protein(sv)tài liệu chuyên ngành sinh học thưc phẩm

ACID AMIN KHÔNG CÓ TRONG PROTEIN Không tham gia cấu tạo protein Tự do hoặc liên kết Thường là sản phẩm chuyển hóa trung gianTrong một số sản phẩm thủy phân: collagenGiữ một số chức năng

ACID AMIN

Là cấu tử cơ bản của protein

Là hợp chất hữu cơ, mạch thẳng hoặc

vòng

Có ít nhất 1 nhóm –NH2 (amin) và –COOH (carboxyl)

R: Nhóm bên

Protein trong sinh vật được tạo từ 20 loại

acid amin

Các acid amin chỉ khác nhau nhóm bên

Nhóm bên: thẳng, nhánh, vòng thơm

-R quyết định tính chất acid amin dựa

vào –R để phân loại

STT TEÂN ACID AMIN VIEÁT TAÉT KYÙ HIEÄU

STT TEÂN ACID AMIN VIEÁT TAÉT KYÙ HIEÄU

PHÂN LOẠI AA DỰA VÀO -R

1 R KHÔNG PHÂN CỰC KHÔNG TÍCH

ĐIỆN: isoleusine, leusine, methionin,

phenylalanin, proline, valin, tryptophan,

glycine, alanin

Methionine

2 R PHÂN CỰC KHÔNG TÍCH ĐIỆN R PHÂN CỰC KHÔNG TÍCH ĐIỆN:

Tạo liên kết hydro với một số phân tử nước

Tính phân cực do nhóm OH, -CO-NH2, -SH

Gồm: serine, threonine, tyrosin, asparagine, glutamine, cystein

O C

DỰA VÀO GIÁ TRỊ DINH

DƯỠNG

NHÓM KHÔNG

THAY THẾ

Người và động vật

không tự tổng hợp

NHÓM BÁN THAY THẾ

không thay thế ở

trẻ em

- Lysine

- arginine

tổng hợp hóa học: sản xuất được nhiều loại aa

Dùng phản ứng chuyển amino acid: sx aa từ aa khác (rẻ tiền hơn), dùng cetoacid

tách từ dịch protein thủy phân

lên men vi sinh vật: aspartic, isoleucine,

phenylalanine, tryptophan Đặc biệt là L-glutamic

ACID AMIN KHÔNG CÓ

TRONG PROTEIN

Không tham gia cấu tạo protein

Tự do hoặc liên kết

Thường là sản phẩm chuyển hóa trung gianTrong một số sản phẩm thủy phân: collagenGiữ một số chức năng trong cơ thể: truyền

xung thần kinh, làm bền collagen

Khoảng 150 loại

Citrulin - sản phẩm trung gian quan trọng của quá trình trao

đổi chất

TÍNH LƯỠNG TÍNH

Cation hoặc anion tùy pH dung dịch

Tại pI (điểm đẳng điện): tổng điện tích

bằng 0, khác nhau ở aa khác nhau

16

Trong tự nhiên: dạng L.

Peptid một số vi sinh vật: dạng D

D không tiêu hóa được trong cơ thể người

D tạo ra do tổng hợp hóa học, chế biến

thực phẩm  loại bỏ D (kết tinh, enzyme,

sắc ký)

L: vị đắng; D: vị ngọt

ĐỘ HÒA TAN

PROLINE, GLYCINE, ALANINE: tan tốt

CYSTEIN, TYROSINE: không tan

Thay đổi độ acid hoặc kiềm tăng độ hòa tan

Phân cựcTan ít trong các dung môi hữu cơ

Không tan trong ether

Tan một ít trong ethanol

HẤP THỤ TIA UV

Acid amin vòng thơm: tryptophan, phenylalanin, tyrosine hấp thụ UV mạnh (200-230, 250-290nm)

Histidine, cystein, methionine: 200-210nm

BỊ OXI HÓA BỞI hypochloride, phosgene

+

Phản ứng với acid nitrơ (HNO2), căn cứ

lượng N2 thoát ra để định lượng aa, nhóm

Phản ứng với Ninhydrin: đun nóng, sản phẩm xanh tím, tỉ lệ lượng aa ban đầu

o c

Ninhydrin

c o c

o c

diceto oxy hydrinden

OH

Tạo tiếp phức mới trong môi trường kiềm

do phản ứng tiếp tục với 1 ninhydrin

+ NH 3 +

+ 2H 2 O

c o c

o c

N

c o HC

o c

c o co

o c

c o c

o c

diceto oxy hydrinden

OH

Phức mới tiếp tục phản ứng với NH3 tạo

phức tím đỏ

+ NH 3

c o c

o c

N

c o HC

o c

c o c

o c

N

c o C c ONH4

MÀU TÍM ĐỎ

Có tính lưỡng tính nên tác dụng được với

acid, base để tạo muối

PHẢN ỨNG DO NHÓM α

-COOH

R COOH + R' OH HCl R COOR'

ESTER HÓA: bảo vệ –COOH

PHẢN ỨNG KHỬ: nhận dạng aa đầu

mạch

R COOH NaBH4 R HC2 OH

PHẢN ỨNG DECARBOXYL HÓA: enzyme, nhiệt, acid, kiềm

PHẢN ỨNG TẠO AMIDE

Acid glutamic glutamine

Acid aspartic  asparagine

CH COOH

NH2

PHẢN ỨNG DO NHÓM AMINE

PHẢN ỨNG ACYL HÓA

Tác nhân:acid halogenic, anhydric

sản phẩm N-acetyl có giá trị tương tự acid

amine bổ sung tăng cường dinh dưỡng,

tránh mùi khó chịu

PHẢN ỨNG ALKYL HÓA: Bảo vệ -amine khỏi ɛ phản ứng Maillard trong chế biến thực phẩm

H3C NH HC COOH

Dẫn xuất tosyl

N-N-methyl acid amin

Loại bỏ tosyl

PHẢN ỨNG TẠO DẪN XUẤT

CARBAMOMOYL VÀ THIOCARBAMOYL

Tách dần các aa trong chuỗi polipeptide

PHẢN ỨNG VỚI HỢP CHẤT CARBONYL

Phản ứng với aldehyd base de Schiff: giai

đoạn đầu của phản ứng Maillard

Ứng dụng để định lượng acid amin bằng quang phổ hoặc HPLC

PHẢN ỨNG CỦA CÁC NHÓM NGOẠI

1 PHẢN ỨNG ARYL HÓA - ɛ NH 2 : hạn chế hiện

tượng nâu hóa, tăng cường giá trị protein

OXI HÓA MẠNH (acid performic): tạo

sulfonic acid, acid cysteic, dùng định lượng cystein

4 PHẢN ỨNG CỦA SERINE VÀ THREONINE :

làm mất aa trong chế biến thưc phẩm

Xảy ra khi thủy phân protein bằng acid hoặc kiềm

Tiếp tục chuyển thành aa khác

NH 3

PHẢN ỨNG ACID AMIN Ở

NHIỆT ĐỘ CAO

Quan trong trong chế biến thực phẩm

Sấy, nướng, luộc mùi đặc trưng do tiền tố

aa (cystein, methionin, ornithine, proline)

Sản phẩm nhiệt phân aa: chất gây đột biến ung thư

PEPTIDE

n ACID AMINE PEPTIDE

LIEÂN KEÁT: peptide/amide

Đầu

terminal (trái)

N-Thiên nhiên: 120 peptide

TÍNH CHẤT

1 TÍNH CHẤT VẬT LÝ

Dạng cation, anion, trung tính (pH thích

hợp)

Tính acid, base yếu hơn aa

2 TÍNH CHẤT CẢM QUAN

Vị đắng hoặc trung dung (trừ dipeptide của acid aspartic) vị đắng của sp thủy phân (phomai chưa chín)

Không phụ thuộc D, L, trình tự aa

Cường độ vị phụ thuộc gốc ky nước của R

MỘT SỐ PEPTIDE ĐẶC BIỆT

Peptide có hoạt tính sinh học:

glutathione-tripeptide (vận chuyển aa, tham gia phản

ứng oxi hóa-khử)

Streptococcus lactic nisine ức chế vi

khuẩn gram +, yếm khí chất bảo quản thực phẩm (phomai, rau quả, đồ hộp)

Lysine peptide ngăn cản Maillard

PROTEIN

2 CĂN CỨ VÀO CHỨC NĂNG

Protein cấu trúc: collagene, keratine, cấu trúc sợi

Protein chức năng: enzyme, hormon, độc tố, kháng sinh, hemoglobine(vận chuyển),

ovalbumin, imunoglobine

Protein thực phẩm:

Protein thực phẩm

Protein thực phẩm = Protein cấu trúc +

Protein chức năngMùi dễ chịu, dễ tiêu hóa, không độc với

người

3 nguồn protein chính:

CÁC BẬC CẤU TRÚC CỦA

PROTEIN

CẤU TRÚC BẬC 1

Là số lượng, trình tự các aa trong mạch

polipeptide tính chất protein

Các nhóm bên không tham gia liên kết, đa dạng, tạo tính chất cho protein

Cấu trúc này vững nhờ liên kết peptide

Protein ngắn nhất: 20-100aa Thường:

a a

a

Số đồng phân là rất lớn: 2.10

CẤU TRÚC BẬC 1

C -N: 1,32A0, nhỏ hơn bình thường

C—O: 1,23A0, lớn hơn bình thường

Dễ chuyển thành dạng enol

Protein tham gia nhiều phản ứng

OH

CẤU TRÚC BẬC 2

(tạo lkết H trong lòng phân tử protein)

Là sự sắp xếp trong không gian của chuỗi polipeptide

Cα quay quanh truc các liên kết đồng hóa

trị khuynh hứơng tạo xoắncấu hình

Là cấu trúc bền vững, có trật tự, phổ biến

3.6aa/vòng: phổ biến

CẤU TRÚC GẤP NẾP β

Giống tờ giấy gấp nếp

Các mạch polipeptide nằm

song song hoặc đối song song

Do liên kết H hình thành giữa hai mạch polipeptide

R nằm trên hoặc dưới “tờ giấy”

Liên kết H giữ ổn định cấu trúc bậc 2

Các đoạn peptide ngắnít liên kết Hkhông tạo được cấu trúc bậc 2 kém bền vững

Liên kết H còn có thể tạo ra do nhóm bên của các aa

Cấu trúc bậc 2 còn được giữ vững bởi các liên kết kỵ nước, ưa nứơc

Không nhất thiết phải giữ mãi cấu trúc bền

vững của protein thực hiện chức năng sinh học

ỔN ĐỊNH CẤU TRÚC BẬC 2

CẤU TRÚC BẬC 3

BẬC 3 BẬC 2 Sắp xếp trong

không gian

CẤU TRÚC BẬC 3

Nguyên nhân: hình thành liên kết thứ cấp

giữa các R (S-S, van der waals, ester, tĩnh điện,

kỵ nước, H) giữa 2 mạch hay trong cùng 1

mạch

Có tác nhân đứt liên kết mất cấu trúc

bậc 3

VD: muối: liên kết tĩnh điện, chất tẩy rửa,

dung môi hữu cơ: liên kết kỵ nước

protein hình cầu: gốc kỵ nước quay vào

trong, ưa nước ở bề mặt tan

myoglobine

CẤU TRÚC BẬC 4

NHIỀU TIỂU

ĐƠN VỊ LIÊN KẾT KHÔNG ĐỒNG HÓA TRỊ BẬC 4

Các tiểu đơn vị: cùng hoặc khác loại

Liên kết không đồng hóa trị: hydro, kỵ nước, tĩnh điện không bền

Cân hoặc không cân đối

Cấu trúc bậc 4 thể hiện hoạt tính sinh học

β

Lưỡng tính: acid, base

Lưỡng cực, trạng thái điện tích phụ thuộc pH môi trường

pI, pI thay đổi

• pH<pI cation; pH>pIanion

• pH=pI kết tụ kết tủa protein, tách

protein khỏi hỗn hợp

Mức độ kỵ nước: thành phần, số lượng aa,

cấu trúc không gian

TÍNH CHẤT, CHỨC NĂNG

NƯỚC

KHOÁNG

VITAMIN LIPID

Liện kết protein-nước hydrate hóa: hút ẩm, trương nở, dẻo dính, hòa tan, nhớt .

Liên kết protein-protein: đông tụ, kết tủa, tạo gel, sợi, màng

Tính bề mặt: nhũ, bọt

Cảm quan, Tính chất hóa lý

Khó dự đóan xác định bằng thực nghiệm

ĐÙN ÉP NHIỆT DẺO

TẠO BỘT NHÀO

TẠO VÀ LÀM BỀN NHŨ

TƯƠNG

TẠO BỌT

CỐ ĐỊNH MÙI

Tạo gel, nhũ tương, tạo bọt

Nối peptide/ gốc R tương tác tương tác với nước bằng liên kết hydro

HYDRATE HÓA- YẾU TỐ

ẢNH HƯỞNG

Nồng độ protein tăng nước hấp thu

tăng

Nhiệt độ

- Nhiệt độ tăng giảm liên kết

hydrokhả năng giữ nước giảm

- Nhiệt độ tăng protein phân li, duỗilộ liên kết peptide, mạch ngoại phân tử khả năng giữ nước tăng

Hydrate hóa- yếu tố ảnh hưởng

Bản chất, nồng độ ion lực ion môi

trường, phân bố điện tích trên bề mặt

protein

- NaCl thấp tăng

- NaCl cao: tương tác muối-nước trội liên kết protein-nước giảm protein khộ

pH thay đổimức độ ion hóa, tích điện bề mặt thay đổi lực hút đẩy

- pH=pI: protein liên kết nhau hydrat hóa, trương nở cực tiểu

KHẢ NĂNG HÒA TAN

Lỏng, giàu protein

Độ hòa tan cao

un nóng

không thuận ngịch

Phụ thuộc pH, lực ion

(nồng độ canxi)

KHẢ NĂNG TẠO ĐỘ NHỚT

Nhiệt độ pH Lực ion Tác nhân oxi hóa Phản ứng Các chất

Thay đổi độ nhớt

Chính protein: M, kích thước, thể tích, cấu

trúc

Phản ứng dung môi-protein: ảnh hưởng trương nở, hòa tan ảnh hưởng độ nhớt

Phản ứng protein- protein

tăng nồng độ protein độ nhớt tăng lũy thừa

KHẢ NĂNG TẠO ĐỘ NHỚT

Thay đổi các liên kết  Phân li hoặc tập

hợp mạng lứơi protein

TƯƠNG TỰ TẠO GEL

KẾT TỦA : tập hợp + mất một phần hoặc hòan toàn khả năng hòa tan

KẾT TỤ : tập hợp không trật tự, không

biến tính, do mất lực đẩy tĩnh điện giữa

các mạch polipeptide

ĐÔNG TỤ : tập hợp không trật tự, có biến tính, tạo liên kết protein-protein

TẠO GEL : protein biến tính, tập hợp

thành mạng có trật tự

KHẢ NĂNG TẠO GEL

KHẢ NĂNG TẠO GEL

Liên kết: kỵ nước, tĩnh điện, hydro, cầu disulfide

Nồng độ protein cao khả năng tiếp xúc lớn dễ tạo gel (không cần điều kiện)

Thuận nghịch: gelatin

Protein+ polisacharide đồng tạo gel

ĐIỀU KIỆN TẠO GEL

Gia công nhiệt: một số trường hợp

Làm lạnh: có thể cần

Acid hóa nhẹ: đôi khi có lợi

Muối: Ca2+tăng tốc độ, tăng độ cứng

Thủy phân nhẹ bằng enzyme

pH trung tính hoặc đẳng điện

Tính tan của protein: không luôn cần thiết

CƠ CHẾ TẠO GEL

Tập hợp protein

Cân bằng phản ứng protein-protein, protein-nước, lực hút đẩy

mạch

CƠ CHẾ TẠO GEL

(PN)x xPN xPD

P N : protein tự nhiên

P D : protein đã biến tính

•Protein lớn tập hợp không trật tự gel

KHẢ NĂNG TẠO MÀNG

Protein đậu nành đông tụ

trên bề mặt kim loại phẳng

màng lipoprotein

Mỏng, mịn, ngậm nước

cuộn, xếp, cắt

Bốc

hơi Đông tụ nhiệt

Màng protein

5 GIAI ĐOẠN TẠO SỢI

KHẢ NĂNG TẠO SỢI

1 DUNG DỊCH 10-40%: keo, nhớt, mạch duỗi

2 ÉP KHUÔN (Φ=10-150μM): kéo căng, xếp song song

3 ĐÔNG TỤ: pI (acid, NaCl), liên kết H, disulfide

4 RỬA, CUỘN TRỤC: duỗi mạch, bền, giảm nước

5 GẮN, ÉP, KHỬ NƯỚC: tăng độ bám, độ

cứng, thêm phụ gia, chất làm cứng

KHẢ NĂNG ĐÙN ÉP, NHIỆT

DẺO

Tạo cấu trúc protein thực vật

Dạng hạt, mảnh, sợi

Cấu trúc sợi, xốp, rỗng, đàn

hồi, khá giống thịt

Nguyên liệu: bôt đậu nành

(45-70% protein), lượng nhỏ

amylose, chất béo 5-10%, 3%

muối (tăng độ cứng)

protein-polisaccharide

Làm ẩm Máy ép đùn: khe hẹp

Nhiệt độ, áp suất thường

Làm khô

Phồng, khô xốp

TÁI LÀM ẨM

HẤP THỤ NƯỚC, SỢI, XỐP, DẺO, ĐÀN HỒI, GIỐNG THỊT, BỀN KHI TIỆT TRÙNG

YÊU CẦU: Protein có M lớn, tan tốt, có tính

Protein tập hợp, sắp

xếp định hướng, đông tụ nhiệt

Tan không tan (lkết

kỵ nước, H, disulfide

Sản phẩm

KHẢ NĂNG TẠO PASTE

Bột nhão, dẻo, dính, đàn hồi

Gluten= gliadin + glutenine glutenine Bột mì= Gluten Gluten+ tinh bột+ lipid+ protein khác

Gliadin

- Dễ chảy lỏng

- Giãn nở tăng

Kích thước phân tử lớn

Ít acid amin ion hóa ít tan trong nước

Nhiều glutamin, nhiều aa gốc OH tạo liên kết H, hấp thụ nhiều nước

Tỉ lệ aa không phân cực lớn phản ứng kỵ nướctập hợp protein, cố định lipid

Nhiều cầu disulfide tập hợp phân tử, hình thành mạng lưới protein

NGUYÊN NHÂN

KHẢ NĂNG TẠO NHŨ TƯƠNG

Pha liên tục Pha phân tán

Nước trong dầu Dầu trong nước Nước- dầu- nước Dầu- nước- dầu

Dầu trong nước

Nước trong dầu

Nước- dầu- nước

Giảm hàm lượng béo

trong thực phẩm

dầu- nước-dầu

Hạn chế vsvgiảm cảm giác tan chảy

(kem)

NHŨ TƯƠNG KÉP

tách pha

Nổi lên Lắng xuống Mất lực đẩyKết tụ Va chạm, hợp nhất

Không bền

Lực tĩnh điện triệt tiêu, các giọt dính

nhau Khuấy, thay đổi điều

kiện môi trường

Lớp màng bị

phá vỡ Tái đồng

hóa

Làm bền hệ nhũï tương tp: sữa đậu nành, mayonnaise, nước cốt dừa, kem

Protein hấp thụ lên bề mặt phân chia 2

pha tạo lực đẩy tĩnh điệnngăn cản các giọt béo hợp nhất

Phần lớn protein ưa nước ít có khả làm bền nhũ tương nước/dầu

PROTEIN LÀM BỀN NHŨ

TƯƠNG

protein

Độ hòa tan: tỉ lệ thuận khả năng nhũ tươngTại pI, protein ít tan, không tạo bề mặt điện tích giảm khả năng

Protein có cấu trúc đặc, nhớt, dẻokhó

duỗi, hấp thụ không thuận lợi tạo nhũ

tương

Đun nóng giảm bền nhũ tương

Gel hóa proteinbền nhũ tương thịt (xúc xích) Chất hoạt động bề mặt M nhỏ giảm lực giữ protein ở bề mặt phân chia không có lợi

Nồng độ protein: 0,5-0,05% là thích hợp

YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG NHŨ TƯƠNG

HỆ BỌT THỰC PHẨM

Bọt khí phân tán trong pha liên tục là chất lỏng

hoặc bán rắn

áp suất trong bọt cao hơn bên ngoài ép vào nhau bọt khí

hình đa diện

Ít bền do diện tích bề mặt phân chia lớn

Tạo hệ bọt:

-Khí qua vật cản xốp vào dung dịch protein 0,01-2%

- khuấy mạnh dd protein, protein 1-40%: áp dung nhiều trong CNTP

- nén dd giảm áp suất đột ngột

Trọng lực, chênh lệch áp suất, bốc hơi

chất lỏng rút khỏi hệ bọt

Khuếch tán khí từ bọt nhỏ sang bọt lớn

Đứt gãy màng chất lỏng ngăn cách hợp

nhất bọt tăng kích thước bọt phá vỡ

CƠ CHẾ PHÁ VỠ HỆ BỌT

TĂNG ĐỘ BỀN

LỎNG

MÀNG PROTEIN BỀN, ĐÀN

HỒI

• Lòng trắng trứng, globin, gelatin, protein

của lactoserum, casein, glutenine: tạo bọt tốt

MÀNG PROTEIN BỀN, ĐÀN HỒI

Protein lớn, hình cầu, khó duỗi mạch

Protein duỗi từng phần liên kết nhau (H, tĩnh điện,

kỵ nước)+ liên kết, hấp phụ lên bề mặt phân chia

Màng phân chia dày, dính, dẻo, đàn hồi,

không thấm khí BỀN

KHẢ NĂNG CỐ ĐỊNH MÙI

Protein + thực phẩm giảm nồng độ chất

dễ bay hơi

cetone, rượu .) liên kết với protein đun nóng, nhai tách ra mùi khó chịu

mùi dễ chịu (mùi thơm thịt) protein liên kết bền vững không tổn thất do chế biến, bảo quản  giải phóng trong miệng

Cố định không thuận nghịch: lk cộng hóa trị, M lớn giảm cường độ mùi

Thuận nghịch

Các yếu tố ảnh hưởng cấu hình protein: vùng liên kết bị che giấu

Biến tính nhiệt: tăng

Có lipid: tăng (kể cả có hại)

Nước:

- Tăng đối với chất bay hơi phân cực

- Không ảnh hưởng chất bay hơi không phân cực

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

Tác nhận: vật lý, hóa học, sinh học

Thay đổi: kích thước phân tử protein, thêm bớt gốc chức năng, đổi cấu trúc bậc 1, 2, 3, 4

- Thay đổi dinh dưỡng: phá hủy aa, giảm độ tiêu hóa protein, tạo độc tố, tăng dinh dưỡng

- Cải thiện một số tính chất chức năng của

protein, hạn chế hư hỏng

BIẾN TÍNH PROTEIN TRONG

CHẾ BIẾN THỰC PHẨM

Nghiền nhuyễn

Nghiền nhuyễn bột mịn tăng độ

hòa tan, tăng hấp thụ nước, hấp thụ béo, tạo bọt

Khuấy mạnh tạo lực cắtvỡ

proteintăng khả năng nhũ hóa, tạo

bọt (không quá mạnh)

Nén, cắt sắp xếp lại mạch

polipeptide mạng lưới protein

TÁC NHÂN CƠ HỌC

Cường độ, thời gian gia nhiệt, pH môi

trường, nồng độ muối, hóa chất khác độ

biến đổi

Thủy phân liên kết peptide, biến đổi cấu

trúc, biến đổi gốc R của aa, ngưng tụ với

protein khác, chất khác

Chần, nấu: phá hủy enzyme gây sẫm màu,

enzyme thủy phân vitamin, độc tố, protein

dễ tiêu hóa

Nhiệt độ cao:phá hủy một phần aa tạo

mùi khó chịu

TÁC NHÂN NHIỆT

Sấy, phơi khô : xốp, thay đổi độ tan, tính hút

ẩm

Thủy phân acid: tăng độ hòa tan, tính hoạt động bề mặt, tạo sắc tố, tạo mùi (thịt) ứng dụng tạo hương

Thủy phân kiềm : depolymer trích ly

protein; tăng khả năng tạo bọt protein sữa, chuyển dạng đồng phân giảm giá trị dinh dưỡng

Nhiệt độ thấp (hơn điểm đông): tăng tương tác protein-protein, giảm tương tác protein-nướckết tủa, đặc, gel hóa