轉谷氨酰胺酶聚合大豆蛋白的研究進展

臧學麗 王迪 范福祥

摘要：本文主要論述了轉谷氨酰胺酶的酶學特性、功能及轉谷氨酰胺酶聚合大豆蛋白研究進展。轉谷氨酰胺酶作為生物催化劑，其具有反應條件溫和、耐熱、催化效果好的優點，因此，轉谷氨酰胺酶可廣泛的應用到大豆蛋白聚合中。轉谷氨酰胺酶在食品工業中應用廣泛，并對轉谷氨酰胺酶催化大豆蛋白聚合的研究情況進行了綜述。

關鍵詞：轉谷氨酰胺酶；大豆蛋白；研究進展

基金項目：吉林省教育廳資助項目（吉教科合字〔2014〕第609）

中圖分類號： TS201.21 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2016.17.025

轉谷氨酰胺酶又稱為TGase或TG，其作用機理是通過催化?；D移反應將小分子蛋白聚合為大分子蛋白結合物[1]。通過這樣的有機結合進而改變蛋白的組織結構，使蛋白分子聚合成保水性強、彈性強的優質凝膠[2]。

1 轉谷氨酰胺酶的酶學特性及功能

目前在工業及食品領域應用的酶類大多數為水解酶類，其能夠將大分子物質轉化為小分子物質，例如纖維素酶、淀粉酶等。然而轉谷氨酰胺酶是將小分子物質聚合成大分子物質，這便有效增加了酶學領域聚合酶的數量。

大多數酶對金屬離子尤其是Ca2+有較強的依賴性，且熱穩定性較低，這制約了酶在食品及工業領域的應用。而轉谷氨酰胺酶對Ca2+的依賴性較低，河北農業大學桑亞新等研究表明轉谷氨酰胺酶對Ca2+的依賴性較小，酶對pH的適用范圍較大，且對高溫的耐受性較強，最適溫度為50℃。轉谷氨酰胺酶的酶學特性使得轉谷氨酰胺酶可以廣泛的應用到食品工業生產中[3]。

2 轉谷氨酰胺酶聚合大豆蛋白研究進展

轉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變大，并可使蛋白分子形成凝膠性較強的凝膠[4]。轉谷氨酰胺酶的來源少，同時轉谷氨酰胺酶的提取工藝復雜，使得轉谷氨酰胺酶造價非常昂貴。1989年Ando提出利用微生物發酵生產轉谷氨酰胺酶及提純轉谷氨酰胺酶的方法，使得轉谷氨酰胺酶的生產及產量得到了質的飛躍。

早在上世紀七八十年代，許多研究者對動物來源的轉谷氨酰胺酶便進行了催化植物蛋白及動物蛋白的研究，研究了轉谷氨酰胺酶對蛋白間的交聯作用，研究有效地證實了轉谷氨酰胺酶可以有效地提高蛋白的凝膠性及水溶性。然而由于當時科研條件的限制，轉谷氨酰胺酶得來源極其有限所以沒有廣泛的應用到食品工業生產中。隨著科技的不斷發展，利用轉谷氨酰胺酶對大豆蛋白進行交聯聚合的研究取得不斷進步。

鄭州工程學院梁華民等選用轉谷氨酰胺酶對大豆蛋白進行交聯聚合，在溫度為45℃或50℃，pH為7.0，反應時間為2小時時，聚合后的蛋白表現出良好的凝膠特性。凝膠硬度及粘度都得到了明顯的提高[5]。東北農業大學姜巍巍利用轉谷氨酰胺酶對大豆蛋白進行修飾，實驗結果表明，經修飾后的大豆蛋白粘度增加，表面出現空洞并呈網狀結構。其中7S及11S蛋白經修飾后表面呈無規則的須絮狀結構。而植物蛋白大多為7S及11S球蛋白[6]。

錢鐳等以海藻酸鈉為轉谷氨酰胺酶的載體，對轉谷氨酰胺酶進行改性研究，實驗表明：在溫度為45℃，pH為7.0，反應時間為6小時，酶的活性達到最高，可有效的將小分子大豆蛋白凝聚，并可重復利用，符合現代高效節能的理念[7]。華中農業大學胡昊等利用經轉谷氨酰胺酶處理過的大豆蛋白為載體包裹熱敏性藥物核黃素，經過超聲波處理后，大豆蛋白的凝膠產量由6.02增加到11.27，凝膠強度也得到了明顯的增加[8]。劉穎等研究轉谷氨酰胺酶改善大豆11S蛋白聚合的最有條件。實驗結果表明在加酶量為30U/g，離子強度為0.2，pH為8.0～9.0，反應溫度為45℃時，大豆蛋白的聚合效果最好。乳化性及穩定性都有明顯的提高[9]。吉林農業大學李冬瑩等經實驗測定在轉谷氨酰胺酶的添加量為0.8 U/g，反應溫度為60℃，反應時間為2小時時大豆蛋白的凝膠性能達到最優狀態。并得到了外觀更好，營養價值更加豐富的大豆蛋白胨 [10]。

3 展望

目前，對轉谷氨酰胺酶聚合大豆蛋白的理論研究正在日趨成熟，改性后的大豆蛋白在醫藥及食品工業應用愈來愈廣泛。隨著研究的進行，轉谷氨酰胺酶的產量雖有大量的提高，然而產量卻仍然較低。所以亟需找到合適的轉谷氨酰胺酶生產菌株進行轉谷氨酰胺酶的生產。

轉谷氨酰胺酶的提取也是目前轉谷氨酰胺酶大量生產的瓶頸問題。我們亟需大量的轉谷氨酰胺酶應用在食品工業及醫藥工業中，所以轉谷氨酰胺酶分離純化的有效方法也亟待提出。

參考文獻

[1] 蔡培鈿，白衛東，趙文紅，錢敏. 轉谷氨酰胺酶及其在食品工業中的應用[J]. 中國調味品，2010（04）：35-38，47.

[2] 張海均，賈冬英，姚開. 轉谷氨酰胺酶在大豆蛋白及制品中的應用[J]. 糧食與飼料工業，2012（09）：19-21.

[3] 桑亞新，賈英民，王向紅，祝彥忠. 轉谷氨酰胺酶及其在食品工業中的研究進展[J]. 中國食品學報，2004（03）：95-98.

[4] 劉心偉. 轉谷氨酰胺酶在乳蛋白間的交聯機理及應用研究[D].內蒙古農業大學，2006.

[5] 梁華民，田少君，周怡，馮志勇，劉銳. 轉谷氨酰胺酶對大豆分離蛋白交聯聚合作用研究[J]. 糧食與油脂，2004（02）：3-6.

[6] 姜巍巍. 轉谷氨酰胺酶對大豆蛋白表面疏水性及粘度的影響[D].東北農業大學，2009.

[7] 錢鐳，任德財，劉婷，范婷婷，馬永強，石彥國. 海藻酸鈉固定化轉谷氨酰胺酶催化大豆蛋白聚合的研究[J]. 食品工業，2014（04）：113-117.

[8] 胡昊. 利用高場強超聲波增強大豆蛋白凝膠性及凝膠緩釋效果[D].華中農業大學，2014.

[9] 劉穎，徐錦麗，瑙阿敏，鄭智超，竇博新. 轉谷氨酰胺酶改善大豆11S球蛋白聚合的研究[J]. 食品工業科技，2014（08）：180-183，187.

[10] 李冬瑩. 轉谷氨酰胺酶對大豆蛋白胨凝膠特性影響的研究[D].吉林農業大學，2014.

作者簡介：臧學麗，碩士，長春醫學高等?？茖W校，副教授，研究方向：生物技術。