大多数纤维状蛋白质不存在空穴,它们对静水压作用的稳定性高于球状蛋白质,压力诱导的球状蛋白质变性通常伴随着体积的减少,但
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