微生物转谷氨酰胺酶的蛋白质底物催化特性及其催化机理研究——(Ⅲ)MTGase催化多底物蛋白的聚合特性

采用SDS-PAGE研究并探讨了微生物转谷氨酰胺酶(Microbial Transglutaminase,MTGase)催化二种异源蛋白质的聚合情形,包括β-乳球蛋白(β-LG)/酪蛋白酸钠(SC)、牛血清白蛋白(BSA)/β-LG、BSA/SC、大豆球蛋白(glycinin)/β-LG、glycinin/SC以及glycinin/BSA。指出:①只有那些表面疏水性相仿的蛋白质才有可能聚合交联;②蛋白空间结构位阻也是不同蛋白交联的限制因素之一;③蛋白质的表面疏水性质或空间结构的改变,会影响MTGase的催化异源蛋白质交联的可能性。

MTGase聚合大豆蛋白及其改性机理(III) MTGase聚合改性大豆蛋白机理

采用紫外光谱 (UV -spectrum)、荧光光谱 (fluorescencespectrum)以及红外光谱 (FT -IRspectrum)分析了SAPP以及其MTGase -聚合物的结构特征。紫外光谱结果显示MTGase催化SAPP导致它的多肽链的侧链结构发生了变化 ,Tyr和Trp残基的吸收峰红移说明其Cα原子的构型从非平面型转变为平面型 ,而荧光光谱显示MTGase催化导致SAPP的疏水区域暴露出来 ,而且还经历一个空间结构重排的过程 ,而红外光谱显示这种聚合作用还导致多肽链的二级结构发生较大的变化 ,即一部分的 β -折叠二级结构转变为以α -螺旋或无规卷曲。从蛋白质分子结构的角度 ,探讨了MTGase聚合SAPP的改性机理 ,指出其机理在于MTGase聚合导致了SAPP的空间结构发生了变化的缘故。

超声波改性与MTGase诱导的大豆分离蛋白凝胶强度的研究

以大豆分离蛋白为原料,采用超声波物理改性处理手段与利用MTGase进行诱导制备凝胶、采用单因素与正交试验设计的方法优化凝胶过程,并对比改性与未改性大豆分离蛋白凝胶强度的差别。试验结果表明:经MTGase诱导未通过经超声处理的SPI样品,诱导时间3 h、诱导温度50℃、p H7.0、MTGase添加量30 U/g,所得大豆分离蛋白的凝胶强为154.32 g;经时间20 min、功率200 W的超声波处理后SPI,诱导时间3 h、诱导温度50℃、p H7.0、MTGase添加量30 U/g、所得凝胶的凝胶强度为165.84 g;经超声改性处理的SPI其凝胶强度明显高于未改性的SPI凝胶强度。

MTGase对大豆分离蛋白凝胶的影响研究

大豆是一种富含蛋白质的油料作物,含有较高的营养保健价值和诸多功能特性。本研究利用碱提酸沉法提取大豆蛋白,通过差示扫描量热仪测得大豆分离蛋白的热学性质,利用流变仪测定形成的大豆分离蛋白凝胶的强度,最终表征和探讨了微生物转谷氨酰胺酶(MTGase)对大豆分离蛋白胶体形成的影响。以蛋白凝胶的机械模量为指标进行正交实验,得到蛋白形成凝胶的最适条件。

mTGase交联蛋白质的安全性评价及相关检测研究进展

微生物谷氨酰胺转氨酶(mTGase)作为一种性能优良的交联酶,用于提高蛋白质的加工性能。由于异肽键的生成,mTGase交联能够引起蛋白质消化率和免疫原性的变化;mTGase可能会作为乳糜泻患者的自身抗原,引发自身免疫疾病。为此,作者主要分析了mTGase交联对健康的影响和相应的检测手段,为mTGase的安全应用提供参考。

食品酶制剂MTGase在面类中的利用

介绍对面类使用酶制剂，可产生其它面类改良剂所无法取得的大幅度品质改良和经济性改善。

微生物转谷氨酰胺酶(MTGase)的蛋白质底物催化特性及其催化机理研究 (I)MTGase催化单底物蛋白质的聚合特性

采用SDS-PAGE结合凝胶成像技术比较了MTGase在还原状态下对酪蛋白酸钠(SC)、牛血清蛋白(BSA)、大豆球蛋白(glycinin)和β-伴豆球蛋白(β-conglycinin)、β-乳球蛋白(β-LG)和α-乳白蛋白(α-LA)等单底物蛋白的聚合效率。结果表明MTGase较易催化SC和BSA聚合,其次为大豆球蛋白,而β-伴豆球蛋白、β-LG和α-LA最不易。根据MTGase催化不同单底物蛋白质的聚合速率的差异,对MTGase催化单底物蛋白质的聚合特性进行了探讨,指出:①底物蛋白的分子结构对MTGase催化活性的重要性;②蛋白质表面疏水度对MTGase催化活性的重要性;③对蛋白质进行一定的预处理可增强MTGase对蛋白质(特别是球蛋白)的催化活性。

MTGase聚合大豆蛋白及其改性机理 (I)MTGase催化大豆蛋白研究

采用SDS -PAGE结合凝胶扫描技术 ,研究了微生物转谷氨酰胺酶 (MTGase)对大豆酸沉蛋白(SAPP)的聚合作用 ,以及不同酶量、加热或蛋白酶预处理对该聚合反应的影响。结果显示 :(1)MTGase较易催化SAPP的大豆球蛋白 (glycinin)聚合 ,而不易使 7S球蛋白聚合 ,而且只能使大豆球蛋白中的酸性亚基聚合 ,几乎不能使其碱性亚基聚合 ;(2 )随着酶量的增加 ,MTGase对大豆球蛋白的聚合效果逐渐递增 ,10～ 2 0U/g酶量范围内的聚合效果差不多 ;(3)加热预处理 (10 0℃ ,0～ 4 5s)可显著地提高MTGase对SAPP的聚合效果 ;(4 )适度的蛋白酶降解处理有利于MTGase对SAPP的聚合 。

MTGase聚合大豆蛋白及其改性机理.(II)MTGase聚合改性大豆蛋白研究

研究了微生物转谷氨酰胺酶 (MTGase)聚合作用对大豆酸沉蛋白 (SAPP)的溶解性能、乳化及起泡性能、凝胶性以及持水性能等功能特性的影响。结果显示 :1)显著地提高了SAPP对pH的稳定性 ,MTGase催化SAPP(1% )聚合 4h可获得较好的pH稳定性 ,然而降低了SAPP的溶解性能 (除等电点附近有点增加之外 ) ;2 )降低了SAPP的乳化能力 ,然而其乳化稳定性稍有增加 ;3)对SAPP的起泡能力影响不大 ,然而可显著地改善泡沫稳定性 ,SAPP经MTGase聚合 2h的样品泡沫稳定性最佳 ;4 )显著地提高SAPP的凝胶性能 ;5 )DSC分析结果表明 ,MTGase显著地提高SAPP的热变性温度 ,或者显著地改善SAPP的水化性能。

微生物转谷氨酰胺酶(MTGase)的蛋白质底物催化特性及其催化机理研究——(Ⅱ)MTGase催化球状蛋白质的聚合机理

首次提出微生物转谷氨酰胺酶(MTGase)催化球状蛋白质的催化机理,同时显示MTGase聚合球蛋白存在一个“诱导期”,在该阶段底物蛋白的构象发生一定的变化,后者提高了MTGase对它们的催化活性。以β-乳球蛋白为例,采用紫外光谱(UVspectrum)和红外光谱(FT-IRspectrum)证实了MTGase催化球状蛋白,确实致使后者的空间结构发生了明显的变化。该论文所提出的MTGase催化球蛋白的聚合机理在一定程度上解释了MTGase改性蛋白质的机制,也为MTGase的进一步应用研究提供了理论指导。

响应面法优化MTGase改善暹罗鳄肌原纤维蛋白凝胶品质的工艺

为优化微生物源谷氨酰胺转氨酶(MTGase)改善暹罗鳄肌原纤维蛋白凝胶品质的工艺条件,在单因素试验的基础上,选择酶作用温度、作用时间和酶添加量为自变量,以凝胶强度和持水性为响应值,利用响应面分析法,研究各变量间及其交互作用对凝胶品质的影响。结果表明:MTGase改善凝胶品质的最佳工艺为:作用温度38℃、作用时间2.3h、酶添加量0.8U/g,该条件下所得凝胶强度为509.886g·cm,持水性为88.094%,相较空白对照,凝胶强度提高了2.32倍,持水性提高了20.6%。因此,MTGase可以显著改善暹罗鳄肌原纤维蛋白的凝胶品质。

MTGase聚合酪蛋白酸钠生物聚合物的结构特征研究

采用紫外光谱、荧光光谱及红外光谱分析技术,研究了微生物转谷氨酰胺酶(MTGase)聚合酪蛋白酸钠(Na-CN)生物聚合物的空间结构特征,并探讨了MTGase改善Na-CN乳化性能的作用机理。紫外光谱显示,MTGase聚合Na-CN生物聚合物的多肽链的Trp和Tyr残基的紫外吸收峰的强度明显低于Na-CN,说明生物聚合物的“空间结构效应”占较重要的地位。荧光发射光谱显示,Na-CN生物聚合物的Trp和Tyr残基的荧光强度比Na-CN有显著的增强,表明生物聚合物的疏水性区域更加暴露。然而,MTGase长时间催化(12h)得到的生物聚合物的荧光强度反而有所下降(与4h的场合相比),这反映了“空间位阻效应”。红外光谱显示,Na-CN与其生物聚合物的酰胺特征峰相差不大,说明两者的二级结构基本上相近。此外,MTGase改善Na-CN乳化性能的机理是:MTGase催化导致Na-CN的空间结构发生了变化,进而改变了蛋白表面的表面疏水性质,最终达到改善Na-CN乳化性质的效果。

微生物源谷氨酰胺转胺酶修饰蛋白质机理及其在食品方面的应用进展

谷氨酰胺转氨酶(transglutaminase,EC2. 3. 2. 13,TGase)是一种能够催化蛋白质发生聚合反应的酶类,来源于动物、植物和微生物,该酶可以催化蛋白质发生交联、脱酰胺和糖基化反应,从而改变蛋白质的功能性质,提高食品的营养、风味和口感。其中微生物源谷氨酰胺转氨酶(microbial transglutaminase,MTGase)在食品中应用最广泛。该文主要介绍MTGase的酶学性质、活性结构以及上述3种反应的催化机理,并根据机理分类阐述了MTGase在食品工业近年的应用,以期对MTGase的深入研究和在食品工业化应用等方面提供理论依据。

转谷氨酰胺酶对荞麦蛋白功能特性的影响

微生物转谷氨酰胺酶(MTGase)能够使荞麦蛋白(BWP)的大部分球蛋白亚基被聚合,而几乎不能使分子量低于36kDa的碱性亚基聚合。BWP聚合物(催化时间<60min)的溶解度(PS)较BWP显著增加,聚合物的PS随反应时间的延长而降低;MTGase催化BWP反应120min可明显降低其PS(P<0.05)。聚合反应能提高BWP的持水能力(WH)和持油能力(FA),且BWP聚合物的FA随反应时间的增加而增强。适当的交联会使BWP的起泡性能增加,但继续提高交联度(延长酶反应时间),BWP的起泡性能反而降低。BWP聚合物的乳化活性指数(EAI)降低,乳化液稳定性(ES)却增强。

微生物转谷氨酰胺酶对大豆分离蛋白乳液凝胶性能的影响

研究了不同油相比例（φ=0.2~0.6）的微生物φ转谷氨酰胺酶（MTGase）诱导的大豆分离蛋白（SPI）乳液凝胶性能及微观结构,发现提高乳液中的油相比例,凝胶的弹性模量G’及凝胶持水性均有显著提高并存在一定相关性,乳液凝胶形成的凝胶网络机械强度更大,油滴在酶促乳液凝胶中充当了良好的＂活性填充剂＂。

采用激光光散射技术研究转谷氨酰胺酶催化的β-乳球蛋白交联反应

采用体积排阻色谱(SEC)联合多角度激光光散射法(MALLS)技术研究了由微生物转谷氨酰胺酶(MTGase)诱导的β-乳球蛋白的体外交联反应。结果表明,在20mM二硫苏糖醇(DTT)的存在时,用MTGase处理大约11h,会逐渐形成高分子量的高聚物或寡聚体,同时β-乳球蛋白会由二聚体向单体转变。在DTT不存在时,同样有这种转变。上述结果表明,MTGase处理可作为一种很有潜力的技术,可于调控许多球蛋白的热稳定性。

微生物转谷氨酰胺酶催化聚合酪蛋白酸钠研究

研究了不同条件下微生物转谷氨酰胺酶 (MTGase)催化酪蛋白酸钠聚合。结果显示 ,MTGase较易催化α 以及β 酪蛋白 ,而不易催化κ 酪蛋白 ,随着酪蛋白量的不断下降 ,而形成的生物聚合物量不断增多。MTGase催化酪蛋白酸钠聚合的较佳条件如下 :酶量 /酪蛋白酸钠比例为 10～ 2 0U/g ,pH 6 0～ 8 0 ,最适催化温度为 37～ 5 0℃。

微生物转谷氨酰胺酶诱导下鲢鱼糜凝胶的结构演化规律

以鲢鱼糜为对象,通过检测微生物转谷氨酰胺酶（microbial transglutaminase,MTGase）诱导下不同凝胶化时间形成的鱼糜凝胶的质地特性、交联程度及网络微观结构,探讨鲢鱼糜凝胶的结构演化规律。力学特性结果表明,未添加MTGase（对照组）的鱼糜凝胶的破断力、凹陷深度、硬度、咀嚼性等随凝胶化时间延长显著增大（P〈0.05）,破断力在3~6 h达到平衡（约1 100 g）,凹陷深度在1~2 h达到最大值（约17 mm）,随着凝胶时间延长呈下降趋势;添加MTGase的鱼糜凝胶破断力在3 h时就达到最大值（P〈0.05）,硬度和咀嚼性随时间增加到3 h后趋于平衡,凹陷深度随时间延长逐渐降低（P〈0.05）。十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳（sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE）结果显示,鲢鱼糜凝胶中肌球蛋白重链含量随凝胶化时间延长显著下降,添加MTGase组肌球蛋白重链含量明显低于对照组。两组鱼糜凝胶的网络孔隙当量直径均随凝胶化时间延长先减小后增大,在3 h时分别达到最致密的网络结构（P〈0.05）。对照组和添加MTGase的鲢鱼糜凝胶分别在40℃凝胶化3~6 h或2~4 h时凝胶特性较好,通过凝胶化时间的调节可控制鱼糜凝胶的结构演化方向,获得高品质鱼糜制品。

微生物谷氨酰胺转移酶对大豆分离蛋白凝胶性能的影响

研究了底物浓度、pH、酶浓度、温度、时间、离子浓度和二巯基苏糖醇(DTT)的添加对微生物谷氨酰胺转移酶(MTGase)诱导的大豆分离蛋白(SPI)凝胶强度的影响。结果表明,在SPI溶液中加入MTGase,可以使体系在低温下形成凝胶;SPI低于8%不能形成凝胶;pH7.0,酶量为30U/g蛋白,50℃水浴加热1h,NaCl为0.6N时,均可获得最高的凝胶强度;添加DTT,对体系无影响。

氮源水解液对链霉菌转谷氨酰胺酶合成的影响

研究了常压及高压条件下以豆饼粉、棉籽粉酸水解液作氮源,对链霉菌(Streptomyces)HS-1产转谷氨酰胺酶的影响．初步试验高压条件下以所得豆饼粉水解物作氮源,链霉菌(streptomyces)HS-1产转谷氨酰胺酶的酶活可达3．86μmol／(min·mL)．对高压条件下豆饼粉的水解条件进行确定：以3mol／L的盐酸水解4h所得水解物的发酵酶活较高,为5．17μmol／(min·mL),且进一步实验以蛋白胨与豆饼粉水解液作混合氮源时发酵酶活较单氮源高．