破坏分子间的白特氢键

发布时间：2025-08-12 09:48:42 来源：洞察深度 作者：自然之美

3转谷氨酰胺酶与其他技术复合使用

3.1物理技术

3.1.1超声

超声辅助技术是转谷食品蛋白改性中常见的一种技术，超声的氨酰胺酶空化效应产生的瞬时高温、高压，对食使蛋白的品蛋空间结构展开，破坏分子间的白特氢键，改善表面疏水性。影响食品经适当的转谷超声预处理后，再经TGase改性，氨酰胺酶可有效改善食品的对食功能特性与风味。

采用超声与TGase复合使用，品蛋发现提高了大豆-乳清混合蛋白的白特交联度、凝胶硬度、影响持水力。转谷在预超声后，氨酰胺酶蛋白内部结构展开，对食暴露出更多的疏水结构，有利于酶的交联，形成更多的二硫键，从而形成致密规则的凝胶网络结构，提升持水力。其原因主要有以下几点：（1）在改性过程中，超声波空化引起气泡破裂，使得气泡周围区域的局部压力和温度升高，从而导致蛋白展开及肽键断裂，亲水性氨基酸残基暴露在水中，溶解度提高。（2）超声处理减小了大豆分离蛋白的粒径，蛋白构象发生改变，导致蛋白表面疏水性和游离巯基增加；这有利于TGase交联，形成可溶性蛋白聚集体，增强了蛋白-水的相互作用，提高了蛋白溶解度。（3）经超声和TGase催化后的凝胶蛋白较空白组对比后，能够形成致密的凝胶网络结构，这主要是因为蛋白分子发生交叠作用，缩小了彼此间的距离，使得网孔细小且均匀。

风味的改善是利用酶法聚合及酶法降解双重改性方式，提高酶解蛋白呈味物质的释放量。在120W超声15 min后，进行TGase交联5 h，小麦面筋蛋白-酵母混合液经酶解后的鲜味评分显著提高[38]。呈味肽物质提升，可能是由于超声后，β-转角降低，天门冬氨酸和谷氨酸是与其相关的氨基酸，即说明天门冬氨酸和谷氨酸被转换成为β-折叠和无规则卷曲这样的伸展结构，改变了蛋白的柔韧性，促进酶与胰蛋白酶酶切位点的结合，降解出更多的呈味肽；其次，也可能是因为酵母内源酶在TGase存在的交联环境下，发挥了催化作用，使超声后的蛋白结构更易被胰蛋白酶水解；此外，交联可能使超声后的蛋白再次发生了结构变化，酶切位点变得更加敏感，呈味物质被更好的释放出来。

3.1.2微波

微波与TGase的联合使用包括三种方式：（1）对食品进行微波预处理后再进行适当的酶改性；（2）微波辐射TGase后，改性后的酶对食品进行催化；（3）同时进行微波辐射与酶改性。

有学者利用微波对大豆-小麦混合蛋白进行预处理后，再经TGase交联改性时发现，混合蛋白凝胶的凝胶强度、持水力得到显著提高。凝胶强度提升的主要原因：在水中，微波对蛋白中的极性分子产生高频率振荡作用，使微波场能转化为热能，蛋白质温度升高，从而使得蛋白质分子间和分子内的非共价键断裂，蛋白质二级、三级结构被破坏，空间结构变得疏散；这有利于酶交联，促进二硫键的形成及分子间的相互作用。其次，微波的极化效应，减小了蛋白的分子粒径，有利于形成致密均匀的微观结构。蛋白-水的相互作用增加，微波加热时的能量促进二硫键的形成，提升持水力。

微波改性酶时发现，微波能改变TGase的空间结构，提高酶活，但是复合使用不一定能够产生协同效应。使用微波辐射TGase，酶活相比于普通水浴提高了4.38%，微波辐射展开了酶的结构，暴露出更多的结合位点。对乳蛋白进行微波与TGase的复合改性研究时发现，同时使用可提高乳蛋白的聚集度、提升交联速度。单独使用TGase时，乳清蛋白和酪蛋白聚合的时间较长；复合使用时，缩短了近1/3的时间；这可能是由于微波不仅提升了酶活，且辐射使蛋白结构展开，促进了TGase的交联作用。而有学者利用微波处理后的TGase进行催化肌原纤维蛋白时发现，其凝胶强度却低于水浴处理结果；这是与电磁场的快速变化阻碍了肌原纤维蛋白的展开及溶解，以及系统中生成了较多的二硫键进一步形成了空间位阻阻碍了酶的催化有关。

3.1.3超高压

超高压技术被常被用作一种物理的非热加工的一种保藏技术。在近年来的研究中发现，超高压诱导胶凝作用，且相比于热诱导凝胶，具有更好的凝胶稳定性。在200~300 MPa时，高压诱导的鱼糜凝胶具有更好的持水力，且在储藏过程中，凝胶的稳定性有所提升。

超高压技术与TGase联合使用时，鱼糜的凝胶强度、持水力显著增加；相比于单使用超高压或酶，联合使用时共聚物更多，产生协同效应。但未说明超高压技术对酶空间构象的改变，可进一步深入探究超高压对酶内部结构的影响。Qin等研究发现超高压对大豆分离蛋白/小麦蛋白预处理后，经TGase诱导交联的凝胶特性得到明显提高；在100~400 MPa的超高压预处理10 min后，大豆分离蛋白/小麦蛋白发生展开，使巯基及疏水性基团暴露在蛋白表面，升高了β-折叠和无规则卷曲的含量，促进了TGase交联，凝胶的储存模量提高、持水力增加，凝胶强度提高。在对小麦面筋蛋白乳液凝胶性质的研究时发现，超高压预处理有效降低油滴粒径、增加了比表面积，促进TGase交联，形成分子间/分子内的交联，使其形成均匀致密的凝胶网络结构，提高芳香物质的储存稳定性，这对研究鱼糜风味的释放及香味物质的包埋具有一定的意义。

3.2化学交联剂

TGase与-聚谷氨酸复合使用时，二者存在协同作用，凝胶性及弹性改善效果优于单独使用的改善效果。这是因为在复合使用时，-聚谷氨酸降解后暴露出Glu残基，TGase催化Glu残基与Lys残基交联，形成更多的非二硫共价键，而非二硫共价键与疏水相互作用在凝胶的三维网络结构中是维持有序的网络结构的主要作用力。有学者发现羧化纳米纤维素与TGase复合使用时，由于纳米纤维素的纳米尺寸使亲水基团暴露更多及暴露的羧基的吸水力提高了蛋白的持水性，使得凝胶结构更加致密、凝胶强度增加。综上，化学交联剂通常与TGase具有协同作用，可改善凝胶质地，在复合凝胶或重组肉制品中有较好的应用前景。

4展望

TGase作为蛋白质交联剂，可以改善食品功能特性及生化特性，提高凝胶性、持水性、乳化性等，降低致敏性、消化率，产生多种生物活性肽。但仍有一些问题有待进一步研究，目前对TGase的应用研究多集中在提高蛋白的功能特性上，酶交联的酰基转移反应、脱酰胺基反应研究较少，可加强对营养价值、风味释放及吸附方向上的研究；复合技术的使用也成为现阶段的研究热点，微波可提高TGase酶活，高压可提升TGase的交联度，辐射与TGase有协同作用，未来可以将TGase与其他新型物理技术联合使用提高蛋白功能特性；利用酶交联，将廉价植物蛋白与低值的碎肉重组可提升产品的营养价值及商业价值，为重组肉制品的发展提供参考。

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