以蛋白質溶解的特性比較小麥蛋白與黃豆蛋白本質上的差異

-

蛋白質組成

  • 蛋白質的成分，主要是碳、氫、氧、氮等四種元素所構成的，其中氮的存在使蛋白質有別於醣類與脂肪。構成蛋白質的其他微量元素尚有硫、磷、鐵、銅等。
  • 蛋白質的分子量，可由13000至幾百萬不等，所以蛋白質的分子比醣類與脂肪大很多。

蛋白質結構

  • 胺基酸是一種有機化合物，含有胺基（—NH2）以及羧基，所有蛋白質水解而得的胺基酸均屬α－胺基酸，亦即胺基與羧基同在一個碳上，下列結構式表之：

     NH2

∣

         R－C－COOH

∣

H

　

  • 蛋白質有很多的胺基酸，依照一定的比例及形式排列而成。在自然界中存在的胺基酸有50種以上，而對營養學而言，並存於蛋白質中的只有22種。
  • 有些胺基酸，如鳥胺酸（Ornithine）及瓜胺酸（Citruline）是很重要的代謝中間產物，但不見於一般的蛋白質中。
        
鳥胺酸結構式
瓜胺酸結構式

  • 蛋白質是許多胺基酸以胜肽鍵（Peptide linkage）連接而成，亦即一個胺基酸的胺基與另一個胺基酸的羧基結合脫水而成。


蛋白質分類

  • 以化學性質分類：

  1. 簡單蛋白質：是指以酸、鹼或酵素水解後，只能產生胺基酸或其衍生物。如：球蛋白（蛋類的卵球蛋白、血液中的血清球蛋白）。
  2. 複合蛋白質：是由單純蛋白質與非蛋白質物質結合而成。如：醣蛋白（蛋白質與醣類物質結合）。
  3. 衍生蛋白質：是單純蛋白質或複合蛋白質之分解產物，這包括分子內的重新組合但未被破壞胜肽鍵者。如：多胜肽（Polypeptides）。

  • 以物理形狀分類：

  1. 纖維狀蛋白質：由眾多胜肽鏈以平行方式連接成直線狀，它們通常不溶於液體中，且具有張力、韌性；如：頭髮、指甲中的角蛋白等。
  2. 球形蛋白質：由胺基酸之間的鍵成環狀且受緊密壓擠所形成之球狀或橢圓球狀，通常可溶於液體中，如血紅蛋白等。

  • 以營養性質分類：

  1. 完全蛋白質：含有足量的必須胺基酸以供組織所需，同時還能夠促進正常的生長速率。
  2. 部分完全蛋白質：為生長發育所需，缺了它們生命仍可維持。
  3. 不完全蛋白質：光靠它們並不足以應付組織新陳代謝所需，因而不足以維持生命。

蛋白質的溶解度

  • 受到溶液中的酸鹼度及離子濃度影響很大。

  • 其影響因素如下：

  1. pH值：當pH值在其等電點（pI）時，溶解度最小。
  2. 鹽濃度：當在低濃度時，蛋白質的溶解度隨著鹽濃度的增加而增加，稱為鹽溶Salting-in。當鹽濃度高至某一濃度時，蛋白質的溶解度隨著鹽濃度的增加而減少，稱為鹽析Salting-out。
  3. 溶媒的介電常數（Dielectric contant）：酒精、丙酮的常數較水小，使蛋白質分子在此溶媒中的斥力較小，溶解度較低。
  4. 溫度：在一定的溫度（約0~40℃）下，大部份的蛋白質溶解度隨溫度的上升而增加。

植物性蛋白質

  • 傳統分類上依其溶解度可分為四大類

  1. 水溶性蛋白質：如白蛋白(albumin)，溶於水或稀的中性緩衝溶液，蛋白質分子可藉加熱而互相凝聚。這類蛋白質通常為酵素。
  2. 鹽溶性蛋白質：如球蛋白(globulins)，不溶於水，溶於0.4M鹽溶液，溶於稀溶液；鹽析便是其不溶於高鹽溶液之結果。
  3. 醇溶性蛋白質(prolamin)：可溶於70~90%乙醇溶液。
  4. 麩蛋白(glutelins)：溶於稀酸或稀鹼溶液之麩蛋白(glutelins)。
  • 通常具有酵素活性的蛋白質為白蛋白或球蛋白。
  • 以穀類而言，白蛋白和球蛋白常集中在胚乳、糠及糊粉層，少部分在內胚芽，以營養觀點來看，白蛋白和球蛋白都是屬良好胺基酸平衡的蛋白質，含較豐富離胺酸、色胺酸及甲硫胺酸。在穀類中，醇溶蛋白和麩蛋白屬儲存性蛋白質，可供種子使用。

小麥蛋白

  • 小麥約含有13%的蛋白質，集中於胚乳外側，主要是由水溶性白蛋白(albumin)、球蛋白(globulin)及非水溶性醇溶蛋白(gliadin)、麥穀蛋白(glutenin)組成，而構成小麥麵筋蛋白中主要含有醇溶蛋白和麥穀蛋白。其中胺基酸以麩胺酸含量最多達45%，早期曾利用麵筋製造味精。

      理化性質

     1. 醇溶蛋白

  • 相對分子質量27000～28000，是一種多聚物，在60%～70%的乙醇中溶解度最大，但在無水乙醇中不溶解。
  • 微溶於水，在稀的甲酸、丙酸、苯、醇、對甲苯冰醋酸溶液中都能溶解，也能溶解在弱酸和弱鹼的溶液中，其等電點為6.41～7.1。
  • 胺基酸組成相當完全，其中麩胺酸含量高達38.87%，故常用小麥麵筋製取味精。

2. 麥穀蛋白

  • 不溶於水和酒精，與醇溶蛋白結合在一起很難分離，微溶於熱的乙醇，但冷卻後便成絮狀而沉澱，只有尚未乾燥的麥穀蛋白才非常容易溶解於弱鹼和弱酸，並在中和時又沉澱出來。
  • 白蛋白為子粒質量的0.3%～0.4%，其等電點為4.5～4.6。
將小麥的麵糰在水中揉洗的時候，它一部分澱粉粒和麩皮微粒脫離麵糰成為懸浮狀態，另一部分則溶解於水中，剩餘部分為塊狀的膠皮狀物稱為麵筋。

小麥麵筋與其他蛋白質不同，對熱的敏感性差，需加熱到80℃左右才會凝膠化。說明麵筋中的分子間多為S-S交聯，即麵筋蛋白是牢固的三級或四級結構構成的。因此，如果用還原劑切斷麵筋蛋白的S-S交聯，其熱敏感性就會顯著提高。

※補充－麥穀蛋白加水揉和，結構開始變化

圖①麥穀蛋白的構造是兩條帶子於末端互相連結。因為麥殼蛋白也是一種蛋白質，所以這種「帶子」其實是由胺基酸連結成為一長串而形成的。

麥殼蛋白的構成胺基酸因含有較多麩醯胺酸，所以乾燥狀態下會因麩醯胺酸彼此結合而變成兩條軌道般的形狀。此時加水揉和的話，水分就會進入這兩條軌道之間，成為圖②那樣的小圓圈。

再繼續加入大量水分，即會出現如同圖③的大圓圈為小麥麵粉具有的彈性。

黃豆蛋白

  • 黃豆又稱大豆，為植物性蛋白質，約含有36%蛋白質，主要為球蛋白84％。除了甲硫胺酸稍嫌不足外，其他必需胺基酸含量豐富，是一種完全蛋白質。大豆蛋白是一種常見的肉類替代品。
  • 黃豆含大量的植酸、亞麻酸等不飽和脂肪酸。
  • 含有大豆異黃酮、卵磷脂、黃豆皂素以及各種維生素A、B、D、E和豐富微量元素如鈣、磷、鐵等礦物質。

    ※補充－黃豆特殊成分

  • 皂素：豆漿煮沸發生泡沫主因，具有苦味對黏膜有刺激性，具有溶血作用，會破壞紅血球。
  • 胰蛋白酶抑制劑：生食大豆是有毒的，此毒素成分為山道寧，經加熱至80℃以上可破壞毒性。
  • 脂質氧化酶：引起豆臭味主因，尤其酮類中乙基乙烯酮具有典型的豆臭味。
  • 大豆異黃酮：有植物性雌激素和黃豆素可以抑制低密度脂蛋白膽固醇氧化，有預防心血管疾病的功效。
大豆蛋白的分類

  • 根據溶解度分類

  1. 白蛋白占大豆蛋白質的5%左右，稱非酸沉澱蛋白。
  2. 球蛋白(酸沉澱蛋白)約占90%，可用食鹽溶液萃取，再經反覆透析沉澱而得。這種蛋白質也可溶於水或鹼溶液，加酸調pH至等電點4.5或加硫酸銨可析出沉澱。

  • 根據生理功能分類

  1. 貯藏蛋白是主體，約占總蛋白的70%左右，沒有生物活性。
  2. 生物活性蛋白包括胰蛋白酶抑制劑、澱粉酶、血球凝集素、脂肪氧化酶等，在總蛋白中所占比例不多，但對大豆製品的質量卻有重要影響。

小麥蛋白與大豆蛋白的差異

 

醇蛋白

麩蛋白

白蛋白

球蛋白

小麥蛋白

40%

46%

9%

5%

大豆蛋白

0%

0%

40%

60%


   小麥蛋白

  • 醇溶蛋白所含離胺酸、色胺酸及甲硫胺酸低，單鏈形成分子內雙硫鍵，提供小麥麵糰的黏性。
  • 麩蛋白在胺基酸的組成分方面變化較大。以小麥而言，其麩蛋白的胺基酸組成和醇溶蛋白相似，而在玉米方面，就和小麥有差別，其麩蛋白質比醇溶蛋白含較豐富的離胺酸。麩蛋白多鏈形成分子間雙硫鍵，提供小麥麵糰的彈性。

   黃豆蛋白

  • 白蛋白和球蛋白都是屬良好胺基酸平衡的蛋白質，含較豐富離胺酸、色胺酸及甲硫胺酸。

參考文獻



留言

張貼留言