蛋白质变性原理本质和质变因素

蛋白质变性原理

生鸡蛋蛋清呈粘液状并且颜色透明，放在锅里煮后变成白色固态。为什么会这样呢，这是因为鸡蛋中的蛋白质发生了变性。蛋白质变性是指蛋白质分子中的酰氧原子核外电子，受质子的影响，向质子移动，相邻的碳原子核外电子向氧移动，相对裸露的碳原子核，被亲核加成，使分子变大，流动性变差。

变性作用是蛋白质受物理或化学因素的影响，改变其分子内部结构和性质的作用。一般认为蛋白质的二级结构和三级结构有了改变或遭到破坏，都是变性的结果。能使蛋白质变性的化学方法有加强酸、强碱、重金属盐、尿素、丙酮等；能使蛋白质变性的物理方法有加热(高温)、紫外线及X射线照射、超声波、剧烈振荡或搅拌等。

天然蛋白质分子具有复杂的空间结构，它决定了蛋白质的特性。蛋白质受到外界各种因素的影响，而破坏其空间结构的化学键后，会使有规则的螺旋、球状等空间结构变为无规则的伸展肽链，从而使蛋白质原有的特性也随之发生变化。具有生理活性的蛋白质变性后则失去活性，这就是蛋白质变性的实质。

蛋白质变性质致变因素

引起蛋白质变性的原因可分为物理和化学因素两类。

物理因素可以是加热、加压、脱水、搅拌、振荡、紫外线照射、超声波的作用等；化学因素有强酸、强碱、尿素、重金属盐、十二烷基硫酸钠(SDS)等。

重金属盐使蛋白质变性，是因为重金属阳离子可以和蛋白质中游离的羧基形成不溶性的盐，在变性过程中有化学键的断裂和生成，因此是一个化学变化。

强酸、强碱使蛋白质变性，是因为强酸、强碱可以使蛋白质中的氢键断裂。也可以和游离的氨基或羧基形成盐，在变化过程中也有化学键的断裂和生成，因此，可以看作是一个化学变化。

尿素、乙醇、丙酮等，它们可以提供自己的羟基或羰基上的氢或氧去形成氢键，从而破坏了蛋白质中原有的氢键，使蛋白质变性。但氢键不是化学键，因此在变化过程中没有化学键的断裂和生成，所以是一个物理变化。

加热、紫外线照射、剧烈振荡等物理方法使蛋白质变性，主要是破坏蛋白质分子中的氢键，在变化过程中也没有化学键的断裂和生成，没有新物质生成，因此是物理变化。否则，鸡蛋煮熟后就不是蛋白质了。而我们知道，熟鸡蛋依然有营养价值，其中的蛋白质反而更易为人体消化系统所分解吸收。

在临床医学上，变性因素常被应用于消毒及灭菌。反之，注意防止蛋白质变性就能有效地保存蛋白质制剂。蛋白质的变性很复杂，要判断变性是物理变化还是化学变化，要视具体情况而定。如果有化学键的断裂和生成就是化学变化；如果没有化学键的断裂和生成就是物理变化。

蛋白质热变性的应用

蛋白质在烹饪中的热变性具有很大的温度系数，在等电点时可达600左右，即温度每升高10℃，蛋白质变性的速度是原来的600倍。利用蛋白质的高温度系数，可采用高温瞬间灭菌，加热破坏食物中的有毒蛋白，使之失去生理活性。在加工蔬菜、水果时，先用热水烫漂，可使维生素C氧化酶或多酚氧化酶变性而失活，从而减少加工过程中维生素C由于酶促氧化的损失和酶促褐变。

在烹饪中采用爆、炒、烟、测等方法，由于进行快速高温加热，加快了蛋白质变性的速度，原料表面因变性凝固、细胞孔隙闭合，从而原料内部的营养素和水分不会外流，可使菜看的口感鲜嫩，并能保住较多的营养成分不受损失。经过初加工的鱼、肉在烹制前有时先用沸水烫一下，或在较高的油锅中速炸一下，也可达到上述的目的。

例如，在制作干烧鱼时，先将鱼放人热油中，炸成七成熟后，再放人加有调味品的汤烧制，不仅鱼肉鲜嫩可口。

其它蛋白质变性的应用

1、酸对蛋白质的变性作用

酸对蛋白质的变性作用典型的是酸奶饮料和奶酪的生产。牛奶中的乳糖在乳酸菌的作用下产生乳酸，pH值下降引起乳球蛋白凝固，同时使可溶性的酪蛋白沉淀析出。

2、酒精等有机溶剂的变性作用

酒精和其他有机溶剂也能使蛋白质变性，鲜活水产品的醉腌就是利用这一原理，通过酒浸醉死，不再加热，即可食用，如醉蟹、平湖糟蛋等。

3、物理破坏导致的变性

将蛋白质进行不断的搅拌，由于液层产生了应力，导致蛋白质空间结构被破坏而引起变性，变性后的蛋白质肽链伸展；由于连续不断的搅拌，不断地将空气掺入到蛋白质分子内部中去，肽链可以结合许多气体，使蛋白质体积膨胀，形成泡沫。

如果在较低的温度或时间较短的情况下进行搅拌或振荡，只能破坏蛋白质的三级和四级结构，这种变性是可逆的，如蛋清拍打后产生的泡沫，放置后又可回复为蛋清。新鲜蛋品所含的卵粘蛋白较多，经过剧烈搅拌后，容易形成泡沫；当蛋品新鲜度下降后，卵粘蛋白即分解成糖和蛋白质，使整个蛋清变稀薄，从而影响起泡。