谷氨酰胺轉氨酶在谷物食品中應用

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1、谷氨酰胺轉胺酶在谷物制品加工中的應用摘要:介紹了微生物谷氨酰胺轉胺酶的理化性質和作用機理。詳細描述了谷氨酰胺轉胺酶在谷物制品中的應用，重點敘述了其在面制品中的用途，并展望了其在食品中的廣闊的應用前景。關鍵詞:谷氨酰胺轉胺酶;谷物;應用谷氨酰胺轉胺酶（Transglutaminase）又稱轉谷氨酰胺酶，系統(tǒng)名稱為蛋白質-谷氨酸-γ-谷氨酰胺基轉移酶（EC2.3.2.13，Tgase）是一種催化?；D移反應的轉移酶，能催化蛋白質分子內(nèi)或分子間的交聯(lián)、蛋白質和氨基酸之間的連接以及蛋白質分子內(nèi)谷氨酰胺基的水解，從而改善蛋白質的結構和功能特性并能通過引入賴氨酸而提高

2、蛋白質的營養(yǎng)價值?？梢愿纳剖称方Y構、溶解性、起泡性、乳化性、流變性等。其在生物醫(yī)藥、紡織、化妝品等諸多領域有著廣泛的應用前景。1957年Clarke等人第一次提出TGase一詞，用來描述豚鼠肝臟的促使酞基轉移酶的活性，此后在微生物、植物、無脊椎動物、兩棲動物、魚類、鳥類中都發(fā)現(xiàn)了TGase。1谷胺酰胺轉胺酶的種類不同來源的谷胺酰胺轉胺酶其性質也有所不同。根據(jù)來源主要分為兩大類，其性質也有所差異。1.1來自微生物的谷氨酰胺轉胺酶來自微生物的谷氨酰胺轉胺酶其摩爾分子量為23～40（×10），球狀構型，單聚鏈，331個氨基酸構成，活性中心包括帶有自由硫巰基的Cy

3、s殘基分泌型蛋白質，親水性，但有疏水性部分分散在序列中，被安置在酶表面的親水區(qū)，其對酶活性的影響尚未發(fā)現(xiàn)?；钚圆灰蕾囉贑a序列。最適pH6.0～7.0，最適溫度50℃。PCMB，NEM，MIA，pb，Zn，Cu抑制酶活性，EDTA無影響，其它金屬對酶活性無明顯影響。等電點8.9，較為穩(wěn)定，經(jīng)過離心和過濾后的濾液在－20℃時可以貯存幾個月而酶活性平均損失才10%，重復溶解和冷卻，并不明顯增加酶活性的損失，經(jīng)過純化后的酶更為穩(wěn)定。1.2來自動物肝臟組織的谷氨酰胺轉胺酶來自動物肝臟組織的谷氨酰胺轉胺酶：其分子量為70～90（×10），分為Ⅰ、Ⅱ兩型，單聚鏈，46

4、8～479個氨基酸構成，活性中心也包括一個Cys殘基，Ⅰ型和Ⅱ型功能區(qū)非常相似，但其余部分并不全部相同。等電點4.5，其熱穩(wěn)定性、pH值、溫度、對底物的要求等均不同于微生物谷氨酰胺轉胺酶，且不同肝臟或組織的谷氨酰胺轉胺酶其性質也并不完全相同，但其活性中心均依賴Ca。此外，植物組織中也發(fā)現(xiàn)此酶，對其研究目前還較少。2TGase性質和作用機理微生物發(fā)酵生產(chǎn)所得的TGase最適pH值在5和8之間，最佳酶催化溫度是55℃，酶在70℃會失活，而接近冰點時，仍可保留一點活性。TGase并不完全依賴于鈣離子，但是Cu、Zn、Pb、Li對酶活有強烈的抑制作用。因為這些重金

5、屬離子會結合巰基，而這些巰基恰處于酶的活性位點。TGase催化機理為利用肽鏈上的谷氨酰胺殘基上的甲酰胺基為乙?；w，受體可以是蛋白質上的或游離氨基酸上的胺基、伯胺基、水。TGase既可以催化蛋白分子間的交聯(lián)，又可以催化分子內(nèi)的交聯(lián)反應。TGase催化的主要反應如下:注:a—?；D移反應;b—蛋白質Gln殘基和Lys殘基之間的交聯(lián)反應;c—脫氨基化反應。TGase可催化如下反應:①它可催化蛋白質以及肽鍵中谷氨酰胺殘基的γ-羧酰胺基和伯胺之間的酰胺基轉移反應，利用該反應可以將賴氨酸引入蛋白質以改善蛋白質的營養(yǎng)特性；②當?shù)鞍踪|中的賴氨酸殘基的ε-氨基作為酰基受

6、體時，蛋白質在分子內(nèi)或分子間形成ε-(γ-glutamyl)lys共價鍵，通過該反應，蛋白質分子間發(fā)生交聯(lián)，使得食品以及其它制品產(chǎn)生質構變化，從而賦予產(chǎn)品特有的質構特性和粘合性能；③當不存在伯胺時，水可成為?；氖荏w，使得谷氨酰胺殘基脫氨。上述轉胺反應可改變蛋白質的等電點、溶解度等功能性質。3TGase在谷物食品中的應用3.1TGase在小麥制品中的應用小麥是我國三大主要糧食作物之一，全國年總產(chǎn)量在1億噸以上。隨著我國人民生活水平日益提高，人們對食品提出了更高的要求。人們通常在面粉或面制品中添加改良劑，能很好地提高面制品質量。但這些改良劑多以化學品為主，如

7、強筋劑溴酸鉀，增白劑過氧化苯甲酰。而化學改良劑往往對人體健康造成不利影響，像溴酸鉀以及過氧化苯酰已被禁止使用。目前，國際上研究的熱點是應用生物技術，采用新型酶制劑來替代化學改良劑。酶制劑作為天然食品添加劑，容易被人們接受。因此，找到一種較好的酶制劑延長面粉的保質期，改善面粉的加工性能，提高面粉的營養(yǎng)價值是當前研究熱點。TGase作為食品添加劑，在國外已經(jīng)進行大量研究，并逐漸應用于生產(chǎn)面粉制品中。利用其共價交聯(lián)的催化特性在面粉制品的加工中具有重大的意義。3.1.1TGase在改善小麥粉的品質中應用3.1.1.1改良蟲蝕小麥粉在中東、東歐和北非的許多國家里，由

8、昆蟲在收割前造成的小麥蟲蝕現(xiàn)象時有發(fā)生。這些害蟲侵蝕麥粒，大量的谷