谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶在乳制品中應(yīng)用的研究進(jìn)展

譚雪飛 熊英 吳晗

昌吉回族自治州食品藥品檢驗(yàn)所 新疆昌吉 831100

谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶（Transglutaminase，TGase，EC2.3.2.13）也被稱(chēng)為轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶或谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶（以下簡(jiǎn)稱(chēng)TG酶），是一類(lèi)可以催化酰基發(fā)生轉(zhuǎn)移的酶，可通過(guò)催化蛋白質(zhì)或多肽分子的賴氨酸殘基的ε-氨基與谷氨酸殘基的γ-酰胺發(fā)生催化酰基轉(zhuǎn)移、脫酰胺和交聯(lián)聚合等反應(yīng)，通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合對(duì)蛋白質(zhì)凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)增強(qiáng)，進(jìn)而改變蛋白質(zhì)理化和物性學(xué)特性，甚至帶來(lái)新的功能。1989年Ando等首次從茂原鏈輪絲菌（StreptoverticilliumS-8112）中分離得到TG酶。之后研究者又發(fā)現(xiàn)了很多不同的產(chǎn)TG酶的菌株，并對(duì)基因技術(shù)及發(fā)酵優(yōu)化等方面做了大量研究，如肉桂鏈輪絲菌、芽孢桿菌、茂原鏈輪絲菌、吸水鏈霉菌等可以生產(chǎn)TG酶。微生物來(lái)源的TG酶分子質(zhì)量約為38ku，微生物來(lái)源的TG酶（mTG）不依賴于Ca2+，而且具有成本低、催化效率高、pH及熱穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。

1 轉(zhuǎn)谷氨酞胺酶在食品中的應(yīng)用

1.1 在肉制品中的應(yīng)用

轉(zhuǎn)谷胺酞胺酶在肉制品中應(yīng)用可以明顯改善產(chǎn)品的外觀、風(fēng)味、質(zhì)地等性狀。另外，還可以高效重組低價(jià)值的碎肉，提高產(chǎn)品的附加值。利用TG酶的聚合粘結(jié)作用，可充分利用各種碎肉加工重組型產(chǎn)品，在提高其利用價(jià)值和加工效益的同時(shí)，更可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化和多樣化。

1.2 乳制品中轉(zhuǎn)谷氨酸胺酶的應(yīng)用

（1）從乳制品中獲得凝膠。TG用作特殊的試劑從商業(yè)奶制品（像：酪蛋白酸鈉或脫脂乳）得到許多不同物理性質(zhì)凝膠的能力。這些凝膠可以在需要特殊質(zhì)地的食品生產(chǎn)中用作基本材料。例如：用酪蛋白酸鈉凝膠可生產(chǎn)一種新的口香糖類(lèi)產(chǎn)品，不僅能有良好的質(zhì)地、口感，還可提供牛奶蛋白的良好營(yíng)養(yǎng)[1]。

（2）低過(guò)敏原蛋白基材。牛奶中的酪蛋白和乳清成分都有過(guò)敏原活性，通過(guò)TG可以選擇性地修飾抗原決定簇中的谷氨酞胺基，改變抗原決定簇的結(jié)構(gòu)，阻止其與抗體的結(jié)合，減少抗原性。對(duì)乳制品酪蛋白凝膠來(lái)說(shuō)，提高TG濃度，凝膠的拉力、破斷強(qiáng)度、凝結(jié)力都有較大提升。

2 TG酶在酸乳中的應(yīng)用

酸乳一般分為凝固型酸乳和攪拌型酸乳。攪拌型酸乳在保質(zhì)期內(nèi)常遇到酸乳出現(xiàn)脫水收縮現(xiàn)象。雖然可以通過(guò)改善加工工藝或調(diào)整不同的穩(wěn)定劑配比，從而提高酸乳的表觀黏度、酸乳稠度和持水力，但是隨著食品安全與飲食健康概念的普及，消費(fèi)者更青睞在產(chǎn)品標(biāo)簽中出現(xiàn)較少的配料和較少的添加劑種類(lèi)，甚至更喜歡選擇無(wú)添加的、保持天然食品原料屬性的產(chǎn)品。對(duì)于酸乳而言，通常酸乳中的蛋白質(zhì)凝膠建立在大量離子鍵、氫鍵等非共價(jià)鍵基礎(chǔ)上，添加TG酶可以引入共價(jià)鍵改善酸乳的質(zhì)構(gòu)特性。楊洋等在攪拌型酸乳中，對(duì)比了先添加TG酶處理1.5h后經(jīng)滅酶添加菌種發(fā)酵，和TG酶與發(fā)酵劑同時(shí)投入的工藝，相對(duì)于空白組，2種工藝的樣品黏度均有提高，前者大于后者但相差不大，而乳清析出率的改善效果后者明顯優(yōu)于前者。同時(shí)，該研究表明TG酶一定量時(shí)，酸乳的黏度與原料蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)正相關(guān)，而當(dāng)TG酶用量為6U/g蛋白時(shí)酸乳呈最大黏度，TG酶用量為8U/g蛋白時(shí)乳清析出率最低。Pakseresht充分借鑒TG酶在酸乳中良好的交聯(lián)作用，通過(guò)響應(yīng)面設(shè)計(jì)優(yōu)化了TG酶在低脂酸乳的生產(chǎn)。研究表明，當(dāng)0.97%的脂肪、乳清蛋白與酪蛋白比例為0.46，TG酶0.5%為最佳條件。說(shuō)明，在蛋白質(zhì)含量較高的條件下，借助TG酶一定程度上可以減少脂肪含量，進(jìn)而生產(chǎn)高蛋白、低脂肪的酸乳成為可能[2]。

3 TG酶在冰激凌中的應(yīng)用

TG酶可以顯著地提高蛋白的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而提高冰激凌的打發(fā)膨脹率、對(duì)脂肪的結(jié)合能力和冰淇淋的穩(wěn)定性。但因成本較高的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)有關(guān)TG酶在冰激凌應(yīng)用的研究資料較少。研究表明，大豆分離蛋白經(jīng)過(guò)TG酶處理后添加到冰激凌的配料中，通過(guò)提高大豆蛋白的乳化性能，冰激凌的體積膨脹率和融化率均有改善。研究了使用木瓜蛋白酶先對(duì)大豆分離蛋白進(jìn)行水解，再使用TG酶交聯(lián)大豆分離蛋白水解產(chǎn)物，應(yīng)用在冰激凌中，產(chǎn)品在冷凍儲(chǔ)存過(guò)程中抵抗聚結(jié)、聚集等不穩(wěn)定現(xiàn)象，提高儲(chǔ)存的穩(wěn)定性。Rossa等研究通過(guò)響應(yīng)面設(shè)計(jì)優(yōu)化了TG酶在處理冰激凌原料乳的添加量和作用時(shí)間等參數(shù)。研究認(rèn)為，在酶的用量為4U/g蛋白、40℃、90min的條件下，成品冰激凌的品質(zhì)明顯提升，說(shuō)明TG酶先處理原料，無(wú)論是牛乳還是植物來(lái)源的原料，如大豆蛋白、堅(jiān)果類(lèi)蛋白等，然后在進(jìn)行配料生產(chǎn)冰激凌，該工藝既簡(jiǎn)單還可以適當(dāng)?shù)販p少乳化劑的使用量，比較而言TG酶對(duì)冰激凌配料的清潔標(biāo)簽方面有一定的作用。研究了TG酶在不同脂肪含量的冰激凌中的作用，發(fā)現(xiàn)冰激凌的底料經(jīng)過(guò)TG酶處理后，較低脂肪含量的冰激凌同樣具有較好的特性，說(shuō)明TG酶應(yīng)用于冰激凌中可以有效降低脂肪含量，進(jìn)而為開(kāi)發(fā)低脂肪的冰激凌產(chǎn)品做了鋪墊。一系列研究成果表明TG酶用于冰激凌加工方面的巨大潛力[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

TG酶在提高大量的研究表明，TG酶應(yīng)用于乳制品加工中，可以對(duì)乳制品作出功能上或質(zhì)構(gòu)上的改善。但因TG酶反應(yīng)需要足夠的時(shí)間和適宜的反應(yīng)條件，可能增加生產(chǎn)工序或延長(zhǎng)生產(chǎn)時(shí)間，也可能會(huì)增加能源消耗和資源上的投入。雖然TG酶應(yīng)用在發(fā)酵酸乳乳蛋白抗氧化特性方面的研究成果相對(duì)較少，但是TG酶潛在的生物利用價(jià)值不容忽視。