3轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶與其他技術(shù)復(fù)合使用

3.1物理技術(shù)

3.1.1超聲

超聲輔助技術(shù)是食品蛋白改性中常見(jiàn)的一種技術(shù)，超聲的空化效應(yīng)產(chǎn)生的瞬時(shí)高溫、高壓，使蛋白的空間結(jié)構(gòu)展開(kāi)，破壞分子間的氫鍵，改善表面疏水性。食品經(jīng)適當(dāng)?shù)某曨A(yù)處理后，再經(jīng)TGase改性，可有效改善食品的功能特性與風(fēng)味。

采用超聲與TGase復(fù)合使用，發(fā)現(xiàn)提高了大豆-乳清混合蛋白的交聯(lián)度、凝膠硬度、持水力。在預(yù)超聲后，蛋白內(nèi)部結(jié)構(gòu)展開(kāi)，暴露出更多的疏水結(jié)構(gòu)，有利于酶的交聯(lián)，形成更多的二硫鍵，從而形成致密規(guī)則的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提升持水力。其原因主要有以下幾點(diǎn)：（1）在改性過(guò)程中，超聲波空化引起氣泡破裂，使得氣泡周圍區(qū)域的局部壓力和溫度升高，從而導(dǎo)致蛋白展開(kāi)及肽鍵斷裂，親水性氨基酸殘基暴露在水中，溶解度提高。（2）超聲處理減小了大豆分離蛋白的粒徑，蛋白構(gòu)象發(fā)生改變，導(dǎo)致蛋白表面疏水性和游離巰基增加；這有利于TGase交聯(lián)，形成可溶性蛋白聚集體，增強(qiáng)了蛋白-水的相互作用，提高了蛋白溶解度。（3）經(jīng)超聲和TGase催化后的凝膠蛋白較空白組對(duì)比后，能夠形成致密的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這主要是因?yàn)榈鞍追肿影l(fā)生交疊作用，縮小了彼此間的距離，使得網(wǎng)孔細(xì)小且均勻。

風(fēng)味的改善是利用酶法聚合及酶法降解雙重改性方式，提高酶解蛋白呈味物質(zhì)的釋放量。在120W超聲15 min后，進(jìn)行TGase交聯(lián)5 h，小麥面筋蛋白-酵母混合液經(jīng)酶解后的鮮味評(píng)分顯著提高[38]。呈味肽物質(zhì)提升，可能是由于超聲后，β-轉(zhuǎn)角降低，天門冬氨酸和谷氨酸是與其相關(guān)的氨基酸，即說(shuō)明天門冬氨酸和谷氨酸被轉(zhuǎn)換成為β-折疊和無(wú)規(guī)則卷曲這樣的伸展結(jié)構(gòu)，改變了蛋白的柔韌性，促進(jìn)酶與胰蛋白酶酶切位點(diǎn)的結(jié)合，降解出更多的呈味肽；其次，也可能是因?yàn)榻湍竷?nèi)源酶在TGase存在的交聯(lián)環(huán)境下，發(fā)揮了催化作用，使超聲后的蛋白結(jié)構(gòu)更易被胰蛋白酶水解；此外，交聯(lián)可能使超聲后的蛋白再次發(fā)生了結(jié)構(gòu)變化，酶切位點(diǎn)變得更加敏感，呈味物質(zhì)被更好的釋放出來(lái)。

3.1.2微波

微波與TGase的聯(lián)合使用包括三種方式：（1）對(duì)食品進(jìn)行微波預(yù)處理后再進(jìn)行適當(dāng)?shù)拿父男裕唬?）微波輻射TGase后，改性后的酶對(duì)食品進(jìn)行催化；（3）同時(shí)進(jìn)行微波輻射與酶改性。

有學(xué)者利用微波對(duì)大豆-小麥混合蛋白進(jìn)行預(yù)處理后，再經(jīng)TGase交聯(lián)改性時(shí)發(fā)現(xiàn)，混合蛋白凝膠的凝膠強(qiáng)度、持水力得到顯著提高。凝膠強(qiáng)度提升的主要原因：在水中，微波對(duì)蛋白中的極性分子產(chǎn)生高頻率振蕩作用，使微波場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為熱能，蛋白質(zhì)溫度升高，從而使得蛋白質(zhì)分子間和分子內(nèi)的非共價(jià)鍵斷裂，蛋白質(zhì)二級(jí)、三級(jí)結(jié)構(gòu)被破壞，空間結(jié)構(gòu)變得疏散；這有利于酶交聯(lián)，促進(jìn)二硫鍵的形成及分子間的相互作用。其次，微波的極化效應(yīng)，減小了蛋白的分子粒徑，有利于形成致密均勻的微觀結(jié)構(gòu)。蛋白-水的相互作用增加，微波加熱時(shí)的能量促進(jìn)二硫鍵的形成，提升持水力。

微波改性酶時(shí)發(fā)現(xiàn)，微波能改變TGase的空間結(jié)構(gòu)，提高酶活，但是復(fù)合使用不一定能夠產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。使用微波輻射TGase，酶活相比于普通水浴提高了4.38%，微波輻射展開(kāi)了酶的結(jié)構(gòu)，暴露出更多的結(jié)合位點(diǎn)。對(duì)乳蛋白進(jìn)行微波與TGase的復(fù)合改性研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，同時(shí)使用可提高乳蛋白的聚集度、提升交聯(lián)速度。單獨(dú)使用TGase時(shí)，乳清蛋白和酪蛋白聚合的時(shí)間較長(zhǎng)；復(fù)合使用時(shí)，縮短了近1/3的時(shí)間；這可能是由于微波不僅提升了酶活，且輻射使蛋白結(jié)構(gòu)展開(kāi)，促進(jìn)了TGase的交聯(lián)作用。而有學(xué)者利用微波處理后的TGase進(jìn)行催化肌原纖維蛋白時(shí)發(fā)現(xiàn)，其凝膠強(qiáng)度卻低于水浴處理結(jié)果；這是與電磁場(chǎng)的快速變化阻礙了肌原纖維蛋白的展開(kāi)及溶解，以及系統(tǒng)中生成了較多的二硫鍵進(jìn)一步形成了空間位阻阻礙了酶的催化有關(guān)。

3.1.3超高壓

超高壓技術(shù)被常被用作一種物理的非熱加工的一種保藏技術(shù)。在近年來(lái)的研究中發(fā)現(xiàn)，超高壓誘導(dǎo)膠凝作用，且相比于熱誘導(dǎo)凝膠，具有更好的凝膠穩(wěn)定性。在200~300 MPa時(shí)，高壓誘導(dǎo)的魚糜凝膠具有更好的持水力，且在儲(chǔ)藏過(guò)程中，凝膠的穩(wěn)定性有所提升。

超高壓技術(shù)與TGase聯(lián)合使用時(shí)，魚糜的凝膠強(qiáng)度、持水力顯著增加；相比于單使用超高壓或酶，聯(lián)合使用時(shí)共聚物更多，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。但未說(shuō)明超高壓技術(shù)對(duì)酶空間構(gòu)象的改變，可進(jìn)一步深入探究超高壓對(duì)酶內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響。Qin等研究發(fā)現(xiàn)超高壓對(duì)大豆分離蛋白/小麥蛋白預(yù)處理后，經(jīng)TGase誘導(dǎo)交聯(lián)的凝膠特性得到明顯提高；在100~400 MPa的超高壓預(yù)處理10 min后，大豆分離蛋白/小麥蛋白發(fā)生展開(kāi)，使巰基及疏水性基團(tuán)暴露在蛋白表面，升高了β-折疊和無(wú)規(guī)則卷曲的含量，促進(jìn)了TGase交聯(lián)，凝膠的儲(chǔ)存模量提高、持水力增加，凝膠強(qiáng)度提高。在對(duì)小麥面筋蛋白乳液凝膠性質(zhì)的研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，超高壓預(yù)處理有效降低油滴粒徑、增加了比表面積，促進(jìn)TGase交聯(lián)，形成分子間/分子內(nèi)的交聯(lián)，使其形成均勻致密的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高芳香物質(zhì)的儲(chǔ)存穩(wěn)定性，這對(duì)研究魚糜風(fēng)味的釋放及香味物質(zhì)的包埋具有一定的意義。

3.2化學(xué)交聯(lián)劑

TGase與?-聚谷氨酸復(fù)合使用時(shí)，二者存在協(xié)同作用，凝膠性及彈性改善效果優(yōu)于單獨(dú)使用的改善效果。這是因?yàn)樵趶?fù)合使用時(shí)，?-聚谷氨酸降解后暴露出Glu殘基，TGase催化Glu殘基與Lys殘基交聯(lián)，形成更多的非二硫共價(jià)鍵，而非二硫共價(jià)鍵與疏水相互作用在凝膠的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中是維持有序的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的主要作用力。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)羧化納米纖維素與TGase復(fù)合使用時(shí)，由于納米纖維素的納米尺寸使親水基團(tuán)暴露更多及暴露的羧基的吸水力提高了蛋白的持水性，使得凝膠結(jié)構(gòu)更加致密、凝膠強(qiáng)度增加。綜上，化學(xué)交聯(lián)劑通常與TGase具有協(xié)同作用，可改善凝膠質(zhì)地，在復(fù)合凝膠或重組肉制品中有較好的應(yīng)用前景。

4展望

TGase作為蛋白質(zhì)交聯(lián)劑，可以改善食品功能特性及生化特性，提高凝膠性、持水性、乳化性等，降低致敏性、消化率，產(chǎn)生多種生物活性肽。但仍有一些問(wèn)題有待進(jìn)一步研究，目前對(duì)TGase的應(yīng)用研究多集中在提高蛋白的功能特性上，酶交聯(lián)的?；D(zhuǎn)移反應(yīng)、脫酰胺基反應(yīng)研究較少，可加強(qiáng)對(duì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、風(fēng)味釋放及吸附方向上的研究；復(fù)合技術(shù)的使用也成為現(xiàn)階段的研究熱點(diǎn)，微波可提高TGase酶活，高壓可提升TGase的交聯(lián)度，輻射與TGase有協(xié)同作用，未來(lái)可以將TGase與其他新型物理技術(shù)聯(lián)合使用提高蛋白功能特性；利用酶交聯(lián)，將廉價(jià)植物蛋白與低值的碎肉重組可提升產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及商業(yè)價(jià)值，為重組肉制品的發(fā)展提供參考。

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