Chương II PROTEIN KHÁI NIỆM CHUNG VỀ PROTEIN Đònh nghóa: − Protein polymer sinh học, chứa nitơ, cấu tạo từ acid amin, có khối lượng phân tử lớn 5.000 danton bò kết tủa hoàn toàn acid tricloacetic 10% (TCA) − Protein cá thể SV khác chủng loại, số lượng phân bố quan Nguồn Protein Protein động vật: Thòt gia súc, gia cầm, cá, tôm, trứng, sữa,… Cua, cáy , tép, động vật thân mềm Phế liệu lò mổ tiết xương Protein thực vật: Hạt loại đậu, đặc biệt đậu nành Bèo hoa dâu, tảo, nấm Thành phần protein số loại thực phẩm Nguyên liệu Protein Gan 18 - 19 Tim 16 - 18 Mô thòt gia súc 16 – 22 Trứng (gà, vòt, chim cút) 13 – 15 Sữa bò 3–5 Thòt cá 17 – 21 Tôm 19 – 23 Mực 17 – 20 Ốc 11 – 12 Sò 8–9 Hến 4–5 Đậu nành 34 – 40 Đậu phộng loại đậu khác 23 – 27 Bắp – 10 Lúa 7–8 CẤU TẠO PHÂN TỬ CỦA PROTEIN Thành phần nguyên tố H : 6-7.5% O : 21-24% số protein chứa lượng nhỏ C : 50-55% nguyên tố khác P, Fe, Zn, Cu, Mn, Ca N : 15-18% S : - 0.24% Trong Nitơ thành phần ổn đònh (16%), người ta thường đònh lượng Nitơ dựa vào để tính hàm lượng protein: % protein = 100/16 * %N = 6,25 * %N Acid Amin Đònh nghóa  Acid amin đơn vò cấu trúc sở protein Các acid amin liên kết với thành phân tử protein  Acid amin dẫn xuất acid carboxylic hydro thay nhóm amin vò trí  hay   Công thức chung là:   R CH COOH NH2 R CH CH2 COOH NH2  Có 100 loại acid amin khác tự nhiên có 22 loại  -acid amin tham gia vào cấu trúc protein Tuy có 22 loại, khác thành phần trình tự sẵp xếp acid amin dẫn đến đa dạng cấu tạo protein  Trong dung dòch pH = 7, acid amin tồn chủ yếu dạng ion lưỡng cực R CH COOPhân loại theo cấu tạo Nhó Tên m Monoamino monocarboxylic NH3+ Số aa Diamino monocarboxylic Monoamino dicarboxylic amid aa dicarboxylic acid amin chứa S Tên aa Glycin Alanin Valin Leucin Isoleucin Serin Threonin Lysin Arginin Aspatic Glutamic Asparagin (R=(NH2)COCH2), Glutamin (R=(NH2)COCH2CH2 ) Cystein (R=(SH)CH2), cystin (R=(alanin)-S-S(alanin)), methionin R (R=H), (R=CH3), (R=(CH3)2CH), (R=(CH3)2CH2CH), (R=(CH3)(C2H5)CH), (R=(HO)CH2), (R=(HO)(CH3)CH) (R=(NH2)(CH2)4), ((R=(NH2)(NH)CNH(CH2)3) (R=(COOH)CH2), (R= (COOH)CH2CH2 acid amin dò vòng (R=CH3S(CH2)2) Proline Oxiproline HO acid amin nhân thơm COOH N H Tryptophane Histidin COOH N H N HN Phenylalanine Tyrosine N CH2 CH2 CH2 HO CH2 Phân loại theo tính chất dinh dưỡng Acid amin thay thế: thể tổng hợp từ aa khác Acid amin không thay thế: thể không tự tổng hợp được, phải bổ sung đặn Người lớn: acid amin KTT – Val, Leu, Ileu, Thr, Met, Phe, Try, Lys Trẻ em: acid amin + Arg, His Nhu cầu acid amin không thay stt Acid amin Nhu cầu, g/ngày stt Acid amin Nhu cầu, g/ngày Valin 8,8 Lysin 5,2 Leucin 9,0 Tryptophan 1,1 Isoleucin 3,3 Phenylalanin 4,4 Threonin 3,5 Histidin 2,0 Methionin 3,0 10 Arginin 2,0 Độ hòa tan số acid amin nước [g/100g nước] Nhiệt độ [oC] Acid amin 25 50 75 100 L-Alanine 12,73 16,51 21,79 28.51 37.30 L-Cistine 0,005 0,011 0,024 0,052 0,114 L-Glutamic acid 0,341 0,843 2,186 5,553 14,00 Glycine 14,18 24,99 39,10 54,39 67,17 L-Hydroxyproline 28,86 36,11 45,18 51,67 L-Leucine 2,270 2,19 2,66 3,823 5,638 L-Methionine 1,818 3,381 6,070 10,52 17,60 L-Proline 127,4 162,3 206,7 239,0 L-Tryptophane 0,823 1,136 1,706 2,795 4,987 L-Tyrosine 0,020 0,045 0,105 0,244 0,565 L-Valine 8,34 8,85 9,62 10,24 Tính chất acid amin Tính chất vật lý: − Tinh thể, màu trắng, bền nhiệt độ 20-250 − Đa số có vò ngọt, (glutamate Na bột ngọt, Asp, Lys) − Tan tốt nước, mức độ tan có khác − Phổ hấp thu: vùng hấp thu tử ngoại 240-280 nm, acid amin nhân thơm tyr, phe có phổ hấp thu 280nm − Tính hoạt quang: Có hai dạng đồng phân quang học, dạng D L Protein chứa aa dạng L, động vật thực vật hấp thu dạng L, dạng D có ảnh hưởng xấu đến trình trao đổi chất COOH COOH H2N C* H H (L.a.acid) R C* NH2 R (D.a.acid) − Tính bền với acid, base: → Dưới tác dụng acid: không xảy tượng racemic hóa, chuyển từ dạng L sang D → Dưới tác dụng kiềm: acid amin bò racemic hóa, giá trò dinh dưỡng acid amin Tính chất hóa lý: Tính điện ly lưỡng cực: aa có hai nhóm chức –COOH –NH nên dung dòch tồn dạng, dạng phân tử dạng ion lưỡng cực R CH COOH R CH COO- NH3+ NH2 Trong môi trường acid (H+) phân ly nhóm -COOH bò kìm hãm, phân tử acid amin tích điện (+) , tác dụng base R CH COO- H+ R NH3+ CH COOH + NH3 (cation) Trong môi trường kiềm (dư -OH- ), phân ly nhóm -NH2 bò kìm hãm, phân tử acid amin tích điện (-) , tác dụng acid R COO- CH NH+ OH - R CH NH2 COO- + H2O (anion) Mỗi acid amin tồn pH phân tử acid amin trung hòa điện, gọi điểm đẳng điện (pI), tổng điện tích (-) (+) không PA : pH phân tử acid amin bắt đầu tích điện (+) PB : pH phân tử acid amin bắt đầu tích điện (-) pH A + pH B pI = Glycin pA = 2,34 , pB = 9,60 pI = 5,67 Đa số aa trung tính có pI vùng pH acid amin yếu Điểm đẳng điện số acid amin Acid amin Alanin Arginin Asparagin Aspartic Cistein Cystin Glutamin Glutamic pI 6,0 10,8 5,4 2,8 5,0 5,1 5,7 3,2 Acid amin Glycin Histidin 4-hydroxyprolin Isoleucin Leucin Lysin Methionin Phenylalnin pI 6,0 7,5 5,7 6,0 6,0 9,6 5,7 5,5 Acid amin Prolin Serin Threonin Tryptophan Tyrosin Valin β-Alanin pI 6,3 5,7 5,6 5,9 5,7 6,0 6,9 Tính chất hóa học: [1] Phản ứng với acid Nitrơ HNO2 R COOH CH NH2 + R HNO2 CH COOH OH + N2 + H2O Đo lượng Nitơ thoát ra, đònh lượng a amin (ph pháp Van-Slyke) [2] Phản ứng với Formol (formaldehyd) R CH COOH NH2 + O R HC CH N H COOH CH2 + H2O Đònh phân acid NaOH (đònh lượng aamin tự ph pháp Sorensen) [3] Phản ứng với ninhydrin: O O O +R CH COOH OH O NH2 O H + NH + CO2 + O R C H Ninhydrin ninhydrin khử Khi pH môi trường lớn , xảy phản ứng tiếo theo Khi ninhydrin khử NH tiếp tục phản ứng với ninhydrin tạo phức có màu xanh tím O H OH O O + NH3 + O O O O + N O 2H2O O Phức Ruheman (xanh tím) [4] Tạo phức với kim loại nặng: Tác dụng với kim loại nặng, kim loại hóa trò II tạo muối nội phức, đặc biệt với Cu tạo màu đặc trưng COO R CH NH2 NH2 Cu CH R COO Các kiểu liên kết hóa học acid amin: [1] Liên kết peptid: Gốc –COOH aa kết hợp với gốc α-NH2 aa khác, loại phân tử nước Liên kết peptid bền ( > 400kj/mol) , sở tạo nên phân tử protein R1 NH2 R1 CH COOH + HHN CH COOH NH2 CH CO NH CH R2 R2 liên kết peptid R1 NH2 COOH R3 CH COOH + HHN CH COOH + HHN CH COOH + HHN CH R2 R4 R1 NH2 COOH R3 CH CO NH CH R2 CO NH CH CO NH CH COOH R4 Những sản phẩm gọi chung peptid Tùy độ dài số liên kết peptid ta có pepton, peptid, polypeptid,… [2]Liên kết thứ cấp: Liên kết Hydro: O ( C lk H2 ) ( Liên kết liên kết yếu, không bền (8-12 kj/mol) Số lượng liên kết lớn H N ) Liên kết Disulphua (cầu–S-S-) • Liên kết đồng hóa trò • Rất bền vững (300 kj/mol) Liên kết ion ( liên kết muối) • Liên kết tónh điện, tạo gốc phân cực, mang điện tích (+), (-) có phân tử protein : OH-, NH3+ , COO-, … • Khá bền (>160 kj/mol) Liên kết lỵ nước: (Liên kết Val der Walls) • Giữa nhóm kỵ nước ( -CH3, -C2H5 , -C6H5) • Không bền (4-8.5 kj/mol)) Peptid Đònh nghóa: Chuỗi acid amin liên kết với liên kết peptide Liên kết peptide bền (>400KJ/mol), sở tạo nên phân tử protein Phân loại: theo số acid amin có chuỗi peptide aa n=2 dipeptid số liên kết peptid = aa n=3 tripeptid số liên kết peptid = n aa n polypeptid số liên kết peptid = n -1 Tính chất: Phân ly lưỡng cực: tuỳ thuộc số lượng vó trí aa thành phần Tính cảm quan: Đa số peptid có vò đắng (ngọt: Aspartame, Neutrosweet; mặn: taurine) Cấu trúc phân tử Protein Cấu trúc bậc I  Cấu trúc mạch thẳng, chuỗi polypeptid tạo thành acid amin liên kết với liên kết peptid Chỉ có loại liên kết liên kết peptid  Các gốc R mạch bên nên chiều dài chuỗi protein không phụ thuộc tính chất aa mà phụ thuộc vào số lượng aa R1 NH2 R3 CH CO NH CH CO NH CH CO R2 NH CH COOH R4 Cấu trúc bậc II Vì tất aa có Cα bất đối nên có khả quay tự quanh C α, làm mạch polypeptid có khuynh hướng hình thành cấu trúc xoắn, cấu trúc bậc II R1 NH2 C* H H CO NH C* R2 R3 CO NH C* COOH H Cấu trúc xoắn ổn đònh nhờ vô số liên kết hydro gốc –C=O acid amin với gốc –N-H acid amin thứ ba đứng sau Số lượng liên kết hydro lớn Do liên kết yếu giúp cho cấu trúc xoắn bền vững Cấu trúc bậc hai cấu trúc điển hình protein dạng sợi: keratin (tóc), collagen (da, xương), không tan nước Cấu trúc xoắn α  Một chuỗi polypeptid có hình xoắn ốc giống lò xo  Mỗi vòng xoắn có 3.6 gốc acid amin (18 gốc tạo vòng xoắn) Mỗi acid amin mhư bậc thang cao 1.5 A0 ( A0 = 10 -10 µm)  Có thể có xoắn α phải xoắn α trái (cùng ngược chiều kim đ hồ)  Rất bền, có số liên kết hydro tối đa, nhóm -CO-NH- tạo liên kết hydro Gấp nếp β  Từ nhiều chuỗi polypeptid, có dạng tờ giấy gấp nếp  Các mạch duỗi tạo liên kết hydro nhóm chuỗi polypeptid khác Cấu trúc bậc III - Hình thành cấu trúc xoắn tiếp tục cuộn tròn - Liên kết: peptid, hydro, disulfur, kỵ nước, ion, ester,… - Độ hòa tan tốt, nhờ phân bố gốc háo nước bề mặt phân tử Cấu trúc bậc IV - Hình thành tiểu cầu bậc kết hợp lại liên kết ngang - Liên kết tiểu cầu: hydro, Van Dervals, ion, cầu disulfur - Thường có hoạt tính sinh học: enzym, vận chuyển Oxy - Mất cấu trúc 3, hoạt tính sinh học Phân loại Protein Protein đơn giản (homoprotein): Cấu tạo từ chuỗi polypeptid, sản phẩm thuỷ phân có a.a Dựïa vào tính chất hòa tan, chia nhóm nhỏ Nhóm protein Albumin MLT=45000 MHT=65000 Phân loại protein đơn giản Đặc tính Dung môi Dạng cầu Nước Dễ biến tính nhiệt Dễ kết tủa Phân bố Lòng trắng trứng, huyết thanh, lecosin (lúa mì), Globulin (NH4)2SO4 bão hòa M = 100000 – 300000 Prolamin M = 26000 – 40000 Glutelin M từ 50000 đến vài triệu danton M = 8000–10000 Tính kiềm mạnh chứa 60 – 80% Arg Protein kiềm Protamin Histon legumelin(đnành) Dd muối loãng Eudestin (hbông) NaCl,KCl 4-10% Glysin (đ.nành) Archin (đphộng) Huyết Ethanol 70-80% Gliadin (l.mì) Hordein (đ mạch) Zein (bắp) Kiềm, acid loãng Glutelin (lúa mì), (0,2 – 2%) Orizenin (lúagạo) Nước loại Nhân tế bào khác Phấn hoa Tinh dòch cá nt Nhân tế bào Protein phức tạp (heteroprotein): Chuỗi polypeptid liên kết với nhóm phi protein glucid, lipid, gọi nhóm ngoại Tùy vào nhóm ngoại ta chia protein phức tạp nhóm sau: Protein Nucleoprotein Mucoprotein Lipoprotein Phosphoprotein Metalo-protein Cromo-protein Phân loại protein phức tạp Phi protein Đặc điểm Acid nucleic Gắn vào a.a kiềm Glucid Glycoprotein: lkếtPro-Glu số acid lkết đồng hóa trò Mucoid(muxin): liên kết P-Glucid liên kết ion Lipid: Vận chuyển lipid triglycerid, phosphatid Acid Lkết ester với -OH phosphoric Ser hay Thr KL-Fe, Mg, Cu, Zn, … Chất màu Vchuyển, dự trữ kim loại; Coenzym quang hợp, h hấp, phứng oxyhóa khử Tồn Nhân ribosom Mô liên kết, máu, hormon Nước miếng huyết tương, màng tbào, hdiệp lục, óc, sữa,… Casein (sữa), Vitelin, vitelinin, photvitin (trứng) Hemoglobin Hemoglobin (đỏ) Rodopsin (vàng, n ngoại caroten) TÍNH CHẤT CỦA PROTEIN Tính chất vật lý [1] Hình dạng: Sợi: Tỉ lệ dài / rộng = hàng trăm, hàng nghìn 10 Protein cấu trúc (keratin lông, tóc, fibroin, miozin cơ) Không tan nước, bền với tác nhân hóa học, cấu trúc bền chặt Cầu: Tỉ lệ trục lớn / trục nhỏ = 4,5 ÷ 20 Protein chức (enzym, hormon,…) Dễ tan nước dd muối loãng, nhạy cảm với phản ứng hóa học Trung gian: Cấu trúc sợi, không dài Tương đối dễ tan Fibroin (tơ), miofibrin (cơ) [2] Kích thước, trọng lượng phân tử Một protein có kích thước trung bình có 100 – 500 acid amin Khối lượng phân tử từ vài ngàn đến vài triệu dalton Protein Citocrom C Ribonuclea Liozim Mioglobin Tripsine Bromelin Pepsine Albumin trứng M 11600 12700 14400 17800 24000 25000 36000 44000 Protein Hemoglobin Albumin huyết Hexokinase Lactatdehydrogenase Catalase Urease Miozin Virus thuốc M 64500 69000 96000 150000 250000 483000 620000 40590000 [3] Tính khuếch tán: Protein khuếch tán chậm nhiều so với chất có khối lượng phân từ nhỏ Dựa vào tính chất này, làm protein phương pháp thẩm tích (dyalise) [4] Tính chất quang học: Khuếch tán ánh sáng: hạt protein dd gây tượng khuếch tán ánh sáng Khúc xạ ánh sáng: Chỉ số khúc xạ (chiết xuất) phụ thuộc nồng độ protein dung dòch Hấp thu ánh sáng: dd protein hấp thụ ánh sáng có bước sóng 180–220nm 250–300nm Tính chất Hóa lý Tính điện ly lưỡng cực: pI phụ thuộc vào tính điện ly a.a thành phần, phân tử protein chứa acid amin Nếu acid amin tích điện protein tích điện Và tùy thuộc pH mà tích điện thay đổi (pI pH đẳng điện protein) Protein pI Protein pI Protein pI Pepxin 1.0 Tripxin 10.5 Hemoglobin 6.8 Gelatin 4.9 Citocrom 10.6 Ribonuclease 7.8 Albumin trứng 4.6 Prolamin 12.0 Alb.huyết 4.9 Cazein 4.7 Globulin 5.2 11 Tính công nghệ: tập hợp tất tính chất hóa lý protein gây biến đổi trình chế biến bảo quản [1] Tính hydrat hóa: khả kết hợp với nước Các nhóm ưa nước bề mặt phân tử protein (-COOH, NH , -OH,…) có khả hydrat hóa cao, kết hợp với phân tử nước nhờ liên kết hydro tạo thành lớp vỏ hydrat dày A0, giúp phân tử protein bền vững dung dòch Protein ngâm vào nước ngậm nước trương nở, không phân tán [2] Tính hòa tan – tạo tủa:  Protein có tính hòa tan tốt tính hydrat hóa không cao ngược lại  Lớp vỏ nước làm phân tử protein trượt khỏi phân tán dung môi  Tính chất hòa tan protein phụ thuộc nhiều yếu tố: pH, nhiệt độ (>50 oC), dung môi, nồng độ muối (0,5%; (NH4)2SO4 > MgCl2 > NH4Cl > NaCl > KCl),… yếu tố làm phá vỡ lớp vỏ hydrat protein  pI = pH đẳng điện, pH tính tan protein thấp [3] Sự biến tính: (denaturation)  Biến tính (BT) thay đổi cấu trúc không gian protein tác động môi trường, dẫn đến thay đổi tính chất ban đầu protein  BT làm thay đổi cấu trúc bậc II, III, IV mà không làm thay đổi cấu trúc bậc I  Biến tính thuận nghòch: Nếu loại bỏ tác nhân gây biến tính, phân tử protein khôi phục lại cấu hình không gian ban đầu, khôi phục lại tính chất đầu  Biến tính bất thuận nghòch: Không trở lại tính chất ban đầu Lkết cầu disulfua bò đứt  Tính chất protein sau biến tính : Độ hòa tan giảm; Khả hydrat hóa giảm; Mất hoạt tính sinh học; Dễ bò thủy phân hơn; Độ nhớt dung dòch tăng  Các tác nhân gây biến tính: Nhiệt độ : Tăng 10 0C tốc độ biến tính tăng 600 lần Biến tính nhiệt độ cao: > 60 0C Biến tính nhiệt độ thấp: pH: cao hay thấp gây biến tính không thuận nghòch Muối kim loại: muối Na, K < muối KL kiềm thổ < muối KL chuyển tiếp Cu, Fe, Bức xạ: tia xạ γ, α, UV, siêu âm làm đứt cầu disulfur, liên kết ion,… Cơ học: nhào, trộn, cán, đánh,… [4] Khả tạo gel:  Khi protein bò biến tính, mạch polypeptid bò duỗi liên kết với tạo thành mạng lưới không gian ba chiều Mỗi chỗ tiếp xúc nút mạng Mạng lưới protein có khả giữ nước mạng cử chúng, trạng thái gọi trạng thái gel protein  Các nút mạng tạo thành lk kỵ nước, lk hydro, hay lk tónh điện  Acid hóa nhẹ thêm chất đồng tạo gel (polysaccharide)để gel [5] Khả tạo nhũ Phân tử protein có nhóm ưa nước nhóm kỵ nước, có khả vừa kết hợp với H2O vừa kết hợp với hạt dầu, làm giảm sức căng bề mặt phân pha [6] Khả tạo bọt 12 Bọt thực phẩm thường chứa không khí hay CO 2, ép sát vào có hình đa diện Màng bọt khí có cấu trúc protein Protein biến tính làm tăng độ bền bọt [7] Hấp phụ Do có bề mặt phân tử lớn, nên protein có trường lực phân tử lớn có khả hấp phụ chất K,L,R khác [8] Khả tạo sợi Khi protein bò biến tính duỗi mạch liên kết theo trục cố đònh, tạo sợi Điều chỉnh pH giá trò pI bổ sung thêm polysaccharide nước để tăng độ bền vững cho sợi protein Các phản ứng đặc trưng Phản ứng Lorry - Thuốc thử Lorry chứa LiSO4 molipdat Na - Tác dụng với a.a có vòng thơm, hấp thu cực đại 750 nm - Độ nhạy cao, tạo phức màu xanh tím, phát protein khoảng nồng độ 1µg/mL - Cường độ màu tùy thuộc nồng độ protein loại protein Một số chất tăng hay giảm cường độ màu, muốn kết xác phải tinh protein trước Phản ứng Biure - Chỉ xảy dipeptide trở lên Tạo phức tím hồng với CuSO môi trường kiềm Cực đại hấp thu 540 nm CuSO4 + 2NaOH H C O N Cu(OH)2 + Na2SO4 CH R1 C H R2 O N H CH C N O R4 O CH R3 C N CH H +NaOH 13 OH N C OH CH C R2 N OH CH C R1 N OH CH C R4 N CH R3 Cu(OH)2 R2 C R1 CH N O O N C CH N CH C Cu C R3 OH N CH R4 (Phức màu xanh tím) CHUYỂN HOÁ PROTEIN TRONG CƠ THỂ Sự chuyển hóa Protein Protein thức ăn vào thể tham gia trình chuyển hóa Protein thức ăn Thủy phân Acid amin Oxy hóa Tổng hợp Các sản phẩm chuyển hóa Tổng hợp protein cho thể Dạ dày: • Niêm mạc dày tiết tiền enzym pepsinogen, hoạt hóa nhờ dòch dày có HCl pH 1.5  2.2  pepsin hoạt động • Enzym pepsin hoạt động thủy phân sơ protein thành polypeptid Ruột: • Các tiền enzym tripsinogen, chimotripsinogen, protease hoạt hóa phản ứng dây chuyền • Protein bò thủy phân hoàn toàn thành acid amin nhờ enzym • Các acid amin vận chuyển qua thành ruột, vào mao mạch vào máu, theo máu tới quan Sự chuyển hóa acid amin • Sinh tổng hợp protein (phần lớn) • Chuyển hoá theo nhóm NH2 • Chuyển hoá theo nhóm COOH • Chuyển hoá theo nhóm - R 14 • Một phần nhỏ acid amin: trình oxy hóa khử sinh học tạo nhiệt lượng Q (giải phóng hóa sẵn có), tạo thành khung C (dẫn xuất acid amin) cần thiết cho trình trao đổi chất, sinh tổng hợp chất có hoạt tính sinh học Chuyển hóa acid amin theo –NH2 (quá trình desamin hóa) a Desamin hóa theo phản ứng thuỷ phân: R CH COOH + H20 R CH COOH + NH3 OH NH2 b Desamin hóa theo phản ứng khử: R CH COOH + H2 Enzym R COOH + NH3 CH2 NH2 c Desamin hóa theo phản ứng oxy hóa: R CH COOH R NAD NADH NH2 C H2 O COOH R C COOH + NH3 O NH d Desamin hóa theo phản ứng khử nội phân tử: R CH2 CH R COOH CH2 COOH + NH3 CH NH2 NH2 Chuyển hoá theo gốc –COOH a Decarboxyl hóa: R CH R COOH CH2 NH2 + CO NH2 b Tạo adenylat: O R CH NH2 COOH + R ATP Adenosin Triphosphate CH C AMP NH2 + P-P Pyrophosphate Aminoacyl adenylate Chuyển hóa qốc R a Tyrosin từ Phenylalanin O CH2 CH NH2 COOH [O] HO O CH2 CH COOH NH2 b Alanin từ acid pyruvic 15 CONH2 CONH2 COOH C O COOH CH2 + CH3 CH2 C CHNH2 CH3 COOH (glutamin) (piruvic) CH2 + O CH2 CHNH2 COOH (a glutamic) (alanin) c Chuyển acid amin Cetoacid A + Acid amin B = Acid amin A + Cetoacid B R1 CH COOH + R2 CH COOH R2 CH NH2 O COOH + R1 CH COOH NH2 O Sự chuyển hóa sản phẩm cuối NH3 Động vật: tạo acid amin R C COOH + NH3 R - H 2O C O COOH R NADH2 NAD NH C COOH NH2 Thực vật: kết hợp với acid hữu thành muối amon COOH COONH4 + COOH CO2 2NH3 COONH4 thải trình hô hấp Chu trình Ornithin: tổng hợp Ure, chuyển hóa NH3 CO2 16 COOH NH2 O C NH2 NH NH COOH (CH2)3 N C CH2 NH2 CH C COOH NH COOH (CH2)3 (CH2)3 CH2 NH CHNH2 CHNH2 CHNH2 CHNH2 COOH COOH Aspartic COOH COOH Xitrulin COOH Acid carbamic CH COOH Acid fumaric Arginin Argino succinic NH2 CH NH2 C O OP Carbamyl phosphate CHUYỂN HOÁ PROTEIN TRONG CHẾ BIẾN VÀ BẢO QUẢN TP Sự chuyển hóa trình chế biến [1] Thủy phân • Tác nhân thủy phân OH-, H+ (hóa học), enzym protease (sinh học) Protein Peptid Pepton Acid amin • Protein peptid + acid amin (gây tượng đắng) • Acid amin + đưòng phản ứng Maillard (tạo Melanoidin) • Acid amin tham gia phản ứng oxy hóa H C N O Liên kết peptid + H2O C OH + NH2 O 17 +H2O R CH COOH -CO2 R CH2 OH OH R CH -CO2 COOH R CH2 NH2 R CH COOH NH2 -NH3 -CO2 R CHO O CH2 N H CH CH3 COOH N NH2 H Acid Aspartic Cysteine,Cystine, Methionine N Scartol CH3 CH2 Indol H SH Ethyl mercaptide CH2OH CH2 SH Ethanol mercaptol • Ứng dụng phản ứng thủy phân chế biến  Thủy phân hoàn toàn: Magi, nước tương, nước mắm, Philatob,…  Thủy phân không hoàn toàn: chao, mắm, … [2] Biến tính • Mất hoạt tính sinh học: chế phẩm enzym • Mất tính hòa tan: bột sữa, bột trứng • Gây đông tụ: trứng, nước mắm • Tạo trạng thái cấu trúc mong muốn • Tạo gel, làm đông: fromage, yaourt, đậu hũ, … • Tạo độ xốp, độ đàn hồi, độ dai: bánh lan, bánh mì, chả, … Điều kiện bảo quản: • Khử enzym ( tia cực tím, nhiệt độ) • Giảm độ ẩm (avv) ( sấy, lạnh đông, thêm chất hút ẩm: đường,muối) • Bổ sung chất ức chế vi sinh vật • Bổ sung tác nhân làm bền, VAI TRÒ CỦA PROTEIN Vai trò sinh học: thiếu 18  Xúc tác: enzym  Vận chuyển chất: hemoglobin, mioglobin (ĐV có xương sống) hemoxiamin (ĐV không xương sống)  Điều khiển chuyển động: mô (chuyển động trượt lên hai sợi protein, sợi to chứa miozin, sợi mảnh chứa actin, troponiozin, troponin)  Bảo vệ: loại kháng thể (Interferon chống nhiễm vi rút, pritein tham gia trình đông máu,…)  Truyền xung thần kinh: rodopxin mắt  Điều hòa: trình truyền thông tin di truyền, điều hòa trình trao đổi chất, protein hoocmon, protein ức chế đặc hiệu enzym  Kiến tạo chống đỡ sinh học: dạng sợi (sclerobin lớp vỏ côn trùng fibroin tơ tằm, tơ nhện, collagen, eslastin mô liên kết mô xương đảm bảo độ mềm dẻo xương)  Dự trữ dinh dưỡng: cung cấp acid amin cho thể Vai trò dinh dưỡng  Là hợp chất chủ yếu cấu tạo tế bào, thành phần thiếu phần ăn hàng ngày  Thiếu protein:  Suy dinh dưỡng, sút cân, chậm lớn, giảm khả miễn dòch số bệnh  Bất bình thường hoạt động số quan chức năng, gan, tuyến nội tiết, hệ thần kinh  Thay đổi cấu tạo hình thái xương (giảm lượng Ca, tăng lượng Mg) Vai trò Công nghệ thực phẩm  Tạo cấu trúc, hình khối, tạo trạng thái cho sản phẩm thực phẩm: Protein tơ cơ, thòt tạo cấu trúc gel giò lụa Ruột bánh mì xốp khả tạo bọt tính tạo gel gliadin, glutelin bột mì Protein hòa tan malt mà bọt CO2 bia bền Cazein sữa, đông tụ phomai Gelatin tạo gel ( có da động vật ) bền  Tạo nên chất lượng thực phẩm: Acid amin + đường  sản phẩm màu nâu hương đặc trưng vỏ bánh mì Acid amin + polyphenol chè  mùi chè đặc trưng Có khả cố đònh đường TINH SẠCH PROTEIN Nguyên tắc điều cần ý tách tinh chế protein - Luôn giữ nhiệt độ thấp (-100C) 19 - Tránh pH cao hay thấp - Khi tách protein dung môi hữu phải tiến hành nhanh - Nếu thu nhận protein thường, phải vô hoạt enzym tránh phản ứng thủy phân Phá hủy tế bào rút chiết protein - Cơ học : nghiền với cát, máy nghiền, đông lạnh, - Hoá học : acetone, ethylic, glycerine, - Hoá lý : thẩm thấu khuếch tán, thẩm tích,… - Sinh học : enzym celullase Phương pháp tách hỗn hợp protein - Khối lượng phân tử: lắng, ly tâm siêu tốc - Tính hòa tan :điều khiển bằbg dung mội, muối,… - Hấp phụ : sắc ký cột, HPLC, sắc ký điện di Protein concentrate isolate - Protein concentrate chứa 65% protein , qua lần tách protein - Protein isolate chứa 90% protein , qua hai lần tách protein Đậu nành Đậu nành Xay bột Xay bột Tách béo Tách béo Chỉnh pI=4,6 Chỉnh pH=10 Lọc Lọc bã Sấy Chỉnh pI=4,6 P Conc Bã Lọc Sấy P isolate 20 21