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摘要：转谷氨酰胺酶是一种催化酰基转移反应的转移酶，它可使蛋白分子间和分子内产生共价联接，改变蛋白质的结构和功能。本文对转谷氨酰胺酶聚合大豆蛋白后对其凝胶性、疏水性、热稳定性、乳化性的影响进行了综述。
关键词：转谷氨酰胺酶;凝胶性;疏水性;热稳定性
谷氨酰胺转胺酶（Transglutaminase）又称转谷氨酰胺酶，系统名称为蛋白质-谷氨酸-γ-谷氨酰胺基转移酶（EC2.3.2.13，TGase），是一种酰基转移酶，广泛存在于动植物和微生物机体组织中[1]。该酶可催化蛋白质分子中赖氨酸残基上的ε-氨基和谷氨酰胺残基上的γ-羟酰胺基之间发生结合反应，使蛋白质分子内和分子间形成ε-赖氨酸肽键，改善蛋白质的功能特性，通过此交联反应使较小的蛋白质分子形成大分子的蛋白质结合物[2]。谷氨酰胺转胺酶可有效的提高蛋白性食品的持水性、弹性、原料利用率及营养价值等，其在食品、生物制药、纺织等领域有着广泛的应用前景。
1转谷氨酰胺酶的性质
转谷氨酰胺酶是一种具有活性中心的单体蛋白质，亲水性高，等电点为8.9，由331个氨基酸组成，对热稳定，最适温度在50℃左右，最适PH值为6-7，催化活性较高，大多数金属离子对该酶活性无影响或影响不大，但Zn2+具有很强的抑制作用。该酶可以催化蛋白质分子中赖氨酸和谷氨酰胺间发生交联反应，通过此交联反应使较小蛋白质分子聚合成大分子蛋白质结合物，从而改善蛋白质的结构和功能，进而改善食品的外观、质地、风味、口感等，从而扩大蛋白的应用范围，提高蛋白的市场价值;。
2转谷氨酰胺酶催化大豆蛋白的研究
随着人们生活水平的提高，现代食品加工对大豆蛋白功能性专业化要求越来越高，更重要的是人们对食品安全性的关注也在日益提高，这就要求研究者选择安全可靠的方法改变大豆蛋白的功能特性，满足生产对大豆蛋白的需求，因此，选择具有专一性强、安全性高，对营养无破坏作用的酶法聚合大豆蛋白，改善其功能性，已经成为大豆蛋白质改性的主要研究发展方向。转谷氨酰胺酶聚合大豆蛋白的研究始于20世纪80年代，Ikrua等[3]发现用豚鼠肝脏转谷氨酰胺酶催化大豆蛋白，可以使大豆蛋白发生交联聚合。
2.1对凝胶性的影响
转谷氨酰胺酶催化相同或不同蛋白质的分子内或分子间的酰基转移反应，从而导致相同或不同蛋白质发生聚合，从而提高蛋白质的凝胶性能，大豆蛋白主要由11s球蛋白和7s球蛋白组成，这两种蛋白是大豆中主要的两种蛋白质，占大豆蛋白的70%左右，Tang等[4]研究证实微生物转谷氨酰胺酶催化不同的大豆蛋白（11s、7s和它们的混合物比例的不同）聚合形成的凝胶特性也各不相同。安静等[4]研究发现，经转谷氨酰胺酶催化后，大豆 S PI、7 S、1 1S 球蛋白的凝胶强度变化幅度顺序为11S > 7S > SPI。转谷氨酰胺酶主要催化大豆 7S 球蛋白和大豆 11 S 球蛋白的酸性亚基发生交联，而对大豆 11 S球蛋白的碱性亚基几乎没有影响。
2.2对疏水性的影响
大豆蛋白是由多种L-型氨基酸缩水形成的大分子，沿着蛋白质大分子主链分布着-NH2，-COO-等亲水基团，也分布着许多-C6H5等疏水基团，这种特殊的结构决定了蛋白质分子的表面活性特性[6，7]。大豆蛋白经转谷氨酰胺酶作用形成较大的共价聚合物，有利于增加表面疏水性，使大豆蛋白二级结构和三级结构逐渐打开，多肽链舒展，使疏水区域从大豆蛋白内部暴露出来，经过转谷氨酰胺酶进一步聚合后，蛋白质分子量进一步增大，大分子蛋白所带来的空间位阻效应消弱了转谷氨酰胺酶对蛋白的三级空间结构的影响，大分子蛋白疏水区域进行了重排，也就是说超大分子的空间结构趋向于稳定的空间结构。转谷氨酰胺酶对不同大豆分离蛋白7s和11s作用对比可知：大豆蛋白7s疏水性比11s疏水性高。
2.3对热稳定性的影响
热稳定性作为大豆蛋白的功能特性之一，通过化学改性的方法很难提高大豆蛋白的稳定性，但大豆蛋白经过转谷氨酰胺酶作用后，可以提高大豆蛋白的稳定性，Tang等[8]研究了大豆分离蛋白经过转谷氨酰胺酶催化6h后，其中7s和11s的变性温度分别提高了3～5℃和5.7℃。这可能是由于转谷氨酰胺酶聚合大豆蛋白使其二级结构不易被破坏，从而提高其变性温度。这一特性使在食品在加工过程中，不至迅速失活，不易被加热破坏。目前，转谷氨酰胺酶已广泛应用到水产品、植物蛋白、乳制品、食品焙烤食品、可食性包装膜中。
2.4对乳化性的影响
Babiker等[9]利用蛋白酶水解和酸水解后的蛋白经过转谷氨酰胺酶聚合，研究聚合大豆蛋白乳化性的变化，结果显示，经过转谷氨酰胺酶交联聚合后大豆蛋白的乳化性和未处理的大豆蛋白及酶水解和酸水解的大豆蛋白有所改善，分析其原因有可能是酸水解和酶水解使大豆蛋白的二级结构和三级结构被打开，是分子内的疏水区域暴露出来，形成了更大分子量的聚合物，从而增加了其乳化性。
3结论
转谷氨酰胺酶作为一种生物催化剂，可以催化大豆蛋白之间发生交联，形成更大的聚合物，改变大豆蛋白的结构和功能，经过转谷氨酰胺酶作用后，能显著提高大豆蛋白的凝胶性，表面疏水性和热稳定性、乳化性，为研制不同质构特性的新型的、功能性大豆蛋白產品提供理论依据和技术支持。
参考文献：
[1]Folk J E.Adv Enzymol[M].1983.54：2-56.
[2]Nonaka M，Tanaka H，Okiyama A，et al.Polymerization of several proteins by Ca2+-independent transglutaminase derived from microorganisms[J].Agricultural and Biological Chemistry，1989，53（5）：23-25.
关键词：转谷氨酰胺酶;凝胶性;疏水性;热稳定性
谷氨酰胺转胺酶（Transglutaminase）又称转谷氨酰胺酶，系统名称为蛋白质-谷氨酸-γ-谷氨酰胺基转移酶（EC2.3.2.13，TGase），是一种酰基转移酶，广泛存在于动植物和微生物机体组织中[1]。该酶可催化蛋白质分子中赖氨酸残基上的ε-氨基和谷氨酰胺残基上的γ-羟酰胺基之间发生结合反应，使蛋白质分子内和分子间形成ε-赖氨酸肽键，改善蛋白质的功能特性，通过此交联反应使较小的蛋白质分子形成大分子的蛋白质结合物[2]。谷氨酰胺转胺酶可有效的提高蛋白性食品的持水性、弹性、原料利用率及营养价值等，其在食品、生物制药、纺织等领域有着广泛的应用前景。
1转谷氨酰胺酶的性质
转谷氨酰胺酶是一种具有活性中心的单体蛋白质，亲水性高，等电点为8.9，由331个氨基酸组成，对热稳定，最适温度在50℃左右，最适PH值为6-7，催化活性较高，大多数金属离子对该酶活性无影响或影响不大，但Zn2+具有很强的抑制作用。该酶可以催化蛋白质分子中赖氨酸和谷氨酰胺间发生交联反应，通过此交联反应使较小蛋白质分子聚合成大分子蛋白质结合物，从而改善蛋白质的结构和功能，进而改善食品的外观、质地、风味、口感等，从而扩大蛋白的应用范围，提高蛋白的市场价值;。
2转谷氨酰胺酶催化大豆蛋白的研究
随着人们生活水平的提高，现代食品加工对大豆蛋白功能性专业化要求越来越高，更重要的是人们对食品安全性的关注也在日益提高，这就要求研究者选择安全可靠的方法改变大豆蛋白的功能特性，满足生产对大豆蛋白的需求，因此，选择具有专一性强、安全性高，对营养无破坏作用的酶法聚合大豆蛋白，改善其功能性，已经成为大豆蛋白质改性的主要研究发展方向。转谷氨酰胺酶聚合大豆蛋白的研究始于20世纪80年代，Ikrua等[3]发现用豚鼠肝脏转谷氨酰胺酶催化大豆蛋白，可以使大豆蛋白发生交联聚合。
2.1对凝胶性的影响
转谷氨酰胺酶催化相同或不同蛋白质的分子内或分子间的酰基转移反应，从而导致相同或不同蛋白质发生聚合，从而提高蛋白质的凝胶性能，大豆蛋白主要由11s球蛋白和7s球蛋白组成，这两种蛋白是大豆中主要的两种蛋白质，占大豆蛋白的70%左右，Tang等[4]研究证实微生物转谷氨酰胺酶催化不同的大豆蛋白（11s、7s和它们的混合物比例的不同）聚合形成的凝胶特性也各不相同。安静等[4]研究发现，经转谷氨酰胺酶催化后，大豆 S PI、7 S、1 1S 球蛋白的凝胶强度变化幅度顺序为11S > 7S > SPI。转谷氨酰胺酶主要催化大豆 7S 球蛋白和大豆 11 S 球蛋白的酸性亚基发生交联，而对大豆 11 S球蛋白的碱性亚基几乎没有影响。
2.2对疏水性的影响
大豆蛋白是由多种L-型氨基酸缩水形成的大分子，沿着蛋白质大分子主链分布着-NH2，-COO-等亲水基团，也分布着许多-C6H5等疏水基团，这种特殊的结构决定了蛋白质分子的表面活性特性[6，7]。大豆蛋白经转谷氨酰胺酶作用形成较大的共价聚合物，有利于增加表面疏水性，使大豆蛋白二级结构和三级结构逐渐打开，多肽链舒展，使疏水区域从大豆蛋白内部暴露出来，经过转谷氨酰胺酶进一步聚合后，蛋白质分子量进一步增大，大分子蛋白所带来的空间位阻效应消弱了转谷氨酰胺酶对蛋白的三级空间结构的影响，大分子蛋白疏水区域进行了重排，也就是说超大分子的空间结构趋向于稳定的空间结构。转谷氨酰胺酶对不同大豆分离蛋白7s和11s作用对比可知：大豆蛋白7s疏水性比11s疏水性高。
2.3对热稳定性的影响
热稳定性作为大豆蛋白的功能特性之一，通过化学改性的方法很难提高大豆蛋白的稳定性，但大豆蛋白经过转谷氨酰胺酶作用后，可以提高大豆蛋白的稳定性，Tang等[8]研究了大豆分离蛋白经过转谷氨酰胺酶催化6h后，其中7s和11s的变性温度分别提高了3～5℃和5.7℃。这可能是由于转谷氨酰胺酶聚合大豆蛋白使其二级结构不易被破坏，从而提高其变性温度。这一特性使在食品在加工过程中，不至迅速失活，不易被加热破坏。目前，转谷氨酰胺酶已广泛应用到水产品、植物蛋白、乳制品、食品焙烤食品、可食性包装膜中。
2.4对乳化性的影响
Babiker等[9]利用蛋白酶水解和酸水解后的蛋白经过转谷氨酰胺酶聚合，研究聚合大豆蛋白乳化性的变化，结果显示，经过转谷氨酰胺酶交联聚合后大豆蛋白的乳化性和未处理的大豆蛋白及酶水解和酸水解的大豆蛋白有所改善，分析其原因有可能是酸水解和酶水解使大豆蛋白的二级结构和三级结构被打开，是分子内的疏水区域暴露出来，形成了更大分子量的聚合物，从而增加了其乳化性。
3结论
转谷氨酰胺酶作为一种生物催化剂，可以催化大豆蛋白之间发生交联，形成更大的聚合物，改变大豆蛋白的结构和功能，经过转谷氨酰胺酶作用后，能显著提高大豆蛋白的凝胶性，表面疏水性和热稳定性、乳化性，为研制不同质构特性的新型的、功能性大豆蛋白產品提供理论依据和技术支持。
参考文献：
[1]Folk J E.Adv Enzymol[M].1983.54：2-56.
[2]Nonaka M，Tanaka H，Okiyama A，et al.Polymerization of several proteins by Ca2+-independent transglutaminase derived from microorganisms[J].Agricultural and Biological Chemistry，1989，53（5）：23-25.