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1、谷氨酰胺转氨酶谷氨酰胺转氨酶周小泉动物营养与饲料科学应用现状影响因素来源理化性质谷氨酰胺转氨酶3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的酶，能够催化肽链中谷氨酰胺残基的γ-羧酰胺基（酰基供体）与酰基受体之间进行酰基的转移，主要通过以下三种作用方式：(1)伯胺基。如式1所示,通过此方法,可以将一些限制性氨基酸引入蛋白质中,提高蛋白质的额外营养价值。Folk等(1973年)成功地将腐胺,尸胺或赖氨酸结合到蛋白质。尸胺H2N（CH25NH2亦称戊二胺。由赖氨酸脱羧生成。结构式H--N--C--C--C--C--C-
2、-N--H腐胺（丁二胺）putrescineH2N（CH2）4NH2。相当于四甲叉二胺（tetrame－thylenediamine）。是利用鸟氨酸脱羧而产生的。。(2)多肽链中赖氨酸残基的ε-氨基。如式2所示,通过此方法能形成ε-赖氨酸异肽链。食品工业中广泛运用此法使蛋白质分子发生交联,从而改变食物的质地和结构,改善蛋白质的溶解性、起泡性等物理性质。(3)水。当不存在伯胺基时,如3式所示,形成谷氨酸残基,从而改变蛋白质的溶解度,乳化性质和起泡性质3影响谷氨酰胺转胺酶活性的因素3.1谷氨酰胺转胺酶的来源对于哺乳动物血浆和红血球
3、中的TGase与茂原链轮丝菌的TGase而言,后者能催化更多的底物蛋白质发生反应,且活力更高。β-酪蛋白交联的定量分析表明MTGase较血浆和红血球中的TGase而言,具有更高的活性，原因可能在于TG在血液中以主要以蛋白酶原形式存在,需要被凝血酶激活,而后者则以它的活性形式存在。。3.2金属离子MTGase的活性不依赖Ca2+,而豚鼠肝脏的谷氨酰胺转胺酶对Ca2+具有依赖性。食品中蛋白质如酪蛋白、大豆球蛋白、肌蛋白对Ca2+敏感,在Ca2+存在下易沉淀,对酶的反应活性降低,而MT-Gase对Ca2+的不依赖性使其应用起来更加方
4、便。Cu2+、Zn2+、Pb2+等重金属离子可与酶活性部位的半胱氨酸残基上巯基结合,对MTGase的活性有明显的抑制作用。3.3蛋白质底物的结构TGase使蛋白质交联的一个先决条件是蛋白质底物需要具有足够的能相互作用的赖氨酸和谷氨酰胺。一些蛋白质,如酪蛋白和明胶,非常容易在MGTase作用下发生交联,因为它们具有大量赖氨酸和谷氨酰胺,且能相互作用,而一些食品中的蛋白质,如α-乳白蛋白较难能被TGase作用交联,因为它们的结构更具有刚性,从而阻止了交联的进行。可以通过将一些具有还原性质的物质添加入TGase反应体系中,它们能通过
5、改变蛋白质底物的结构而促进TGase催化的交联反应的进行。如α-乳球蛋白和β-乳球蛋白加入DTT（二硫苏糖醇）后,均能在TGase作用下发生交联。原因在于在二硫苏糖醇(DTT)的作用下,破坏蛋白质的二硫键,减小刚性，使蛋白质暴露出更多的可反应基团,发生蛋白质交联3.4温度、pHTG的最适pH为6～7，使用时最好不要超过5～8的范围。2．TG的活性在50℃保持稳定，在超过50℃之后逐渐减弱，对于反应时间10分钟的最适温度是50～55℃，随着反应时间的延长，最适反应温度也会降低，而温度高时由于食品尤其是鱼、肉、乳制品等食品容易发生
6、变质，所以反应温度的确定，是所有因素中最为关键也最难确定的因素，在保证产品品质的前提下，它直接影响到TG的添加量及其催化反应所需时间长短，一般地，对于鱼肉等低油易变质的产品所选反应温度都较低（1-10℃），而相应反应时间较长（2～12小时以上）。因此在食品加工过程中既要考虑反应速速问题又要考虑食品品质。3.5谷氨酰胺转胺酶的存在形式固定化TGase的反应活性小于自由形式的TGase,因为TGase固定化后改变了它的动力学性质,也改变了其与反应底物的相互作用。Oh等采用多聚α-赖氨酸为隔板,将豚鼠的肝脏TGase固定于3-氨基丙
7、基多孔玻璃杯,α-酪蛋白和β-乳球蛋白仍能交联,但反应速率小于自由TGase的作用,而且,此时表现出更高的选择性,因为固定化GTase对α-酪蛋白的亲和性大于对β-乳球蛋白的亲和力。4谷氨酰胺转胺酶在食品工业中的作用4.1改善蛋白质凝胶的特性许多的食品加工都涉及到蛋白质的凝胶作用，如加工豆腐、生产灌肠、制作肉皮冻、制作鱼糕、焙烤面团等。由于引入了新的共价键,蛋白质分子内或分子间的网络结构增强,会使通常条件下不能形成凝的乳蛋白形成凝胶,或使凝胶特性发生很大改变。蛋白质凝胶性能的变化表现在凝胶的强度提高、凝胶的耐热性和耐酸性增强、
8、凝胶的水合作用增强,使凝胶网络中的水分不易析出等。4.2提高蛋白质的乳化稳定性蛋白质的乳化原理：蛋白质是既含有疏水性基团又含有亲水基团，甚至带有电荷的大分子物质。如果蛋白质能在油――水界面充分伸展，一方面可以降低油――水界面的界面张力，增加油、水之间的静电相互斥力，起到乳化剂
