bài giảng hợp chất protein

Định nghĩa Protein những đại phân tử sinh học,  chứa nitơ,  được cấu tạo từ các acid amin,  có trọng lượng phân tử lớn hơn 5000 danton,  bị kết tủa hoàn toàn bởi acid tricloacetic

Định nghĩa Protein

 những đại phân tử sinh học,

 chứa nitơ,

 được cấu tạo từ các acid amin,

 có trọng lượng phân tử lớn hơn 5000 danton,

 bị kết tủa hoàn toàn bởi acid tricloacetic 10% (TCA)

Nguồn Protein

Động vật: Lượng protein chiếm 70 % chất khô,

Thịt các gia súc, gia cầm, cá, tôm, trứng, sữa, Cua, cáy, tép, các động vật thân mềm,

Phế thải lò mổ: tiết và xương.

Thực vật: Hạt các loại đậu, đặc biệt là đậu nành (25 -35%)

KHÁI NIỆM CHUNG VỀ PROTEIN

Nguyên liệu Protein Nguyên liệu Protein

Mô cơ thịt gia

Hàm lượng protein trong một số nguyên liệu động

vật và thực vật

KHÁI NIỆM CHUNG VỀ PROTEIN

Các nguyên tố khác: P, Fe, Zn,

KHÁI NIỆM CHUNG VỀ PROTEIN

 22 loại  - acid amin / 100 loại acid amin

 Tồn tại chủ yếu dạng ion lưỡng cực trong

 Acid amin là dẫn xuất của acid carboxylic

trong đó hydro được thay thế bằng nhóm amin ở vị trí  hay 

 Các acid amin chỉ khác nhau gốc R

ACID AMIN Định nghĩa

CH3(CH3)2CH (CH3)2CH2CH (CH3)(C2H5)CH (HO)CH2(HO)(CH 3)CH

2 Diamino

monocarboxylic 2

Lysin Arginin (NH (NH2)(CH2)4

2 )(NH)C-NH(CH2)3

3 Monoamino

dicarboxylic 2

Aspatic Glutamic

(COOH)CH2(COOH)CH2CH2

4 Amid của aa

dicarboxylic 2

Asparagin Glutamin

(NH2)COCH2(NH2)COCH2CH2

5 Acid amin chứa S 3 Cystein

Cystin Methionin

(SH)CH2(alanin)-S-S-(alanin)

CH3S(CH2)2

6 Acid amin dị vòng 4 Proline

Oxiproline

Tryptophan e

Histidin

7 Acid amin nhân thơm 2 Phenylalani

CH2HO

1 Acid amin thay thế: cơ thể có thể tổng hợp được

từ các aa khác

2 Acid amin không thay thế: cơ thể không tự

tổng hợp được,

phải bổ sung đều đặn

Val, Leu, Ileu, Met, Thr, Phe, Try, Lys,

Arg, His

1 2 3 4

Valin Leucin Isoleucin Threonin

8,8 9,0 3,3 3,5

6 7 8 9

Lysin Tryptophan Phenylalani

n

5,2 1,1 4,4 2,0

Phân loại theo tính dinh dưỡng

ACID AMIN

 Tinh thể, màu trắng, bền ở nhiệt độ 20 -

L-Hydroxyproline 28,86 36,11 45,18 51,67

L-Leucine 2,270 2,19 2,66 3,823 5,638 L-Methionine 1,818 3,381 6,070 10,52 17,60

Tính bền với acid, base:

Acid: không xảy ra hiện tượng racemic hóa

Tính điện ly lưỡng cực

 Trong môi trường acid (H+) sự phân ly nhóm

-COOH sẽ bị kìm hãm, phân tử aatích điện (+) , tác dụng như một base

 Trong môi trường kiềm (dư -OH- ), sự phân ly

nhóm -NH2 bị kìm hãm, phân tử aatích điện (-) , tác dụng như một acid

COO-Điểm đẳng điện (pI)

pH ở đó phân tử acid amin sẽ trung hòa về điện, khi đó tổng điện tích (-) và (+) sẽ bằng

GlycinHistidin4-hydroxyprolinIsoleucin

Leucin

Lysin

Methionin

6,07,55,76,06,0

9,6

5,7

ProlinSerinThreoninTryptophan

TyrosinValin

6,35,75,65,95,76,06,9

Điểm đẳng điện của một số acid amin

1 Phản ứng với acid, base

Acid amin là hợp chất lưỡng tính nên chúng

có thể tạo muối với acid hay base

2 Phản ứng với acid Nitrơ HNO2 (ph

3 Phản ứng với formaldehyd (ph

pháp Sorensen)

4.1 Desamin hóa theo phản ứng thuỷ phân

4.2 Desamin hóa theo phản ứng khử

NH2

4.3 Desamin hóa theo phản ứng oxy hóa

NH2

O+ 1/2 O2

4.4 Desamin hóa theo phản ứng khử nội phân tử

5 Phản ứng decarboxyl hóa

NH2

6 Chuyển acid amin

Cetoacid A + Acid amin B === Acid amin A + Cetoacid B

CONH2

CH2

CH2CHNH2COOH (glutamin)

COOH

CH3(alanin)

COOH

CH2

CH2CHNH2COOH (a glutamic)

7 Phản ứng chuyển hóa gốc R

Phe - Tyr

8 Phản ứng với ninhydrin

OH OH O

O

+ R CH COOH

NH2

H OH O

O +H2O

-NH3 -CO2 + R CHO

pH > 4, xảy ra phản ứng tiếp theo tạo ra phức màu xanh tím

H OH O

O

+

HO HO O O

Phức Ruheman (xanh tím)

Ninhydrin (oxh) ninhydrin (khử)

Acid aspartic khi tác dụng với ninhydrin giải phóng

 Tác dụng với kim loại nặng, nhất là kim loại

hóa trị II tạo ra muối nội phức (Pb, Hg, Cu,…) đặc biệt với Cu

 Khi đun sôi aa với một lượng dư Cu(OH) 2 và CuCO 3 thu được:

10 Phản ứng tạo thành ester

9 Phản ứng tạo phức với kim loại nặng

Tùy độ dài và số liên kết peptid ta có pepton,

peptid, polypeptid,…

1 Liên kết peptid

Gốc –COOH của aa này sẽ kết hợp với gốc

-NH 2 của aa khác, loại đi một phân tử nước

Các kiểu liên kết hoá học ACID AMIN

1 Liên kết peptid

Liên kết lỵ nước: (Liên kết Val der Walls)

Giữa các nhóm kỵ nước ( -CH 3 , -C H , -C H )

2 Liên kết thứ cấp

Liên kết Hydro: liên kết yếu, không bền (8-12 kj/mol)

Số lượng liên kết rất lớn

Liên kết Disulphua (cầu–S-S-): Liên kết đồng hóa trị

Rất bền vững (300 kj/mol)

Liên kết ion ( liên kết muối) Liên kết tĩnh điện, OH - , NH3 + , COO -

Khá bền (>160 kj/mol)

2 acid amin n = 2 dipeptide số liên kết peptide

 Peptids là chuỗi aa liên kết với nhau bằng

liên kết peptide

 Liên kết peptide rất bền (>400KJ/mol)

 Phân loại: theo số acid amin có trong chuỗi

peptide

Asp-Gly Asp-Asp

Lys-Ala Ala-Lys- Ala

3,31 3,04

9,16 8,98

Lys-Lys Lys-Lys- Lys

Lys-Glu His-His

10,5 3 10,9 3

6,10 7,30

D-Leu-D-Ala-Leu Leu-Ala Gly-Leu Leu-Gly Ala-Val

5 – 6

18 – 22

18 – 21

19 – 23

18 – 21

Val-Ala Phe-Gly Gly-Phe Phe-Gly- Phe- Gly

Phe- Phe

Gly-65 – 75

16 – 18

15 – 17 1,0 – 1,5 1,0 – 1,5

2 Tính cảm quan

Đa số peptide có vị đắng

Trường hợp đặc biệt: vị ngọt (Aspartame,

Neutrosweet)

vị mặn (ornithine, taurine,…)

Ngưỡng nhận cảm các peptide tạo vị

mặn [mmol/l]

Orn-Ala-HCl Orn-Abu-HCl

1,25 1,40 Orn-Tau-HCl Lys-Tau-HCl

NaCl

3,68 5,18 3,12

Các peptide có vị ngọt

H N H 3

C O

N H C

R 1

R 2

R 3

1 Glutathione

 Là peptide nội bào, tham gia quá trình oxy hóa khử của tế bào

 Là coenzyme của E glyoxalase,

 Có trong tất cả cơ thể sống ĐV,TV,VSV

 Glutathione tồn tại ở hai dạng:

2 Ophatalmic:

Là peptide đối kháng với glutathione,

kìm hãm các phản ứng có glutathione làm chất

kích thích

3 Carnosine, Anserine, Balenine

Là peptide của -alanine, có trong dịch chiết thịt,

nước, bắp thịt động vật,

duy trì tính đệm của dịch cơ, xúc tiến phân giải

glucid trong bắp thịt, tham gia vào việc trao đổi

năng lượng.

4 Oxytosine và Vasopresine:

Là peptide ở não,

có tác dụng trong sự co cơ và điều chỉnh cân

Mạch thẳng Liên kết : peptid

 Protein là chuỗi polypeptide chứa hơn 100

acid amin

 Liên kết chủ yếu là liên kết peptide

 Các protein khác nhau do :

- Số lượng các a.a

- Thứ tự các a.a

1 Cấu trúc bậc 1

2 Cấu trúc bậc 2

 Nguyên nhân: có C bất đối

 Ổn định cấu trúc: liên kết Hydro giữa nhóm

OH cua aa này với nhóm NH cua

aa thứ tư tiếp theo

số lượng liên kết hydro rất lớn,

 Cấu trúc xoắn : 3,6 gốc a.a tạo một vòng xoắn,

liên kết hydro song song với trục phân tử

 Cấu trúc gấp nếp : giữa các sợi pp khác nhau

(song song hay không song song) hay trên một sợi pp có vòng uốn 

liên kết hydro song song với trục phân tử

Cấu trúc phân tử PROTEIN

Cấu trúc phân tử PROTEIN

3 Cấu trúc bậc 3

Nguyên nhân: cấu trúc xoắn tiếp tục cuộn tròn

Sắp xếp lại khoảng cách không gian giữa các aa

Bên trong chứa các aa kỵ nước

Bên ngoài có các aa ưa nước

Ổn định cấu trúc: liên kết disulfur,

Van Dervals, Độ hòa tan tốt,

nhờ các gốc ưa nước trên bề mặt

Cấu trúc phân tử PROTEIN

3 Cấu trúc bậc 3

- Hình dạng không gian 3

chiều - Những “cái túi”

hay “lô’ hổng”

Cấu trúc phân tử PROTEIN

4 Cấu trúc

bậc 4 Nguyên nhân: các tiểu cầu bậc 3 kết

hợp lại (subunit)

Thường có 2 – 6 tiểu cầu trong 1 cấu trúc bậc 4

 Liên kết: Hydro, Van Dervals, ion, nhưng

không có cầu disulfur

giữa các tiểu cầu

 Thường có hoạt tính sinh học: enzym, vận

chuyển Oxy

 Mất cấu trúc 3, 4 mất hoạt tính sinh học

Cấu trúc phân tử PROTEIN

Cấu trúc phân tử PROTEIN

Phân loại theo thành phần hoá học PROTEIN

[1] Protein đơn giản: chỉ có a.a (homoprotein)

chia nhóm theo khả năng hoả tan

Globulin muối loãng

Prolamin ethanol

Glutelin kiềm loãng

Dễ kết tủa bằng (NH4)2SO4 bão hòa

Nước Lòng trắng

trứng, huyết thanh, lecosin (lúa mì),

legumelin(đnàn h)

Globulin M = 100000 –

NaCl,KCl 4-10%

Eudestin (hbông) Glysin (đ.nành) Archin (đphộng)

Huyết thanh

Prolamin M = 26000 – 40000 Ethanol 70-80% Gliadin (l.mì)

Hordein (đ mạch) Zein (bắp)

Glutelin M từ 50000 đến

vài triệu danton loãng (0,2 – Kiềm, acid

2%)

Glutelin (lúa mì), Orizenin (lúagạo)

Protamin M = 8000–10000

Tính kiềm mạnh do chứa 60 – 80% Arg

Nước và các loại khác Nhân tế bàoPhấn hoa

Tinh dịch cá

Phân loại theo thành phần hoá học PROTEIN

2 Protein phức tạpNgoài a.a còn có các nhóm ngoại

Protein Nhóm ngoại Phân bố

Nucleoprotein Acid nucleic – a.a

kiềm

Nhân và ribosome

Glucoprotein Glucid – lk đồng

tbào, óc, sữa Phosphoprote

in Phosphoric - lk ester với -OH của Ser,

Thr

Sữa, trứng,…

Protein Phi protein Đặc điểm Tồn tại

Nucleoprotei

n Acid nucleic Gắn vào các a.a kiềm Nhân và ribosom

Mucoprotein Glucid và

một số acid

Glycoprotein:

lkếtPro-Glu là lkết đồng hóa trị Mucoid(muxin): liên kết P-Glucid là liên

kết ion

Mô liên kết, máu, hormon Nước miếng

Lipoprotein Lipid:

triglyceride phosphatid

Vận chuyển lipid huyết tương,

màng tbào, hdiệp lục, óc,

Hemoglobin

Cromo-protein Chất màu phứng oxyhóa khửquang hợp, h hấp, Rodopsin (vàng, n Hemoglobin (đỏ)

Phân loại theo giá trị dinh dưỡng PROTEIN

1.Protein hoàn hảo: đủ a.a không thay thế,

tỷ lệ thích hợp (trứng, sữa)

2 Protein không hoàn hảo: Không đủ a.a không thay thế

rau trái, Lysine (ngũ cốc);

Met (đậu); Try (bắp)

3 Protein kém hoàn hảo: đủ a.a không thay thế

tỷ lệ không thích

1 Hình dạng

Cầu : trục nhỏ / trục lớn = 4,5 – 20;

protein chức năng;

dễ tan trong nước

Sợi: dài / rộng = hàng trăm, hàng nghìn;

không tan trong nước (keratin, fibroin,

…)

Trung gian: kích thước trung bình

2 Khối lượng phân tử 100 – 500 acid amin

Khối lượng phân tử một số

4 Tính chất quang học

Khuếch tán ánh sáng:

Khúc xạ ánh sáng:

Chỉ số khúc xạ = chiết suất (n protein/dd)

Chiết suất ddprotein > chiết suất của nước

Độ tăng chiết suất riêng = chiết suất

suất nước

Hấp thu ánh sáng:

180 – 220 nm: vùng hấp thu của các liên kết peptide

250 – 300 nm: vùng hấp thu các a.a vòng thơm

Vùng hồng ngoại: do có nhóm –OH; -CO; phải loại nước trước khi đo độ

3 Tính khuếch tán Khuếch tán chậm

Không đi qua màng thẩm tích được

Protein pI Protein pI Pepxin

Gelatin Albumin trứng Alb.huyết thanh

Cazein

1.04.94.64.94.75.2

Tripxin Citocrom Prolamin Hemoglobin Ribonuclease

10.510.612.0 6.87.8

Tính điện ly lưỡng cực

pI của protein phụ thuộc vào tính

điện ly của các a.a thành phần

Cực đại hấp thu tại 540 nm

2 Phản ứng Lorry

Thuốc thử Lorry chứa LiSO 4 và molipdat Na Tác dụng với các a.a có vòng thơm, hấp thu cực đại ở 750 nm

Độ nhạy cao, tạo phức màu xanh tím

Tính chất công nghệ PROTEIN

Là những tính chất của protein gây ra những biến đổi trong quá trình bảo

quản và chế biến

2 Tính hòa tan kết tủa

 Nhờ lớp vỏ hydrat, các ptử protein trượt và

phân tán trong nước

 Tính hòa tan của protein phụ thuộc nhiều yếu

tố :

[1] pH :Tại pI, tính tan của protein thấp nhất [2] Nhiệt độ: nhiệt độ > nhiệt độ biến tính [3] Dung môi: hằng số điện môi

Dung môi làm tăng hsđm của dd thì độ tan tăng

Dung môi làm giảm hsđm của dd thì độ tan giảm

Nguyên nhân: dmôi háo nước, phá vỡ lớp vỏ hydrat

loại dmôi thì tính tan trở lại như cũ

[4] Nồng độ muối trung tính: tại điểm muối tích độ hoà tan của protein đạt cao nhất

(NH 4 ) 2 SO 4 > MgCl 2 > NH 4 Cl > NaCl >

Tính chaát coâng ngheä PROTEIN

Các tác nhân gây biến tính:

[1] Nhiệt độ : tăng 10 0 C thì tốc độ biến tính tăng 600 lần

Biến tính do nhiệt độ cao: > 60 0 C Biến tính do nhiệt độ thấp:

[2] pH:

[3] Muối kim loại: Na, K < Mg < Cu, Fe,

[4] Hợp chất hữu cơ: ure, guanidine, chất hoạt

huỷ liên kết Hydro; các chất khử phá hủy liên kết disulfur,…

[5] Bức xạ: tia bức xạ , , UV, siêu âm (disulfur, lkết ion,…)

4 Khả năng tạo gel

Cấu trúc mạng gel: biến tính duỗi mạch;

tạo các nút mạng;

có khả năng giữ nước

Các liên kết tại nút mạng: hydro (độ dẻo);

disulfur,

kỵ nước (gel chắc, bền);

tĩnh điện (cầu nối ngang)

Điều kiện tạo gel: Nhiệt độ : gia nhiệt ;

hạ nhiệt để có nhiều

lk Hydro

Acid hóa, kiềm hóa nhẹ để gel chắc hơn

Các chất đồng tạo gel

(polysaccharide) làm cầu nối giữa

 Protein biến tính, duỗi mạch, tạo liên kết ngang dọc theo chiều dài sợi pp

 Gia cố độ bền sợi protein tại pI,

 Bổ sung polysaccharide ái nước để tăng số lk

5 Khả năng tạo bọt

 Hệ bọt là hệ phân tán khí trong pha liên tục

 Kem, bọt bia, bánh mì,…

 Màng bọt thường cấu tạo từ protein biến tính, mỏng;

 Bọt chứa không khí hay CO 2

 Độ bền màng bọt quyết định độ bền hệ bọt

6 Khả năng tạo sợi

 Do bề mặt phân tử lớn lại có nhiều lỗ hổng do cấu trúc không gian nên trường lực phân tử lớn có khả năng hấp phụ các chất K.L,R khác nhau

 Ứng dụng : định hương

7 Khả năng hấp phụ

 Hệ nhũ tương: dầu/nước – nước/dầu

 Nhũ tương bền: các hạt nhỏ phân tán tốt và không nhập lại với nhau thành

những giọt lớn tách ra.

 Cách tạo nhũ bền:

 Cho chất điện ly vô cơ tăng lực đẩy trái dấu (K 2 CO 3 ; Na 2 CO 3 );

 Thêm các chất hoạt động bề mặt;

Thêm các chất cao phân tử có khả năng

8 Khả năng tạo nhũ

Những điều cần chú ý khi tách và tinh chế

protein

 Luôn giữ nhiệt độ thấp (-100C)

 Tránh pH quá cao hay quá thấp

 Phải tiến hành nhanh khi sử dụng các dung

môi hữu cơ

 Nếu thu nhận protein thường, phải vô hoạt

enzym tránh phản ứng thủy phân.

1 Phá hủy tế bào và rút chiết protein

lạnh,

2 Phương pháp tách hỗn hợp protein

 Khối lượng phân tử: lắng, ly tâm siêu tốc

 Tính hòa tan: điều khiển bằbg dung môi, muối,

…

 Hấp phụ : sắc ký cột, HPLC, sắc ký điện di

3 Protein concentrate và isolate

 Protein concentrate chứa 65% protein, một lần

tách protein

Protein isolate chứa 90% protein, qua hai lần

Thành phần 1) Protein > 69%

2) Fat < 1%

3) Cellulose < 5%

4) Tro < 6%

5) Ẩm < 8%

 Tác nhân thủy phân là H + ; OH - ; enzym protease

 Protease: bromelin, papain, neutrase, pepsine, tripsine, …

 Sử dụng kết hợp H + - enzym hay OH - - enzym

 Chế biến: tạo ra rất nhiều loại sản phẩm

(TP hoàn toàn – không hoàn toàn)

 Bảo quản: tạo ra các loại peptide gây vị đắng

1 Phản ứng thủy phân Protein

Polypeptids Peptids

Peptone Acid amin

Biến đổi protein trong CNCBTP PROTEIN

2 Phản ứng oxy hóa

Cysteine,Cystine, Methionine CH 3 CH 2 SH CH 2 OH CH 2 SH

 Tạo trạng thái cấu trúc sản phẩm như mong muốn trong quá trình CB (Độ xốp, đàn hồi:

hệ bọt (bánh mì, bông lan);

 Dạng gel: kẹo dẻo, yaourt, phomai, thịt đông,…;

 Dạng nhũ: xúc xích)

3 Sự biến tính

 Làm giảm khả năng hoà tan,

 Mất khả năng tạo gel;

 Gây đông tụ không mong muốn,

 Mất tác dụng sinh học khi bảo quản SP

(Bột mì, bột trứng, các chế phẩm enzym,…)

3 Sự biến tính

Biến đổi protein trong CNCBTP PROTEIN

4 Phản ứng Maillard