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[Ala／A(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(Met／M)、纈氨酸(Val／V)、亮氨酸(Leu／L)、異亮氨酸(Ile／I)、脯氨酸(Pro／P)、苯丙氨酸(Phe／F)、色氨酸(Trp／W)。
(2)無電荷極性R基氨基酸 包括有7種氨基酸，即甘氨酸(GIy／G)、絲氨酸(Ser／S)、蘇氨酸(Thr／T)、半胱氨酸(Cys／C)、酪氨酸(Thr／Y)、天冬酰胺或天門冬酰胺或門冬酰胺 (Asn／N)、谷氨酰胺(Gln／Q)。
(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(Lys／K)、組氨酸(His／H)、精氨酸(Arg／R)。
(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(Asp／D)、谷氨酸(Glu／E)。
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(shí)際過程中，還存在有一個(gè)所謂的事實(shí)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(diǎn)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(diǎn)狀態(tài)時(shí)，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(gè)蛋白質(zhì)進(jìn)行一種適當(dāng)?shù)姆诸?/SPAN>(圖3—1)。
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)
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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(gè)的氨基酸或氨酸的總和，具有一些自己獨(dú)特的性質(zhì)。
1、溶解性
表3—3 蛋白質(zhì)的溶解性
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蛋白質(zhì) |
溶于水 |
溶于稀酸、稀堿、稀鹽溶液 |
溶于乙醇 |
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清蛋白 |
－ |
－ |
－ |
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球蛋白 |
－ |
＋ |
－ |
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醇溶谷蛋白 |
－ |
－ |
＋ |
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谷蛋白 |
－ |
＋ |
－ |
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硬蛋白 |
－ |
－ |
－ |
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核蛋白 |
＋ |
＋ |
－ |
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磷蛋白 |
－ |
－ |
－ |
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色蛋白 |
－ |
－ |
－ |
由表3—3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2～20nm，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(gè)等電點(diǎn)值。在特定的情況下，等電點(diǎn)時(shí)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(diǎn)法：通過酸或堿成分對pH值加以調(diào)節(jié)實(shí)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(qiáng)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(diǎn)值時(shí)，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(shí)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(gè)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。