谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶在谷物食品中應(yīng)用

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1、谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶在谷物制品加工中的應(yīng)用摘要:介紹了微生物谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶的理化性質(zhì)和作用機(jī)理。詳細(xì)描述了谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶在谷物制品中的應(yīng)用，重點(diǎn)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(yīng)用前景。關(guān)鍵詞:谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶;谷物;應(yīng)用谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶（Transglutaminase）又稱轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶，系統(tǒng)名稱為蛋白質(zhì)-谷氨酸-γ-谷氨酰胺基轉(zhuǎn)移酶（EC2.3.2.13，Tgase）是一種催化酰基轉(zhuǎn)移反應(yīng)的轉(zhuǎn)移酶，能催化蛋白質(zhì)分子內(nèi)或分子間的交聯(lián)、蛋白質(zhì)和氨基酸之間的連接以及蛋白質(zhì)分子內(nèi)谷氨酰胺基的水解，從而改善蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能特性并能通過引入賴氨酸而提高蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值?？梢愿纳?/p>

2、食品結(jié)構(gòu)、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(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)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(zhuǎn)移酶的活性，此后在微生物、植物、無脊椎動(dòng)物、兩棲動(dòng)物、魚類、鳥類中都發(fā)現(xiàn)了TGase。1谷胺酰胺轉(zhuǎn)胺酶的種類不同來源的谷胺酰胺轉(zhuǎn)胺酶其性質(zhì)也有所不同。根據(jù)來源主要分為兩大類，其性質(zhì)也有所差異。1.1來自微生物的谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶來自微生物的谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶其摩爾分子量為23～40（×10），球狀構(gòu)型，單聚鏈，331個(gè)氨基酸構(gòu)成，活性中心包括帶有自由硫巰基的Cys殘基分泌型蛋白質(zhì)，親水性，但有疏水性部分分散在序列

3、中，被安置在酶表面的親水區(qū)，其對(duì)酶活性的影響尚未發(fā)現(xiàn)。活性不依賴于Ca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(duì)酶活性無明顯影響。等電點(diǎn)8.9，較為穩(wěn)定，經(jīng)過離心和過濾后的濾液在－20℃時(shí)可以貯存幾個(gè)月而酶活性平均損失才10%，重復(fù)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(dòng)物肝臟組織的谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶來自動(dòng)物肝臟組織的谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶：其分子量為70～90（×10），分為Ⅰ、Ⅱ兩型，單聚鏈，468～479個(gè)氨基酸構(gòu)成，活性中心也包括一個(gè)Cys殘基，Ⅰ型和Ⅱ型功能區(qū)非常相似

4、，但其余部分并不全部相同。等電點(diǎn)4.5，其熱穩(wěn)定性、pH值、溫度、對(duì)底物的要求等均不同于微生物谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶，且不同肝臟或組織的谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶其性質(zhì)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(duì)其研究目前還較少。2TGase性質(zhì)和作用機(jī)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(huì)失活，而接近冰點(diǎn)時(shí)，仍可保留一點(diǎn)活性。TGase并不完全依賴于鈣離子，但是Cu、Zn、Pb、Li對(duì)酶活有強(qiáng)烈的抑制作用。因?yàn)檫@些重金屬離子會(huì)結(jié)合巰基，而這些巰基恰處于酶的活性位點(diǎn)。TGase催化機(jī)理為利用肽鏈上的谷氨酰胺殘基上的甲酰胺基

5、為乙?；w，受體可以是蛋白質(zhì)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(yīng)。TGase催化的主要反應(yīng)如下:注:a—?；D(zhuǎn)移反應(yīng);b—蛋白質(zhì)Gln殘基和Lys殘基之間的交聯(lián)反應(yīng);c—脫氨基化反應(yīng)。TGase可催化如下反應(yīng):①它可催化蛋白質(zhì)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(zhuǎn)移反應(yīng)，利用該反應(yīng)可以將賴氨酸引入蛋白質(zhì)以改善蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)特性；②當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)中的賴氨酸殘基的ε-氨基作為酰基受體時(shí)，蛋白質(zhì)在分子內(nèi)或分子間形成ε-(γ-glutamyl)lys共價(jià)鍵，通過該反應(yīng)，蛋白質(zhì)分子間發(fā)生交聯(lián)，使得食品以及其它制品產(chǎn)

6、生質(zhì)構(gòu)變化，從而賦予產(chǎn)品特有的質(zhì)構(gòu)特性和粘合性能；③當(dāng)不存在伯胺時(shí)，水可成為?；氖荏w，使得谷氨酰胺殘基脫氨。上述轉(zhuǎn)胺反應(yīng)可改變蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)、溶解度等功能性質(zhì)。3TGase在谷物食品中的應(yīng)用3.1TGase在小麥制品中的應(yīng)用小麥?zhǔn)俏覈?guó)三大主要糧食作物之一，全國(guó)年總產(chǎn)量在1億噸以上。隨著我國(guó)人民生活水平日益提高，人們對(duì)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(zhì)量。但這些改良劑多以化學(xué)品為主，如強(qiáng)筋劑溴酸鉀，增白劑過氧化苯甲酰。而化學(xué)改良劑往往對(duì)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(guó)際上研究的熱點(diǎn)是應(yīng)用生物技術(shù)，采用新型

7、酶制劑來替代化學(xué)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(zhǎng)面粉的保質(zhì)期，改善面粉的加工性能，提高面粉的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值是當(dāng)前研究熱點(diǎn)。TGase作為食品添加劑，在國(guó)外已經(jīng)進(jìn)行大量研究，并逐漸應(yīng)用于生產(chǎn)面粉制品中。利用其共價(jià)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(zhì)中應(yīng)用3.1.1.1改良蟲蝕小麥粉在中東、東歐和北非的許多國(guó)家里，由昆蟲在收割前造成的小麥蟲蝕現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。這些害蟲侵蝕麥粒，大量的谷