TG酶的特性及在肉制品中的應用

1、TG 酶一、簡介谷氨酰胺轉胺酶（ Transglutaminase ，簡稱 TGase 或 TG ）, 又稱轉谷氨酰胺酶，是一種由331 個氨基組成的分子量約38000 的具有活性中心的單體蛋白質酰基轉移酶。這種酶廣泛存在于人體、高級動物、植物和微生物中。該酶可通過分子插入、交聯(lián)反應、脫氨作用，使蛋白質分子之間或之內的交聯(lián)、蛋白質和氨基酸之間的連接以及蛋白質分子內谷氨酰胺殘基的水解。通過這些反應，使蛋白質分子結構發(fā)生變化，可使蛋白質分子由小變大，從而改善蛋白質的結構和功能，如提高蛋白質的發(fā)泡性、粘接性、乳化性、凝膠性、增稠性和乳化穩(wěn)定特性等，進而改善富含蛋白質食品的外觀、風味、口感和質構等，

2、改善各種蛋白質的功能性質， 如營養(yǎng)價值、 質地結構、 口感和貯存期等。經 TG 改性后，蛋白質的膠凝性、塑性、持水性、水溶性、穩(wěn)定性等均會得到改善。二、 TG 酶的特點1 、粘合力極強：TG 催化蛋白質之間形成的共價鍵在一般的非酶催化條件下很難斷裂，所以用該酶處理食品組分粘合力極強。用該酶處理碎肉成形后，經冷凍、切片、烹飪處理均不會散開。2、 PH 值穩(wěn)定性好： TG 粗酶的最適作用pH 為 6-7 , 但在 pH5 .0? & 0 的范圍內都有較高的活性。當pH低于 5 時，酶活迅速降低，當pH 高于 8 小于 9 時，酶活緩慢下降。這與一般蛋白質食品體系的pH 值是一致的, 有利于

3、在食品生產中應用。3、 熱穩(wěn)定性強：經研究發(fā)現(xiàn)TG 粗酶的最適溫度在52C 左右，在 42? 57 C 范圍內都有較高的活性。特別是在蛋白質食品體系中, 該酶的熱穩(wěn)定性會顯著提高, 這一特性使其在一般的食品加工過程中 , 不會因為熱處理而迅速失活。4、 使用安全：由于 TG 廣泛存在于動物組織中， 人們一直食用含有 TG 催化形成的賴氨酸異肽鍵 的食物, 因此 TG 用 TG 生產的新型食品不僅對人體是安全的 , 還有利于人體的健康。三、 功效與用途功效TG 的主要功能因子是谷氨酰胺轉胺酶, 用于生產新型蛋白食品。廣泛應用于肉制品、乳制品、魚制品、豆制品和面制品中。1、 改善食品質構。它可以通

4、過催化蛋白質分子之間發(fā)生的交聯(lián), 改善蛋白質的許多重要性能。如用該酶生產重組肉時 , 它不僅可將碎肉粘結在一起 , 還可以將各種非肉蛋白交聯(lián)到肉蛋白上 , 明顯 改善肉制品的口感、風味、組織結構和營養(yǎng)。2、 提高蛋白質的營養(yǎng)價值。它可將某些人體必需氨基酸（如賴氨酸）共價交聯(lián)到蛋白質上,以防止美拉德反應對氨基酸的破壞,從而提高蛋白質的營養(yǎng)價值。谷氨酰胺轉胺酶還可以向氨基酸組成不理想的蛋白質中引入所缺乏的氨基酸, 發(fā)展中國家的人們對這一點特別感興趣。3、 形成耐熱、耐水性的膜。經該酶交聯(lián)過的酪蛋白脫水后便可得到不溶于水的薄膜, 這種薄膜能夠被胰凝乳蛋白酶分解 , 因而是一種可食用的膜, 能夠用作食

5、品包裝材料。用于包埋脂類或脂溶性物質。提高食品的彈性和持水能力4、 TG 還具有一些獨特的性質, 它可以通過賴氨酸分子交聯(lián)到蛋白質大分子上,保護食品中的賴氨酸免受各種加工過程的破壞； TG 可用于包埋脂類和脂溶性物質 , 可使蛋白質形成耐熱性、耐水性 的膜；采用 TG 處理后 , 在蛋白質形成凝膠過程中不需要熱處理。用途1、在肉制品中的應用：TG 用于碎肉重組，效果：TG 可將碎肉粘合為整塊肉。TG 用于低溫乳化香腸，效果：TG可改善提高香腸的彈性、質地、口味及風味。TG用于仿肉制品，效果：用TG制成的仿肉可作為腸類產品的填充物或部分肉取代物。用于包埋脂類或脂溶性物質。2、在奶制品中的應用：效

6、果：提高產品得率；替代穩(wěn)定劑使用，提高產品粘度；提高凝膠強度，強烈晃動不分散、改善持水性、減少乳清析出率，降低成本；改善質地、口感、風味，提高市場價值等。3、在干酪中的應用：效果：提高收率；提高保水性等。4、在面制品中的應用：效果：提高面制品品質，改善面團面筋網絡結構，增強面團彈性和粘彈性，增加面團氣體保持能力，使面包、面條體積更大，內相組織更均勻，減少掛面斷條率，增加面 條的咬勁和耐煮性。改善面制品的口感，延緩面包、饅頭的老化，使面條更滑爽、更勁道。改善 面制品的外觀。對于面條和面皮（餃子、餛飩） ，可使外觀更光亮、整齊，并賦予透明的質感；在油 炸面制品中，可減少氣泡的產生，表面較光滑；對發(fā)

7、酵面制品，延緩表面水分蒸發(fā)，使面包、饅頭在較長時間內保持較好的濕潤性，不易掉渣、掉屑。提高出品率：使用TG 的同時，根據需要同時增加 2-10% 水量，成品率可提高2-10% 。延長貨架期：面包和饅頭的貨架期可延長1-3 天。5、 大豆等植物蛋白豆制品中的應用：谷氨酰胺轉胺酶（TG ）將賴氨酸交聯(lián)到大豆蛋白上效果很顯著。大豆分離蛋白經過谷氨酰胺轉胺酶改性后對酸穩(wěn)定性、乳化性、乳化穩(wěn)定性、口感、風味，特別是凝膠性都得到提高。因此要通過熱處理、化學處理，使球蛋白結構打開，增加其表面的賴氨酸和谷氨酰胺的含量。如素食、豆類制品等使用TG有很好的作用。6、作為微膠囊壁材交聯(lián)劑以及固定化酶的交聯(lián)劑。7、T

8、Gase 處理過的酪蛋白脫水后可制備水不溶性可食用膜，這種薄膜能夠被胰凝乳蛋白酶分解，因而是一種可食用的膜，是食品包裝的優(yōu)良材料。四、使用1.TG 的最適 pH 為 6? 7, 所以使用時應盡量使TG 使用的環(huán)境在pH6 ? 7 之間，最好不要超過5? 8 的范圍。2.TG 的活性在 40 C 保持穩(wěn)定，在超過40 C 之后逐漸減弱，對于反應時間 10 分鐘的最適溫度是 50? 55 C,隨著反應時間的延長，最適反應溫度也會降低，而溫度高時由于食品尤其是魚、肉、乳制 品等食品容易發(fā)生變質 , 所以反應溫度的確定 , 是所有因素中最為關鍵也最難確定的因素, 在保證產品品質的前提下, 它直接影響到

9、TG的添加量及其催化反應所需時間長短, 一般地 , 對于魚肉等低油易變質的產品所選反應溫度都較低（1? 10C）,而相應反應時間較長（2? 12 小時以上），一般來說,反應溫度不高于40 C。3. 作用對象。首先 TG 的作用對象是蛋白質 , 催化的是其中“可反應”的谷氨酰胺殘基發(fā)生反應, 所以蛋白質的含量及其中“可反應”的谷氨酰胺殘基含量對TG的作用效果都有很大影響, 也就是說并不是所有的蛋白質或含蛋白質的食品都是TG的良好底物。其次，要發(fā)生反應還需有賴氨酸殘基的存在（否則TG的作用只能是改變蛋白質的溶解性及與之相關的性質）, 即“可反應”的賴氨酸殘基的含量對TG的交聯(lián)反應也有很大影響。4.

10、 常見的 TG 的良好底物有牛奶中的酪蛋白及其鈉鹽 , 肉中的明膠及肌球蛋白、大豆蛋白中的11s球蛋白及7s球蛋白，所以為了取得很好的交聯(lián)效果，可在作用對象中適當加入TG的良好底物，其中最常用的酪蛋白酸鈉及明膠以及廉價的大豆蛋白, 這里需要特別提出的是：（ 1）有些蛋白質可通過采取適當?shù)姆椒ㄈ槊附饧訜嶙冃螀s是本身含谷氨酰殘基和或賴氨酸殘基只是由于空間結構等關系, 它們不能被TG 所催化反應 , 通過酶解或加熱變性后這些殘基就會暴露出來比較多 , 變成“可,反應”的殘基, 如小麥中的面盤蛋白、乳清蛋白等。（ 2） 可由選擇地加富含可反應的谷氨酰殘基或賴氨酰殘基的蛋白質殘多肽 , 如谷氨?；蛸嚢彪?/p>

11、 , 以補充作用對象中相關氨基酸殘基的不足。（3） 創(chuàng)造無氧環(huán)境。由于TG是一種帶有半胱氨酸活性中心的SH酶，而SH基團的氧化會使酶失去活性, 故在加工中應用時必須盡可能地保持酶的活力, 使TG的作用效果更為理想。為了達到這一目的, 首先可在酶添加至酶反應結束前保持真空環(huán)境, 如采用真空攪拌, 攪拌后即充填成形, 其次在食品中加入含硫基SH -的物質如谷胱甘肽（包含有谷胱甘肽的酵母提取物）和半胱氯酸。再次，在食品中加入葡萄糖氧化酶及其底物葡萄糖，阻斷氧氣與TG反應，防止破壞TG 。這里需要強調的是：（ 1）在面制品中不能使用含溴酸鉀的面粉或面制品。（ 2）硫基保護劑及葡萄糖氧化酶、葡萄糖可直接

12、包含于TG 酶制劑。（4） 根據不同的產品、不同的加工工藝，通過實驗確定TG 添加量。由于 TG 的作用對象、作用環(huán)境及食品的生產工藝的差異，甚至目的產品的特性不同，因而決定了 TG的添加量的不同。應該說應根據食品加工過程中應用的原料、輔料的百分比、TG 作用的溫度及時間加工工藝，甚至加工成本及產品的性價比來確定TG 的最佳添加量。而且TG 催化反應的特殊性也要求 TG 的添加量不宜太小，更不宜太大，因為TG 催化的過度反應會使TG 的使用效果適得其反，加量過大，不僅造成浪費也達不到應用的效果。一般來說，由于TG 的價值較高，一般企業(yè)使用時都希望少加TG , 為了達到這一目的，首先要從原料、輔

13、料這方面考慮。（ 1）原料中是否有足夠量的“可反應”的谷氨酰胺殘基和賴氨酸殘基，如果沒有，則應加適當輔料以補足；（2）原輔料是否易于變質，如易于變質則需多加TG, 以縮短 TG所需的反應時間（當然低溫較長時間反應也可使TG 的添加量適當減少，但受設備、廠房等的限制，反應時間也不能太長），相反，如原輔材料不易變質則可采用較高溫度反應，如面制品可在25? 40C間反應，這樣可以少加TG 。（ 3） TG 作用時 pH 應控制 5?8 之間。其次，要從加工藝這方面來考慮，選擇合適的加工溫度和時間，如原輔料不易變質，則應采用較高溫度、較長時間反應，以減少TG 的添加量。另外，在加工過程中也可考慮兩步走，即先低溫（0?CC，當10 ）反應一段時間，再高溫（35? 40 ）反應一般時間（這種工藝可考慮在滅酶前緩慢升溫）然也可先高溫再低溫，這種工藝尤其是在先用蛋白酶、淀粉酶等處理原料后再加TG 時可以采用。通過優(yōu)化原輔材料的百分比和優(yōu)化工藝可以將TG 的添加量降至最低。通過優(yōu)化實驗，我們可以將養(yǎng)面中的 TG 的添加量由 0. 3%?0. 5%降至 0. 05%以下，而 TG 的催化反應效果仍十分理想。（5） 滅酶過程必不可少。由于 TG 酶在低溫 0? 10 C 下仍具有較高的活性，而TG 的過度反應會影