氨基酸基本的理化性质专家讲座.pptx

6.1概述6.1.1氨基酸基本理化性质一、基本物理学性质包含基本组成和结构、溶解性、酸碱性质、立体化学、熔点、沸点、光学行为、旋光性、疏水性等。(一）溶解性质氨基酸在水中溶解度（25,g/L）氨基酸 溶解度氨基酸 溶解度氨基酸 溶解度丙氨酸(Ala)167.2精氨酸(Arg)855.6天冬酰胺(Asn)28.5天冬氨酸(Asp)5.0半胱氨酸(Cys)谷氨酰胺(Gln)7.2(37)谷氨酸(Glu)8.5甘氨酸(Gly)249.9组氨酸(His)异亮氨酸(Ile)34.5亮氨酸(Leu)21.7赖氨酸(Lys)739.0蛋氨酸(Met)56.2苯丙氨酸(Phe)27.6脯氨酸(Pro)1620.0丝氨酸(Ser)422.0苏氨酸(Thr)13.2色氨酸(Trp)13.6酪氨酸(Tyr)0.4缬氨酸(Val)58.1据OwenR.Fennema,FoodChemistry,MarcelDekker,Inc.1996,270氨基酸基本的理化性质专家讲座第1页依据氨基酸侧链与水相互作用程度可将氨基酸分作几类。含有脂肪族和芳香族侧链氨基酸，如Ala、Ile、Leu、Met、Pro、Val及Phe、Tyr，因为侧链疏水性，这些氨基酸在水中溶解度均较小；侧链带有电荷或极性集团氨基酸，如Arg、Asp、Glu、His、Lys和Ser、Thr、Asn在水中都有比较大溶解度；但依据电荷及极性分析也有一些例外，如脯氨酸属于带疏水基团氨基酸，但在水中却有异常高溶解度。（二）氨基酸疏水性氨基酸疏水性，是影响氨基酸溶解行为主要原因，也是影响蛋白质和肽物理化学性质（如结构、溶解度、结合脂肪能力等）主要原因。按照物理化学原理，疏水性可被定义为：在相同条件下，一个溶于水中溶质自由能与溶于有机溶剂相同溶质自由能相比所超出数值。预计氨基酸侧链相对疏水性最直接、最简单方法就是试验测定氨基酸溶于水和溶于一个有机溶剂自由能改变。普通用水和乙醇之间自由能改变表示氨基酸侧链疏水性，将此改变值标作G。不一样氨基酸G值以下表所表示。氨基酸基本的理化性质专家讲座第2页氨基酸侧链疏水性（乙醇水，kJ/mol）氨基酸 G氨基酸 G氨基酸 G丙氨酸(Ala)2.09精氨酸(Arg)天冬酰胺(Asn)0天冬氨酸(Asp)2.09半胱氨酸(Cys)4.18谷氨酰胺(Gln)-0.42谷氨酸(Glu)2.09甘氨酸(Gly)0组氨酸(His)2.09异亮氨酸(Ile)12.54亮氨酸(Leu)9.61赖氨酸(Lys)蛋氨酸(Met)5.43苯丙氨酸(Phe)10.45脯氨酸(Pro)10.87丝氨酸(Ser)1.25苏氨酸(Thr)1.67色氨酸(Trp)14.21酪氨酸(Tyr)9.61缬氨酸(Val)6.27当氨基酸G值为正时，其侧链含有疏水性，倾向于处于蛋白分子内部；G为负时，其侧链是亲水，倾向于处于蛋白分子表面。需要注意是，赖氨酸通常是蛋白质分子中亲水性氨基酸残基，但它G是正值，这是因为它侧链含有优先选择有机环境4个-CH2-基。（三）氨基酸光学性质 氨基酸中苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸分子中因为有共轭体系，所以能够吸收近紫外光。它们最大吸收波长（max)分别为260nm、275nm、278nm；在吸收最大波长光线时候还会发出荧光。氨基酸基本的理化性质专家讲座第3页二、基本化学性质关于氨基酸基本化学性质，在生物化学中已经进行了介绍。下面再依据OwenR.Fennema,FoodChemistry,作简明系统介绍；其主要线索还是氨基酸分子中所带官能团。氨基酸和蛋白质中官能团化学反应性官能团及反应 试剂和条件 产物 评论A.非氨基 1.还原甲基化 甲醛、NaBH4 蛋白放射性标识 2.胍基化 邻甲基异脲*，pH10.6,4,4d Lys转换成Arg 3.乙酰化 乙酸酐 去除正电荷 4.琥珀酰化 琥珀酸酐 在Lys上引入正电荷 5.巯基化 硫代仲康酸*在Lys残基引入巯基氨基酸基本的理化性质专家讲座第4页官能团及反应 试剂及条件 产物 评价 6.芳基化 FDNB*氨基酸序列测定 TNBS*产物同上 测定Lys残基(367nm)7.脱氨基 含1.5mol/LNaNO2乙酸，0 ROH+N2+H2OB.羧基 1.酯化 酸性甲醇 RCOOCH3+H2O 在pH大于6时，酯水解 2.还原 含氢硼化物四氢呋喃，三氟乙酸 RCH2OH 3.脱羧基化 酸、碱、热处理 胺 仅发生在氨基酸C.巯基 1.氧化 过氧甲酸 RCH2SO3H 2.封闭 氮丙环 RCH2SCH2CH2NH3+防止巯基氧化 碘乙酸 RCH2SCH2COOH 同上 苹果酸酐*对汞代苯甲酸 测定巯基含量(250nm)氨基酸基本的理化性质专家讲座第5页官能团及反应 试剂和条件 产物 评价 N-乙基马来亚胺 封闭 DTNB*测定巯基含量D.羟基 酯化 乙酰氯E.-SCH3(Met)1.烷烃化 CH3I 2.-丙醇酸三、主要分析判定反应（一）与茚三酮反应（略）（二）与邻苯二甲醛反应：在2-巯基乙醇存在下，氨基酸与邻苯二氨基酸基本的理化性质专家讲座第6页甲醛反应生成高荧光衍生物，在380nm激发时，在450nm含有最高荧光发射，用来定量分析氨基酸、肽和蛋白质。（三）与荧光胺反应含有伯胺基氨基酸、肽或蛋白质与荧光胺反应生成高荧光衍生物，在390nm时，在475nm含有最高荧光发射。此法可被用于氨基酸、肽或蛋白定量分析。氨基酸基本的理化性质专家讲座第7页6.1.2肽类物质6.1.2.1活性肽种类及功效 生物活性肽也称作功效肽，是近年来非常活跃研究领域，其应用包括到生物学、医药学、化学等各种学科，在食品科学研究及功效食品开发中也显示出美好前景。功效肽按照取得路径差异能够分作两种类型，一类是由生物体尤其是动物体内取得天然功效肽；另一类是利用动植物蛋白，经过水解或酶解，再经过活性筛选而取得外源性功效肽。一、天然活性肽 当前，由自然界已经取得了种类多样、功效各异生物活性肽，下页列举了一些这方面例证。昆虫抗菌肽昆虫抗菌肽：迄今为止，已经有150各种昆虫抗菌肽被分离判定，许多抗菌肽cDNA已被克隆测序并进行了初步基因定位和表示调控机制研究。昆虫抗菌肽已成为当前研究热点，一些抗菌肽正在经过基因工程技术开始工业化生产并用于农业、工业和食品卫生等多个领域。氨基酸基本的理化性质专家讲座第8页活性类型氨基酸数生理活性抗菌肽枯草菌素乳酸链球菌素LactocinS橡胶素神经肽脑啡肽-内啡肽强啡肽韩蛙皮素激素肽及激素调整肽催产素促肾上腺皮质激素加压素Amylin免疫活性肽-干扰素白细胞介素-2抗癌多肽肿瘤坏死因子环己肽未知3433435161714939937166-172133157-1716抑制革兰氏阳性菌抑制革兰氏阳性菌和乳酸菌抑制肉毒梭菌、李氏杆菌、金黄色葡萄球菌抑制含几丁质真菌鸦片样生物活性神经调整神经条件神经调整平滑肌收缩作用甾类合成刺激作用血管肌收缩作用胰岛素拮抗抗病毒、调整机体免疫反应T-细胞激活抗癌抗癌天然活性肽举例氨基酸基本的理化性质专家讲座第9页 昆虫抗菌肽是一类碱性多肽，含有分子量小、水溶性好、热稳定性强、无免疫原性，不易被水解等特征；同时还含有强而广谱抗菌、抗癌、抗病毒能力，对高等动物机体正常细胞无损伤。依据氨基酸组成和结构特征，可把昆虫抗菌肽分为4类：形成两性分子-螺旋抗菌肽类；有分子内二硫桥抗菌肽类；富含甘氨酸抗菌肽类和富含脯氨酸抗菌肽类。关于抗菌肽作用机理，现在人们比较一致看法是，不一样抗菌肽在其杀菌方式上可能存在一些差异。有经过在细菌膜上形成孔道，造成细胞内物质泄漏进而造成化学势丧失而到达杀菌效果；有能够干扰一定类型外膜蛋白基因转录，使对应蛋白合成量降低，从而造成细胞膜通透性增加，使细菌生长受到抑制。有些还可能抑制细菌细胞壁形成，使细菌不能维持正常细胞形态而生长受阻，等等。感染性疾病曾一度是人类生存所面临最大威胁。伴随抗生素创造和广泛使用，感染性疾病得到了一定程度控制，但依然是人类死亡一个主要原因。据WHO汇报，年全球死亡人数5570万，其中1440万由感染性疾病引发，占总死亡人数15.9%。过去几十年里，耐药性微生物不停产生和生物耐药性问题日益恶化，开发新抗感染药品已成为治疗感染疾病必由之路。昆虫抗菌肽因其独特抗菌、杀菌效果和良好应用前景最近成为抗感染新药开发热点。当前国外在抗菌肽临床应用方面进展较快，在流行性脑脊髓炎、人幽门螺旋杆菌感染及抗真菌感染等方面应用已经进入临床试验阶段。氨基酸基本的理化性质专家讲座第10页二、外源性活性肽以天然蛋白作为原料经过水解或酶解方法，取得大量肽类，从中筛选活性肽，当前已成为扩大功效肽研究范围、发觉新型多肽有效路径。当然化学合成也为功效肽取得提供了有效路径，但化学合成往往需要一定活性结构做模型。当前已经有实际应用外源性功效肽制备方法有化学水解法、酶水解法、合成法等。化学水解法是以天然蛋白质为原料，在酸或碱催化下进行水解而取得多肽。普通用610mol/L盐酸或4mol/L硫酸在100120条件下水解1224h；也可用6mol/LNaOH或2mol/LBa(OH)2水解6h左右；然后经活性炭脱色，再经过701型树脂除去酸和盐便可取得混合多肽。此法工艺即使简单但难以控制水解程度，轻易将肽链继续水解为氨基酸，而且水解过程中氨基酸结构轻易受到影响而发生构型甚至结构上改变，影响肽结构和功效。此种影响在碱性条件下表现尤为突出。利用酶解方法由天然蛋白制备功效肽是当前常采取方法。此方法普通工艺流程为：原料蛋白预处理酶解灭酶脱苦味脱色分离干燥成品。酶种类和水解条件选择是制备功效肽关键。当前能够使用酶种类较多，如胰蛋白酶、胃蛋白酶、碱性蛋白酶等动物蛋白酶及菠萝蛋白酶、木瓜蛋白酶等植物蛋白酶，而比较廉价易得还有不一样种类微生物蛋白酶。到底选择何种，可依据酶水解特征、原料蛋白起源及欲得到功效多肽类型来综合考虑决定。氨基酸基本的理化性质专家讲座第11页三、活性肽在食品中应用 营养学研究证实，功效肽类在人体内消化吸收显著优于蛋白质和单个氨基酸，对人体内蛋白质合成无任何不良影响，而且含有促进钙吸收、降血压、提升免疫力等生理功效。另外，功效肽含有良好水合性，使其溶解度增加，黏度降低、胶凝程度减小，发泡性丧失，含有优良加工性能。当前在食品中已经应用或出现了应用苗头功效肽主要有以下种类。6.1.2.2肽理化性质一、肽物理性质A、肽两性：与氨基酸相同，肽类物质也含有两性和等电点。比如Gly-AsppI3.63；Gly-Gly-GlypI5.58；利用多肽等电点，能够进行肽类物质分离。B、黏度与溶解度天然蛋白水溶液当其浓度超出13%时就会形成凝胶，不利于蛋白溶液制备；而多肽即使在50%高浓度下和在较宽pH范围内仍能保持溶氨基酸基本的理化性质专家讲座第12页