谷氨酰胺转氨酶在乳制品中应用的研究进展

谭雪飞 熊英 吴晗

昌吉回族自治州食品药品检验所 新疆昌吉 831100

谷氨酰胺转氨酶（Transglutaminase，TGase，EC2.3.2.13）也被称为转谷氨酰胺酶或谷氨酰胺转移酶（以下简称TG酶），是一类可以催化酰基发生转移的酶，可通过催化蛋白质或多肽分子的赖氨酸残基的ε-氨基与谷氨酸残基的γ-酰胺发生催化酰基转移、脱酰胺和交联聚合等反应，通过共价键结合对蛋白质凝胶网络结构增强，进而改变蛋白质理化和物性学特性，甚至带来新的功能。1989年Ando等首次从茂原链轮丝菌（StreptoverticilliumS-8112）中分离得到TG酶。之后研究者又发现了很多不同的产TG酶的菌株，并对基因技术及发酵优化等方面做了大量研究，如肉桂链轮丝菌、芽孢杆菌、茂原链轮丝菌、吸水链霉菌等可以生产TG酶。微生物来源的TG酶分子质量约为38ku，微生物来源的TG酶（mTG）不依赖于Ca2+，而且具有成本低、催化效率高、pH及热稳定性高等特点。

1 转谷氨酞胺酶在食品中的应用

1.1 在肉制品中的应用

转谷胺酞胺酶在肉制品中应用可以明显改善产品的外观、风味、质地等性状。另外，还可以高效重组低价值的碎肉，提高产品的附加值。利用TG酶的聚合粘结作用，可充分利用各种碎肉加工重组型产品，在提高其利用价值和加工效益的同时，更可实现产品的标准化和多样化。

1.2 乳制品中转谷氨酸胺酶的应用

（1）从乳制品中获得凝胶。TG用作特殊的试剂从商业奶制品（像：酪蛋白酸钠或脱脂乳）得到许多不同物理性质凝胶的能力。这些凝胶可以在需要特殊质地的食品生产中用作基本材料。例如：用酪蛋白酸钠凝胶可生产一种新的口香糖类产品，不仅能有良好的质地、口感，还可提供牛奶蛋白的良好营养[1]。

（2）低过敏原蛋白基材。牛奶中的酪蛋白和乳清成分都有过敏原活性，通过TG可以选择性地修饰抗原决定簇中的谷氨酞胺基，改变抗原决定簇的结构，阻止其与抗体的结合，减少抗原性。对乳制品酪蛋白凝胶来说，提高TG浓度，凝胶的拉力、破断强度、凝结力都有较大提升。

2 TG酶在酸乳中的应用

酸乳一般分为凝固型酸乳和搅拌型酸乳。搅拌型酸乳在保质期内常遇到酸乳出现脱水收缩现象。虽然可以通过改善加工工艺或调整不同的稳定剂配比，从而提高酸乳的表观黏度、酸乳稠度和持水力，但是随着食品安全与饮食健康概念的普及，消费者更青睐在产品标签中出现较少的配料和较少的添加剂种类，甚至更喜欢选择无添加的、保持天然食品原料属性的产品。对于酸乳而言，通常酸乳中的蛋白质凝胶建立在大量离子键、氢键等非共价键基础上，添加TG酶可以引入共价键改善酸乳的质构特性。杨洋等在搅拌型酸乳中，对比了先添加TG酶处理1.5h后经灭酶添加菌种发酵，和TG酶与发酵剂同时投入的工艺，相对于空白组，2种工艺的样品黏度均有提高，前者大于后者但相差不大，而乳清析出率的改善效果后者明显优于前者。同时，该研究表明TG酶一定量时，酸乳的黏度与原料蛋白质量分数正相关，而当TG酶用量为6U/g蛋白时酸乳呈最大黏度，TG酶用量为8U/g蛋白时乳清析出率最低。Pakseresht充分借鉴TG酶在酸乳中良好的交联作用，通过响应面设计优化了TG酶在低脂酸乳的生产。研究表明，当0.97%的脂肪、乳清蛋白与酪蛋白比例为0.46，TG酶0.5%为最佳条件。说明，在蛋白质含量较高的条件下，借助TG酶一定程度上可以减少脂肪含量，进而生产高蛋白、低脂肪的酸乳成为可能[2]。

3 TG酶在冰激凌中的应用

TG酶可以显著地提高蛋白的网状结构，从而提高冰激凌的打发膨胀率、对脂肪的结合能力和冰淇淋的稳定性。但因成本较高的问题，国内有关TG酶在冰激凌应用的研究资料较少。研究表明，大豆分离蛋白经过TG酶处理后添加到冰激凌的配料中，通过提高大豆蛋白的乳化性能，冰激凌的体积膨胀率和融化率均有改善。研究了使用木瓜蛋白酶先对大豆分离蛋白进行水解，再使用TG酶交联大豆分离蛋白水解产物，应用在冰激凌中，产品在冷冻储存过程中抵抗聚结、聚集等不稳定现象，提高储存的稳定性。Rossa等研究通过响应面设计优化了TG酶在处理冰激凌原料乳的添加量和作用时间等参数。研究认为，在酶的用量为4U/g蛋白、40℃、90min的条件下，成品冰激凌的品质明显提升，说明TG酶先处理原料，无论是牛乳还是植物来源的原料，如大豆蛋白、坚果类蛋白等，然后在进行配料生产冰激凌，该工艺既简单还可以适当地减少乳化剂的使用量，比较而言TG酶对冰激凌配料的清洁标签方面有一定的作用。研究了TG酶在不同脂肪含量的冰激凌中的作用，发现冰激凌的底料经过TG酶处理后，较低脂肪含量的冰激凌同样具有较好的特性，说明TG酶应用于冰激凌中可以有效降低脂肪含量，进而为开发低脂肪的冰激凌产品做了铺垫。一系列研究成果表明TG酶用于冰激凌加工方面的巨大潜力[3]。

4 结语

TG酶在提高大量的研究表明，TG酶应用于乳制品加工中，可以对乳制品作出功能上或质构上的改善。但因TG酶反应需要足够的时间和适宜的反应条件，可能增加生产工序或延长生产时间，也可能会增加能源消耗和资源上的投入。虽然TG酶应用在发酵酸乳乳蛋白抗氧化特性方面的研究成果相对较少，但是TG酶潜在的生物利用价值不容忽视。