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转谷氨酰胺酶聚合大豆蛋白进展
臧学丽,王迪,范福祥
（长春医学高等专科学校,吉林长春130031）
摘 要：本文主要论述了转谷氨酰胺酶的酶学特性、功能及转谷氨酰胺酶聚合大豆蛋白研究进展.转谷氨酰胺酶作为生物催化剂,其具有反应条件温和、耐热、催化效果好的优点,因此,转谷氨酰胺酶可广泛的应用到大豆蛋白聚合中.转谷氨酰胺酶在食品工业中应用广泛,并对转谷氨酰胺酶催化大豆蛋白聚合的研究情况进行了综述.
关键词：转谷氨酰胺酶；大豆蛋白；研究进展
基金项目：吉林省教育厅资助项目（吉教科合字〔2014〕第609）
中图分类号：TS201.21 文献标识码：A DOI 编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2016.17.025
转谷氨酰胺酶又称为TGase 或TG,其作用机理是通过催化酰基转移反应将小分子蛋白聚合为大分子蛋白结合物[1].通过这样的有机结合进而改变蛋白的组织结构,使蛋白分子聚合成保水性强、弹性强的优质凝胶[2].
1 转谷氨酰胺酶的酶学特性及功能
目前在工业及食品领域应用的酶类大多数为水解酶类,其能够将大分子物质转化为小分子物质,例如纤维素酶、淀粉酶等.然而转谷氨酰胺酶是将小分子物质聚合成大分子物质,这便有效增加了酶学领域聚合酶的数量.
大多数酶对金属离子尤其是Ca2+ 有较强的依赖性,且热稳定性较低,这制约了酶在食品及工业领域的应用.而转谷氨酰胺酶对Ca2+ 的依赖性较低,河北农业大学桑亚新等研究表明转谷氨酰胺酶对Ca2+ 的依赖性较小,酶对pH 的适用范围较大,且对高温的耐受性较强,最适温度为50℃.转谷氨酰胺酶的酶学特性使得转谷氨酰胺酶可以广泛的应用到食品工业生产中[3].
2 转谷氨酰胺酶聚合大豆蛋白研究进展
转谷氨酰胺酶最早是由Waelsch 及其合作者在1958 年提出的,其可使蛋白分子的分子量变大,并可使蛋白分子形成凝胶性较强的凝胶[4].转谷氨酰胺酶的来源少,同时转谷氨酰胺酶的提取工艺复杂,使得转谷氨酰胺酶造价非常昂贵.1989 年Ando提出利用微生物发酵生产转谷氨酰胺酶及提纯转谷氨酰胺酶的方法,使得转谷氨酰胺酶的生产及产量得到了质的飞跃.
早在上世纪七八十年代,许多研究者对动物来源的转谷氨酰胺酶便进行了催化植物蛋白及动物蛋白的研究,研究了转谷氨酰胺酶对蛋白间的交联作用,研究有效地证实了转谷氨酰胺酶可以有效地提高蛋白的凝胶性及水溶性.然而由于当时科研条件的限制,转谷氨酰胺酶得来源极其有限所以没有广泛的应用到食品工业生产中.随着科技的不断发展,利用转谷氨酰胺酶对大豆蛋白进行交联聚合的研究取得不断进步.
郑州工程学院梁华民等选用转谷氨酰胺酶对大豆蛋白进行交联聚合,在温度为45℃或50℃,pH 为7.0,反应时间为2 小时时,聚合后的蛋白表现出良好的凝胶特性.凝胶硬度及粘度都得到了明显的提高[5].东北农业大学姜巍巍利用转谷氨酰胺酶对大豆蛋白进行修饰,实验结果表明,经修饰后的大豆蛋白粘度增加,表面出现空洞并呈网状结构.其中7S 及11S 蛋白经修饰后表面呈无规则的须絮状结构.而植物蛋白大多为7S 及11S球蛋白[6].
钱镭等以海藻酸钠为转谷氨酰胺酶的载体,对转谷氨酰胺酶进行改性研究,实验表明：在温度为45℃,pH 为7.0,反应时间为6 小时,酶的活性达到最高,可有效的将小分子大豆蛋白凝聚,并可重复利用,符合现代高效节能的理念[7].华中农业大学胡昊等利用经转谷氨酰胺酶处理过的大豆蛋白为载体包裹热敏性药物核黄素,经过超声波处理后,大豆蛋白的凝胶产量由6.02 增加到11.27,凝胶强度也得到了明显的增加[8].刘颖等研究转谷氨酰胺酶改善大豆11S 蛋白聚合的最有条件.实验结果表明在加酶量为30U/g,离子强度为0.2,pH 为8.0~9.0,反应温度为45℃时,大豆蛋白的聚合效果最好.乳化性及稳定性都有明显的提高[9].吉林农业大学李冬莹等经实验测定在转谷氨酰胺酶的添加量为0.8 U/g,反应温度为60℃,反应时间为2 小时时大豆蛋白的凝胶性能达到最优状态.并得到了外观更好,营养价值更加丰富的大豆蛋白胨[10].
3 展望
目前,对转谷氨酰胺酶聚合大豆蛋白的理论研究正在日趋成熟,改性后的大豆蛋白在医药及食品工业应用愈来愈广泛.随着研究的进行,转谷氨酰胺酶的产量虽有大量的提高,然而产量却仍然较低.所以亟需找到合适的转谷氨酰胺酶生产菌株进行转谷氨酰胺酶的生产.
转谷氨酰胺酶的提取也是目前转谷氨酰胺酶大量生产的瓶颈问题.我们亟需大量的转谷氨酰胺酶应用在食品工业及医药工业中,所以转谷氨酰胺酶分离纯化的有效方法也亟待提出.
参考文献
[1] 蔡培钿,白卫东,赵文红,钱敏. 转谷氨酰胺酶及其在食品工业中的应用[J]. 中国调味品,2010(04):35-38,47.
[2] 张海均,贾冬英,姚开. 转谷氨酰胺酶在大豆蛋白及制品中的应用[J]. 粮食与饲料工业,2012(09):19-21.
[3] 桑亚新,贾英民,王向红,祝彦忠. 转谷氨酰胺酶及其在食品工业中的研究进展[J]. 中国食品学报,2004(03):95-98.
[4] 刘心伟. 转谷氨酰胺酶在乳蛋白间的交联机理及应用研究[D].内蒙古农业大学,2006.
[5] 梁华民,田少君,周怡,冯志勇,刘锐. 转谷氨酰胺酶对大豆分离蛋白交联聚合作用研究[J]. 粮食与油脂,2004(02):3-6.
[6] 姜巍巍. 转谷氨酰胺酶对大豆蛋白表面疏水性及粘度的影响[D].东北农业大学,2009.
[7] 钱镭,任德财,刘婷,范婷婷,马永强,石彦国. 海藻酸钠固定化转谷氨酰胺酶催化大豆蛋白聚合的研究[J]. 食品工业,2014(04):113-117.
[8] 胡昊. 利用高场强超声波增强大豆蛋白凝胶性及凝胶缓释效果[D].华中农业大学,2014.
[9] 刘颖,徐锦丽,瑙阿敏,郑智超,窦博新. 转谷氨酰胺酶改善大豆11S 球蛋白聚合的研究[J]. 食品工业科技,2014 (08):180-183,187.
[10] 李冬莹. 转谷氨酰胺酶对大豆蛋白胨凝胶特性影响的研究[D].吉林农业大学,2014.
作者简介：臧学丽,硕士,长春医学高等专科学校,副教授,研究方向：生物技术.
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