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第二節(jié) 蛋白質(zhì)和氨基酸的化學(xué)分析

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2006-04-24

一、氨基酸的化學(xué)分析

  1、氨基酸的分類

    參與蛋白質(zhì)構(gòu)成的氨基酸只有α-氨基酸。目前,已發(fā)現(xiàn)的20多種α-氨基酸,可以依據(jù)其結(jié)構(gòu)中R—基團(tuán)的極性性質(zhì)區(qū)分為4類。即:

    (1)非極性R基氨基酸  包括有8種氨基酸,即丙氨酸[AlaA(簡寫符號:三字母符事情/單字母符號,以下同)]、蛋氨酸或甲硫氨酸(MetM)、纈氨酸(ValV)、亮氨酸(LeuL)、異亮氨酸(IleI)、脯氨酸(ProP)、苯丙氨酸(PheF)、色氨酸(TrpW)。

    (2)無電荷極性R基氨基酸  包括有7種氨基酸,即甘氨酸(GIyG)、絲氨酸(SerS)、蘇氨酸(ThrT)、半胱氨酸(CysC)、酪氨酸(ThrY)、天冬酰胺或天門冬酰胺或門冬酰胺 (AsnN)、谷氨酰胺(GlnQ)。

    (3)帶正電荷R基氨基酸  亦為堿性氨基酸。包括有3種氨基酸,即賴氨酸(LysK)、組氨酸(HisH)、精氨酸(ArgR)。

    (4)帶負(fù)電荷R基氨酸  亦為酸性氨基酸。包括有2種氨基酸,即天冬氨酸或天門冬氨酸或門冬氨酸(AspD)、谷氨酸(GluE)。

    2、必需氨基酸

    并不是所有20多種氨基酸成分都是絕對必要的。對于人類來講,只有賴氨酸、色氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸、蛋氨酸和苯丙氨酸這8種氨基酸,是必需的,稱作為必需氨基酸,需要由食物中加以提供。 

    對于正在發(fā)育中的兒童,必需氨基酸中還應(yīng)包括組氨酸。

    另外,在實際過程中,還存在有一個所謂的事實必需氨基酸成分。一般情況下,對于正常機(jī)體,這種氨基酸雖然不是必需的,但是由于機(jī)體中的合成速度很慢,結(jié)果仍必須由食物中獲取大多數(shù)需要量。這樣的氨基酸成分,有精氨酸、組氨酸2種,被稱作為半必需氨基酸。從純粹的食品角度來講,這種半必需氨基酸成分,與必需氨基酸成分是一樣的,因此,我們也可以說,必需氨基酸成分共行10種,即:賴氨酸、色氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、精氨酸、組氨酸。

    3、氨基酸的性質(zhì)

    氨基酸的熔點值大多高于200℃,只有l—半胱氨酸(178)和/l—谷氨酰胺(185)稍微偏低—些。氨基酸具有兩性解離的性質(zhì)。一般情況下,當(dāng)氨基酸處于兩性解離平衡的等電點狀態(tài)時,其在水溶液中的溶解度將達(dá)到最小值。利用這一性質(zhì),可以從水溶液中分離出特定的氨基酸成分。

二、蛋白質(zhì)的構(gòu)成

    蛋白質(zhì)是分子量很大的一類重要有機(jī)物質(zhì),其基本構(gòu)成原料是氨基酸。一般,人們將那些完全由氨基酸構(gòu)成的蛋白質(zhì)稱作為單純蛋白質(zhì)或簡單蛋白質(zhì)。但是,在蛋白質(zhì)中,還有一些含有非氨基酸物質(zhì),這些非氨基酸物質(zhì)也稱為輔基,目前,一般將這類蛋白質(zhì)稱為結(jié)合蛋白質(zhì)。由此,我們可以對整個蛋白質(zhì)進(jìn)行一種適當(dāng)?shù)姆诸?/SPAN>(31)。

另外依食品的來源,也可以簡單地將蛋白質(zhì)劃分為動物性蛋白質(zhì)和植物性蛋白質(zhì)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     單純蛋白質(zhì),由氨基酸以肽鍵的形式構(gòu)成,這是蛋白質(zhì)的基本構(gòu)成形式。結(jié)合蛋白質(zhì),除單純蛋白質(zhì)基團(tuán)外,還含有非蛋白質(zhì)基團(tuán)或輔基。其中,輔基可以是無機(jī)質(zhì)、無機(jī)酸、碳水化合物和色素等。

三、蛋白質(zhì)的性質(zhì)

顯然蛋白質(zhì)是由氨基酸構(gòu)成的物質(zhì),與氨基酸有一些近似之處,但是大分子的蛋白質(zhì)畢竟不同于單個的氨基酸或氨酸的總和,具有一些自己獨特的性質(zhì)。

1、溶解性

33  蛋白質(zhì)的溶解性

蛋白質(zhì)

溶于水

溶于稀酸、稀堿、稀鹽溶液

溶于乙醇

清蛋白

球蛋白

醇溶谷蛋白

谷蛋白

硬蛋白

核蛋白

磷蛋白

色蛋白

     由表33可以看出,蛋白質(zhì)的溶解性能并不很好。不同的蛋白質(zhì)在不同溶劑中的溶解性能差別,給分離蛋白質(zhì)帶來了機(jī)會。由于蛋白質(zhì)分子的直徑為220nm,所以,蛋白質(zhì)溶液不可能是真正的溶液,而只能是一種膠體溶液,具有膠體的一些通性。蛋白質(zhì)溶于水的過程是一種水合作用,這種由水分子對蛋白質(zhì)分子的包圍現(xiàn)象,也就是蛋白質(zhì)的水結(jié)合能力,主要由分子間的靜電引力造成,對于肉食品的加工十分重要。保持足夠的結(jié)合水,對于許多工藝過程將十分有利,例如制作香腸。

    2、酸堿性質(zhì)

    與氨基酸相似,蛋白質(zhì)也具有兩性解離的能力,既可以被酸作用,也可以被堿作用。與氨基酸—樣,蛋白質(zhì)也具有一個等電點值。在特定的情況下,等電點時的蛋白質(zhì),其導(dǎo)電率、溶解度、滲透壓等均將達(dá)到最低值。這種特性可以用來制備或分離蛋白質(zhì)。

    3、沉淀作用

    被溶解的蛋白質(zhì)分子,可以在一定條件下,失去穩(wěn)定性,產(chǎn)生凝聚作用而沉淀析出。這種現(xiàn)象即稱作為蛋白質(zhì)的沉淀作用。有許多沉淀劑可以沉淀蛋白質(zhì),但是具體的機(jī)理卻各不相同。重要的二種沉淀蛋白質(zhì)的方法是,等電點法:通過酸或堿成分對pH值加以調(diào)節(jié)實現(xiàn)。這種方法得到的蛋白質(zhì)將仍會保持其天然的構(gòu)像;鹽析法:通過加入無機(jī)鹽,最常用的是硫酸銨,使蛋白質(zhì)的溶解度下降,從而沉淀析出。鹽析法具有可逆性,能使蛋白質(zhì)在一定條件下重新溶解并恢復(fù)原有的性質(zhì)。

    4、變性作用

    在受到—些物理或化學(xué)因素的影響后,蛋白質(zhì)分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)將發(fā)生改變,從而使蛋白質(zhì)的生物學(xué)、物理以及化學(xué)性質(zhì)亦發(fā)生變化的現(xiàn)象,稱作為蛋白質(zhì)變性作用。

    主要的物理因素有加熱、紫外線、X射線、超聲波處理以及強烈的攪拌作用;化學(xué)因素則有酸、堿、醇、鹽和尿素等。發(fā)生變性作用的蛋白質(zhì),表現(xiàn)為兩種外觀特性。一種是并不發(fā)生沉淀,只是在將溶液調(diào)到等電點值時,產(chǎn)生結(jié)絮;另一種則是產(chǎn)生比較牢固的結(jié)塊,發(fā)生凝固。一般來講,蛋白質(zhì)的變性過程是不可逆的,所以,兩種類型的變性作用,事實上都不可能再得以恢復(fù)。蛋白質(zhì)的變性作用,在食品生產(chǎn)過程中,主要涉及到物態(tài)變化,既有好處,也可能帶來壞處。良好的物態(tài)變化,則可以使食品產(chǎn)生一定的稠度,提供良好的加及外觀效果。一般來說,食品中蛋白質(zhì)的受熱變性作用發(fā)生于約60℃,這是一個重要的可以利用的變性溫度值。

    5、水解性

    在酶或酸的作用下,蛋白質(zhì)也可以發(fā)生水解。酶水解的進(jìn)行是機(jī)體消化的基礎(chǔ),酸水解則是工業(yè)制備明膠、氨基酸等的依據(jù)。單純蛋白質(zhì)的分解產(chǎn)物是肽或氨基酸,而結(jié)合蛋白質(zhì)除此以外,還有輔基成分。

 
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