Bài giảng Hóa sinh thực phẩm - Bài 3: Protein - Phạm Hồng Hiếu

Nội dung text: Bài giảng Hóa sinh thực phẩm - Bài 3: Protein - Phạm Hồng Hiếu

1. Bài 3: PROTEIN 3.1. Vai trò khác nhau 3.1. Vai trò khác nhau của protein của protein 3.2. Acid amin 3.3. Protein 3.1.1. Vai trò của protein trong cơ thể sinh vật 3.4. Các quá trình biến đổi protein trong gia công, chế biến thực phẩm và ứng dụng 3.1.2. Vai trò của protein trong sản 3.5. Các biến đổi của protein trong QTSX phẩm thực phẩm và bảo quản thực phẩm ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 1 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 2 3.1.1. Vai trò của protein trong 3.1.1. Vai trò của protein trong cơ thể sinh vật cơ thể sinh vật 5. Truyền xung thần kinh: chất màu thị giác 1. Xúc tác: enzyme rodopxin ở màng lưới mắt. 2. Vận tải: hemoglobin, mioglobin (ở ĐV có 6. Điều hòa: hormon, ức chế đặc hiệu xương sống), hemoxiamin (ở động vật enzyme không xương sống) 7. Chống đỡ cơ học: protein sợi như 3. Chuyển động: co cơ, chuyển vị trí của sclerotin/côn trùng, fibroin/tơ tằm, tơ NST nhện, colagen, elastin/mô liên kết, mô 4. Bảo vệ: kháng thể, interferon chống sự xương nhiễm virut, chống đông máu, độc tố 8. Dự trữ dinh dưỡng: ovalbumin/lòng trắng (toxin) trứng, gliadin/hạt lúa mì, zein/ngô, feritin/lá. ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 3 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 4 3.1.2. Vai trò của protein trong sản 3.1.2. Vai trò của protein trong sản phẩm thực phẩm phẩm thực phẩm  Giá trị dinh dưỡng: – Protein quyết định đặc trưng khẩu phần thức  Tính năng công nghệ: ăn nền tảng protein cao – Thiếu protein: – Tạo cấu trúc, tạo hình khối, tạo • Suy dd, sụt cân mau, chậm lớn trạng thái: giò lụa, bánh mì • Giảm khả năng miễn dịch • Gan, tuyến nội tiết, hệ thần kinh không – Gián tiếp tạo chất lượng: màu hoạt động bình thường vàng nâu, hương thơm đặc • Thay đổi TPHH và cấu tạo hình thái của xương (Ca, Mg) trưng của bánh mì, cố định mùi. Protein cao, chất lượng tốt (đủ các acid amin không thay thế) ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 5 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 6 1
2. 3.2. Acid amin Các acid amin thường gặp •Công thức cấu tạo tổng quát: R – CH – COOH R – CH – COO– Đa số protein cấu tạo từ 20 L- acid amin NH NH + 2 3 và 2 amit Dạng không ion hóa Dạng ion lưỡng cực COOH (acid amin) CONH2 (amit) Acid aspartic Asparagin Acid glutamic Glutamin ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 7 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 8 Phân loại các acid amin thường gặp Acid amin phân cực, trung tính Acid amin phân cực Acid amin không Trung tính Acid tính Kiềm tính phân cực Tên gọi Viết Tên gọi Viết Tên gọi Viết Tên gọi Viết thông tắt thông tắt thông tắt thông tắt thường thường thường thường Asparagin Asn a.Aspartic Asp Acginin Arg Alanin Ala Xystein Cys a.Glutamic Glu Lizin Lys Phenilalanin Phe Xystin Histidin His Glixin Gly Glutamin Gln Lơxin Leu Serin Ser Izolơxin Ileu Tirozin Tyr Methionin Met Treonin Thr Prolin Pro Triptophan Trp Valin Val Oxiprolin ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 9 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 10 Acid amin phân cực, trung tính Acid amin phân cực, trung tính Cystine, Xystin ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 11 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 12 2
3. Acid amin phân cực, kiềm tính Acid amin phân cực, acid tính ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 13 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 14 Acid amin không phân cực Acid amin không phân cực ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 15 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 16 Acid amin không phân cực Một số acid amin ít gặp trong protein Oxyproline, Oxipolin Prolin(Proline) Oxiprolin (Oxyproline) ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 17 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 18 3
4. Một số acid amin không có trong protein Các acid amin không thay thế aa không thay thế (cần thiết, thiết yếu) = aa mà người/ĐV không thể tự tổng hợp lấy từ thức ăn Thiếu cân bằng N (-) Tùy thuộc vào loài, lứa tuổi: – Người lớn: 8 (valin, lơxin, izolơxin, metionin, treonin, phenylalanin, triptophan, lyzin) – Trẻ em: 8 + 2 (arginin, histidin) ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 19 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 20 Các acid amin không thay thế và nhu cầu Một số tính chất hóa lý của acid amin hàng ngày của người trưởng thành  Tính chất chung TT Acid Nhu cầu TT Acid amin Nhu cầu amin (g/ngày) (g/ngày)  Tính đồng phân quang học (đồng phân 1 Valin 8,8 5 Methionin 3,0 lập thể) của acid amin 2 Lơxin 9,0 6 Lizin 5,2  Khả năng hydrat và tính tan 3 Izolơxin 3,3 7 Triptophan 1,1  Tính điện ly lưỡng tính 4 Treonin 3,5 8 Phenilalanin 4,4  Các phản ứng hoá học ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 21 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 22 Tính đồng phân quang học Tính chất chung (đồng phân lập thể)  Bền trong môi trường nước, bền – Trừ glyxin, các acid amin đều chứa C bất đối nhiệt (không bị phá huỷ ở 100- (C*) 200oC) – Phân tử tồn tại dưới 2 dạng L(-, quay trái) và  Bền trong môi trường acid (riêng D (+, quay phải) các acid amin chứa lưu huỳnh bị – Đa phần các acid amin thực phẩm tồn tại phá huỷ) dưới dạng L protein có tính làm quay mặt  Không bền trong môi trường kiềm: phẳng của ánh sáng phân cực sang trái. hiện tượng raxemic – Dạng D không được cơ thể hấp thụ ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 23 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 24 4
5. C bất đối b * a – C – c Trong đó: d –Gốc R’ có mức độ oxy hóa cao hơn R: R’ R’ COOH > CHO > CH2OH > CH3 * * X – C – H H – C – X –Dị tố X: Br, Cl, OH, NH2 R R Dạng L(-) Dạng D(+) ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 25 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 26 Ở acid amin: –C* chính là C Người ta quy ước lấy acid amin serin làm –Gốc R là COOH đơn vị so sánh để xét đồng phân quang học của acid amin: –X là NH2 Do đó, cấu hình D và L có dạng: COOH COOH COOH COOH H2N – C – H H – C – NH2 H – C – NH NH2 – C – H 2 CH2OH CH2OH R R L – Serin D – Serin Dạng L(-) Dạng D(+) ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 27 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 28 Khả năng hydrat hoá và tính tan Gốc R chứa các nhóm chức có khả năng tạo liên kết hydro với nước Thường khả năng hydrat hoá cao sẽ có tính hòa tan Tính tan phụ thuộc vào bản chất acid amin, vào dung môi ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 29 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 30 5
6. Tính điện ly lưỡng tính Tính điện ly lưỡng tính  Do phân tử vừa chứa nhóm NH3+ và nhóm - COO R – CH – COOH + H+ R – CH – COOH  Môi trường acid: – a.a tích điện dương (+) + NH2 NH3 – a.a chuyển về cực âm (-)  Môi trường kiềm: – a.a tích điện âm (-) R – CH – COOH + OH– R – CH – COO– + H O – a.a chuyển về cực dương (+) 2  Ở giá trị pH mà các a.a không tích điện là NH2 NH2 pH đẳng điện (pI, pHi)  Cơ sở ứng dụng của phương pháp điện di ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 31 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 32 Các phản ứng đặc trưng Liên kết peptid của acid amin Là phản ứng khử nước tạo liên kết giữa  Liên kết peptid hai acid amin kế cận nhau  Cầu nối disulphur Sản phẩm là mạch polypeptid với đầu bên  Phản ứng tạo muối  Phản ứng tạo phức với kim loại nặng trái là nhóm amin, đầu bên phải là nhóm  Phản ứng tạo amid cacboxyl  Phản ứng ester hóa  Phản ứng với HNO2  Phản ứng với formaldehit (HCHO)  Phản ứng với ninhydrin (Trixetohidrinden) ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 33 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 34 Cầu nối disulphur Phản ứng tạo muối  Tạo nên những cấu trúc không gian rất đặc trưng  Hình thành do những acid amin có chứa nhóm -SH  Phản ứng tạo muối với baz: ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 35 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 36 6
7. Phản ứng tạo muối Phản ứng tạo phức với kim loại nặng  Phản ứng tạo muối với acid  Dùng để nhận biết sự hiện diện của acid amin và được thực hiện khi đun sôi ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 37 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 38 Phản ứng tạo amid Phản ứng ester hóa  Sản phẩm là chất lỏng dễ bay hơi  Thực hiện trong điều kiện chân không ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 39 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 40 Phản ứng với HNO2 Phản ứng với formaldehit (HCHO)  Phản ứng dùng định lượng N căn cứ vào lượng khí N2 thoát ra  Đánh giá mức độ thủy phân của protein  Formaldehit (HCHO) phản ứng với nhóm amin tạo thành dẫn xuất metilen của acid amin: + NH3 O N = CH2 R – CH + C-H R – CH + H2O COO– H COOH ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 41 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 42 7
8. Phản ứng với HCHO Tác dụng với chất chỉ thị màu  Phương pháp chuẩn độ formol của Sorensen  Tác dụng với ninhydrin: acid amin phản ứng với ninhydrin cho phức hợp màu tím, xanh, đỏ, vàng tùy theo từng loại.  Tác dụng với với izatin: cơ chế tương tự ninhydrin ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 43 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 44 Phản ứng với ninhydrin Phản ứng với ninhydrin (Trixetohidrinden) (Trixetohidrinden) O H O H OH NH + CO + RCHO + R – C – COOH + 3 2 OH Dùng định tính và định lượng acid amin OH NH2 O nhờ: O ninhidrin dixetooxyhindriden O – phương pháp sắc ký trên giấy O O O OH H + NH3 + – N = OH HO – sắc ký trên cột nhựa trao đổi ion bằng O O O O máy phân tích acid amin tự động (g) indandion – 2 – N – Các - acid amin + ninhydrin hợp 2 – indanon ONH O O O + NH 4 chất màu xanh tím 3 – N = – N = O O Riêng: iminoacid (prolin) + ninhydrin O O Hợp chất màu xanh hợp chất màu vàng tím (Ruheman) ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 45 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 46 Phản ứng tạo màu với ninhydrin Phân giải hỗn hợp acid amin  Các chất tạo màu có độ nhạy cao, tìm acid amin  Để định tính hoặc định lượng acid amin cần dạng vết phân giải hỗn hợp với những kỹ thuật sau – Sắc ký giấy, sắc ký bản mỏng – Điện di trên giấy, trên bản mỏng, trên gel – Sắc ký trao đổi ion – Sắc ký lỏng cao áp – Máy phân tích acid amin tự động ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 47 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 48 8
9. Phân tích acid amin bằng 3.3. Cấu tạo phân tử protein phương pháp sắc ký giấy  Các nguyên tố cơ bản: C, H, O, N Các cấu tử cần tách được di – Cacbon: 50-55% chuyển trên giấy nhờ lực mao – Hydro: 5,5-7,3% dẫn của dung môi. Chúng được – Oxy: 21,5-23,5% tách ra nhờ sự khác nhau về ái lực giữa pha động và pha tĩnh – Nitơ: 15-18% [Pr] = [NPr] x f • f = 6,25: protein thường • f = 5,7: protein ngũ cốc • f = 6,38: protein sữa – Các nguyên tố khác: S (0,3-2,5%), P (0,1-0,2%), Fe, Zn, Cu  Acid amin peptit polypeptit protein ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 49 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 50 Peptit (Peptid) Liên kết Peptit Peptit là sản phẩm ngưng tụ của các acid amin: H2N – CH – COOH + HNH – CH – COOH Liên kết peptit (-CO-NH-) = liên kết R1 R2 giữa nhóm amino (NH ) và nhóm Acid amin 1 Acid amin 2 2 cacboxyl (COOH) của 2 phân tử acid - H O 2 amin khác nhau H2N – CH – CO – NH – CH – COOH R R 1 2 Dipeptit Liên kết peptit ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 51 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 52 Peptit, polypetit Thu nhận peptid 2,3 n aa dipeptit, tripeptit polipeptit Phân biệt giữa polipeptit và protein bởi  Tách chiết và tinh sạch từ mô, tế bào khối lượng phân tử (M):  Tổng hợp bằng công nghệ gen  Tổng hợp bằng phương pháp hóa học – Polipeptit có M nhỏ tan được trong dd acid tricloaxetic 10% – Protein có M lớn không tan được trong dd acid tricloaxetic 10% ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 53 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 54 9
10. Cấu trúc của phân tử protein Cấu trúc bậc 1  Thuyết polipeptit: Acid amin peptit Quy định bởi thành phần và trình tự kết polypeptit protein hợp của các acid amin có trong protein  Các mức cấu trúc đó. – cấu trúc bậc 1: mạch thẳng Liên kết đặc trưng = liên kết peptit – cấu trúc bậc 2: xoắn lò so, tờ giấy xếp, cuộn thống kê . Quy định từ trong gen, xác định quan – cấu trúc bậc 3: cấu trúc cầu hệ họ hàng và lịch sử tiến hoá – cấu trúc bậc 4: cấu trúc cầu, do nhiều dưới đơn vị ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 55 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 56 Cấu trúc bậc 1 Cấu trúc bậc 2 Liên kết đặc trưng = liên kết H giữa nhóm imin (NH) và nhóm cacbonyl (CO) Gồm: – cấu trúc xoắn kiểu – cấu trúc xếp nếp kiểu  ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 57 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 58 Cấu trúc xoắn Cấu trúc xoắn  Vòng xoắn quay theo chiều từ trái sang phải vì các acid amin có cấu hình L  Mỗi vòng xoắn gồm 3,6 gốc acid amin (18 aa 5 vòng)  Có các acid amin không có khả năng tạo xoắn ở cacbon như prolin, glixin, izolơxin, serin ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 59 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 60 10
11. Cấu trúc xếp nếp  Cấu trúc xếp nếp  Cấu trúc dạng sợi, dịch đặc, gấp nếp Tương tác giữa: – 2 chuỗi polipeptit – giữa các đoạn mạch của 1 chuỗi polipeptit (a): D¹ng song song (b) D¹ng ®èi song song ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 61 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 62 Cấu trúc bậc 3 Cấu trúc bậc 3  Trên cơ sở cấu trúc bậc 1 và 2 cấu trúc gấp khúc không gian 3 chiều  Liên kết đặc trưng = liên kết ion, liên kết không phân cực, liên kết hydro, liên kết disunfit (-S-S-) ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 63 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 64 Cấu trúc bậc 3 Các liên kết hydro trong protein Phân tử chymotrysin ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 65 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 66 11
12. Tóm tắt các mức cấu trúc của protein Cấu trúc bậc 4  Dạng: hình cầu, tập hợp của nhiều dưới đơn vị (subunit)  Liên kết: tĩnh điện, tương tác kỵ nước, liên kết H, Van der Waal, cầu disulfua phân tử hemoglobin ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 67 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 68 Một số tính chất quan trọng Khối lượng, hình dạng của protein của protein  Khối lượng: M lớn, hàng nghìn triệu hoặc lớn hơn  Hình dạng: – Hình cầu:  Khối lượng và hình dạng của phân tử • trục dài/trục ngắn pHi: protein = đa anion – Lớp vỏ hydrat – pH = pHi, protein kết tụ xác định pHi của Loại bỏ 2 yếu tố này, protein sẽ bị kết tủa. protein, kết tủa protein  Các yếu tố gây kết tủa thuận nghịch protein: Từ sự khác biệt về pH của các protein  i – muối trung hòa như (NH ) SO phương pháp điện di, tách chiết protein 4 2 4 – dung môi hữu cơ như axeton, etanol (t<00C) ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 71 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 72 12
13. Điện di Điện di trên gel polyacrylamit Các protein cần tách sẽ di chuyển với các tốc độ khác nhau (do sự khác nhau về kích cỡ và độ tích điện) và sau đó chúng sẽ được định vị ở các vị trí khác nhau trên bản gel (các vệt gel) ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 73 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 74 Phương pháp SDS-Page Phương pháp điện di đẳng điện ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 75 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 76 Các phản ứng đặc trưng của protein Phản ứng Biure Phản ứng biure – Mục đích: Phát hiện và định lượng protein – Cơ chế: CuSO4 phản ứng với liên kết peptid Phản ứng Lowry trong môi trường kiềm mạnh, tạo phức màu Phản ứng ninhydrin tím hoặc tím đỏ Phản ứng Sorenxen với HCHO – Bước sóng xác định: 540nm ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 77 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 78 13
14. Phản ứng Lowry Phản ứng với ninhydrin Mục đích: Làm tăng độ nhạy của phản ứng biure Cơ chế: Thuốc thử Folin-xiocanto (hỗn hợp của acid phosphomolipdic và acid phosphovolframic) tạo phức xanh da trời Bước sóng xác định: 750nm ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 79 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 80 Phản ứng sorenxen với HCHO Sự biến tính của protein Nguyên tắc của phản ứng xảy ra tương tự  Định nghĩa: Điều kiện môi trường thay đổi protein bị như đối với amino thay đổi hoàn toàn về tính chất lý, hóa cấu trúc bậc 2,3,4 bị phá vỡ (cấu trúc bậc 1 giữ Phản ứng này dùng để đánh giá mức độ nguyên) protein bị biến tính thuỷ phân của protein ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 81 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 82 Sự biến tính của protein Sự biến tính của protein Khi biến tính, protein bị biến đổi: Phân loại: – Tính hòa tan  do lộ các nhóm kỵ nước –Biến tính thuận nghịch: sau biến – Khả năng giữ nước  tính, dạng ban đầu của protein – Mất hoạt tính sinh học được phục hồi – Độ nhạy với enzyme proteaza –Biến tính không thuận nghịch: – Độ nhớt nội tại sau biến tính, protein không thể – Mất khả năng kết tinh khôi phục trạng thái ban đầu ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 83 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 84 14
15. Sự biến tính của protein Sự biến tính của protein  Các tác nhân gây biến tính:  Các tác nhân gây biến tính: – Tác nhân vật lý – Tác nhân hoá học: • Nhiệt độ: làm dãn mạch phân tử. • pH: tạo lực đẩy tĩnh điện giữa các nhóm bị ion hoá và làm giãn mạch các phân tử • Tia cực tím: các gốc acid amin thơm (Trp, Protein. Tyr, Phe) hấp thụ các tia cực tím, làm thay • Các ion kim loại: đặc biệt là các ion kim đổi hình thể của phân tử Protein và nếu loại chuyển tiếp (Cu, Fe, Hg, Ag) tạo phức mức năng lượng đủ lớn sẽ làm đứt gẫy bền với protein làm thay đổi cấu hình phân các cầu disunfua (-S-S-) tử ( nhóm -SH) • Xử lý cơ học: khi nhào trộn, cán, kéo hoặc • Các dung môi hữu cơ: thay đổi hằng số dãn được lặp đi lặp lại nhiều lần tạo ra lực điện môi của môi trường, biến đổi các lực cắt cũng làm biến tính Protein. hút tĩnh điện vốn làm bền phân tử protein ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 85 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 86 Protein đơn giản Phân loại protein (Phân loại dựa vào tính hòa tan) Nhóm Dung môi Sự phân bố của protein protein hòa tan Dựa vào thành phần hóa học 2 nhóm Albumin Nước Lòng trắng trứng, các lớn: loại hạt – Protein đơn giản Globulin dd muối loãng Hầu hết các loại thực vật – Protein phức tạp: phần protein + phần Prolamin Rượu etylic 70% Hạt hòa thảo phi protein (nhóm ngoại) Glutelin Kiềm, acid loãng Hạt lúa mì Histon Acid loãng Nhân tế bào Protamin Nhiều dung môi Nhân tế bào ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 87 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 88 Protein phức tạp 3.4. Các quá trình biến đổi protein trong gia (Phân loại dựa vào phần phi protein) công, chế biến thực phẩm và ứng dụng Nhóm protein Phần phi protein  Khả năng tạo gel của protein Nucleoprotein Acid nucleic  Khả năng tạo bột nhão Glucoprotein Gluxit  Khả năng tạo màng Licoprotein Lipit  Khả năng nhũ hóa Cromoprotein Chất màu  Khả năng tạo bọt Photphoprotein H3PO4  Khả năng cố định mùi Metaloprotein Kim loại ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 89 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 90 15
16. Khả năng tạo gel của protein Khả năng tạo gel của protein Định nghĩa của sự tạo gel:  Các liên kết tạo nên cấu trúc gel: Protein bị biến tính cấu trúc bậc cao bị – Liên kết hydrophop (kỵ nước hay ưa béo), phá hủy mạch peptit bị giãn ra các ổn định khối gel cứng nhóm bên ẩn phía trong xuất hiện các – Liên kết H giữa nhóm peptit, OH, COOH mạch polipeptit tiếp xúc và liên kết lại liên kết yếu, linh động gel có độ dẻo mạng lưới không gian 3 chiều vô định hình, nhất định, dễ bị đứt khi gia nhiệt, tái lập rắn, chứa đầy pha phân tán (H2O) khi để nguội (P ) t0 nP t 0 nP t0 hoaëc laømlaïnh (P ) – Liên kết tĩnh điện N n  N  D  D n – Liên kết disulfua gel rất chắc và bền PN là protein tự nhiên ban đầu, PD là protein bị biến tính. ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 91 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 92 Khả năng tạo gel của protein Khả năng tạo bột nhão  Điều kiện tạo gel: Các protein (gliadin và glutenin) – Nhiệt độ: gia nhiệt làm lạnh của gluten bột mì có khả năng tạo tạo nhiều liên kết hydro gel bền hình “bột nhão” (paste) có tính – Acid hóa/kiềm hóa nhẹ: pH pI cố kết, dẻo và giữ khí cấu trúc – Thêm chất đồng tạo gel: polysacarit gel xốp cho bánh mì khi nướng có độ cứng và độ đàn hồi cao hơn ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 93 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 94 Khả năng tạo màng Khả năng nhũ hóa Protein như gelatin có thể tạo màng  Nhũ tương: nhờ các liên kết hydro nên có tính – Nhũ tương = hệ phân tán của hai chất lỏng không trộn lẫn nhau (pha phân thuận nghịch: tán + pha liên tục) – t > 300C: tan chảy – Nhũ tương là hệ không bền nhiệt động hợp giọt – Để nguội: tái lập ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 95 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 96 16
17. Khả năng nhũ hóa Khả năng nhũ hóa  Các phương pháp làm bền hệ nhũ tương:  Tác dụng làm bền hệ nhũ tương của – Cho các chất điện ly vô cơ các giọt protein: tích điện và đẩy nhau – protein hấp thụ vào bề mặt liên pha độ – Thêm chất hoạt động bề mặt giảm dày, độ nhớt, độ dàn hồi, độ cứng ngăn sức căng bề mặt giữa hai pha hợp giọt – Thêm chất cao phân tử hòa tan được – Ngoài ra, sự ion hóa các nhóm bên của trong pha liên tục như polysacarit, protein lực đẩy tĩnh điện làm cho nhũ protein hấp thụ vào bề mặt liên pha tương bền. ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 97 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 98 Khả năng tạo bọt Khả năng cố định mùi  Protein hấp phụ chất có mùi qua tương tác Van  Bọt thực phẩm = hệ phân tán (bóng der Waals, liên kết đồng hóa trị, liên kết tĩnh bọt/chất lỏng hay chất bán rắn), ví dụ kem điện: ướp lạnh, bọt bia, bánh mì – Các hợp chất bay hơi có cực như rượu đính  Để bọt bền: màng mỏng bao quanh bóng vào protein bằng liên kết hydro bọt phải đàn hồi và không thấm khí khi – Các hợp chất bay hơi có M thấp cố định vào protein được hấp thụ vào bề mặt liên pha các gốc acid amin không cực qua tương tác thì sẽ tạo ra được một màng như thế kỵ nước (ưa béo)  Các chất tạo bọt thực phẩm thường là – Một số có liên kết đồng hóa trị không thuận protein (lòng trắng trứng, máu, protein của nghịch (aldehit hay xeton vào nhóm NH / đậu tương ) 2 protein, chất bay hơi có nhóm NH2 vào nhóm COOH/protein) ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 99 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 100 3.5. Các biến đổi của protein trong Biến đổi do nhiệt QTSX và bảo quản thực phẩm  Gia nhiệt vừa phải (chần) protein biến tính vô hoạt độc tố, chất kìm hãm, enzyme không mong muốn  Biến đổi do nhiệt  Gia nhiệt kiểu thanh trùng (> 110 – 1150C) một phần Cys, Cysn bị phá hủy H2S,  Biến đổi do enzyme dimetylsunfua, acid xisteic mùi đặc trưng  Gia nhiệt khan, t >2000C Trp bị vòng hóa , ,  cacbolin ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 101 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 102 17
18. Biến đổi do nhiệt Biến đổi do enzyme  Gia nhiệt TP giàu protein có pH trung tính hay kiềm ở t0 cao (>2000C)  Phản ứng khử amin – Thủy phân lk peptit, raxemic 50% gt  Phản ứng khử cacboxyl dinh dưỡng (đphân D khó tiêu hóa)  Phản ứng khử amin khử cacboxyl – Phá hủy aa: Arg ornitin, ure, sitrulin,  Phản ứng tạo mercaptan NH3; Cys dehydroalanin – Tạo cầu nối đồng hóa trị giữa các chuỗi  Phản ứng tạo scatol, indol, crezol, phenol polypeptit  Phản ứng tạo di-trimetylamin từ các lipoprotein  Xử lý nhiệt thịt/cá ở t0 >t0 thanh trùng cầu  Phản ứng tạo phosphin đồng hóa trị kiểu izopeptit giữa Lys và Glu/Asp ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 103 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 104 Phản ứng khử amin Phản ứng khử cacboxyl R – CH – COOH + H2O R – CH – COOH + NH3 R – CH – COOH NH2 OH R – CH2 – NH2 + CO2 NH2 Enzim của R – CH – COOH + H R – CH – COOH + NH 2 VSV hiếu khí 2 3 NH2 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 105 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 106 Phản ứng khử amin khử cacboxyl Phản ứng tạo mercaptan 1) R – CH – COOH + ½ O2 R – CO – COOH + NH3 NH2 Decacboxylaza CH - SH CH - SH R – CO – COOH R – CH = O + CO2 2 2 CH – NH2 +2H CH3 + CO2 + NH3 2) R – CH – COOH + H2O R – CH – COOH + NH3 COOH NH2 OH R – CH – COOH R – CH2 – OH + CO2 OH ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 107 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 108 18
19. Phản ứng tạo scatol, indol, crezol, phenol Phản ứng tạo di-trimetylamin từ các lipoprotein  Tạo scatol, indol: triptophan + H O acid indoloxypsopinic + NH 2 3 Phần lipit sau khi tách từ a.indoloxypsopinic +O a. indolaxetic +H O + CO 2 2 2 lipoprotein sẽ bị chuyển hóa thành acid indolaxetic scatol + CO2 các di-trimetylamin scatol + 3/2 O2 indol + H2O + CO2  Tạo crezol, phenol: Phenylalanin crezol phenol ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 109 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 110 Phản ứng tạo phosphin Xảy ra với phosphoprotein và nucleprotein có chứa H3PO4: H3PO4 PH3 + 2O2 Phosphin (PH3) là khí không màu, mùi thối, rất độc ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 111 ThS.Phạm Hồng Hiếu Hóa Sinh TP – Bài 3: Protein 112 19