hoá học protein thực vật

hoá học protein thực vật tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩnh vực kin...

TRƯỜNG: ĐẠI HỌC BÁN CÔNG TÔN ĐỨC THẮNG

NỘI DUNG:

I / PHÂN LOẠI – LIỆT KÊ: gồm 3 loại

1/ Protein có giá trị dinh dưỡng

2 / Protein có giá trị công nghệ

3 / Protein trị liệu

II / TÍNH CHẤT CỦA PROTEIN THỰC VẬT

1/ Khả năng tạo gel của protein

2/ Khả năng tạo bột nhão

TÀI LIỆU THAM KHẢO:

1/ Phạm Thành Hổ-Nhập Môn Công Nghệ Sinh Học

NXB Giáo Dục

2/ Lê Ngọc Tú (chủ biên), Bùi Đức Hợi, Lưu Duẩn, Ngô Hữu Hợp, Đặng Thị Thu, Nguyễn Trong Cần Hóa học protein thực vật NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2003

3/ Lê Ngọc Tú (chủ biên), La Văn Chứ, Đặng Thi Thu,

Nguyễn Thị Thịnh, Bùi Đức Hợi, Lê Doãn Diên Hóa Sinh Công Nghiêp, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật, Hà Nội, 2005.4/ www.bio.fsu.edu/graphics/model-of-cashes-115-

globulin.jpg

5/www.ifrn.bbsrc.ac.wk/protall/images/update.fig7gif

I/ PHÂN LOẠI – LIỆT KÊ:

Dựa vào chức năng của các loại protein có ở thực vật mà người ta phân làm 3 loại:

1/ protein có giá trị dinh dưỡng:

 Protein là hợp phần chủ yếu, quyết định toàn bộ các đặc trưng của khẩu phần thức ăn

 Khi thiếu protein trong chế độ ăn hằng ngày sẽ dẫn đến nhiều biểu hiện xấu cho sức khỏe như suy dinh dưỡng,sút cân mau, chậm lớn (đối với trẻ em), giảm khả năng miễn dịch, khả năng chống đỡ của cơ thể đối với một số bệnh

 Thiếu dinh dưỡng sẽ gây ảnh hưởng xấu đến hoạt động bình thường của nhiều cơ quan chức năng như gan,

tuyến nội tiết và hệ thần kinh

 Thiếu protein sẽ làm thay đổi thành phần hóa học

và cấu tạo hình thái của xương (lượng canxi giảm, lượng

magiê tăng cao) Do vậy mức protein cao chất lượng tốt

(protein chứa đủ các acid amin không thay thế) là cần thiết trong thức ăn cho mọi lứa tuổi

1.1/ feritin: có ở đậu ve - là protein dự trữ sắt, có hàm lượng cao , rất cần thiết cho con người

ª Cấu tạo

ª Chức năng:

§ Cung cấp sắt cho người

§ Đã được ứng dụng cho việc chuyển gen nhằm mục đích biến đổi chất lượng lương thực, thực phẩm của cây trồng , cụ thể là nó được chuyển gen vào giống lúa để tăng chất sắt vì lúa

là thực phẩm con người dùng hằng ngày

Cơ chế chuyển gen:

1.2/ phytase và metallothionlin:(có ở nấm Aspergillus)

:

 Chức năng:

 Làm tăng khả năng hấp thu sắt ở người

 Được ứng dung chuyển gen

 Cấu tạo:

Công thức cấu tạo của

metallothionlin

Cấu trúc không

gian của

metallothionlin

1.3/ Monellin:

Là protein có trong 1 trái cây Dioscoreophyllum

cumminsii mọc ở châu phi, ngọt gấp 100.000 lần đường ăn khi

1.4/ Thaumatin:

là protein được chiết xuất từ thịt quả của cây nhiệt đới Thaumatococcus danielli, có độ ngọt gấp 10.000 lần đường saccharose

2/ Protein có giá trị công nghệ :

 Ngoài giá trị dinh dưỡng trong công nghệ sản xuấtthực phẩm protein cũng có vai trò rất quan trọng:

 Protein là chất có khả năng tạo cấu trúc, tạo hìnhkhối, tạo trạng thái cho các sản phẩm thực phẩm.Nhờ khả năngnày mới có quy trình công nghệ sản xuất ra các sản phẩmtương ứng từ các nguyên liệu giàu protein

VD: Nhờ có protein Amilase được chiết từ malt mà

bọ CO2 (một yếu tố quan trong của bia) trong bia mới đượcbền

2.1/ Papain:

Là protein được chiết xuất từ cây đu đủ

ª Cấu tạo:

II/ TÍNH CHẤT CỦA PROTEIN THỰC VẬT

 Mỗi sản phẩm thực phẩm đều có hình dạng,

trạng thái , màu sắc và mùi vị nhất định Mỗi hợp phần có mặt trong sản phẩm, ngoài giá trị dinh dưỡng cố hữu còn có những vai trò riêng trong việc tạo ra cấu trúc cùng giá trị cảm quan cho thực phẩm

 Protein, trước hết là chất tạo hình, nghĩa là chất

có khả năng tạo ra bộ khung, hình dạng trạng thái, cùng với độ cứng, độ đặc, độ dai và độ đàn hồi cho các sản phẩm thực

phẩm

 Protein cũng là chất góp phần không nhỏ vào việc tạo ra màu sắc và mùi thơm cho nhiều sản phẩm thực phẩm  Để chế tạo được những sản phẩm từ các nguyên liệu giàu protein nhà công nghệ đều dựa vào những tính chất, khả năng này của protein :

1/ Khả năng tạo gel của protein :

Có thể nói các thực phẩm như bánh mì, phomat, là những sản phẩm có kết cấu bộ khung từ gel protein

 Vậy gel protein là gì ?

° Khi các phân tử protein bị biến tính tập hợp lại thành một mạng lưới không gian có trật tự gọi là sự tao gel

VD : ở thực vật, Globulin có trong lá và đặc biệt là cáccây họ đậu.Globulin là protein dự trữ chủ yếu của cây họ đậu, chiếm khoảng 60-80% protein tổng số của các hạt cây này.Ở nhiều cây hòa thảo, globulin chỉ chiếm khoảng từ 2-13%

protein tổng số của hạt và chủ yếu tập trung ở phần aloron của hạt Globulin ở các cây này có khả năng tạo gel

° Khi protein bị biến tính thì các cấu trúc bậc cao bị phá hủy, liên kết của các phân tử bị đứt, mạch peptit bị giãn ra, các nhóm bên trước ẩn ở phía trong bây giờ xuất hiện ra ngoài.các mạch polypectit đã bị duỗi ra (trong điều kiện gia công nhất định) trở nên gần nhau, tiếp xúc với nhau và liên kết lại với

nhau mà mỗi vị trí tiếp xúc là một nút, phần còn lại hình thành mạng lưới không gian ba chiều vô định hình, rắn, trong đó có chứa đầy pha phân tán (H2 O).

° Các nút mạng có thể được tạo ra do tương tác giữa các nhóm kỵ nước Khi các nhóm này gần nhau tương tác với nhauhình thành ra liên kết hydrophop (kỵ nước và ưa béo), các phân

tử nước bao quanh chúng bị đẩy ra và chúng có khuynh hướng

tụ lại.Tương tác ưa béo thường được ổn định và tăng cường khităng nhiệt độ, làm cho mạch polypetit sít lại gần nhau hơn, khiến cho khối gel trở nên cứng hơn

° Các nút lưới có thể được tạo ra do các liên kết hydro giữa các nhóm peptit với nhau, giữa các nhóm OH của serin, theonin, hoặc tirozin với các nhóm COOH của acid glutamic hoặc acid aspartic Liên kết hydro là liên kết yếu, tạo ra một độlinh động nào đó giữa các phân tử với nhau, do đó làm cho gel

có được một độ dẻo nhất định.Khi gia nhiệt các liên kết hydro

bị đứt và gel bị nóng chảy ra Khi để nguội(và nhất là khi ở gần

00C) cầu hydro lại tái lập và càng được tăng cường

° Các nút lưới trong gel có thể do các liên kết tĩnh điện, liên kết cầu nối giữa các nhóm tích điện ngược dấu hoặc do liên kết giữa các nhóm tích điện cùng dấu qua các ion đa hóa trị như ion Ca2  .

° Các nút dưới có thể do các liên kết disufua tạo nên Trường hợp này gel rất chắc và bền

Điều kiện tạo gel :

‡ Nhiệt độ thường là yếu tố cần thiết để tạo gel.Theo sau

sự gia nhiệt người ta thường làm lạnh để tạo liên kết hydro chokết cấu gel được bền

‡ Đôi khi acid hóa hoặc kiềm hóa nhẹ để đưa pH của protein về điểm đẳng điện, làm cho gel tạo thành chắc hơn

‡ Có thể thêm các chất đồng tạo gel như các polysacarit

để làm cầu nối giữa các hạt do đó gel protein tạo ra có độ cứng

và độ đàn hồi cao hơn

 Phản ứng tạo gel có thể biểu diễn bằng sơ đồ sau :

t0 t0 hoac lam lanh

( PN)n nPN nPD (PD)n

PN : protein tự nhiên ban đầu

PD : protein bị biến tính

2.2/ Khả năng tạo bột nhão

Các protein (gliadin và glutenin) của protein bột mì

có khả năng tạo hình, đặc biệt là khả năng tạo ra “ bột nhão” cótính cố kết, dẻo và giữ khí, để cuối cùng khi gia nhiệt thì hình thành một cấu trúc xốp cho bánh mì

2.3/ Khả năng tạo màng:

Protein của đậu tương, khi đun sôi sữa đậu có một số protein không bị kết tủa sẽ tan, và khi để ngụôi tạo thành một lớp màng mỏng phía trên , chủ yếu bằng liên kết hydro nên có tính chất thuận nghịch

2.4/ Khả năng nhũ hóa :

 Nhũ tương là hệ phân tán của hai chất lỏng không trộn lẫn nhau được, trong đó một chất ở dưới dạng những giọt nhỏ của pha phân tán, còn chất kia ở dạng pha phân tán liên tục Phần lớn các nhũ tương thực phẩm là kiểu dầu trong

nước(D /N) hoặc nước trong dầu(N/D) Nhiều nhũ tương thực phẩm thường chứa các bọt khí và/hoặc chất phân tán

 Nhiều sản phẩm thực phẩm là những nhũ tương : sữa, kem, bơ, phomat nóng chảy, lòng đỏ trứng

 Nhũ tương là hệ bền nhiệt động Các giọt có

khuynh hướng hợp giọt với nhau để tạo ra giọt to hơn, cuối cùng phân thành 2 lớp, tách ra và không thành nhũ tương nữa

 Để làm cho nhũ tương bền, nghĩa là các giọt ở trạng thái phân tán bền, người ta dùng các chất khử nhũ hóa :

- Cho các chất điện li vô cơ vào để cho các giọt tích điện và đẩy nhau

- Hoặc thêm các chất họat động bề mặt có cấu trúc lưỡng cực để chúng hướng hai cực háo nước và ưa béocủa chúng vào hai phía của bề mặt liên pha dầu/ nước

do đó làm giảm sức căng bề mặt của hai pha

- Hoặc cho thêm những chất cao phân tử hòa tan được trong pha liên tục, như polysaccarit để làm tăng độ nhớt của pha liên tục, hoặc như protein để hấp phụ vào

bề mặt liên pha

 Khi protein được hấp phụ vào bề mặt liên pha giữa cá giọt dầu phân tán và pha nước liên tục sẽ tạo ra những tính chất

cơ lí như độ dày, độ nhớt, độ đàn hồi, độ cứng có tác dụng bảo

vệ làm cho các giọt không hợp giọt được Ngoài ra, phụ thuộc vào pH, sự ion hóa các nhóm bên của protein cũng sẽ tạo ra lựcđẩy tĩnh điện làm cho nhũ tương bền

2.5/ Khả năng tạo bọt :

 / Bọt thực phẩm là hệ phân tán của các bóng bọt trong một pha liên tục là chất lỏng hoặc chất nửa rắn, có chứa một chất HĐBM hòa tan.Các loại kem ướp lạnh, bọt bia, bánh mì, là những bọt thực phẩm

/ Các bóng bọt thường chứa không khí hoặc CO2

mà áp suất lớn hơn áp suất ngoài nhưng ép sát vào nhau do đó

cá bóng bọt có hình đa diện Màng lỏng bao quanh bóng bọt rấtmỏng, vì hệ có năng lượng dư bề mặt, các bóng bọt tác động lẫn nhau có thể gây ra những chổ nứt, vở cục bộ

 / Muốn tạo cho bọt bền nghĩa là các bóng bọt

không bị vỡ thì màng mỏng bao quanh bóng bọt phải đàn hồi

và không thấm khí Khi protein được hấp thụ vào bề mặt liên pha thì sẽ tạo ra những màng như thế nên bảo vệ được bóng bọt.Các chất tạo bọt thực phẩm thường là protein (như protein của đậu tương )

2.6/ Khả năng cố định mùi :

§ Protein có thể cố định các chất có mùi khác nhau

Ta đều biết các chất có mùi là những chất bay hơi.Các protein hấp thụ lí học hay hóa học các chất có mùi qua tương tác

vanderwaals, hoặc qua liên kết đồng hóa trị hay liên kết tĩnh điện

§ Các hợp chất bay hơi có cực như rượu thường đính vào các liên kết hydro, còn các hợp chất bay hơi có khối lượng phân tử thấp lại cố định vào các gốc acid amin không cực qua liên lết kị nước

§ Cũng có một số hợp chất có mùi cố định vào protein bằng liên kêt đồng hóa trị Trong trường hợp này quá trình đồng thuận nghịch, chẳng hạn cố định các chất sinh mùi

là anhehit hay xeton vào nhóm NH2 của protein, hoặc đính chất bay hơi có nhóm NH2 vào nhóm cacboxyl của protein

VD : „ Các acid amin (từ protein phân giải ra) có khả năng tương tác với đường khi gia nhiệt để tạo ra được màu vàng nâu cũng như mùi thơm đặc trưng của bánh mì gồm 70 cấu tử thơm

„ Hình thơm đặc trưng của chè gồm tới 34 cấu tử thơm cũng là nhờ các acid amin và các polyphenol của lá chè tương tác với nhau khi gia nhệt

1/.Bột mì1.1 Thành phần của bột mì1.2.Thành phần protein chính củagluten

a.Gliadinb.Glutenin1.3 khả năng tạo thành bột nhão củaprotein và kết cấu xốp của sản phẩm

Các protein hoà tan

1.2Thành phần protein chính của gluten

• Gliadin và glutenin chiếm phần chủ yếu của gluten

• (75-95%)

• A.Gliadin:

• Các gliadin  có hàm lượng glutamin và prolin rất cao ( tổng hàm lượng 75% tổng lượng aa),chứa rất ít hoặckhông chứa các aa có S do đó trong phân tử không có cầudisulfua

Alpha-gliadin

Tính chất của gliadin

đặc trưng cho độ giãn

Làm cho bột có khả năng trương nở làm tăng thể tích của bánh

 cấu tạo

• Các dưới đơn vị glutennin có xu hướng tự liên kết với nhau bằng tương tác ưa béo, liên kết hydro và bằng cầu disufua của chúng lớn hơn

• Khi phá hủy các cầu disulfua người ta thu được 25”dưới đơn vị” Có thể chia thành ba kiểu sau :

• Dưới đơn vị kiểu A, không hòa tan trong etanol,có khối lượng phân tử thấp, rất giàuaa có tính bazơ

• Dưới đơn vị kiểu B, không hòa tan trong etanol, khối lượng phân tử cao, giàu glyxin,prolin, glutamin, nghèo xistein

• Dưới đơn vị kiểu C, hòa tan trong etanol, khối lượng phân tử khá lớn

• người ta cho rằng, hình như các dưới đơn vị kiểu B đ ã tạo ra cái nhân để dưới đơn vị kiểu A và C đến đây để kết hợp khi hạt thuần thục ( sau khi phá huỷ màng của các thể protein ,cũng nh ư trong khi tr ích ly)

Tính chất của glutenin

Khi ở trạng thái ngậm nước,các gluten tạo

ra một màng mỏng rất chắc, đàn hồi,cótính cố kết cao, chịu được kéo căng

Có tính ưa béo bề mặt cao và có khả năngliên hợp với các hợp phần lipit nên đã tạo

ra những màng mỏng không thấm đối với

CO2

glutenin

- Glutenin là hợp phần tạo ra lực đàn hồi, và mức độ chịu nhào trộn.

- Gliadin làm cho bột co tính kéo giãn và khả năng trương

nở và làm tăng thể tích của bánh

- Thành phần cũa các chất trong bột nhão

Thành phần số lượng

(theo trọng lượng)

nguồn gluten,tinh bột,lipittác nhân hoá dẻo

tạo vị làm cứng gluten

l ên men đ ể t ạo co2

ngu ồn amilaza, proteaza

cơ chất có nấm men

t ạo vị, màu, cơchất cho nấm mentạo vị, màu,tác dụng đệm PHcải biến kết cấu

tác nhân vi sinh vậttăng giá trị dinh dưỡng

ơ chế tạo bột nhão

khi bột đ ược thêm nước NaCl và nhào trộn trong 20-30ph,các protein của gluten sẽ hấp thụ nước định hướng sắp xếp lại thành hàng và giãn mạch từng phần, nên sẽ làm phát sinh tương tác ưa béo hình thành các cầu disulfua dần dần những tiểu phần gluten ban đầu biến thành những màng mỏng bao xung quanh các h ạt tinh bột cùng với những hợp phần kh ác có trong bột m ì

khối bột trở thành đàn hồi và dễ chảy gọi là bột nhão

Gốc không hòa tan

Sau khi trộn nấm men và để lên men trong 2-3h khí co2 tạo

ra làm bột nhão phồng lên lưới dạng những túi khí được bao bằng màng mỏng gluten

mạng lưới protein này co những tính chất đặc trưng sau đây:

dễ kéo giãn, có thể thay đổi được hình dạng

không thấm khí,làm màng giữ lại được các khí co2 và

do đó có thể làm yếu hoặc tăng cường mạng gluten

3) Làm giàu giá trị dinh dưỡng cua bột mì

Thêm các lipit có cực hoặc là glycolipit của bột mì

(mono và digalactosil diglixerit) hoặc là chất họat

động bề mặt tổng hợp( este phi ion của sacaroza hoặc stearoil-2- lactilat natri đã được ion hóa) sẽ cho phép phối trộn được với các protein ngoại hoặc các bột ngũ cốc khác mà không làm hỏng cấu trúc của bánh Điều

đó chứng tỏ tầm quan trọng của các glycolipit trong việc thiết lập nên các liên kết hidro và các liên kết ưa béo ( kỵ nước) trong mạng gluten.

Khi thêm vào các chất khử như xistein sẽ phá hủy các cầu disulfua do đó làm cho lực cố kết của bột nhão bị giảm xuống ngược lại nếu thêm các tác nhân oxy hóa như kali bromat sẽ làm tăng độ cứng, độ đàn hồ

Cũng có thể thêm các gluten đã tách biệt vào bột mì để tăng cường mạng lưới của bột nhào

2/ TRONG ĐẬU TƯƠNG:

1 Đặc điểm cấu tạo:

- Trong đậu tương trung bình có:40-45% protein, 18-20% lipit, 30-35% gluxit, 5% tro

- Các protein trong hạt chủ yếu là protein dự trữ (globulin)

có thể bị thuỷ phân trong lúc nảy mầm để làm chất dinh dưỡng cho phôi phát triển Còn protein cấu trúc hoặc proteinchức năng thì định vị trong phần cón lại của tế bào Trong đậu tương còn chứa các chất: astrogen, goitrogea,

fitat,sapoin, sterol,…

-Sau khi hoà tan trong nước hoặc pH kiềm nhẹ, protein đậu tương tách làm nhiều đoạn Bằng phương pháp siêu li tâm ngườI ta đã tách ra được 4 đoạn: 2s,7s, 11s, 15s Trong đó

có globulin 7S và 11S chiếm trên 70% tổng lượng protein của hạt

+ Globulin 11S hay

Glixinin được cấu tạo từ 12

“dưới đơn vị” tương đối ưa

béo: 6 dưới đơn vị có tính

acid (A) và 6 dưới đơn vị

có tính kiềm (B)

Polypeptid A luôn gắn với

polypeptid B qua cầu

đisulfua (ASSB) Mô hình

cấu trúc của glixinin: các

dưới đơn vị được sắp xếp

thành hai hình 6 cạnh chồng lên nhau tạo cho phân tử có một hình thể rắn chắc Mỗi dưới đơn vị A sẽ nằm gần 3 dướiđơn vị B và ngược lại