食品化学复习题及答案 -

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3)

73彩票蛋白质的三级结构指含α螺旋、β弯曲和β折叠或无规卷曲等二级结构的蛋白质,其线性多肽链进一步折叠成为紧密结构时的三维空间排列 。如纤维蛋白和球状蛋白 4)

蛋白质的四级结构是指各条肽链之间的位置和结构。所以,四级结构只存在于由两条肽链以上组成的蛋白质。

2 试述蛋白质变性及其影响因素

由于外界因素的作用,使天然蛋白质分子的构象发生了异常变化,从而导致生物活性的丧失以及物理、化学性质的异常变化,不包括一级结构上肽键的断裂。 蛋白质变性的影响因素

物理因素有:热、界面、辐射、静夜压、低温、机械处理等物理因素 化学因素:pH、金属、有机溶剂 、有机化合物水溶液、表面活性剂、离液盐

⑴热

73彩票? 当温度上升10℃,蛋白质变性速率可增加600倍左右 ? 热引起蛋白质变性的机理

73彩票温度的升高蛋白质中的氢键、静电和范德华相互作用减弱 。 疏水相互作用,随温度升高疏水作用增强,温度超过一定值又会减弱。 随着温度的升高,多肽链的热动能增加,从而大大地促进了多肽链的伸展。

? 容易凝固的蛋白质有可溶性清蛋白和球蛋白。如牛乳中含有酪蛋白,有少许乳清蛋白,所以在一般情况下,牛乳不容

易凝固

⑵ 低温

73彩票? L-苏氨酸脱氨酶在室温下比较稳定,而在0℃时不稳定

73彩票? 大豆蛋白、麦醇溶蛋白、卵蛋白和乳蛋白在低温或冷冻时发生聚集和沉淀 . ? 有些脂酶和氧化酶不仅能耐受低温冷冻,而且可保持活性

? 大量的水结成冰后,使得剩余水中的无机盐浓度大大提高,局部高浓度的盐也会使蛋白质发生变性。低温能导致一些

蛋白质的变性。

? 高疏水性--极性氨基酸比例的组成及结构决定疏水相互作用,易低温变性。

(3) 机械处理

在加工面包或其他食品的面团时,产生的剪切力使蛋白质变性,主要是因为α-螺旋的破坏导致了蛋白质的网络结构的改变。

⑷ 静液压

蛋白质的柔顺性和可压缩性是压力诱导蛋白质变性的主要原因 。 静液压不易引起纤维状结构的蛋白质变性。

⑸辐射

? 紫外辐射可被芳香族氨基所吸收,导致蛋白质构象的改变 ? 可使二硫交联键断裂

73彩票? γ辐射氧化氨基酸残基、使共价键断裂、离子化、形成蛋白质自由基、重组、聚合

(6)界面

通常不可逆变性

(7) pH

蛋白质在等电点时最稳定。

在极端pH时,蛋白质分子内的离子基团产生强静电排斥,这就促使蛋白质分子伸展和溶胀 。 在极端碱性pH环境下,比在极端酸性pH时更易伸长 。

( 8)金属

碱金属(例如Na+和K+)只能有限度地与蛋白质起作用

过渡金属例如Cu、Fe、Hg和Ag等离子很容易与蛋白质发生作用 。

( 9)有机溶剂

73彩票改变介质的介电常数,从而使保持蛋白质稳定的静电作用力发生变化 。

( 10)有机化合物水溶液

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73彩票素素和盐酸胍的高浓度(4~8mol/L)水溶液能断裂氢键,从而使蛋白质发生不同程度的变性。

还原剂(半胱氨酸、抗坏血酸、β-巯基乙醇、二硫苏糖醇)可以还原二硫交联键,因而能改变蛋白质的构象。

(11)表面活性剂

十二烷基磺酸钠可破坏了蛋白质的疏水相互作用,促使天然蛋白质伸展 。

( 12)离液盐

在低盐浓度时 ,有利于蛋白质的结构稳定

在较高浓度时,盐具有特殊离子效应,影响蛋白质结构的稳定性。

73彩票3变性蛋白质的特性:举出几个食品加工过程中利用蛋白质变性的例子。

(1)蛋白质变性后,原来包埋在分子内部的疏水基暴露在分子表面,空间结构遭到破坏同时破坏了水化层,导致蛋白质溶解度显著下降。

(2)蛋白质变性后失去了原来天然蛋白质的结晶能力。

(3)蛋白质变性后,空间结构变为无规则的散漫状态,使分子间摩擦力增大、流动性下降,从而增大了蛋白质黏度,使扩散系数下降。

73彩票(4)变性的蛋白质旋光性发生变化,等电点也有所提高。 高压和热结合处理对蛋白质的影响: a)

压力和热结合处理使牛肉中蛋白质变性可提高牛肉的嫩度和强化灭菌效果的同时,可以使肌肉的构成发生变化,从而影响制品的功能性质,如颜色、组织结构、脂肪氧化和风味等。 b)

通过蛋白质的解链和聚合,改善制品的组织结构,嫩化肉质;钝化酶、微生物和毒素的活性,延长制品保藏期,提高安全性;增加蛋白质对酶的敏感性;提高肉制品的可消化性;通过蛋白质的解链作用,增加分子表面的疏水性以及蛋白质对特种配合基的结合能力,提高保持风味物质、色素、维生素的能力,改善制品风味和总体可接受性等。 冷冻对水产品蛋白质的影响:

73彩票冷冻后的贝肉风味降低、外观不够饱满、持水性下降等。储藏温度比冻结终温重要,在相同的储藏时间下,储藏温度低的贝肉蛋白质变小。

73彩票4. 蛋白质变性在食品加工中的意义

a) 提高某些蛋白质的消化率和生物活性 b) 部分变性的蛋白质具有较好的起泡性 c) 部分变性的蛋白质具有较好的乳化性 d) 某些蛋白质变性具有较好的凝胶特性

5 什么叫蛋白质的胶凝作用?它的化学本质是什么?如何提高蛋白质的胶凝性?

蛋白质的胶凝作用是指变性的蛋白质分子聚集并形成有序的蛋白质网络结构的过程。蛋白质的胶凝作用的本质是蛋白质的变性。大多数情况下,热处理是蛋白质凝胶必不可少的条件,但随后需要冷却,略微酸化有助于凝胶的形成。添加盐类,特别是钙离子可以提高凝胶速率和凝胶的强度。 凝胶化的相互作用

73彩票氢键、静电相互作用——可逆凝胶(明胶) 疏水相互作用——不可逆凝胶(蛋清蛋白) 二硫键——不可逆凝胶(乳清蛋白)

6 维持蛋白质的空间结构的作用力有哪几种?各级结构的作用力主要有哪几种?

维持和稳定蛋白质结构的作用力主要有空间张力、范德华力、静电相互作用、氢键相互作用 、疏水相互作用、二硫键、 配位键、蛋白质构象的稳定性和适应性。

维持蛋白质空间结构的作用力主要是氢键、盐键、疏水键和范德华力等非共价键,又称次级键。此外,在某些蛋白质中还有二硫键,二硫键在维持蛋白质构象方面也起着重要作用。

73彩票蛋白质一级结构的主要是通过肽键连接;维系二级结构的化学键主要是氢键;三级结构的形成和稳定主要靠疏水键、盐键、二硫键、氢键和范德华力。其中疏水键是最主要的稳定力量。疏水键是蛋白质分子中疏水基团之间的结合力,酸性和碱性氨基酸的R基团可以带电荷,正负电荷互相吸引形成盐键,与氢原子共用电子对形成的键为氢键;在四级结构中,各亚基之间的结合力主要是疏水作用,氢键和离子键和范德华力也参与维持四级结构。

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73彩票7 为什么蛋白质可作为较为理想的表面活性剂?

73彩票a) 蛋白质具有快速的吸附到界面的能力; b) 蛋白质在达到界面后可迅速伸展和取向;

73彩票c) 达到界面后,即与邻近分子相互作用形成具有强内聚力和黏弹性的膜,能耐受热和机械作用。

8什么是蛋白质的水合作用 ? 影响水合性质的环境因素?

蛋白质-水相互作用是通过蛋白质的肽键(偶极-偶极或氢键),或氨基酸侧链(离子的极性甚至非极性基团)同水分子之间的相互作用来实现的。

73彩票性质取决于水-蛋白质相互作用的蛋白质的功能性质:分散性、湿润性、肿胀、溶解性、增稠、粘度、持水能力、胶凝作用、凝结、乳化和起泡。

1) 2) 3) 4) 5)

73彩票在等电点pH时蛋白质的水合作用最小 蛋白质结合水的能力一般随温度升高而降低 蛋白质的总吸水率随蛋白质浓度的增加而增加

73彩票在低盐浓度(<0.2mol.L-1)时,蛋白质的水合作用增强, 高盐浓度时可引起蛋白质“脱水。”

73彩票水合作用的应用

蛋白饮料

73彩票肌肉蛋白的持水性是影响鲜肉滋味,嫩度的重要功能性质,也是肉类加工质量的决定因素 焙烤食品加入脱脂奶粉提高面团吸水性,加强结构

9.影响蛋白质乳化作用的因素

A蛋白质溶解度在25%~80%范围和乳化容量或乳状液稳定性之间通常存在正相关。 B pH影响蛋白质的乳化性质。

pH=PI 溶解度减少时,降低其乳化作用 pH=PI 溶解度增加, 增加其他乳化作用

血清清蛋白、明胶、蛋清蛋白在pH=PI,具有较高的溶解度,此时,乳化作用增加。 C加热通常可降低被界面吸附的蛋白质膜的粘度和刚性,结果使乳状液稳定性降低。 10.影响泡沫形成和稳定性的环境因素 (1)pH

当蛋白质在等电点不溶解时,有利泡沫的稳定 当蛋白质在等电点溶解时,不有利泡沫的稳定。

73彩票在蛋白质等电点以外的pH,蛋白质的起泡能力好,但是泡沫的稳定性差。 (2)盐类

在特定盐溶液中,蛋白质的盐析作用通常可以改善起泡性。反之,盐溶使蛋白质显示较差的起泡性。 ( 3 ) 糖类

73彩票蔗糖、乳糖和其他糖类通常能够抑制泡沫膨胀,但也可提高泡沫的稳定性。 ( 4 )脂类

脂类物质会严重损害起泡性能。 ( 5 )蛋白质浓度

73彩票蛋白质浓度愈高,泡沫愈牢固 (6 )温度

蛋白质加热部分变性,可以改善泡沫的起泡性

73彩票11植物蛋白的分离和提纯方法

73彩票(1)酸性水溶液处理:用酸性溶液、水-乙醇混合溶液或热水处理,可除去可溶性糖类(低聚糖)和矿物质,

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(2)另一种方法是使脱脂大豆粉在碱性水溶液中增溶,然后过滤或离心沉淀,除去不溶性多糖,在等电点(pH4.5)溶液中再沉

淀,随后离心,洗涤蛋白质凝乳,除去可溶性糖类化合物和盐类。 12.试述蛋白质分子中肽键NH基在pH0-14范围内不能发生质子化的原因。

肽单位结特征

肽键不同于C-N单键和C=N双键; 肽键具有部分单键性质同时又有双键性质; 肽键不能自由旋转; 肽单位是刚性平面结构; 肽单位平面有一定的键长和键角。

肽键的特点:肽键的C-N键具有40%的双键特性,而C=0键有40%左右的单键性质,这是由于电子的非定域作用结果导致产生的共振稳定结构,使之肽键的C-N键具有部分双键性质。 六、论述题

73彩票1试举例说明蛋白质结构与功能的关系(包括一级结构、高级结构与功能的关系)。 (1)蛋白质一级结构与其构象及功能的关系

73彩票蛋白质一级结构是空间结构的基础,特定的空间构象主要是由蛋白质分子中肽链和测链R基团形成的次级键来维持,在生物体内,蛋白质的多肽链一旦被合成后,即可根据一级结构的特点自然折叠和盘曲,形成一定的空间构象。

73彩票一级结构相似的蛋白质,其基本构象及功能也相似,例如,不同种属的生物体分离出来的同一功能的蛋白质,其一级结构只有极少的差别,而且进化位置相距愈近的差异愈小。 (2)蛋白质空间结构与功能活性的关系

蛋白质多种多样的功能与各种蛋白质特定的空间构象密切相关,蛋白质的空间构象是其功能活性的基础,构象发生变化,其功能活性也随之改变。蛋白质变性时,由于其空间构象被破坏,故引起功能活性丧失,变性蛋白质在复性喉,构象复原,活性即能恢复。

从以上分析可以看出,只有当蛋白质以特定的适当空间构象存在时才具有生物活性。

73彩票2. 面团的形成 ( 1 )面筋蛋白的特点:

? 可离解氨基酸含量低

? 富含谷氨酰胺(33%以上)和含羟基的氨基酸 ? 含有许多非极性氨基酸(约30%) ? 含有2%-3%半胱氨酸和胱氨酸

( 2 )面团形成的过程

73彩票水合的面包面粉在混合和揉搓时,面筋蛋白质开始水化、取向、排列成行和部分伸展,促进分子内和分子间形成二硫键并增强了蛋白质的疏水相互作用,面筋颗粒转变成薄膜,水化后面筋形成三维空间的粘弹性蛋白质网络,并截留淀粉粒和其他面粉成分 。 ( 3 )影响面团强度的因素

? 麦谷蛋白含量高,形成的面团强度大。 ? 麦醇溶蛋白含量高,形成的面团粘性大。

? 面团在揉搓不足时,面团强度不大,揉搓过度面团会发生稀化。

73彩票3.试述蛋白质在贮藏加工过程中可能发生的变化及其对营养价值的影响。 1)

适度热处理引起的蛋白质变性 ? ? ?

73彩票适度加热可引起蛋白质结构的改变和变性; 影响与溶解度相关的某些功能特性;

73彩票热烫或蒸煮能使酶失活防止食品产生不应有的颜色,也可防止风味质地变化和维生素的损失,以及因脂肪氧合酶作用产生的异味; ? ? ?

适当热处理可明显提高植物蛋白的营养价值

大豆球蛋白、胶原蛋白和卵清蛋白经适度热处理后更易消化 ; 热处理还可除去蛋白质结合的不良风味物质。

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? 2)

破坏抗营养因子,以提高食品安全性。

73彩票在提取和分级时组成的变化

73彩票可引起蛋白质成分和总氨基酸含量的改变。

73彩票蛋白质抑制剂和有毒因子,可能被浓集在提纯的蛋白质制剂中 。 3)

氨基酸的化学变化

蛋白质在较强的热处理过程中,可引起氨基酸发生如下反应:

73彩票在115℃灭菌,会使半胱氨酸和胱氨酸部分破坏生成硫化氢、二甲基硫化物和磺基丙氨酸。 超过100℃时加热,会发生脱酰胺反应,释放出的氨主要来自谷酰胺和天冬酰胺的酰胺基。 温度超过200℃的剧烈处理和在碱性pH环境中热处理都会导致L-氨基酸残基异构化, 煎炸和烧烤可生成环状衍生物,其中有些具有强致突变作用。

73彩票 在碱性pH条件下热处理时,精氨酸转变成鸟氨酸、尿素、瓜氨酸和氨 ,半胱氨酸转变成脱氢丙氨酸 在酸性pH加热时,丝氨酸、苏氨酸和赖氨酸的含量也会降低。 4)

蛋白质交联

73彩票赖氨酸、谷氨酰胺与天冬胱胺形成共价交联 r辐射引起蛋白质发生聚合 H2O2引起酪氨酸发生氧化性交联

PH + LOO· → P· + LOOH· 天然蛋白质 脂类自由基 脂类过氧化物

形成的蛋白质自由基P·,随后发生多肽链聚合等 P·+ P·→P-P

5)

73彩票蛋白质与糖类化合物或醛类的相互作用

含有还原性糖或羰基化合物的蛋白质食品,在加工和贮藏过程中可能发生非酶褐变 焙烤食品、炒花生、焙烤早餐谷物和用滚筒干燥的奶粉发生褐变反应。 6)

羰氨反应

不饱和脂肪酸氧化生成醛衍生物,经希夫氏碱反应与蛋白质的氨基酸结合。 与亚硝酸盐反应

73彩票第7章 维生素与矿质元素 习题

73彩票一、填空题

2 食品中的许多金属离子可以与食品中的有机分子呈配位结合,形成配位化合物或螯合物,其配位数的多少决定于配体和中心原子的体积大小等。

5 食品中矿质元素的溶解性主要影响因素有元素自身性质、食品的pH值、食品的构成。一般来说,食品的pH值低,矿质元素的溶解性越高。

6 根据硬软酸碱规则,酸碱反应形成的配合物的稳定性与酸碱的体积大小、正负电荷高低、极化状态等有着密切的联系。一般来说,半径大、电荷少的阳离子生成的配合物的稳定性小。

73彩票7 维生素不能提供能量,也不是构成各种组织的成分,它的主要功能是参与生理代谢。

8 食品中维生素种类较多,影响其含量的因素除了与原料中含量有关外,还与收获、储藏、加工和运输过程中损失多少有密切关系。

9 植物采收或动物屠宰至加工这段时间维生素含量会发生显著变化,主要因为其受 酶 、尤其是动、植物死后释放出的内源酶所降解。

73彩票10 维生素缺乏症是指:当膳食中长期缺乏某一维生素时,就会引起代谢紊乱,因而产生相应的疾病,此类疾病称为维生素缺乏症。 11 根据维生素溶解性质的不同,可将其分为脂溶性维生素和水溶性维生素两大类。其中前者主要有A、D、E、K等,后者包括B、C。

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