Bài giảng Hóa sinh thực phẩm - Chương 2: Protein - Phạm Hồng Hiếu

Nội dung text: Bài giảng Hóa sinh thực phẩm - Chương 2: Protein - Phạm Hồng Hiếu

1. 05/07/2017 Các liên kết hydro trong 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 HSTP – Chương 2: Protein 61 ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 62 Tóm tắt các mức cấu trúc của protein III. Một số tính chất quan trọng của protein  Khối lượng và hình dạng của phân tử protein  Tính chất lưỡng tính của protein  Tính chất của dung dịch keo protein  Sự biến tính của protein ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 63 ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 64 Khối lượng, hình dạng của protein Tính chất lưỡng tính của protein  Khối lượng: M lớn, hàng nghìn triệu hoặc lớn hơn  Protein là chất điện ly lưỡng tính do các nhóm  Hình dạng: phân cực của gốc R như COOH thứ hai (Asp, – Hình cầu: Glu), NH2 (Lys), guanidin (Arg), imidazol (His), • trục dài/trục ngắn pH : protein = đa anion • Hemoglobin, myoglobin i – Hình sợi: – pH = pHi, protein kết tụ xác định pHi của • trục dài/trục ngắn=100 -1000 protein, kết tủa protein • Trơ hh chức năng cơ học  Từ sự khác biệt về pHi của các protein • Colagen (da, sụn); keratin(tóc, lông); fibrin (tơ); phương pháp điện di, tách chiết protein miozin (cơ). ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 65 ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 66 11
2. 05/07/2017 Tính chất dung dịch keo protein Điện di  Khi hòa tan, protein dung dịch keo (kích thước lớn, không đi qua màng bán thấm) tinh sạch protein bằng phương pháp thẩm tích  2 yếu tố đảm bảo độ bền keo protein: – Sự tích điện cùng dấu – Lớp vỏ hydrat Loại bỏ 2 yếu tố này, protein sẽ bị kết tủa.  Các yếu tố gây kết tủa thuận nghịch protein: – muối trung hòa như (NH4)2SO4 – dung môi hữu cơ như axeton, etanol (t<00C) ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 67 ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 68 Điện di trên gel polyacrylamit Phương pháp điện di đẳng điện 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 HSTP – Chương 2: Protein 69 ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 70 Phương pháp SDS-Page Sự biến tính của protein  Định nghĩa: Điều kiện môi trường thay đổi protein bị thay đổi hoàn toàn về tính chất lý, hóa cấu trúc bậc 2,3,4 bị phá vỡ (cấu trúc bậc 1 giữ nguyên) protein bị biến tính ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 71 ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 72 12
3. 05/07/2017 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 HSTP – Chương 2: Protein 73 ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 74 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 axit 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 HSTP – Chương 2: Protein 75 ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 76 Protein đơn giản IV. 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, axit loãng Hạt lúa mì Histon axit loãng Nhân tế bào Protamin Nhiều dung môi Nhân tế bào ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 77 ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 78 13
4. 05/07/2017 Protein phức tạp V. 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 axit nucleic  Khả năng tạo bột nhão Glycoprotein Gluxit  Khả năng tạo màng Lipoprotein 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 HSTP – Chương 2: Protein 79 ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 80 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 nhất định, dễ bị đứt khi gia nhiệt, tái lập khi để nguội hình, rắn, chứa đầy pha phân tán (H2O) (P ) t 0 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 HSTP – Chương 2: Protein 81 ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 82 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 – axit 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 HSTP – Chương 2: Protein 83 ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 84 14
5. 05/07/2017 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 HSTP – Chương 2: Protein 85 ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 86 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 HSTP – Chương 2: Protein 87 ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 88 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 axit 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 HSTP – Chương 2: Protein 89 ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 90 15
6. 05/07/2017 VI. 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, axit xisteic mùi đặc trưng  Gia nhiệt khan, t >2000C Trp bị vòng hóa , ,  cacbolin ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 91 ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 92 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 HSTP – Chương 2: Protein 93 ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 94 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 enzyme của R – CH – COOH + H R – CH – COOH + NH 2 VSV hiếu khí 2 3 NH2 ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 95 ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 96 16
7. 05/07/2017 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 HSTP – Chương 2: Protein 97 ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 98 Phản ứng tạo scatol, indol, crezol, phenol Phản ứng tạo scatol, indol, CH CH COOH CH CH COOH H O 2 2 2 + NH OH 3 crezol, phenol NH2 NH NH Triptophan acid indoloxypropionic  Tạo crezol, phenol: CH2 COOH CH2 CH COOH OH + H O + CO + O 2 2 NH 2 NH acid indoloxypropionic acid indolacetic OH CH2 CH COOH OH CH CH2 COOH CH3 3 OH NH + CO2 2 NH NH Tyrosine crezol phenol acid indolacetic scatol CH3 + H2O + CO2 + 3/2 O NH 2 NH scatol indol ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 99 ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 100 Phản ứng tạo di-trimetylamin Phản ứng tạo phosphin từ các lipoprotein Xảy ra với phosphoprotein và nucleoprotein Phần lipit sau khi tách từ có chứa H3PO4: lipoprotein sẽ bị chuyển hóa thành H3PO4 PH3 + 2O2 các di-trimetylamin Phosphin (PH3) là khí không màu, mùi thối, rất độc CH 3 CH [O] 3 CH 3 CH 3 N CH 2 CH 2 OH CH N 3 CH 3 N O CH 3 CH OH 3 CH 3 colin trimetylamine oxytrimetylamine ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 101 ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 102 17
8. 05/07/2017 ThS. Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 103 18