Giáo trình Hóa học - Hóa sinh thực phẩm - Chương 1: Protein

Nội dung text: Giáo trình Hóa học - Hóa sinh thực phẩm - Chương 1: Protein

1. ACID AMIN Phaân loaïi theo caáu taïo ACID AMIN Ñònh nghóa Nh Teân Soáaa Teânaa R 1 Monoamino monocarboxylic 7 Glycin H Alanin CH 3 Valin (CH 3)2CH Leucin (CH ) CH CH
   Acid amin laø daãn xuaát cuûa acid carboxylic trong ñoù hydro 3 2 2 Isoleucin (CH 3)(C 2H5)CH ñöôïc thay theá baèng nhoùm amin ôû vò trí ααα hay βββ Serin (HO)CH 2 Threonin (HO)(CH 3)CH
   Caùc acid amin chæ khaùc nhau goác R 2 Diamino monocarboxylic 2 Lysin (NH 2)(CH 2)4 Arginin (NH 2)(NH)C-NH(CH 2)3
   22 loaïi ααα - acid amin / 100 loaïi acid amin 3 Monoamino dicarboxylic 2 Aspatic (COOH)CH 2 Glutamic (COOH)CH 2CH 2 4 Amid cuûa aa dicarboxylic 2 Asparagin (NH 2)COCH 2 Glutamin (NH )COCH CH α βββ 2 2 2 5 Acid amin chöùa S 3 Cystein (SH)CH 2 Cystin (alanin)-S-S-(alanin) Methionin CH 3S(CH 2)2 6 Acid amin dò voøng 4 Proline Oxiproline Tryptophane Histidin 7 Acid amin nhaân thôm 2 Phenylalanine Tyrosine 5 6 ACID AMIN Tính chaát vaät lyù ACID AMIN Phaân loaïi theo tính dinh döôõng  Tinh theå, maøu traéng, beàn ôû nhieät ñoä 20 - 25 0  Ña soá ñeàu coù vò ngoït, (glutamate Na boät ngoït, Asp, Lys)  Tan khaù toát trong nöôùc, möùc ñoä tan coù khaùc nhau Acid amin thay theá Ñoä hoøa tan [g/100g nöôùc] Acid amin 0oC 25 oC 50 oC 75 oC 100 oC cô theå coù theå toång hôïp ñöôïc töø caùc aa khaùc L-Alanine 12,73 16,51 21,79 28.51 37.30 L-Cistine 0,005 0,011 0,024 0,052 0,114 L-Glutamic acid 0,341 0,843 2,186 5,553 14,00 Acid amin khoâng thay theá (essential amino acid) Glycine 14,18 24,99 39,10 54,39 67,17 L-Hydroxyproline 28,86 36,11 45,18 51,67 cô theå khoâng töï toång hôïp ñöôïc, phaûi boå sung töø tp L-Leucine 2,270 2,19 2,66 3,823 5,638 L-Methionine 1,818 3,381 6,070 10,52 17,60 Val, Leu, Ile, Met, Thr, Phe, Try, Lys, Arg, His L-Proline 127,4 162,3 206,7 239,0 L-Tryptophane 0,823 1,136 1,706 2,795 4,987 L-Tyrosine 0,020 0,045 0,105 0,244 0,565 L-Valine 8,34 8,85 9,62 10,24 7 8
2. Tính chaát vaät lyù ACID AMIN ACID AMIN Caùc phaûn öùng ñaëc tröng Ñieåm ñaúng ñieän (Isoelectric point, pI) 1. Phaûn öùng vôùi acid, base Taïi ñieåm pI, ñoä hoøa tan cuûa a.a. thaáp nhaát A.a laø hôïp chaát löôõng tính – coù theå taïo muoái vôùi acid hay base Acid amin pI Acid amin pI Acid amin pI Alanin 6,0 Glycin 6,0 Prolin 6,3 Arginin 10,8 Histidin 7,5 Serin 5,7 Asparagin 5,4 4-hydroxyprolin 5,7 Threonin 5,6 Aspartic 2,8 Isoleucin 6,0 Tryptopha 5,9 Cistein 5,0 Leucin 6,0 n 5,7 Cystin 5,1 Lysin 9,6 Tyrosin 6,0 Glutamin 5,7 Methionin 5,7 Valin 6,9 Glutamic 3,2 Phenylalnin 5,5 β-Alanin 13 14 Caùc phaûn öùng ñaëc tröng ACID AMIN ACID AMIN 4. Phaûn öùng desamin hoùa 2. Phaûn öùng vôùi acid Nitrô HNO (ph. phaùp Van-Slyke) Thuyû 2 phaân Khöû Oxy 3. Phaûn öùng vôùi formaldehyd (ph. phaùp Sorensen) hoùa Khöû noäi phaân töû 15 16
3. ACID AMIN ACID AMIN Caùc phaûn öùng ñaëc tröng 9. Phaûn öùng taïo phöùc vôùi kim loaïi naëng Vai troø sinh hoïc cuûa acid amin
   Taùc duïng vôùi kim loaïi naëng, nhaát laø kim loaïi hoùa trò II taïo ra muoái noäi phöùc (Pb, Hg, Cu, ) ñaëc bieät vôùi Cu. • Laø ñôn vò caáu taïo polypeptid, protein
   Khi ñun soâi aa vôùi moät löôïng dö Cu(OH) 2 vaø CuCO 3. thu ñöôïc: • Laø tieàn thaân caùc hchaát coù vai troø sinh hoïc quan troïng (hormon, vitamin, base purin, pyrimidin, porphyrin ) • Coù trong nglieäu vaø sphaåm tp ôû daïng töï do vaø/hoaëc lieân keát, • Deã tham gia caùc phaûn öùng hoùa hoïc, • Cung caáp nguoàn N höõu cô cho quaù trình leân men 21 22 Caùc kieåu lieân keát hoaù hoïc ACID AMIN Caùc kieåu lieân keát hoaù hoïc ACID AMIN 1. Lieân keát peptid Acid amin (1) Goác –COOH cuûa aa naøy seõ keát hôïp vôùi goác ααα-NH 2 cuûa aa khaùc, Pepton (2-3) loaïi ñi moät phaân töû nöôùc Peptid ( 10) •Maïch chính: gioáng nhau, H2O quyeát ñònh ñoä daøi maïch polypeptid •Maïch nhaùnh: chöùa goác R, laø nhöõng nhoùm hoaït hoùa, Lieân keát peptid öa nöôùc hay kî nöôùc 400 KJ/mol •Ñaàu amino: ñaàu traùi, theå hieän nhoùm NH 2 •Ñaàu carboxyl: ñaàu phaûi, theå hieän nhoùm COOH 23 24
4. Tính chaát PEPTIDS Tính chaát PEPTIDS 2. Tính caûm quan Ngöôõng nhaän caûm caùc peptide taïo vò maën [mmol/l] Ña soá peptide coù vò ñaéng Peptide NNC Peptide NNC Orn-βββAla-HCl 1,25 Orn-Tau-HCl 3,68 Tröôøng hôïp ñaëc bieät: vò ngoït (Aspartame, Neutrosweet) Orn-γγγAbu-HCl 1,40 Lys-Tau-HCl 5,18 vò maën (ornithine, taurine, ) NaCl 3,12 Caùc peptide coù vò ngoït Ngöôõng nhaän caûm caùc peptide taïo vò ñaéng [mmol/l] Peptide NNC Peptide NNC Peptide NNC Gly-Leu 19 – 23 D-Leu-D-Leu 5 – 6 Val-Ala 65 – 75 Gly-D-Leu 20 – 23 Ala-Leu 18 – 22 Phe-Gly 16 – 18 Gly-Phe 15 – 17 Leu-Ala 18 – 21 Gly-Phe 15 – 17 Gly-D-Phe 15 – 17 Gly-Leu 19 – 23 Phe-Gly-Phe-Gly 1,0 – 1,5 Leu-Leu 4 – 5 Leu-Gly 18 – 21 Phe-Gly-Gly-Phe 1,0 – 1,5 Leu-D-Leu 5 – 6 Ala-Val 60 – 80 αααL-aspartyl-L-phenylalanine methyl ester L-aminomalonyl-L-phenylalanine Aspartame / Nutrasweet methyl ester 29 30 Caùc loaïi peptids thöôøng gaëp PEPTIDS Caáu truùc phaân töû PROTEIN Peptids Cu to Phân b Ch c n ng  Protein laø chuoãi polypeptide chöùa hôn 100 acid amin Glutathione Peptide n i bào, Tham gia quá trình oxy  Lieân keát chuû yeáu laø lieân keát peptide Có trong t t c c hóa kh c a tbào, th s ng (DV, TV, Coenzyme c a E  Caùc protein khaùc nhau do : VSV) glyoxalase - Soá löôïng caùc a.a Ophatalmic Peptide i kháng - Thöù töï caùc a.a vi glutathione, kìm hãm các ph n ng có glutathione làm ch t kích thích 1. Caáu truùc baäc 1 Carnosine, Là peptide c a βββ-alanine, có trong d ch duy trì tính m c a Anserine, chi t th t, n ư c, dch c , xúc ti n Caáu truùc: chuoãi polypeptide, maïch Balenine bp th t ng phân gi i glucid vt, trong b p th t, tham thaúng khoâng phaân nhaùnh gia vào vi c trao i Lieân keát : peptid nng l ư ng. Oxytosine Là peptide có tác d ng trong s Ñaëc ñieåm: keùm oån ñònh veà naêng löôïng và não, co c và iu ch nh khoâng toàn taïi trong töï nhieân Vasopresin cân b ng n ư c e 31 th n. 32
5. Caáu truùc phaân töû PROTEIN Phaân loaïi theo thaønh phaàn hoaù hoïc PROTEIN Protein ñôn giaûn: chæ coù a.a (homoprotein) chia nhoùm theo khaû naêng hoøa tan Protein Tan trong Khoâng tan trong M Albumin nöôùc 45000 – 65000 Globulin muoái loaõng nöôùc, acid loaõng 100000 – 30000 4-10% Prolamin ethanol nöôùc vaø muoái loaõng 26000 – 40000 70 – 80% Glutelin kieàm loaõng 50000 – vaøi trieäu D 0,2 – 2% Protamin nöôùc dd NH 3 8000 – 10000; chöùa 60 – 80 % Arg Histon nöôùc dd NH 3 8000 – 10000; coù trong nhaân teá baøo 37 38 PROTEIN Phaân loaïi theo thaønh phaàn hoaù hoïc PROTEIN Nhoùm protein Ñaëc tính Dung moâi Phaân boá Albumin Daïng caàu Nöôùc Loøng traéng tröùng, M =45000 Deã bieán tính nhieät huyeát thanh, LT 2. Protein phöùc taïp Ngoaøi a.a coøn coù caùc nhoùm ngoaïi MHT =65000 Deã keát tuûa baèng lecosin (luùa mì), (NH 4)2SO 4 baõo hoøa legumelin(ñnaønh) Globulin M = 100000 – 300000 Dd muoái loaõng Eudestin (hboâng) Protein Nhoùm ngoaïi Phaân boá NaCl,KCl 4-10% Glysin (ñ.naønh) Nucleoprotein Acid nucleic – a.a kieàm Nhaân vaø ribosome Archin (ñphoäng) Huyeát thanh Glucoprotein Glucid – lk ñoàng htrò Moâ lieân keát, maùu, hoocmon Prolamin M = 26000 – 40000 Ethanol 70-80% Gliadin (l.mì) Hordein (ñ maïch) Lipoprotein Lipid Huyeát töông, maøng tbaøo, söõa Zein (baép) Phosphoprotein Phosphoric - lk ester Söõa, tröùng, Glutelin M töø 50000 ñeán vaøi Kieàm, acid Glutelin (luùa mì), vôùi -OH cuûa Ser, Thr trieäu danton loaõng (0,2 – 2%) Orizenin (luùagaïo) Metaloprotein Kim loaïi Hemoglobin, enzym, Protamin M = 8000–10000 Nöôùc vaø caùc loaïi Nhaân teá baøo Cromoprotein Nhoùm phöùc maøu Rodopsin, Flavon, Tính kieàm maïnh do khaùc Phaán hoa chöùa 60 – 80% Arg Tinh dòch caù Histon Protein kieàm nt Nhaân teá baøo 39 40
6. Tính chaát vaät lyù PROTEIN Tính chaát vaät lyù PROTEIN Tính khueách taùn Tính chaát quang hoïc Khueách taùn chaäm Khoâng ñi qua maøng thaåm tích ñöôïc ÖÙng duïng: tinh saïch protein Khuùc xaï aùnh saùng: Chæ soá khuùc xaï = chieát suaát (n protein/dd) Chieát suaát ddprotein > chieát suaát cuûa nöôùc Ñoä taêng chieát suaát rieâng = chieát suaát dd 1% protein - chieát suaát nöôùc Haáp thu aùnh saùng: 180 – 220 nm: vuøng haáp thu cuûa caùc lieân keát peptide 250 – 300 nm: vuøng haáp thu caùc a.a voøng thôm Vuøng hoàng ngoaïi: do coù nhoùm –OH; -CO; phaûi loaïi nöôùc tröôùc khi ño ñoä haáp thu cuûa protein ôû vuøng naøy 45 46 Tính chaát hoaù lyù PROTEIN PROTEIN 5. Tính ñieän ly löôõng cöïc Phaûn öùng thuûy phaân protein  Giaù trò cuûa pI phuï thuoäc vaøo goác R cuûa caùc a.a thaønh phaàn Thuûy phaân lieân keát peptid  Taïi pI, ñoä hoøa tan cuûa protein ôû cöïc tieåu R1-CO-NH-R2 + H 2O →→→ R1-COOH + NH 2-R2 Protein →→→ Polypeptids →→→ Peptids →→→ Peptone →→→ Acid amin Protein pI Protein pI Pepxin 1.0 Tripxin 10.5 Gelatin 4.9 Citocrom 10.6 Albumin tröùng 4.6 Prolamin 12.0  Ñieàu kieän thuûy phaân: nhieät ñoä, pH, xuùc taùc Hemoglobin Alb.huyeát thanh 4.9 6.8  Xuùc taùc: H+; OH - (70-80 oC); enzym protease (50-60 oC) Cazein 4.7 Ribonuclease 7.8  Protease: bromelin, papain, neutrase, pepsine, tripsine, Globulin 5.2  Söû duïng keát hôïp H+ - enzym hay OH - - enzym 47 48
7. Tính chaát coâng ngheä PROTEIN Tính chaát coâng ngheä PROTEIN 2. Tính hoøa tan keát tuûa 3. Söï bieán tính
   Yeáu toá aûnh höôûng ñeán tính hoøa tan – keát tuûa cuûa protein Bieán tính laø söï thay ñoåi caáu truùc khoâng gian cuûa protein [1] pH : taïi pI, tính tan cuûa protein thaáp nhaát döôùi taùc ñoäng cuûa moâi tröôøng, daãn ñeán söï thay ñoåi caùc tính chaát ban ñaàu cuûa protein [2] Nhieät ñoä: nhieät ñoä > nhieät ñoä bieán tính Caáu truùc baäc 2,3,4 thay ñoåi; caáu truùc baäc 1 khoâng ñoåi [3] Dung moâi: haèng soá ñieän moâi Dung moâi laøm taêng/giaûm hsñm cuûa dd thì ñoä tan taêng/giaûm Bieán tính thuaän nghòch – Bieán tính khoâng thuaän nghòch Nguyeân nhaân: dmoâi haùo nöôùc, phaù vôõ lôùp voû hydrat [4] Muoái trung tính: Ñieåm muoái tích: ñoä hoaø tan cuûa protein thaáp nhaát Tính chaát protein sau khi bieán tính (NH 4)2SO 4 > MgCl 2 > NH 4Cl > NaCl > KCl Ñoä hoøa tan giaûm, maát khaû naêng hydrat hoùa, maát hoaït tính sinh hoïc, deã bò thuûy phaân hôn 53 54 Tính chaát coâng ngheä PROTEIN Tính chaát coâng ngheä PROTEIN 3. Söï bieán tính 4. Khaû naêng taïo gel Caùc taùc nhaân gaây bieán tính: [1] Muoái kim loaïi: Na, K 60 0C Ñieàu kieän taïo gel: Bieán tính do nhieät ñoä thaáp Bieán tính baèng nhieät ñoä: taêng hoaëc giaûm nhieät ñoä (taêng lk hydro) [5] Böùc xaï: tia böùc xaï γγγ, ααα, UV, sieâu aâm (disulfur, lkeát ion) Acid hoùa, kieàm hoùa: ñeå gel chaéc hôn (taêng lk ion, ñoàng hoùa trò) [6] Cô hoïc: nhaøo, troän, caùn, ñaùnh, nhai Boå sung caùc chaát ñoàng taïo gel: polysaccharide, thay ñoåi tính chaát caáu truùc cuûa khoái gel 55 56
8. PROTEIN PROTEIN Tinh saïch protein Tinh saïch protein Nhöõng ñieàu caàn chuù yù khi taùch vaø tinh cheá protein 2. Phöông phaùp taùch hoãn hôïp protein
   Luoân giöõ nhieät ñoä thaáp (~10 0C)
   Traùnh pH quaù cao hay quaù thaáp  Khoái löôïng phaân töû: laéng, ly taâm sieâu toác
   Phaûi tieán haønh nhanh khi söû duïng caùc dung moâi höõu cô  Tính hoøa tan: ñieàu khieån baèbg dung moâi, muoái,
   Neáu thu nhaän protein thöôøng, phaûi voâ hoaït enzym traùnh phaûn öùng thuûy phaân.  Haáp phuï : saéc kyù coät, HPLC, saéc kyù ñieän di 1. Phaù huûy teá baøo vaø ruùt chieát protein 3. Protein concentrate vaø isolate  Cô hoïc : nghieàn vôùi caùt, maùy nghieàn, ñoâng laïnh,
   Protein concentrate chöùa 65% protein, moät laàn taùch protein  Hoaù hoïc : acetone, ethylic, glycerine,  Hoaù lyù : thaåm thaáu khueách taùn, thaåm tích,
   Protein isolate chöùa 90% protein, qua hai laàn taùch protein  Sinh hoïc : enzym celullase 61 62 PROTEIN Ñaäu naønh Ñaäu naønh Xay boät Xay boät Taùch beùo Taùch beùo Chænh pH=10 Chænh pI=4,6 Soya Protein Concentrate Loïc baõ Baõ Loïc Thành ph n Chænh pI=4,6 1) Protein > 69% Saáy 2) Fat < 1% Loïc 90 - 91% Protein 3) Cellulose < 5% 4) Tro < 6% Saáy P. Conc 5) m < 8% P. isolate 63 64
9. Bieán ñoåi protein trong CNCBTP PROTEIN Chöùc naêng sinh hoïc PROTEIN Xuùc taùc: caùc phaûn öùng hoùa sinh hoïc ñeàu do enzyme xuùc taùc. Phaûn öùng Maillard Vaän chuyeån: hemoglobin, mioglobin • Ph n ng gi a acid amin và ư ng trong iu ki n nhi t (n ư ng, chiên, rang) Ñieàu hoøa: hormone ñieàu hoøa quaù trình trao ñoåi chaát, vd insulin • To ra mùi bánh n ư ng, màu nâu vàng, v ng Vaän ñoäng: collagen, miozin, actin, troponiozin vaø troponin Kieán taïo – choáng ñôõ cô hoïc: colagen, elastin, fibroin ng d ng Truyeàn xung thaàn kinh: rodopxin ôû maøng löôùi maét To màu, mùi, h ư ng v cho các s n ph m bánh (mì, biscuit, Baûo veä: Caùc khaùng theå bông lan), bia (hoa hopblon) Döï tröõ dinh döôõng: cung caáp caùc aa cho phoâi phaùt trieån ovalbumin trong loøng traéng tröùng Tác h i gliadin trong haït luùa mì To màu, mùi v không phù h p (s y, cô c, n ư ng) zein cuûa ngo Tng nguy c t o c t cho s n ph m (khét) feritin döï tröõ saét trong gan 69 70