蛋白质(protein)存在于一切生物的原生质内,是生物体系生命现象
(运动、生长、繁殖、遗传)的体现者。而生命现象的最基本的特征就是蛋白
质的不断自我更新,即通过摄食和排泄来实现的新陈代谢。
从食品科学的角度来看,蛋白质除了保证食品的营养价值外,在决定食品
的色、香、味及质构等特征上也起着重要的作用。因此,了解蛋白质的结构和
性质,及其在食品保藏过程中所发生的变化,对冷冻冷藏方法的选择和研究有
着重要的指导意义。
1.蛋白质的组成蛋白质是由氨基酸(amino acid)以肽键连接组成的高
分子化合物,分子质量差别很大,结构也很复杂。构成蛋白质的基本元素有
碳、氢、氮、氧、硫、磷等,有些蛋白质还含有少量的铁、铜、锌等元素。主
要元素的含量:碳50.6%~54.5%,氢6.5%~7.3%,氮15.0%~17.6%,
氧21.5%~23.5%,硫0.3%~2.5%,磷约4.0%。
氨基酸是蛋白质的基本单位,目前从各种生物体内发现的氨基酸已有180
多种,但是参与蛋白质构成的氨基酸主要有20种,人类必需的氨基酸有缬氨
酸(valine)、亮氨酸(leucine)、异亮氨酸(isoleucine)、苏氨酸(threo-
nine)、赖氨酸(lysine)、蛋氨酸(methionine)、苯丙氨酸(phenylalanine)
和色氨酸(tryptophan)8种。
2.蛋白质的分类根据蛋白质的分子组成,蛋白质可分为两类:简单蛋
白质(simple protein),仅含有氨基酸的蛋白质;结合蛋白质(conjugated
protein),由氨基酸和非蛋白质成分组成。
结合蛋白质中的非蛋白质成分称为辅基。根据辅基的不同可将结合蛋白质
分为核蛋白(如核糖体蛋白)、脂蛋白(如高密度脂蛋白)、糖蛋白(如血浆黏
蛋白)、磷蛋白(如酪蛋白)、血红素蛋白(如血红蛋白)、金属蛋白(如醇脱
氢酶)。
根据空间形状,蛋白质可分为两类:纤维蛋白,如胶原蛋白、角蛋白、弹
性蛋白、丝心蛋白;球蛋白,如溶菌酶、混合蛋白、肌动蛋白等。
根据来源,蛋白质可分为植物性和动物性蛋白。
根据功能性质,蛋白质可分为结构蛋白、生物活性蛋白和食品蛋白。
3.蛋白质的性质
(1)蛋白质的等电点(isoelectric point,IEP):蛋白质分子中有游离的氨
基和羧基,属于两性化合物。在酸性环境中,各碱性基团与H+结合,使蛋白
质带正电荷;在碱性环境中,酸性基团解离出H+,与环境中的OH-结合成
水,使蛋白质带负电荷。当溶液在某一特定的pH时,蛋白质所带的正电荷与
负电荷恰好相等,蛋白质不显电性,这时溶液的pH称为该蛋白质的等电点。
蛋白质处于等电点时,将失去胶体的稳定性而发生沉淀现象。
(2)蛋白质的胶凝性质(gelling property):蛋白质分子都很大,其颗粒
尺寸在胶体粒子范围内,是亲水化合物。在水溶液中,由于其表面带有很多极
性基团,被具有极性的水分子所包围,使蛋白质颗粒分散在水溶液中呈溶胶状
态。蛋白质在食品中的另一种存在状态是凝胶态,它与蛋白质溶液的温度有
关。当温度下降时,可由溶胶态转变为凝胶态。溶胶态可看做蛋白质颗粒分散
在水中自分散体系;而凝胶态可看做水分散在蛋白质中的一种胶体状态。
(3)蛋白质的热变性(heat denaturation):当蛋白质受不同温度(加热或
冷冻)和其他因素作用时,蛋白质的构象可发生变化,其物理和生物化学性质
也随之变化,这种蛋白质称为变性蛋白质。变性蛋白质在溶液中溶解度下降,
同时也失去了其生理活性功能。蛋清受热凝固、肉类解冻后汁液流失都是蛋白
质变性的表现。
4.酶(enzyme) 酶是一种具有催化作用(catalysis)的特殊蛋白质,是
极为重要的活性物质,在不同的pH环境下,其活性也不同,大多数酶的最适
宜pH在4.5~8.0范围内,即在中性、弱酸、弱碱环境中能够保持活性。
没有酶的存在,生物体内的化学反应将是非常缓慢的,或者是需要在高温
高压等特殊条件下才能进行。有酶的存在,化学反应能在常温常压下以极高的
速度和很强的专一性进行。酶可来自食品本身和微生物两方面,酶促反应是食
品腐败变质的重要原因之一。因此,抑制酶的活性(activity of enzyme)是食
品冷冻冷藏贮藏的重要内容之一。