KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ PROTEIN - Tài Liệu Text - 123doc

1. Trang chủ >
2. Thể loại khác >
3. Tài liệu khác >

KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ PROTEIN

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.42 MB, 150 trang )

3- Chức năng vận chuyển: một số protein làm nhiệm vụ vận chuyển các chấttrong cơ thể sống từ vị trí này sang vị trí khác hay từ cơ quan này đến cơ quan kháctrong cùng một cơ thể. Ví dụ: Hemoglobin ở động vật, chúng kết hợp với O2 ở phổi vàvận chuyển đến các cơ quan trong cơ thể và vận chuyển CO2 từ các mô trong cơ thể đểthải ra ngoài qua phổi. Protein đóng vai trò quan trọng trong việc vận chuyển các chấtdinh dưỡng qua thành ruột vào máu và từ máu đi đên các tế bào trong cơ thể. Proteinvận chuyển nhiều thành phần khác nhau trong cơ thể, ví dụ lipoprotein là chất mangcủa các phân tử lipit, protein-metalothionin là chất vận chuyển ion đồng hoặc kẽm.4- Chức năng chuyển động: các cơ thể sống có thể vận động được là nhờ cácprotein làm chức năng chuyển động. Hình thức vận động như sự di động của tinhtrùng, di động của động vật đơn bào (trùng roi), sự co cơ giúp chúng ta đi lại, nói cười,… đều do các protein đảm nhận. Ví dụ sự co cơ được thực hiện nhờ chuyển động trượtlên nhau của hai loại sợi protein là miozin (sợi to) và actin (sợi mảnh).5- Chức năng bảo vệ: trong cơ thể động vật có những protein đặc hiệu làm nhiệmvụ bảo vệ. Hệ thống miễn dịch của cơ thể sản xuất ra các protein bảo vệ được gọi làkháng thể. Hiện nay, người ta đã biết được nhiều loại kháng thể có mặt trong máungười và động vật, chuyên làm nhiệm vụ bảo vệ cơ thể chống lại sự xâm nhập củanhững protein lạ, vi khuẩn, virus. Protein làm nhiệm vụ đông máu, bịt vết thươngchống sự mất máu cũng là những nhân tố bảo vệ. Hệ thống enzyme giải độc của ganlàm nhiệm vụ bảo vệ chống các chất độc hại cho cơ thể.6- Chức năng dẫn truyền các xung động thần kinh: sự dẫn truyền các xung độngthần kinh là một quá trình xảy ra với một tốc độ nhanh, phức tạp, có sự tham gia củacác protein, enzyme. Trong nhiều trường hợp, protein đóng vai trò trung gian quyếtđịnh.7- Chức năng kiến tạo và chống đỡ cơ học: những protein làm nhiệm vụ chốngđỡ và kiến tạo cơ học như colagen, elastin có mặt trong gân, sụn đảm bảo độ mềm dẻo,bền vững của các mô liên kết. Ở con tằm và một số loài sâu có lớp vỏ bọc ngoài chocon của chúng có bản chất protein để bảo vệ và chống sự tác động ở bên ngoài.8- Chức năng cung cấp năng lượng: protein là chất sinh năng lượng, khi lượnggluxit và lipit không cung cấp đủ năng lượng cho hoạt động của cơ thể thì proteintham gia cân bằng năng lượng.Ngoài ra, để cơ thể có thể hoạt động thống nhất và đồng bộ protein còn có chứcnăng điều hoà. Protein điều hoà có thể là một enzyme, một hormon, chất dẫn truyềncác xung động thần kinh... Sự hoạt động đồng bộ, thống nhất của các protein điều hoàđảm bảo cho sự sinh trướng và phát triển bình thường của một cơ thể sống.Sự phân biệt các chức năng như trên chỉ là tương đối vì không phải lúc nào cũngrõ ràng, có những trường hợp, một protein có thể đảm nhận một số chức năng khácnhau, hoặc có thể trong từng điều kiện cụ thể chức năng của một protein không giốngnhau.Tóm lại, không có sự sống nếu không có protein.1.1. Cấu tạo và tính chất của protein1.1.1. Axit amin là thành phần cấu tạo cơ bản cua proteinKhi thủy phân protein người ta thu được chủ yếu là 20 loại axit amin. Các axitamin trong thành phần protein đều là các axit α-amin, có công thức cấu tạo chung nhưsau:4R - gốc hydrocarbon (mạch thẳng, mạch vòng), gốc R có thể chứa các nhóm chứcnăng như: −COOH, −NH2 , −OH, −SH, ... Công thức cấu tạo và tên gọi của 20 axitamin trong thành phần protein (tham khảo giáo trình Hóa sinh)Do sự có mặt của các nhóm mang điện tích nên các axit amin dễ tan trong cácdung môi phân cực như nước, rượu. Khả năng tan của mỗi loại axit amin là khác nhau.Axit amin không tan trong các dung môi không phân cực như benzen, ether, ... NH3lỏng là dung môi tốt nhất cho các axit amin.Các axit amin có mặt trong thành phần cấu tạo protein đều có khả năng kết tinh,tinh thể bền ở nhiệt độ 20÷25°C. Phần lớn axit amin trong cơ thể sống đều nằm ở dạngL, nên dạng L là dạng mà cơ thể dễ dàng hấp thụ, cơ thể không hấp thụ nhiều axitamin dạng D, riêng D-methionine và D-phenylalanine thì cơ thể người có thể hấp thụđược.Axit amin chứa hai nhóm chức là −COOH và −NH2 nên chúng có tính điện lylưỡng tính. Tuỳ theo pH của môi trường hoà tan mà các axit amin có thể mang điệntích âm hoặc dương. Trong môi trường axit mạnh, axit amin tồn tại ở dạng ion dương;ngược lại, trong môi trường kiềm mạnh, tồn tại ở dạng ion âm. Trong dung dịch nước,axit amin bao giờ cũng có 3 dạng ion: cation, ion lưỡng cực và anion, như vậy khi thayđổi pH môi trường sẽ dẫn đến sự thay đổi nồng độ của các dạng ion.Tại giá trị pH mà ở đó axit amin trung hòa về điện - nghĩa là tại đó, dạng ionlưỡng cực chiếm nhiều nhất, còn các dạng anion và cation chiếm ít nhất và bằng nhauvề số lượng, axit amin không di chuyển trong điện trường, pH của môi trường đó đượcgọi là pH đẳng điện (pHi hay pI):Khi hai axit amin kết hợp với nhau sẽ tạo thành một di-peptid. Nếu di-peptid nàykết hợp thêm với một axit amin nữa sẽ tạo thành tri-peptid. Quá trình phản ứng tiếp tụctiếp diễn sẽ tạo thành tetra-peptid, ..., polypeptid. Như vậy nếu có n phân tử axit aminkết hợp với nhau thì sẽ tạo thành được (n-1) liên kết peptid và (n-1) phân tử nước. Từ2 axit amin có thể tạo thành 2 loại dipeptid, từ 3 axit amin có thể tạo thành 6 loạitripeptid và từ n axit amin có thể tạo thành n ! peptid (Pn = n ! = 1.2.3…..n), như vậytừ 20 loại axit amin có thể tạo được 20! Phân tử protein.Sự hình thành mạch polypeptid diễn ra trong cơ thể sống là một quá trình phứctạp có sự tham gia của nhiều enzyme - đó là quá trình tổng hợp protein.Trong số 20 axit amin thường gặp trong thành phần protein, có một số axit aminmà cơ thể người và động vật không thể tự tổng hợp được mà phải lấy từ bên ngoài vàoqua nguồn thức ăn gọi là axit amin không thay thế.Trong trường hợp ở nguồn dinh dưỡng bị thiếu hụt các axit amin này thì cơ thểkhông thể tự tổng hợp được để bù đắp cho sự thiếu hụt đó được. Chính vì vậy mà nó sẽảnh hưởng trực tiếp đến các hoạt động sống của cơ thể và quá trình tổng hợp proteintrong cơ thể.Ở người có 10 axit amin không thay thế, trong đó: Người lớn có 8 axit aminkhông thay thế là: valine, leucine, isoleucine, methionine, threonine, phenylalanine,trytophan, lysine - Trẻ em còn có thêm 2 axit amin nữa là arginine và histidine.Một trong những tiêu chuẩn đánh giá chất lượng protein thực phẩm là đảm bảođầy đủ hàm lượng axit amin không thay thế và tỷ lệ cân đối giữa chúng trong protein.51.1.2. Cấu trúc phân tử proteinVề mặt cấu trúc và các dạng tồn tại trong không gian của các protein có khácnhau, hiện người ta phân biệt 4 loại cấu trúc của protein:1- Cấu trúc bậc 1Cấu trúc bậc 1 của protein được mô tả chi tiết qua công trình nghiên cứu về cấutạo phân tử insulin của F. Sanger và các cộng sự của ông năm 1955. Công trình nàyđược giải thưởng Nobel về hóa học năm 1957.Cấu trúc bậc 1 của protein là thành phần và trình tự sắp xếp của các gốc axitamin trong mạch polypeptide (hình 1.1). Trình tự sắp xếp nghiêm ngặt của các gốcaxit amin trong một protein được mã hóa trong ADN.Hiện nay, cấu trúc bậc 1 của nhiều protein đã được thiết lập. Đa số các protein cósố gốc axit amin giữa 100 và 500, nhưng cũng có nhiều protein có số lượng gốc axitamin lớn hơn nhiều.2- Cấu trúc bậc 2Cấu trúc bậc 2 của protein được thể hiện ở sự sắp xếp thích hợp của các nguyêntố trong không gian của chuỗi polypeptide. Do các nguyên tố carbon α có thể quay tựdo xung quanh trục tạo thành bởi các liên kết đồng hóa trị, làm cho chuỗi polypeptidecó nhiều hình thể. Có hai dạng hình thể cấu trúc bậc 2 thường gặp là cấu trúc xoắn vàcấu trúc gấp nếp.Khi nghiên cứu về cấu hình không gian của protein, Linus Pauling và RobertCorry đã chứng minh rằng, chuỗi polypeptide có cấu tạo xoắn ốc. Mô hình cấu tạoxoắn α như sau: Mỗi vòng xoắn gồm 3,6 gốc axit amin (18 gốc axit amin sẽ tạo được5 vòng xoắn) - Khoảng cách giữa các vòng xoắn là 5,4Å (1,5Å cho mỗi axit amin) Các gốc bên của các axit amin không tham gia trực tiếp vào việc tạo thành mạchpolypeptid đều hướng ra ngoài. Góc xoắn là 26°. Có thể có xoắn α-phải và xoắn α-trái(hình 1.1).Cấu tạo xoắn được giữ bền vững nhờ các liên kết hydro. các liên kết hydro đượchình thành tối đa giữa nhóm –CO của liên kết polypeptide này với nhóm –NH của liênkết peptide thứ 3 kề nó (4 axit amin trong 1 khoảng liên kết).Cấu trúc xoắn α của protein có độ bền rất cao và rất phổ biến trong các protein,tuy nhiên số lượng vòng xoắn α trong mỗi protein phụ thuộc vào số lượng và trình tựsắp xếp các axit amin trong protein đó. Một số axit amin không có khuynh hướng thamgia hình thành cấu tạo xoắn, ngược lại, một số khác lại đóng vai trò chủ đạo trong việchình thành cấu tạo xoắn.Cấu trúc gấp nếp β : Là cấu trúc hình chữ chi, tương tự như tờ giấy gấp nếp. Mặtliên kết peptid nằm trên mặt phẳng gấp nếp (mặt phẳng tờ giấy), các gốc bên R của cácaxit amin có thể ở trên hoặc ở dưới mặt phẳng gấp nếp. Ba thành phần cơ bản –CH, –NH và –CO– sắp xếp thành một góc 120° , mạch polypeptid bị gập lại ở –CH - tạothành cấu trúc gấp nếp. Các mạch polypeptid nằm kề nhau liên kết với nhau bằng liênkết hydro giữa nhóm –CO– của mạch này với nhóm – NH– của mạch kia (hình 1.1).Khoảng cách trên trục giữa hai gốc axit amin kề nhau là 3,5Å (ở xoắn α là 1,5Å). Cóhai kiểu gấp nếp β: song song và đối song song.- Gấp nếp kiểu song song được hình thành khi các đoạn poly-peptide nằm kềnhau có trình tự sắp xếp các nhóm −NH và −CO theo cùng một hướng. Ví dụ các đoạn6đi theo cùng chiều từ đầu −NH2 đến đầu −COOH của chuỗi polypeptide hay ngược lại,Cấu trúc gấp nếp kiểu song song là cấu trúc của fibroin của tơ tằm.CONhCONhCONh- Gấp nếp β kiếu đối song song có trình tự sắp xếp ngược lại. Các đoạn peptidnằm kề nhau có hướng sắp xếp ngược nhau. Đoạn này có chuỗi polypeptid đi theochiều từ đầu −NH2 đến đầu −COOH, còn đoạn nằm kề nó thì đi theo chiều từ đầu−COOH đến đầu −NH2 của chuỗi polypeptid.CONhNhOcCOHnKiểu đối song song có thể tìm thấy ở một số protein hình cầu khi mạchpolypeptid bị đảo hướng (một chuỗi polypeptid khi nó tự cuộn gập lại).3- Cấu trúc bậc 3Cấu trúc bậc 3 là cấu trúc không gian ba chiều của mạch polypeptid trong đó cóđoạn có cấu trúc bậc 2 hoàn chỉnh cũng có đoạn có cấu trúc vô định hình, đặc trưngcho từng loại protein riêng biệt. Trong thực tế, nhiều protein có cấu trúc bậc 3 tồn tạidưới dạng hình cầu. Nguyên nhân làm cho các phân tử protein có thể cuộn lại thànhhình cầu là vì sự tương tác giữa các nhóm bên (gốc R) của axit amin. Do sự tương tácnày mà cấu trúc bậc 2 đều đặn bị biến dạng, dẫn đến hình thành cấu trúc bậc 3. Nhưvậy, ở cấu trúc bậc 3, chuỗi polypeptid có những vùng có cấu trúc bậc 2 xác định, cónhững vùng có cấu trúc gấp nêp β và những vùng xoắn ngẫu nhiên làm cho phân tửcuộn lại có dạng hình cầu.Đặc điểm quan trọng trong cấu trúc bậc 3 là sự hình thành những vùng kỵ nướcdo các gốc bên không phân cực của các axit amin hợp thành. Nhiều nghiên cứu đãchứng minh rằng, cấu trúc bậc 3 được giữ vũng và ổn định chủ yếu do sự tương tác kỵnước và liên kết hydro. Ngoài ra, người ta cũng tìm thấy liên kết disulfur (–S–S–) ởmột số protein có cấu trúc bậc 3, song sự hình thành cầu disulfur không phải là lực chủđạo làm cho mạch polypeptid cuộn lại, mà nó được hình thành ngẫu nhiên khi cácnhóm –SH của các gốc axit amin trong chuỗi polypeptid đã cuộn lại nằm kề nhau.Cầu disulfur đóng vai trò giữ vững và ổn định cấu trúc bậc 3. Phần lớn cácprotein hình cầu có cấu trúc bậc 3, có các gốc axit amin kỵ nước quay vào trong - còncác gốc axit amin ưa nước phân bố trên bề mặt.4- Cấu trúc bậc 4Cấu trúc bậc 4 được hình thành từ 2 hoặc nhiều đơn vị có cấu trúc bậc 3. Các đơnvị cấu trúc bậc ba có thể liên kết với nhau bằng các liên kết bền như liên kết disulfua,cũng có thể bằng liên kết không bền.Các cấu trúc bậc 4 thường có dạng hình cầu vì các đơn vị cấu trúc bậc 3 có dạngcầu.Ví dụ: Phân tử hemoglobin có 4 đơn vị có cấu trúc bậc 3 (còn gọi là phần dướiđơn vị), gồm 2 chuỗi α và 2 chuỗi β.7Cấu trúc bậc ILiên kếthydroCấu trúc gấp nếpCấu trúc bậc IICấu trúc xoắnCấu trúc bậc IIILiên kết disulfurCấu trúc bậc IVHình 1.1. Mô hình bốn bậc cấu trúc của protein8Hoạt tính sinh học của protein liên quan mật thiết đến cấu trúc bậc cao củachúng. Một khi cấu trúc bậc cao của một protein bị thay đổi, thì chắc chắn nó sẽ bị mấthoạt tính sinh học ban đầu của nó. Đồng thời, số lượng và trình tự sắp xếp đặc trưngriêng của các gốc axit amin trong chuỗi polypeptid quyết định cho việc hình thành cấutrúc bậc cao của phân tử protein.1.2. Một số tính chất của protein1.2.1. Khối lượng và hình dạng phân tử proteinProtein có khối lượng phân tử lớn và rất khác nhau: có những protein có khốilượng phân tử khoảng 10.000 Dalton, nhưng cũng có những protein mà khối lượngphân tử lên đến hàng triệu Dalton.Về hình dạng, protein có thể chia làm 2 dạng chính:- Hình cầu (hình cầu và hình bầu dục): Những protein này có tỷ lệ giữa trục dàivà trục ngắn nhỏ hơn hoặc bằng 20, như ribonuclease, pepsin, insulin, myoglobin...- Hình sợi: Những protein này có tỷ lệ trục dài trên trục ngắn lớn hơn 20 (hoặchơn nhiều), như keratin của tóc, fibroin của tơ, miozin của cơ, ...Độ nhớt của một dung dịch protein phụ thuộc vào khối lượng phân tử, hìnhdạng của protein và nồng độ của chúng. Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng, độ nhớt củamột dung dịch protein hình sợi cao hơn so với protein hình cầu có cùng trọng lượngphân tử và cùng nồng độ dung dịch.1.2.2. Khả năng tan của proteinKhả năng tan của protein phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:- Cấu tạo phân tử, thành phần và trình tự sắp xếp của các axit amin- Bản chất dung môi- Sự có mặt của các ion của một số muối trung tính- pH và nhiệt độKhả năng tan trong nước của protein phụ thuộc vào số lượng và sự phân bố củacác nhóm kỵ nước và háo nước trong cấu tạo phân tử bậc cao của chúng. Mỗi proteincó khả năng tan riêng biệt trong dung dịch. Khả năng tan trong nước của protein thấpnhất khi pH dung dịch ở điểm đẳng điện. Tại điểm đẳng điện phân tử protein bị mấtlớp nước bao quanh phân tử (lớp vỏ hydrat) nên các phân tử protein dễ kết tụ với nhautạo thành khối lớn và kết tủa.Như vậy, ở điểm đẳng điện, khả năng kết tủa của protein cao nhất. Ngược lại, khipH môi trường ngoài điểm đẳng điện thì khả năng tan tăng lên. Protein có thể bị kếttủa khi nồng độ ion của một số muối trung tính cao. Người ta thường sử dụng muối(NH4)2SO4, Na2SO4, muối phosphat để kết tủa protein. Các muối này có khả năng tácdụng là tốt nhất khi pH ở điểm đẳng điện.Protein cũng bị kết tủa bằng các dung môi không phân cực như metannol, etanol,acetol. Để kết tủa protein, tốt nhất, nên thực hiện ở nhiệt độ thấp. Khi tách và làm sạchprotein, trong nhiều trường hợp, người ta dựa vào tính tan của chúng.Protein có thể kết tủa thuận nghich và kết tủa không thuận nghịch.Kết tủa thuận nghịch là trường hợp sau khi bị kết tủa, nếu ta loại bỏ yếu tố kếttủa (các muối trung tính chẳng hạn) protein có thể trở về với trạng thái ban đầu.Kết tủa không thuận nghịch là trường hợp ngược lại, sau khi loại bỏ yếu tố kếttủa protein không thể trở về trạng thái ban đầu hay nói cách khác là đã bị biến tính.91.2.3. Khả năng điện ly lưỡng tínhTương tự như axit amin, protein cũng có tính điện ly lưỡng tính. Tại điểm đẳngđiện pI (isoelectric point), phân tử trung hòa về điện - tức tổng điện tích dương bằngtổng các điện tích âm.Ở môi trường pHpI, phântử mang điện tích âm. Số lượng các nhóm mang điện tích có thể xác định bằng cáchxây dựng đường chuẩn độ của protein bằng axit và kiềm.Tính điện ly lưỡng tính được sử dụng trong phân tích protein bằng phương phápđiện di. Đặt protein vào một môi trường đệm có giá trị pH lớn hơn (hoặc nhỏ hơn) giátrị pI của protein dẫn đến protein mang điện tích, khi đó đưa vào điện truờng nó sẽ dichuyển về cực trái dấu. Mỗi loại protein sẽ có tốc độ di chuyển riêng, phụ thuộc vàođiện tích, trọng lượng, cấu hình không gian của phân tử.1.2.4. Sự biến tính của proteinMột protein bị biến tính khi cấu trúc của nó bị biến đổi kèm theo sự thay đổi cáctính chất và khả năng sinh học của nó. Khi bị biến tính, các liên kết phi đồng hóa trị(liên kết hydro, tương tác kỵ nước, tương tác tĩnh điện, ...) bị phá vỡ dẫn đến cấu trúcbậc 2, bậc 3, bậc 4 của protein bị biến đổi, nhưng cấu trúc bậc một không thay đổi. Saukhi bị biến tính, protein thường có một số biểu hiện thay đổi so với ban đầu như:- Độ hòa tan và khả năng giữ nước giảm, do cấu tạo bậc cao của phân tử bị phávỡ làm các nhóm kỵ nước lộ ra nhiều hơn.- Mất hoạt tính sinh học: mất khả năng xúc tác, khả năng tạo liên kết, khả năngphản ứng…- Dễ bị thủy phân bởi các enzyme, do các liên kết peptid lộ ra nhiều nên dễ bịenzyme tấn công.- Mất khả năng kết tinh và tăng độ nhớt trong dung dịch.Protein có thể bị biến tính do tác động của các yếu tố như nhiệt, tia cực tím, cáctia vật lý có năng lượng cao, tác động cơ học, tác động hóa học ... Biến tính do tác động của nhiệtNhiệt độ là tác nhân gây biến tính thường gặp. Dưới tác dụng của nhiệt độ cao,một số liên kết kém bền như liên kết hydro, liên kết vanderwaals, …bị phá huỷ dẫnđến phá vỡ cấu trúc bậc cao như cấu trúc xoắn, cấu trúc gấp nếp, …làm phân tử giãnmạch.Vận tốc biến tính phụ thuộc vào nhiệt độ, nhiệt độ càng cao sự biến tính càngnhanh. Không những nhiệt độ cao mà nhiệt độ thấp cũng làm biến tính protein. Khi hạnhiệt độ, sự phân ly, sự sắp xếp các tiểu đơn vị trong phân tử protein thay đổi dẫn đếnsự biến tính protein. Ví dụ protein của trứng, của sữa, một số protein của đậu tươngcũng bị kết tủa khi ở nhiệt độ lạnh. Các protein có tỉ lệ axit amin kỵ nước/ axit amin cócực cao thì dễ bị biến tính ở nhiệt độ thấp.Sự biến tính của protein do nhiệt thường phụ thuộc vào bản chất và nồng độ củaprotein, hoạt độ của nước, pH, bản chất và lực của các ion có mặt. Biến tính do tác động của một số các tác nhân vật lýProtein bị biến tính dưới tác động của các tia bức xạ, tia cực tím, các tia ion hoá.Các axit amin có vòng thơm hấp thụ mạnh tia cực tím làm thay đổi cấu trúc. Các tia cónăng lượng cao làm biến đổi hình thể, oxy hoá một số gốc axit amin, phá hủy liên kếtđồng hoá trị, phá vỡ cầu disulfur gây biến tính protein.10 Biến tính do tác động cơ họcCác tác động cơ học như nhào trộn, đập, giã, cắt, … tạo ra một lực cắt có thể làmđứt mạch hoặc phá vỡ cấu trúc bậc 2, bậc 3, gây biến tính protein. Biến tính do tác động của các tác nhân hoá họcCác dung môi hữu cơ là những tác nhân gây biến tính protein, vì chúng phá vỡtương tác kỵ nước và làm biến đổi các lực hút tĩnh điện vốn làm ổn định cấu trúc phântử.Các chất hoạt động bề mặt cũng là những tác nhân gây biến tính protein, chúngtác dụng như những chất trung gian giữa vùng kỵ nước của protein và môi trường háonước, do đó, gây phá huỷ các liên kết kỵ nước dẫn đến làm giãn mạch phân tử protein.Hiện nay người ta đã xác định được nhiều loại hóa chất có khả năng gây biến tínhprotein như axit mạnh, kiềm mạnh, dung dịch guanidine hydro-cloride có nồng độ4÷8M hay trong dung dịch urê nồng độ 8÷10M.1.2.5. Khả năng bị thủy phân của proteinProtein bị thủy phân bỡi axit, kiềm và enzyme. Quá trình thủy phân và các loạisản phẩm tạo thành có thể biểu diễn như sau:ProteinPeptonPeptidAxit aminSản phẩm thủy phân hoàn toàn là các axit amin. Tùy mức độ thủy phân mà thànhphần các chất trong sản phẩm có thay đổi, có thể là một hỗn hợp gồm pepton, peptidvà axit amin, có thể chủ yếu là các peptid, oligopeptid và axit amin...Khi thủy phân bằng tác nhân axit thì các axit amin thu nhận không bị chuyểnsang dạng D (là dạng mà cơ thể người không hấp thụ được), tuy nhiên tác nhân axit sẽphá hủy hoàn toàn Triptophan và một phần các axit amin có chứa các nhóm chức -OH,-SH, - NH2... Khi Thủy phân bằng tác nhân kiềm mạnh như NaOH, thường làm cácaxit amin chuyển sang dạng D, làm giảm giá trị dinh dưỡng. Ngoài ra một số axit aminnhư Cysteine, Arginine, Methionine bị phá hủy.Thủy phân bằng tác nhân enzyme cho phép nhận được hoàn toàn các axit aminkhông bị biến đổi. Enzyme phân giải liên kết peptid là các peptidase hay còn gọi làprotease. Nguồn enzyme thủy phân protein có thể thu nhận từ vi sinh vật, thực vật vàđộng vật.1.2.6. Khả năng hấp thụ tia tử ngoại của dung dịch proteinDung dich protein có khả năng hấp thụ tia tử ngoại ở hai vùng bước sóng là180÷220 và 250÷300 nmTại bước sóng từ 180÷220, là vùng hấp thụ của liên kết peptid trong phân tửprotein, độ hấp thụ cực đại tại 190 nm. Do số lượng liên kết peptid nhiều trong phân tửprotein nên khi đo ở bước sóng này có thể định lượng được tất cả các loại protein vớinồng độ thấp. Tuy nhiên nếu trong dung dịch protein có mặt của các tạp chất, thì bướcsóng hấp phụ cực đại có thể sẽ dịch chuyển về vùng có bước sóng dài hơn. Mặt kháccác tạp chất cũng có thể hấp thụ ở vùng bước sóng 180÷220 nm, nên trong thực tếngười ta thường đo ở bước sóng 220÷240 nm.Tại bước sóng từ 250÷300 nm, là vùng hấp thụ ánh sáng của các axit amin cóvòng thơm trong phân tử protein, độ hấp thụ cực đại tại 280 nm. Ở bước sóng này thìTryptophan hấp thụ mạnh nhất, sau đó đến Tyrosine.Hàm lượng các axit amin có vòng thơm trong các protein khác nhau là khônggiống nhau, vì vậy dung dịch có nồng độ giống nhau của các protein khác nhau có thể11khác nhau về độ hấp phụ ở 280 nm. Ngoài ra các tạp chất trong dung dịch protein cũngảnh hưởng đến độ hấp thụ ánh sáng. Vì vậy khi đo độ hấp phụ để định lượng proteinthi phải tinh sạch, dung dịch không lẫn tạp chất.1.3. Phân loại proteinVấn đề phân loại protein gặp không ít khó khăn bởi vì protein rất đa dạng về cấutrúc và chức năng. Để phân loại, người ta thường dựa vào hình dạng, phân tử lượng,thành phần hóa học, tính tan của protein.Dựa vào thành phần hóa học, protein được phân thành hai nhóm:- Protein đơn giản: chỉ chứa các gốc axit amin trong thành phần cấu tạo phân tử- Protein phức tạp: ngoài các gốc axit amin, trong thành phần cấu tạo còn có phầnkhông mang bản chất protein như ion kim loại, gốc đường, gốc axit phosphoride..Protein đơn giản được phân thành các nhóm nhỏ dựa theo tính tan của chúngnhư sau:1- Albumin: Tan trong nước, bị kết tủa ở nồng độ muối (NH4)2SO4 khá cao(70÷100% độ bão hòa) và không bị biến tính trong dung dịch (NH4)2SO4 nồng độ cao.2- Globulin: Không tan hoặc tan rất ít trong nước, tan trong dung dịch loãng củacác muối trung tính như NaCl, KCl, Na2SO4, bị kết tủa trong dung dịch (NH4)2SO4 bánbão hòa.3- Protamin và histon: Protein kiềm có chứa nhiều axit amin kiềm tính nhưlysine arginine, tan tốt trong nước, không tan trong dung dịch amoniac loãng. Phân tửlượng nhỏ, bền dưới tác dụng của nhiệt, dễ tạo muối với các axit vô cơ và phần lớn vớiaxit nucleic ở nhân tế bào.4- Prolamin: Không tan trong nước, nhưng tan trong etanol hoặc izo-propanol70÷80%. Là loại protein có nhiều trong một số hạt hòa thảo.5- Glutelin: Tan trong dung dịch kiềm hoặc axit loãng. Glutelin có trong nội nhũcủa hạt hòa thảo và một số hạt của cây khác.Protein phức tạp được phân thành các nhóm nhỏ dựa vào bản chất của các nhómngoại như:1- Glicoprotein: Nhóm ngoại có bản chất gluxit, có thể là một mono-sacarit,oligosacarit hay dẫn xuất của chúng.2- Phosphoprotein: Nhóm ngoại là axit phosphoric3- Lipoprotein: Nhóm ngoại là lipit. Lipoprotein đóng vai trò quan trọng trongquá trình vận chuyển lipit trong cơ thể.4- Nucleoprotein: Nhóm ngoại là axit nucleic, có mặt trong nhiễm sắc thể.5- Metaloprotein: Là những protein có chứa ion kim loại như Fe, Mg, Cu, Mn …6- Chromoprotein: Nhóm ngoại là hợp chất hữu cơ có màu như nhóm ngoạiHEM của hemoglobin có chứa sắt có màu đỏ hay nhóm ngoại của các flavoprotein làFAD có màu vàng vv...1.4. Các biến đổi của protein có ứng dụng trong công nghệ thực phẩmNhiều sản phẩm thực phẩm có thành phần protein cao, vì vậy protein đóng vai tròquan trọng trong sự hình thành nên những tính chất đặc trưng riêng của sản phẩm.Protein tham gia hình thành nên cấu trúc, mùi vị, trạng thái của sản phẩm.Protein có khả năng tham gia vào các quá trình tạo gel, tạo màng, tạo bột nhão,tạo bọt, tạo nhũ hóa và cố định mùi.121.4.1. Khả năng tạo gelKhi phân tử protein bị biến tính, cấu trúc bậc cao (cấu trúc bậc 2,3,4) bị phá hủy,mạch phân tử bị giãn ra, các cấu tạo hóa học trước đây có thể nằm ẩn bên trong bâygiờ xuất hiện ra ngoài. Các mạch polypeptid bị duỗi ra có thể tiếp xúc với nhau và liênkết với nhau tại các vị trí gọi là nút mạng, tạo thành dạng không gian ba chiều hìnhmạng lưới. Tại các vị trí tiếp cận gần nhau (nút mạng) có thể hình thành các liện kếtbền hoặc không bền. Liên kết bền như sự hình thành cầu canxi (R1 - Ca - R2), cầudisulfua (R1 - S - S - R2). Liên kết không bền như liên kết hydrro, liên kết tĩnh điện,tương tác giữa các nhóm kỵ nước vv... Mạng lưới không không gian ba chiều, trong đócó chứa các phân tử của pha phân tán (nước) tạo thành một hệ đồng nhất gọi là gel.Gel là một trạng thái cấu tạo của sản phẩm. Các loại gel khác nhau có độ mềm, dẻokhác nhau. Gel được hình thành với cấu tạo mạng lưới không gian ba chiều với các nútmạng có các liên kết bền thường cứng, khó bị phá vỡ khi gia nhiệt. Gel được hìnhthành với cấu tạo mạng lưới không gian ba chiều với các nút mạng có các liên kếtkhông bền như liên kết hydro có độ mèm dẻo và bị phá vỡ khi gia nhiệt, nghĩa là khigia nhiệt gel bị nóng chảy. Tóm lại, khi các phân tử protein bị biến tính tập hợp lạithành mạng lưới không gian có trật tự gọi là sự tạo gel. Các sản phẩm thực phẩm códạng gel protein như giò, chả, phomat (fromage), bánh mì.Yếu tố cần thiết để hình thành dạng gel là phải làm biến tính protein. Người tathường gia nhiệt, hoặc tác động cơ học (như giã giò, nhồi bột bánh mì) để phá vỡ cấutrúc bặc cao các phân tử protein và tạo điều kiện để chúng thiết lập nên một trạng tháitrật tự mới - trạng thái gel.1.4.2. Khả năng tạo bột nhãoTrong bột mì có chứa thành phần protein gọi là gluten, thành phần protein củabột mì cao hơn bột gạo, bột sắn, bột ngô... vì vậy bột mì được sử dụng làm bánh mì,bánh nướng có độ nở, xốp. Khi hòa bột với nước, gluten và tinh bột thấm nước, trươngnở và nhào trộn tác động đến gluten làm chúng có thể thiết lập dạng mạng trong đó cócác phân tử tinh bột, làm khối bột có khả năng giữ khí, cố kết, dẻo và có thể tạo hìnhvì vậy khi nướng sẽ tạo nên cấu trúc xốp.1.4.3. Khả năng nhũ hóaNhũ tương là hệ phân tán của hai chất lỏng không trộn lẫn vào nhau, trong đómột chất ở dưới dạng những giọt nhỏ của pha bị phân tán, còn chất kia ở dưới dạngpha phân tán liên tục, ví dụ hệ nhũ tương dầu trong nước hoặc nước trong dầu. Nhiềunhũ tương thực phẩm còn chứa các bọt khí, có thể có thêm các chất rắn phân tán.Những sản phẩm là nhũ tương như sữa, kem, bơ, lòng đỏ trứng vv...Nhũ tương là hệ không bền, luôn có xu hướng hợp giọt để phân pha và phá vỡcân bằng của hệ. Để làm cho hệ nhũ tương bền, nghĩa là làm cho các giọt luôn ở trạngthái phân tán, không hợp giọt, người ta có thể sử dụng các biện pháp sau:- Cho các chất điện ly vô cơ vào để làm cho các giọt tích điện và đẩy nhau.- Bổ sụng các chất hoạt động bề mặt có cấu trúc lưỡng cực để làm giảm sứccăng bề mặt giữa 2 pha.- Cho thêm các chất có phân tử lượng lớn hòa tan được trong pha liên tục nhưpolysaccharid để làm tăng độ nhớt của pha liên tục làm cho các giọt không hợp lạiđược với nhau để phân pha.- Bổ sung thêm protein vào hệ nhũ tương để chúng hấp phụ vào bề mặt của liênpha sẽ giữ cho các giọt luôn ở trạng thái phân tán. Khi protein được hấp thụ vào bề13mặt liên pha sẽ tạo những tính chất cơ lý như độ nhớt, độ đàn hồi, có tác dụng bảo vệcác giọt làm cho chúng không hợp lại với nhau được. Ngoài ra, phụ thuộc vào pH môitrường, protein có thể mang điện tích, khi chúng hấp thụ trên bề mặt liên pha sẽ tạo lựcđẩy tĩnh điện làm cho hệ nhũ tương bền.1.4.4. Khả năng tạo bọtCác bóng bọt thường chứa không khí hoặc khí CO2, áp suất bên trong bóng bọtcao hơn bên ngoài làm chúng dễ vỡ. Muốn cho bóng bọt được bền thì màng mỏng baoquanh bóng bọt phải đàn hồi và không thấm khí. Khi có mặt của protein thì chúng sẽhấp thụ lên bề mặt liên pha (giữa pha khí và pha lỏng) sẽ làm cho màng mỏng baoquanh bóng bọt có được tính đàn hồi và không thấm khí, giữ hệ bọt bền. Các chất tạobọt thực phẩm thường là protein như lòng trắng trứng, máu, protein đậu nành vv...1.4.5. Khả năng cố định mùiProtein có khả năng cố định được các chất mùi. Các protein có thể hấp phụ chấtmùi hoặc liên kết với các chất mùi. Sự hấp phụ thông thường do sự hình thành các liênkết không bền giữa chất mùi với protein. Cũng có những trường hợp chất mùi liên kếtvới protein bằng liên kết đồng hóa trị, và đây là sự "cố định" bền vững không thuậnnghịch. Sự liên kết có thể xảy ra giữa các nhóm chức của các gốc axit amin với nhómchức của gốc tạo mùi. Nhờ khả năng giữ mùi của protein mà người ta có thể tạo chosản phẩm có những mùi đặc trưng và bền.1.5. Một số protein có ý nghĩa ứng dụng1.5.1. Protein của tảoTảo có mặt khắp nơi trên trái đất, là nguồn cung cấp thức ăn và O2 cho các sinhvật sống dưới nước. Tảo có vai trò ý nghĩa quan trọng và được sử dụng vào các mụcđích sau:- Làm thực phẩm cho người và vật nuôi vì có giá trị dinh dưỡng cao- Làm nguồn nguyên liệu quí trong sản xuất dược phẩm và mỹ phẩm- Làm phân bón sinh học cho cho đất và cây trồng- Làm tác nhân xử lý ô nhiễm môi trườngNhững năm gần đây, các loài tảo đã thu hút sự quan tâm ngày càng tăng của cácnhà khoa học, công nghệ và thương mại do chúng có một số ưu điểm trội hơn so vớithực vật bậc cao như: vòng đời ngắn, năng suất cao, có thành phần sinh hóa đặc trưngcho mỗi loài, nuôi cấy đơn giản, thích hợp với qui mô công nghiệp.Hiện nay một số loài tảo được sản xuất trên qui mô lớn ở nhiều nơi trên thế giớinhư: Spirulina, Chlorella, Dunaliella, Scenedesmus, Porphyridium, Chaetoceros, ...Việc nghiên cứu nuôi trồng, thu sinh khối tảo, chế biến tảo làm thức ăn dinh dưỡng,thực phẩm chức năng cho người là rất phổ biến, bởi vì một số loài tảo có giá trị dinhdưỡng cao. Spirulina và Chlorella là hai loài tảo được nuôi trồng nhiều trên thế giới.Spirulina thuộc ngành tảo lam, là tảo đa bào dạng sợi. Sợi tảo Spirulina có 5 đến7 vòng xoắn dạng lò xo không phân nhánh. Đường kính xoắn khoảng 35 đến 50µm,chiều dài của sợi tảo có thể đạt 250 µm. Nhiều trường hợp tảo Spirulina có kích thướclớn hơn.Tế bào tảo chưa có nhân điển hình, vùng nhân phân bố trong tế bào chất, chưa cómàng nhân ngăn cách. Spirulina không có lục lạp mà chỉ chứa thylakoid quang hợpnằm rải rác trong nguyên sinh chất. Spirulina có 2 hình thức sinh sản đó là gãy từng14

Xem Thêm

Tài liệu liên quan

• Công nghệ protein enzyem
  • 150
  • 10,796
  • 51
• CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN BẢN CỦA KIỂM TOÁN HOẠT CỦA KIỂM TOÁN HOẠT ĐỘNGĐỘNCÁC ĐẶC TRƯƯNG CNG CƠƠ BẢN BẢN CỦA KIỂM TOÁN HOẠT CỦA KIỂM TOÁN HOẠT ĐỘNG
  • 26
  • 1
  • 3
• QUI TRÌNH KIỂM TOÁN HOẠT ĐỘNG
  • 30
  • 900
  • 9
• CHUONG 3 kiem toan hoat dong
  • 30
  • 595
  • 2
• KIỂM TOÁN HOẠT ĐỘNG DO KTNN THỰC HIỆN (PERFORMANCE AUDITING)
  • 17
  • 429
  • 1
• lam the nao de hieu tam ly nguoi khac
  • 13
  • 0
  • 0
• phân tích chiến lược tập đoàn tài chính pnc
  • 106
  • 0
  • 0
• Bài tiểu luận Quản trị nguồn nhân lực
  • 13
  • 570
  • 1
• Phân tích chiến lược tập đoàn tài chính PNC
  • 106
  • 633
  • 8
• Thiết bị liên kết mạng
  • 38
  • 508
  • 0
• Dinh tuyen va giao thuc dinh tuyen
  • 56
  • 518
  • 2

Tải bản đầy đủ (.pdf) (150 trang)

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

(2.42 MB) - Công nghệ protein enzyem-150 (trang) Tải bản đầy đủ ngay ×