食品化學(xué)-10級課件-蛋白、肽及酶專題

蛋白質(zhì)、肽與酶蛋白質(zhì)是由不同的氨基酸通過肽鍵相互連接而成的巨型分子，組成蛋白質(zhì)的氨基酸通常有20種，其中有8種是必需氨基酸，包括Lys、Phe、Met、Trp、leu、Ile、Val、和Thr由少于10個氨基酸分子縮合形成的肽，稱為寡肽，超過10個氨基酸形成的肽稱為多肽，當(dāng)組成肽的氨基酸數(shù)目達(dá)到50個以上時即為蛋白質(zhì)。

食品中的蛋白質(zhì)主要營養(yǎng)功能是為人體提供必需氨基酸；如果糖和脂肪不足，蛋白質(zhì)也可用作能源，在正常情況下，食品提供的總熱量中的11%～13%是由蛋白質(zhì)提供的；部分蛋白質(zhì)可作為生物催化劑（酶）用于食品工業(yè)中。蛋白質(zhì)研究領(lǐng)域，最受食品科學(xué)家關(guān)注的是生物活性肽和酶。生物活性肽的特點現(xiàn)代營養(yǎng)學(xué)發(fā)現(xiàn)：人類攝食蛋白質(zhì)經(jīng)消化酶作用后，大多以小肽的形式吸收，以游離氨基酸形式吸收的比例很小。

肽與氨基酸相比，吸收速度更快，且以完整的形式通過主動吸收（氨基酸屬被動吸收）直接進(jìn)入血液循環(huán)，具有低能耗、不飽和的特點。此外，氨基酸只有20種，功能可數(shù)，而肽的種類成千上萬，其生理功能也多種多樣。肽與蛋白質(zhì)相比，首先，肽是體現(xiàn)信息的信使，可引起各種各樣不同的生理活動和生化反應(yīng)調(diào)節(jié)；其次，肽的活性極高，其最低有效濃度多在ppm數(shù)量級；第三，肽分子量較小，易于改造，易于合成，而大分子蛋白質(zhì)不具備這一特點生物活性肽的種類機體內(nèi)源性生物活性肽如人生長激素、胰島素等已實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)和醫(yī)療應(yīng)用。天然的外源性生物活性肽主要是由食物中的蛋白質(zhì)酶解產(chǎn)物中分離得到的，這些肽片段隱含在蛋白質(zhì)序列中，不表現(xiàn)生物學(xué)活性，酶解釋放后，即表現(xiàn)出各種功能活性。迄今為止，人們已經(jīng)分離出具有重要生理活性的肽100多種，如類啡肽（阿片活性肽）、抗高血壓肽（ACE抑制肽）、礦物質(zhì)吸收促進(jìn)肽（如酪蛋白磷酸肽）、免疫調(diào)節(jié)肽、抗血栓肽、抗菌肽、抗氧化肽（如谷胱甘肽）、降血脂功能肽、具保肝護(hù)肝作用的高F值寡肽等。以來源不同劃分：乳肽、大豆肽、白蛋白肽、玉米肽、小麥蛋白肽、絲肽、水產(chǎn)蛋白肽等。生物活性肽的應(yīng)用肽類藥物：具有顯著臨床效應(yīng)的活性肽，主要通過化學(xué)合成的方法生產(chǎn)，目前已生產(chǎn)出近百種肽類藥物，如人工合成的胰島素（21肽+30肽）已廣泛用于臨床，拯救了成千上萬糖尿病患者。肽類抗菌劑：Nisin（34肽）、ε-聚賴氨酸（10-30肽）、桿菌肽鋅（12肽鋅鹽）

化妝品：蛋白質(zhì)和肽對皮膚起修補和更新作用，且參與合成人體內(nèi)抗體、白細(xì)胞和吞噬細(xì)胞等；多肽鏈中含有較多的氨基、羧基等親水基團(tuán)，對皮膚有良好的保濕作用。保健食品：現(xiàn)代社會的多數(shù)“文明病”‘富貴病”均可找到對之預(yù)防或輔助治療有效的生物活性肽，所以：

→食物蛋白質(zhì)酶解生產(chǎn)特定功效的活性肽→開發(fā)含生物活性肽的食品

→提高健康，預(yù)防疾病。幾種生物活性肽酪蛋白磷酸肽ACE抑制肽膠原肽谷氨酰氨肽高Ｆ值寡肽酪蛋白磷酸肽（CaseinPhosphopeptides,CPP)酪蛋白磷酸肽(CPP)是以牛乳酪蛋白為原料，通過酶解分離得到的生物活性肽。CPP分子由二十到三十幾個氨基酸殘基組成，其中包括4至7個成簇存在的磷酸絲氨?；?。生理活性（功能）：促進(jìn)人體對鈣、鐵、鋅等二價礦物營養(yǎng)素的吸收和利用。從αs1酪蛋白得到的CPP的結(jié)構(gòu)從αs2酪蛋白得到的CPP的結(jié)構(gòu)-(2)Asn-Thr-Met-Glu-His-Val-SerP-Serp-SerP-Glu-Glu-Ser-Ile-Ile-SerP-Gln-Glu-Thr-Tyr-Lys(21)--(46)Asn-Ala-Asn-Glu-Glu-Glu-Tyr-Ser-Ile-Gly-SerP-SerP-SerP-Glu-Glu-SerP-Ala-Glu-Val-Ala-Tjr-Glu-Glu-Val-Lys((70)從β-酪蛋白得到的CPP的結(jié)構(gòu)CPP的作用機理添加CPP的處理組股骨骨密度與假手術(shù)組差異不顯著，且都顯著高于切除卵巢的對照組CPP對切除卵巢的老年雌性大鼠骨密度的影響H.Tsuchitaet.Al(1996)4種CPP對生長期大鼠骨鈣的影響生慶海等：（2006）股骨指數(shù)：：雙側(cè)股骨重與體之比重CPP的特性CPP與傳統(tǒng)的鈣吸收促進(jìn)劑VD相比，具有以下特點：CPP除了促進(jìn)鈣吸收外，還能促進(jìn)鐵、鋅等二價礦物營養(yǎng)素的吸收；而VD

只對鈣的吸收利用起促進(jìn)作用VD可促進(jìn)小腸上部可飽和的鈣的主動運輸吸收，VD的作用受年齡和鈣攝入量的影響；CPP促進(jìn)小腸下部不可飽和的被動擴散吸收，這種吸收不受年齡和VD變化的影響。而鈣的被動擴散吸收的比例遠(yuǎn)大于主動運輸吸收。VD攝入過量會對腎和骨造成一定的危害；而CPP來源于牛乳蛋白質(zhì)，超量使用時也不會對人體產(chǎn)生任何毒副作用。來源于αs1-酪蛋白的生物活性成分多肽片段多肽名稱生理活性功能αs1-CN(f90-96)α-Caseinexorphin類嗎啡活性αs1-CN(f90-95)α-Caseinexorphin類嗎啡活性αs1-CN(f91-92)抑制ACE活性αs1-CN(f23-27)αs1-Casokinin-5抑制ACE活性αs1-CN(f28-34)αs1-Casokinin-7抑制ACE活性αs1-CN(f194-199)αs1-Casokinin-6抑制ACE活性,免疫調(diào)節(jié)αs1-CN(f43-79)7PCaseinphosphopetide促進(jìn)鈣吸收αs1-CN(f43-58)2PCaseinphosphopetide促進(jìn)鈣吸收αs1-CN(f59-79)5PCaseinphosphopetide促進(jìn)鈣吸收來源于αs2-酪蛋白的生物活性成分多肽片段多肽名稱生理活性功能αs2-CN(f2-21)Caseinphosphopetide促進(jìn)鈣吸收αs2-CN(f46-70)Caseinphosphopetide促進(jìn)鈣吸收來源于β-酪蛋白的生物活性成分多肽片段多肽名稱生理活性功能β-CN(f60-70)β-Casomorphin-11類嗎啡活性β-CN(f60-66)β-Casomorphin-7類嗎啡活性,抑制ACE活性β-CN(f60-64)β-Casomorphin-5類嗎啡活性,抑制ACE活性β-CN(f177-183)β-Casokinin-7抑制ACE活性β-CN(f193-202)β-Casokinin-10抑制ACE活性β-CN(f63-68)Immunopeptide免疫調(diào)節(jié)活性β-CN(f191-193)Immunopeptide免疫調(diào)節(jié)活性β-CN(f1-25)4PCaseinphosphopetide促進(jìn)鈣吸收來源于к-酪蛋白的生物活性成分多肽片段多肽名稱生理活性功能к-CN(f33-38)Casoxin6類嗎啡活性к-CN(f60-70)Casoxin11類嗎啡活性к-CN(f38-39)免疫調(diào)節(jié)活性к-CN(f106-116)Casoplatelin抑制血小板凝集,抗血栓к-CN(f112-116)抗血栓к-CN(f113-116)抗血栓ACE(Angiotensionconvertingenzyme)的作用腎素一血管緊張素系統(tǒng)為升壓系統(tǒng)，血管緊張素原在腎素的作用下，轉(zhuǎn)化為AngI，AngI(10肽）在ACE作用下從羧基端水解掉二肽（Val-Leu)轉(zhuǎn)化為AngⅡ（8肽）。AngⅡ的作用使血壓升高。激肽釋放酶—激肽系統(tǒng)為降壓系統(tǒng)，其中舒緩激肽為降壓物質(zhì)，它能舒緩毛細(xì)血管增加其通透性，使血壓下降，ACE則使舒緩激肽失去活性，使前列腺素合成減少，引起血壓升高。ACE抑制肽的作用降血壓肽是一類具有ACE抑制活性的肽物質(zhì)，屬于競爭性抑制劑。ACE抑制肽多為寡肽，氨基酸序列和肽鏈長度各有不同，但具有類似的功能。ACE抑制肽與ACE的活性中心的親和力比AngI或舒緩激肽更強，并且一旦和ACE活性中心結(jié)合，就難以釋放出來，從而阻礙AngI轉(zhuǎn)化為AngⅡ以及催化水解舒緩激肽成為失活片段，起降血壓作用。ACE抑制肽的結(jié)構(gòu)特點ACE抑制肽的抑制活性與其AA種類和組成密切相關(guān)。有關(guān)ACE抑制劑活性與結(jié)構(gòu)的關(guān)系的研究認(rèn)為，C端是Pro（10.87)、Phe（10.45)、Tyr（9.61)或序列中含有疏水性AA(如Leu、Trp、Ile）是維持其高活性所必需的.二肽的N端為芳香族AA（Phe或Tyr）或C端為Tyr、Trp、Pro有最強的抑制作用。ACE抑制肽的來源ACE抑制肽來源已報道的有：乳蛋白、玉米醇溶蛋白、大豆蛋白、大米蛋白、大蒜蛋白、魚蛋白、貝類蛋白等。從玉米醇溶蛋白得到的Leu-Pro-Pro(具有最強ACE抑制活性）從酒粕中得到的Ile-Tyr-Pro-Arg-Tyr和Tyr-Gly-Gly-Tyr從大豆中得到的Asp-Leu-Pro從乳蛋白中得到的Phe-phe-Val-Ala-pro、Thr-Thr-met-pro-leu-Trp和Ala-Val-Pro-Tyr-pro-Gln-Arg不少抑制活性較強的降血壓肽的結(jié)構(gòu)并不符合前述結(jié)構(gòu)規(guī)律，如Masui等用堿性蛋白酶酶解沙丁魚獲得ACE抑制肽主要由酸性AA組成，疏水性AA含量很低；Suentsuna等分析了來源于15種魚貝類ACE抑制劑的氨基酸組成，發(fā)現(xiàn)魚類富含Asp、Glu、Arg、Pro、I1e、Lys，貝類富含Asp、Glu、Lys。膠原、明膠和膠原肽（水解膠原蛋白）膠原是動物體內(nèi)含量最多的細(xì)胞外蛋白質(zhì)，廣泛分布于結(jié)締組織、皮膚、骨骼、韌帶、鞏膜等部位，角膜幾乎完全由膠原組成。膠原具有三螺旋結(jié)構(gòu)和生物活性。明膠是膠原在酸、堿、酶或高溫作用下的變性產(chǎn)物，與膠原氨基酸組成相同，但失去了生物活性。與膠原比，明膠分子量降低，分子量分布變寬，工業(yè)明膠分子量范圍是15000～250000，平均50000～70000.能溶于60℃以上熱水，冷卻會形成凝膠。膠原肽是明膠在酶作用下進(jìn)一步降解產(chǎn)物，平均分子量3000～5000，冷水可溶，冷卻后不能成膠。氨基酸組成特點缺少胱氨酸和色氨酸甘氨酸含量占1/3.含有其它蛋白質(zhì)中不存在的羥賴氨酸和羥脯氨酸。絕大多數(shù)蛋白質(zhì)中脯氨酸含量很少，而膠原中脯氨酸和羥脯氨酸是各種蛋白質(zhì)中含量最高的。故膠原具有微彈性和很強的拉伸強度。膠原蛋白和膠原肽的應(yīng)用

——美容和保健具有良好保濕、修復(fù)皮膚、美白、滋潤毛發(fā)作用，目前較高檔次的護(hù)膚品中很少不用膠原蛋白或其水解物的。減肥、降脂、補鈣：羥脯氨酸可能是一種具有獨特生理活性的氨基酸，在不抑制食欲、減少進(jìn)食條件下，可減輕營養(yǎng)性肥胖，降低血脂；血漿中的羥脯氨酸是將鈣運送到骨細(xì)胞的運載工具，骨組織中膠原是羥基磷灰石的粘合劑，因此補鈣應(yīng)與補充膠原蛋白一起進(jìn)行。膠原蛋白和膠原肽的應(yīng)用

——在食品中的應(yīng)用功能作用：乳化劑、穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑、膠凍劑、澄清劑（與單寧合用）?？捎糜谌庵破?、乳制品、飲料、模擬食品（仿生海參、人造魚翅等）、可食用包裝膜等。谷氨酰氨肽應(yīng)激狀態(tài)下生物體對某種非必需氨基酸(DAA)的需要量超過該氨基酸在體內(nèi)的合成量，此時在營養(yǎng)上對正常人是DAA，但對病人不可缺少，這種氨基酸稱為“條件必需氨基酸”（CEAA）。饑餓、創(chuàng)傷、酸中毒、以及過量運動等應(yīng)激狀態(tài)下，人體對谷氨酰胺（Gln）的需求量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過體內(nèi)合成Gln的能力，因而Gln是一種“條件必需氨基酸”。由于谷氨酰胺的溶解度低，而且在水溶液中不穩(wěn)定，在加熱條件下生成有毒的焦谷氨酸和氨，限制了谷氨酰胺的應(yīng)用。谷氨酰氨肽溶解度高，溶液穩(wěn)定性好，在體內(nèi)能快速降解為谷氨酰胺，可作為谷氨酰胺補充劑。谷氨酰氨肽的來源很多量大價廉的植物蛋白，尤其是谷蛋白中Gln的含量很高,可以用來制備富含Gln的活性肽?？捎糜谥苽涔劝滨０冯牡闹参锏鞍追N類主要有小麥蛋白、玉米蛋白和大豆蛋白

幾種制取谷氨酰氨肽的原料蛋白小麥蛋白可分為清蛋白、球蛋白、麥醇溶蛋白和麥谷蛋白，主要是麥醇溶蛋白和麥谷蛋白。小麥蛋白質(zhì)中谷氨酸含量是所有植物蛋白中含量最高的，約占蛋白總量的35%，而且谷氨酸殘基在蛋白質(zhì)中的存在形式是其酰胺——谷氨酰胺，而不是游離的酸。因此小麥蛋白是制備谷氨酰胺肽的最佳原料蛋白。大豆蛋白中谷氨酰胺的含量也非常高，約占20％，也可作為制備谷氨酰胺肽的原料蛋白。而且大豆肽已經(jīng)被證明有很多的生理功能，如降血壓、降膽固醇等，因此如果用大豆蛋白來制備谷氨酰胺肽，會使其具有多重生理功能。玉米醇溶蛋白(Zein)中Gln含量在15％以上，淀粉加工的副產(chǎn)品玉米黃粉中含60％以上的蛋白，選擇玉米黃粉蛋白作為制備谷氨酰胺肽的原料蛋白，可將副產(chǎn)物高值化利用。谷氨酰氨肽的功能及應(yīng)用作為口服營養(yǎng)液，在臨床上用于輔助治療或日常生活中用于保健膳食：

90年代，日本首先從谷蛋白中開發(fā)出富含Gln的活性肽營養(yǎng)液，并證明：與相同氨基酸組成的游離氨基酸混合物相比，可明顯增強大鼠腸粘膜蛋白的形成并能阻止腸炎的發(fā)生。用于飼料中，改善幼小動物的腸營養(yǎng)狀況：谷氨酰胺肽可維持或改善仔豬腸道的營養(yǎng)吸收功能(為小腸絨毛提供其必需能量)，保證仔豬斷奶后腸道絨毛的正常形態(tài)與功能。用于運動飲料或食品中，起快速恢復(fù)疲勞，減少肌肉損傷作用。高F值寡肽由3～7個氨基酸殘基組成的混合小肽，其中支鏈氨基酸（Val、Leu、Ile)和芳香族氨基酸（Tyr、Phe、Trp)含量的摩爾比值（F值）大于20.三種支鏈氨基酸均是必需氨基酸，在人體中只有分解代謝，而沒有合成代謝。三種支鏈氨基酸代謝特點：是惟一的主要在肝外組織氧化的必需氨基酸，而其他氨基酸則都要經(jīng)過肝臟代謝，三種支鏈氨基酸主要氧化部位在肌肉，分解代謝開始階段基本彼此相同，而后的分解代謝途徑各異，最終產(chǎn)物也各不同。高F值寡肽的生理功能及應(yīng)用用于急性肝損傷(急性肝炎，急性肝壞死)及肝性腦病的輔助治療藥劑：正常組支鏈氨基酸和芳香族氨基酸的摩爾比值[F值]為2.86，而急性肝炎組F值為1.51，急性肝壞死組F值為0.88,補充高F制劑可緩解病人癥狀?？蛊凇⒏纳菩g(shù)后和臥床病人的蛋白質(zhì)營養(yǎng)狀況：因為支鏈氨基酸主要在肌肉組織中代謝，在應(yīng)急狀態(tài)下可直接向肌肉提供能量，減輕疲勞，具有促進(jìn)氮儲留和蛋白質(zhì)合成的作用。抑制癌細(xì)胞的增殖：癌癥患者支鏈氨基酸消耗較多，加速病情的發(fā)展。日本學(xué)者正幸等進(jìn)行動物試驗證明，支鏈氨基酸在促進(jìn)荷瘤大鼠肌肉蛋白合成的同時，對移植的吉田肉瘤生長無刺激作用，為此有人正在研究配制不平衡氨基酸輸液，配合化學(xué)治療，以抑制癌細(xì)胞的生長?！ぶ迫「逨值寡肽原料的選擇生產(chǎn)為高F值寡肽產(chǎn)品對原料蛋白的氨基酸組成有特殊要求：F值應(yīng)相對較高。酶食品內(nèi)源酶，影響食品的品質(zhì)：

果膠酶影響硬度淀粉酶影響甜度多酚氧化酶影響色澤脂肪酶影響風(fēng)味食品加工中加入酶的目的：

制造食品或食品原料(酶法或生物法合成）增加提取成分的速率和產(chǎn)量（果汁和酒）改良風(fēng)味（風(fēng)味酶）提高食品品質(zhì)（蛋液中糖的去除）

酶制劑的生產(chǎn)應(yīng)用現(xiàn)狀2000年全球食品工業(yè)用酶制劑的總銷售額為2.51億美元，約占總量的50%，2005年增長到6.293億美元，其中食用約2.9億美元。其中生產(chǎn)高果糖漿的葡萄糖異構(gòu)酶約占40%，凝乳酶占34%，飲料用酶制劑約為10%。2000年中國共生產(chǎn)各種酶制劑27.2萬噸，產(chǎn)品主要有：糖化酶（占65%）、蛋白酶（14.33%）和α淀粉酶（15%），此外有少量的葡萄糖異構(gòu)酶，果膠酶、脂肪酶、纖維素酶等。食品加工中常用的酶（１）——水解酶類糖酶：淀粉酶、轉(zhuǎn)化酶、乳糖酶、纖維素酶、果膠酶脂肪酶蛋白酶風(fēng)味酶植酸酶其它：維生素B1水解酶、色素降解酶食品加工中常用的酶（2）——氧化還原酶類葡萄糖氧化酶及過氧化氫酶過氧化物酶抗壞血酸氧化酶脂氧合酶多酚氧化酶多為食品內(nèi)源酶

食品加工中常用的酶酶在淀粉加工中的應(yīng)用以淀粉為原料，用一種或數(shù)種淀粉酶作用生產(chǎn)各種淀粉糖：麥芽糖、麥芽糊精、葡萄糖、果糖、果葡糖漿及功能性低聚糖等。使用的酶：淀粉酶(包括4種)、異構(gòu)酶

糖酶課件在乳品加工中的應(yīng)用乳糖酶降解乳糖。凝乳酶用于制造干酪。過氧化氫酶用于消毒牛奶，破壞殘留的H2O2。脂肪酶用于干酪和黃油的風(fēng)味形成。在酒類釀造中的應(yīng)用淀粉酶用于啤酒、白酒、黃酒和酒精生產(chǎn)中，可提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品出率。果膠酶、酸性蛋白酶、淀粉酶可用于果酒制造，提高過濾速率，并澄清酒體。在肉、蛋、魚加工中的應(yīng)用植物蛋白酶用于肉類嫩化劑（水解膠原蛋白）。蛋白酶用于調(diào)味料的生產(chǎn),咸味香精先水解再非酶褐變。葡萄糖氧化酶和過氧化物酶共同處理用除去蛋品中的葡萄糖，防止褐變發(fā)生，還可用于蝦、蟹肉保鮮。轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶用于碎肉的再利用谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶又名轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶，簡稱TG。在自然界中廣泛存在于人體、高級動物、植物和微生物中，是一種?；D(zhuǎn)移酶，可以催化