蛋白質(protein)存在于一切生物的原生質內,是生物體系生命現象
(運動、生長、繁殖、遺傳)的體現者。而生命現象的最基本的特征就是蛋白
質的不斷自我更新,即通過攝食和排泄來實現的新陳代謝。
從食品科學的角度來看,蛋白質除了保證食品的營養價值外,在決定食品
的色、香、味及質構等特征上也起著重要的作用。因此,了解蛋白質的結構和
性質,及其在食品保藏過程中所發生的變化,對冷凍冷藏方法的選擇和研究有
著重要的指導意義。
1.蛋白質的組成蛋白質是由氨基酸(amino acid)以肽鍵連接組成的高
分子化合物,分子質量差別很大,結構也很復雜。構成蛋白質的基本元素有
碳、氫、氮、氧、硫、磷等,有些蛋白質還含有少量的鐵、銅、鋅等元素。主
要元素的含量:碳50.6%~54.5%,氫6.5%~7.3%,氮15.0%~17.6%,
氧21.5%~23.5%,硫0.3%~2.5%,磷約4.0%。
氨基酸是蛋白質的基本單位,目前從各種生物體內發現的氨基酸已有180
多種,但是參與蛋白質構成的氨基酸主要有20種,人類必需的氨基酸有纈氨
酸(valine)、亮氨酸(leucine)、異亮氨酸(isoleucine)、蘇氨酸(threo-
nine)、賴氨酸(lysine)、蛋氨酸(methionine)、苯丙氨酸(phenylalanine)
和色氨酸(tryptophan)8種。
2.蛋白質的分類根據蛋白質的分子組成,蛋白質可分為兩類:簡單蛋
白質(simple protein),僅含有氨基酸的蛋白質;結合蛋白質(conjugated
protein),由氨基酸和非蛋白質成分組成。
結合蛋白質中的非蛋白質成分稱為輔基。根據輔基的不同可將結合蛋白質
分為核蛋白(如核糖體蛋白)、脂蛋白(如高密度脂蛋白)、糖蛋白(如血漿黏
蛋白)、磷蛋白(如酪蛋白)、血紅素蛋白(如血紅蛋白)、金屬蛋白(如醇脫
氫酶)。
根據空間形狀,蛋白質可分為兩類:纖維蛋白,如膠原蛋白、角蛋白、彈
性蛋白、絲心蛋白;球蛋白,如溶菌酶、混合蛋白、肌動蛋白等。
根據來源,蛋白質可分為植物性和動物性蛋白。
根據功能性質,蛋白質可分為結構蛋白、生物活性蛋白和食品蛋白。
3.蛋白質的性質
(1)蛋白質的等電點(isoelectric point,IEP):蛋白質分子中有游離的氨
基和羧基,屬于兩性化合物。在酸性環境中,各堿性基團與H+結合,使蛋白
質帶正電荷;在堿性環境中,酸性基團解離出H+,與環境中的OH-結合成
水,使蛋白質帶負電荷。當溶液在某一特定的pH時,蛋白質所帶的正電荷與
負電荷恰好相等,蛋白質不顯電性,這時溶液的pH稱為該蛋白質的等電點。
蛋白質處于等電點時,將失去膠體的穩定性而發生沉淀現象。
(2)蛋白質的膠凝性質(gelling property):蛋白質分子都很大,其顆粒
尺寸在膠體粒子范圍內,是親水化合物。在水溶液中,由于其表面帶有很多極
性基團,被具有極性的水分子所包圍,使蛋白質顆粒分散在水溶液中呈溶膠狀
態。蛋白質在食品中的另一種存在狀態是凝膠態,它與蛋白質溶液的溫度有
關。當溫度下降時,可由溶膠態轉變為凝膠態。溶膠態可看做蛋白質顆粒分散
在水中自分散體系;而凝膠態可看做水分散在蛋白質中的一種膠體狀態。
(3)蛋白質的熱變性(heat denaturation):當蛋白質受不同溫度(加熱或
冷凍)和其他因素作用時,蛋白質的構象可發生變化,其物理和生物化學性質
也隨之變化,這種蛋白質稱為變性蛋白質。變性蛋白質在溶液中溶解度下降,
同時也失去了其生理活性功能。蛋清受熱凝固、肉類解凍后汁液流失都是蛋白
質變性的表現。
4.酶(enzyme) 酶是一種具有催化作用(catalysis)的特殊蛋白質,是
極為重要的活性物質,在不同的pH環境下,其活性也不同,大多數酶的最適
宜pH在4.5~8.0范圍內,即在中性、弱酸、弱堿環境中能夠保持活性。
沒有酶的存在,生物體內的化學反應將是非常緩慢的,或者是需要在高溫
高壓等特殊條件下才能進行。有酶的存在,化學反應能在常溫常壓下以極高的
速度和很強的專一性進行。酶可來自食品本身和微生物兩方面,酶促反應是食
品腐敗變質的重要原因之一。因此,抑制酶的活性(activity of enzyme)是食
品冷凍冷藏貯藏的重要內容之一。