通过发酵策略与诱变选育来提高谷氨酰胺转胺酶酶活

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1、第市前言1．I概述第一章前言裕氟酰胺转胺酶(蛋白质．谷氨酸-T-谷氨酰胺转胺酶，Transglutamin粘e，简称TG，EC2．3213)，又称转谷氨酰胺酶或T-谷氨酰胺酰基转移酶，【叮以催化蛋白质分子『自J或分r内发生变联反应、蛋白质分子内谷氮酰胺基的水解以及蛋白质和氨基酸之『自J的连接II-31,从而进一班改荐蛋白质功能性质，提高蛋白质的营养价值，是生产高营养价值的新型虽rI食品的重要酶制剂之一，在食品加工业具有巨人的应J}I{前景，具有“2l世纪超绒食·仙粘合剂”的美称。凹卜1MTG的虽门质分广三维空阃结构Fig．I-1OverallstructureofMTG同前，无论发

2、达国家还是发展中国家都迫切要求新型蛋白食品的问世，它不但能提供高的营养价值、口感好，而且容易包藏、方便运输、可以降解，没有剐作用、外观吸引等特点14】。对于发达国家的人们来说，动物蛋白质的过多摄入严重损害了人体的健康(如高血压、心脑血管病患者人数增多)同时也给环境造成了严重的危害，而对发展中国家的人们来说，则由于动物蛋白质摄入的贫乏，造成人们营养普遍不良。全球耕地的不断减少，而人口却与日俱增，因而对新型营养蛋白食品的需求量只益增大。但是许多食品蛋白质由于氪基酸组成不理想．或缺乏适当的结构和构象，使得这些蛋白质缺乏良好的功能性质，如溶解性、发泡性、乳化性和乳化稳定性，且本身的营养价值

3、也不高。对这些蛋白质进行化学修饰来改善它们的功能性质，人们曾经做过广泛的研究，但是考虑到化学试剂的安全性问题及其对食品营养可能造成的不良影响．这些方法最终未能被人们普遍接受和应用。而酶法修饰由于安全，快速、专一性强、对食品营养无破坏，越来越得到人们的认可p一。因此用谷氨酰胺转胺酶修饰蛋白，是开发新的蛋白质食品最江南人学硕十学位论文有前景的方法之一。1．2谷氨酰胺转胺酶的功能性质1．2．1谷氨酰胺转胺酶的来源谷氨酰胺转胺酶存在于动物、植物和微生物中，包括来源于动物体的谷氨酰胺转胺酶(Guinea-pigtransglutaminase，简称GTG)及来源于微，￡物的谷氮酰胺转胺酶(M

4、icrobialtransglutaminase，简称MTG)。MTG是一种胞外酶，分子量在40kD左右，活性中心包含一个游离的Cys巯基，与GTG相比，MTG表现出很多优势，如对Ca2+的非依赖性，对热、pH的稳定性，以及易贮存性。MTG主要是来源于微生物中的链霉菌。不同来源的TG的主要制备方法见表1．1所示。表1．1不同来源谷氨酰胺转胺酶的制备眇1Table1·IPreparationofdifferentIransglutaminasesfromvarioussources2第一章阿二1．2．2谷氨酰胺转胺酶的作用机理谷氨酰胺转胺酶是一种催化酰基转移反应的转移酶，托!I

5、}掣

6、反麻如J划1．I⋯】。利片j这些催化反应，在各种蛋白质分子之fEl】或者之内引起共价空联，从m坩各种食品蚩白质进行改性。图1-1蛋白质分子经MTG作用模型FigI-】ModalofproteinprocessedbyMTG粹氨酰胺转胺酶以肚链中谷氪酰胺戏肇的T一羧酰胺基作为酰址"【体，而酰JII；受体可以是：(1)多肽链中赖氨酸残基的￡一氨堪，形成蛋白质分r内和分子问ffJ￡嘶一谷氧酰)柏氨酸异肽键{图I-2a)．使蛋白质分子发生交联，从而改变食物的质构，改善蛋白质的溶解性、起泡性、乳化性等许多物理tt质：(2){fl腋基，形成蛋白质分子和小分子伯胺之M的连接(图I-2b)，利用缓

7、反应lj丁以将一些限制性氨基酸引入蛋白质以提高其营养价值：(3)水，当不存在伯胺时，水会成为酰基受体，其结果是谷氧酰胺残基脱去氨基，t成谷氨酸残基(国1-2c)。该反应可用r改变蛋白质的等电点及溶解度⋯l。6竹‘co_NH2州H，一?“。coNHR+NH，1IcIGin+CO-NHz⋯HOHGinCOOH+NHj图I-2MTG的作用特点Fi91-2CharacteristicsofreactioasthatMTG船talyzed1．3谷氨酰胺转胺酶在食品工业中的应用MTG广泛麻用在食品加工业的各个领域，主要包括肉制品，而制品，乳制品，焙烤制品，水产品等，可替代有致癌作用的强筋剂溴酸

8、钾．可部分替代亚硝酸盐、硝酸盐等稳定剂，提高食品的营养价值，口感更好，延长保质期等。现在食品安全倍受关注，MTG是天然酶制剂，比化学添加剂更加健康安全，该酶的使用可以取代或者部分取代许多化学添加剂的用量，可用于新型绿色健康食品的生产。目前我们使用在食品生产中的酶制剂60％以上为辅酶类，蛋白质组分改性的酶制剂以往通常只有蛋白酶。采用各种蛋白水解酶柬改善蛋白质的功能性质和营养价值．其基洲+叫∞*舌I一NH洲凸C●嘶Iab江南人学硕十。学化论文本机理是将大分子蛋自质水解，使