蛋白質(zhì)的改性

蛋白質(zhì)的改性第一頁，共十七頁，2022年，8月28日蛋白質(zhì)是由各種氨基酸相互聯(lián)結(jié)而構(gòu)成的具有空間結(jié)構(gòu)的生物大分子。其理化性質(zhì)(尤其分子量、氨基酸組成、靜電荷和表面疏水性等)與功能特性直接相關(guān)。第二頁，共十七頁，2022年，8月28日蛋白質(zhì)改性就是用生化因素(如化學(xué)試劑、酶制劑等)或物理因素(如熱、射線、機(jī)械振蕩等)使其氨基酸殘基和多肽鏈發(fā)生某種變化，引起蛋白大分子空間結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)改變，從而獲得較好功能特性和營養(yǎng)特性蛋白質(zhì)。第三頁，共十七頁，2022年，8月28日目前常用的蛋白質(zhì)改性技術(shù)有：1、物理改性2、化學(xué)改性3、酶法改性4、基因工程改性等第四頁，共十七頁，2022年，8月28日1、物理改性所謂蛋白質(zhì)的物理改性是指利用機(jī)械處理、熱、擠壓、冷凍、電、磁等物理作用形式，改變蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)和分子間的聚集方式。一般不涉及蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)。如蒸煮、攪打等均屬于物理改性技術(shù)。它具有費(fèi)用低，無毒副作用，作用時(shí)間短及對產(chǎn)品營養(yǎng)性能影響較小等優(yōu)點(diǎn)。物理改性主要用于蛋白的增溶和凝膠。第五頁，共十七頁，2022年，8月28日2、化學(xué)改性化學(xué)改性是通過化學(xué)試劑作用于蛋白質(zhì),使部分肽鍵斷裂或者引入各種功能基團(tuán)如親水親油基團(tuán)、二硫基團(tuán)、帶負(fù)電荷基團(tuán)等,利用蛋白質(zhì)側(cè)鏈基團(tuán)的化學(xué)活性,選擇地將某些基團(tuán)轉(zhuǎn)化為衍生物,以此來達(dá)到改變蛋白質(zhì)功能性質(zhì)的目的。食品蛋白質(zhì)化學(xué)改性方法，包括酸堿化、酰化、脫酰胺、磷酸化、糖基化(即美拉德反應(yīng))等方法。第六頁，共十七頁，2022年，8月28日2、1酸調(diào)改性蛋白質(zhì)在水溶液中是兩性離子，在其等電點(diǎn)，蛋白質(zhì)分子本身具有最低的自由電荷，分子自身容易相互聚集，并從水溶液中沉淀出來，其水合度也達(dá)到最低。利用這一特點(diǎn)，用各種酸改性蛋白質(zhì)，研究制得的塑料樣片在吸水性能上的變化。調(diào)節(jié)pH值的酸包括鹽酸、硫酸、醋酸、丙酸、磷酸和檸檬酸等。例：加入硼酸3％會(huì)明顯提高全粉白豆蛋白的機(jī)械性能。第七頁，共十七頁，2022年，8月28日2、2?；饔酶男怎；脑硎堑鞍踪|(zhì)分子的親核基團(tuán)(如氨基或羥基)與酸酐的親電子基團(tuán)(如羰基)相互反應(yīng)，從而引入了酸親水基團(tuán)，然后在催化劑作用下又引入長碳鏈親油基團(tuán)，使得蛋白質(zhì)成為具有雙極性基團(tuán)的高分子表面活性劑的過程。?；男宰顬槌Ｒ婖；瘎殓晁狒鸵宜狒?。第八頁，共十七頁，2022年，8月28日?；磻?yīng)式：?；蟮鞍踪|(zhì)分子表面負(fù)電荷增多，多肽鏈伸展及空間結(jié)構(gòu)發(fā)生較大改變，導(dǎo)致分子柔韌性提高，從而增強(qiáng)蛋白質(zhì)溶解性、持水性及持油性，改善乳化性及起泡性。第九頁，共十七頁，2022年，8月28日

2、3去酰胺改性一般認(rèn)為蛋白質(zhì)中的脫酰胺是羧基中的0和H直接發(fā)生質(zhì)子化作用，導(dǎo)致NH釋放，即將蛋白質(zhì)中天冬酰氨和谷氨酰胺脫去酰胺基生成天冬氨酸和谷氨酸。通過去除此類蛋白質(zhì)酰胺基團(tuán)，便可獲得良好溶解性、乳化性及發(fā)泡性。蛋白質(zhì)化學(xué)去酰胺作用可通過以下二種機(jī)制進(jìn)行：(1)酸或堿催化下水解；(2)p一轉(zhuǎn)變機(jī)制(p-shiftmechanism)。第十頁，共十七頁，2022年，8月28日酸堿去酰胺改性是在比較溫和條件下進(jìn)行。（1）在酸性條件下，去酰胺反應(yīng)是直接水解蛋白質(zhì)酰胺鍵中氨，脫氨形成羧酸。但酸法去酰胺由于溫度高，不僅在酸的催化下肽鍵水解控制不好，蛋白質(zhì)也有部分變性。（2）用堿催化去酰胺改性僅臺(tái)灣有報(bào)道，這種方法雖速度快，但使蛋白質(zhì)中氨基酸發(fā)生消旋作用，使必需氨基酸L一對映體減少和消化率降低，并產(chǎn)生賴丙氨酸，毒理研究表明它對小鼠腎有毒害作用，因此研究甚少。第十一頁，共十七頁，2022年，8月28日2、4糖基化作用改性將碳水化合物以共價(jià)鍵與蛋白質(zhì)分子上氨基(主要為Lys的ε—氨基)或羧基相結(jié)合的化學(xué)反應(yīng)(包括美拉德反應(yīng))，稱之為蛋白質(zhì)糖基化作用。這種方法，也被廣泛用來提高蛋白質(zhì)功能特性。一般來說，合成糖基化蛋白在較低離子強(qiáng)度或天然蛋白等電點(diǎn)處仍表現(xiàn)出較高溶解性；同時(shí)，糖基化也提高了蛋白質(zhì)熱穩(wěn)定性，且隨著糖基化程度提高，糖基化蛋白質(zhì)功能特性也隨之提高。第十二頁，共十七頁，2022年，8月28日2、5磷酸化作用改性蛋白質(zhì)的磷酸化作用是無機(jī)磷酸與蛋白質(zhì)上特定的氧原子(Ser、Thr、Tyr的-OH)或氮原子(Lys的氨基、Arg的胍基末端N)作用形成C-O-Pi或C-N-Pi的酯化反應(yīng)。蛋白質(zhì)的磷酸化改性可通過化學(xué)方法或酶法予以實(shí)現(xiàn)。常用的磷酸化試劑有化學(xué)磷酸化試劑和蛋白激酶。第十三頁，共十七頁，2022年，8月28日常用的磷酸化試劑有化學(xué)磷酸化試劑和蛋白激酶。①化學(xué)磷酸化試劑:如磷酰氯(POC1)磷酸、三聚磷酸鈉(STP)，其中大規(guī)模應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的為POC1、STP；

②蛋白激酶:如依賴于CAMP激活的蛋白激酶(CAMPdPK)、酪蛋白激酶。第十四頁，共十七頁，2022年，8月28日3、酶法改性酶改性的方式有很多種，酶法改性通常是蛋白酶的有限水解，改性的程度與酶量、底物濃度、水解時(shí)間等因素密切相關(guān)。通過蛋白酶催化的蛋白質(zhì)水解作用能提高蛋白質(zhì)的溶解度，這主要是由于形成了較少的，弱親水的和較易溶劑化的多肽單位。第十五頁，共十七頁，2022年，8月28日同化學(xué)改性和物理改性相比，酶法改性具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：(1)酶解過程十分溫和，不會(huì)破壞蛋白質(zhì)原有的功能性質(zhì)；(2)最終水解產(chǎn)物經(jīng)平衡后，含鹽極少且最終產(chǎn)品的功能性質(zhì)可通過選擇特定的酶和反應(yīng)因素加以控制；(3)蛋白水解物易被人體消化吸收且具有特