糖基化及酶解对大豆蛋白功能性质的影响

天然蛋白质不具有所有期望的功能性质,而糖基化和酶解修饰能够改善蛋白质某些功能性质。在壳寡糖存在的条件下,利用转谷氨酰胺酶的酰基转移作用,对大豆分离蛋白进行糖基化修饰,得到糖基化产物。随后用碱性蛋白酶制备水解度分别为1%、2%、4%的酶解产物。对修饰产物的热特性、溶解性、乳化性等进行了分析。结果表明,糖基化产物及其酶解产物的功能性质发生了显著的变化,相对于大豆分离蛋白,糖基化产物的乳化稳定性提高。随后的酶解显著提高了糖基化大豆蛋白的一些功能性质,水解度为4%的糖基化产物的溶解性、乳化活性及持油性分别增加54.0%(pI)、19.5%和35.4%。因此,糖基化和酶解修饰相结合能够改善大豆蛋白的功能性质。     

酪蛋白的转谷氨酰胺酶酶促糖基化交联条件及产物性质

在氨基葡萄糖存在的条件下,利用转谷氨酰胺酶(EC2.3.2.13)对酪蛋白进行糖基化交联修饰。以修饰酪蛋白产物中氨基葡萄糖的导入量为指标,采用单因素试验分别考察反应体系pH值、酶添加量、反应温度和时间对修饰反应的影响。优化后的适宜修饰条件为:酪蛋白底物质量浓度为30g/L,氨基葡萄糖添加量为3mol(每kg酪蛋白中)、pH值为7.5、酶添加量为10kU(每kg酪蛋白中)、反应温度为37℃、时间4h。与酪蛋白和转谷氨酰胺酶促交联的酪蛋白相比,修饰酪蛋白产物的乳化性质和胶凝性质得到显著改善,并且体外消化性能未受到影响,表明转谷氨酰胺酶催化的糖基化交联修饰可以用于改善酪蛋白的这些功能性质。     

转谷氨酰胺酶途径的酶法糖基化修饰在蛋白质/多肽改性中的研究进展

为了拓展蛋白质的应用范围,常对蛋白质进行改性,其中转谷氨酰胺酶(TGase)催化的酶法糖基化反应已应用于多种蛋白质/多肽的改性中。为了对蛋白质/多肽的酶法糖基化技术的广泛应用提供参考,简述了TGase的来源、催化的反应类型和底物类型,重点阐述了糖基化蛋白/多肽糖基化程度的评价方法以及修饰产物功能性质的变化。目前,TGase主要来源于微生物,其可催化底物的交联、酰基转移(酶法糖基化)和脱酰基3种类型的反应。在TGase催化的酶法糖基化反应中,常用RP-HPLC、邻苯二甲醛(OPA)法和3,5-二硝基水杨酸(DNS)法评价糖基化程度。通过酶法糖基化反应,可以不同程度地改善底物的溶解性、乳化性、热稳定性等功能性质。TGase催化的酶法糖基化反应还存在反应体系复杂、糖基化效率低等问题,需要进一步研究解决。     

转谷氨酰胺酶及其在肉制品生产中的应用

转谷氨酰胺酶是一种能够催化蛋白质氨基酸残基发生酰基转移反应的酶,通过对蛋白质的修饰作用,使蛋白质的结构和物理特性得到优化,在食品工业尤其是肉制品生产中得到广泛应用。本文在介绍了转谷氨酰胺酶的分类、性质和作用机理的基础上,对其在肉制品中的功能作用以及在国内外肉制品生产中的应用进行了综述。     

糖基化修饰对乳清蛋白界面性质的影响

本研究利用转谷氨酰胺酶(TGase)的催化特性,以及氨基糖和壳寡糖的伯胺活性,通过酶法的糖基化途径分别将氨基葡萄糖、壳寡糖导入到乳清蛋白分子中,达到改善乳清蛋白界面性质的目的。修饰反应可以提高乳清蛋白的持水性、吸油性和流变学性质,但降低它的乳化性质。氨基葡萄糖和壳寡糖的修饰产物,持水性分别提高24.25%和53.00%,吸油性分别提高1.50倍和2.85倍,分散液的表观黏度显著提高,动态模量增加且弹性模量始终高于黏性模量。但是,两种糖修饰产物的乳化活性分别降低36.00%和45.89%,乳化稳定性则分别降低22.14%和30.78%。由此结论,在转谷氨酰胺酶的催化下,利用氨基葡萄糖、壳寡糖的乳清蛋白糖基化修饰,可以改善它的某些功能性质。     

糖基化交联反应对酪蛋白胶凝和乳化性质的影响

利用转谷氨酰胺酶催化酪蛋白与壳寡糖发生糖基化交联反应,控制反应时间(1、2 h和4 h)制备3种糖基化交联蛋白质(修饰酪蛋白),分析糖基化交联反应对酪蛋白胶凝和乳化性质的影响。结果表明:修饰酪蛋白的凝胶时间显著缩短(约50%);凝胶的持水能力为99%(800 r/min条件下离心10 min),较高;凝胶的微观结构发生了显著的变化,而且随着反应时间的延长,凝胶的空间网络结构更加规则;糖基化交联反应对酪蛋白的乳化活性及乳化稳定性影响较大。     

转谷氨酰胺酶在食品工业中的应用

转谷氨酰胺酶是一种催化酰基转移反应的转移酶,通过胺的结合和交联来修饰蛋白质,大大改善蛋白质产品的乳化性、热稳定性和凝胶性。转谷氨酰胺酶的基本性质和凝胶特性,使其在食品加工中具有重要的用途,在肉制品和面粉制品中得到广泛应用。     

D-氨基半乳糖酶法糖基化修饰玉米醇溶蛋白的条件优化及产物部分功能性质研究

以转谷氨酰胺酶为催化剂、D-氨基半乳糖为酰基受体,通过糖基化反应修饰玉米醇溶蛋白,以修饰产物中D-氨基半乳糖的导入量为指标,采用单因素实验优化糖基化反应条件,并对修饰产物的部分功能性质进行了研究。结果表明:D-氨基半乳糖糖基化修饰玉米醇溶蛋白的最优条件为初始pH 7.5,反应温度37℃,底物浓度3%,酰基供体与酰基受体的摩尔比1∶3,加酶量60U/g蛋白,反应时间10h。在此条件下,D-氨基半乳糖的接入量最大,为12.55mg/g蛋白。与玉米醇溶蛋白和交联玉米醇溶蛋白相比,糖基化修饰玉米醇溶蛋白的表面疏水性显著下降,表明其溶解性明显改善。     

燕麦麸皮球蛋白的糖基化结构修饰及功能性变化

在氨基葡萄糖存在的条件下,利用转谷氨酰胺酶(transglutaminase,TG)对燕麦麸皮球蛋白糖基化结构修饰,进而探讨糖基化蛋白功能性质与结构之间的关系。结果表明,糖基化交联球蛋白的溶解性、乳化稳定性、起泡性及泡沫稳定性相比于未修饰的球蛋白都有明显的改善,但表面疏水性明显下降;另外,酶促糖基化球蛋白的变性温度和焓变值都有所下降,其二级结构变化为:α-螺旋结构相对含量呈增加趋势,β-折叠和β-转角结构相对含量呈下降趋势,无规卷曲结构相对含量几乎没变。经糖基化处理的球蛋白酪氨酸分子主要呈现"暴露态",色氨酸相对拉曼强度更趋近于"包埋态"。酶促糖基化球蛋白二硫键振动模式为t-g-t。通过对球蛋白、修饰球蛋白的功能特性与空间构象的比较分析,明确TG催化葡萄糖结合在燕麦麸球蛋白上,进一步明晰修饰蛋白功能特性与空间构象之间的构效关系。结果可为延长杂粮产业链提供良好的理论依据,同时可以为今后制备燕麦蛋白特定产品进行分子设计和重组提供基础数据。     

转谷氨酰胺酶及其在食品工业中的应用

转谷氨酰胺酶是催化蛋白质分子之间交联的一种酶,对蛋白质的成胶能力、热稳定性、持水能力等功能特性有独特的改善作用。简要介绍了转谷氨酰胺酶的性质、功能特性和作用机理,详细阐述了转谷氨酰胺酶在食品工业中的应用,包括了肉制品、乳制品、水产品、植物蛋白制品、焙烤制品以及在食品包装及保藏等方面。     

壳寡糖酶法糖基化修饰对玉米醇溶蛋白功能性质的影响

为了提高玉米醇溶蛋白的生物利用率,以微生物转谷氨酰胺酶为催化剂,壳寡糖(分子质量为1 500 Da)作为酰基受体,通过糖基化反应修饰玉米醇溶蛋白,分析糖基化修饰对玉米醇溶蛋白物化性质和抗氧化活性的影响。红外光谱和游离氨基含量的测定结果表明,在转谷氨酰胺酶的催化下,玉米醇溶蛋白与壳寡糖发生了共价结合。与玉米醇溶蛋白和交联玉米醇溶蛋白相比,糖基化玉米醇溶蛋白的表面疏水性显著降低,表明其水溶性显著改善;糖基化玉米醇溶蛋白的抗氧化活性(包括1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)自由基、超氧阴离子自由基和羟自由基清除活性,还原力和亚铁离子螯合能力)显著提高,尤其是DPPH自由基清除活性,其EC50值为0.945 mg/m L;糖基化玉米醇溶蛋白的持水性、吸油性、乳化性和Zeta电位的绝对值均显著降低。实验结果可为糖基化玉米醇溶蛋白在食品工业的应用提供参考。     

谷朊的糖基化及其谷氨酰胺转氨酶脱酰胺改性研究

谷朊富含谷氨酰胺和较多的疏水性氨基酸,具有不溶于水等独特性质。试验采用糖基化和谷氨酰胺转氨酶对谷朊改性,使蛋白质分子带有更多的极性基团,从而使其功能性质得到改善。研究首先在60℃,75%的相对湿度下对谷朊进行糖基化,当谷朊与葡萄糖和葡聚糖的质量比均为10∶1,Maillard反应时间24h,糖基化后的谷朊可利用的ε-NH2分别下降了40%和20%左右。2种糖基化谷朊在底物浓度为5%,谷氨酰胺转氨酶(MTG)浓度为100 U/g谷朊,在pH 6.0,37℃条件下进行脱酰胺改性,MTG作用7 h后,葡萄糖和葡聚糖糖基化谷朊氨释放量分别达到40μM氨/g蛋白和50μM氨/g蛋白,高于非糖基化谷朊的31μM氨/g蛋白,经MTG改性后的糖基化谷朊表面疏水性和溶解性有小幅度的提高,但持水性和持油性有较大提高。     

还原糖对牡蛎蛋白肽糖基化反应产物功能特性与抗氧化性的影响

以葡萄糖(Glc)、乳糖(Lac)、半乳糖(Gal)为糖基供体,对牡蛎蛋白多肽(OP)进行干法糖基化改性,比较分析糖基化产物(OP-GMPs)的功能特性(溶解性、热稳定性和乳化性)及抗氧化性(还原能力,DPPH·、·OH的清除能力)。结果表明,与双糖(Lac)相比,单糖(Glc、Gal)对OP的功能特性和抗氧化性改善效果较好;其中,质量比Gal:OP=2:1时,OP-GMPs的溶解性最大且对DPPH·的清除能力最强,为3:1时,其乳化性最强,为4:1时,其对·OH的清除能力最强;Glc:OP=3:1和4:1时,OP-GMPs的热稳定性和还原能力最强。因此,糖基化改性可有效改善OP的功能特性与抗氧化活性,为其在功能食品及调味品中的应用提供参考。     

TRANSGLUTAMINASE IN DAIRY PRODUCTS: CHEMISTRY, PHYSICS, APPLICATIONS

Literature on the effects of microbial transglutaminase on various dairy‐based systems is discussed. Beginning with a short synopsis on the development of microbial transglutaminase as a functional tool for modifying foods, the principles of reactions catalyzed by transglutaminase and their structural implications, as well as the mechanisms of formation and cleavage of isopeptide bonds are reviewed. After summarizing the present knowledge on the specificity of microbial transglutaminase towards milk proteins, including reactions determined by individual lysine and glutamine residues, emphasis is placed on the effects of enzymatic cross‐linking on physicochemical properties in foods and, particularly, dairy‐based systems. Discussed are implications of cross‐linking on acidified milk gels including yogurt and effects on single milk protein fractions, with respect to several physicochemical properties including rheology and mechanical properties of these systems, but also syneresis, and emulsification behaviour.     

β-葡聚糖糖基化对裸燕麦蛋白功能性质及抗氧化活性的影响

使用β-葡聚糖对裸燕麦蛋白进行糖基化处理,测定裸燕麦蛋白糖基化反应前后的功能性指标,观察糖基化改性过程中复合物的生成情况,分析糖基化改性作用机理,进行体外抗氧化实验。结果表明:在pH5、7、9、11环境中,糖基化反应后的裸燕麦蛋白溶解性均得到改善,pH5环境下提高了3.06倍,pH3~11范围内糖基化裸燕麦蛋白的起泡性提高明显,pH5环境下提高了5倍,在pH5环境下,糖基化裸燕麦蛋白的乳化性及乳化稳定性分别提高了2.48及2.59倍;SDS-PAGE凝胶电泳发现,糖基化改性后有大分子物质生成,内源荧光光谱分析表明糖基化反应过程中体系环境转向亲水性,红外光谱分析反映了蛋白与糖分子之间的共价结合,在圆二色谱中观察到糖基化反应改变了蛋白的二级结构;浓度为10 mg/mL时,糖基化裸燕麦蛋白DPPH·清除率是原蛋白的2.13倍,浓度为2.5 mg/mL时,糖基化裸燕麦蛋白ABTS+·清除率是原蛋白的2.09倍。裸燕麦蛋白与β-葡聚糖的糖基化反应改变了蛋白质的结构,复合物转向亲水性,功能性得到改善,且抗氧化活性也强于原裸燕麦蛋白。     

Rheological,gelling and emulsifying properties of a glycosylated and cross‐linked caseinate generated by transglutaminase

The impacts of oligochitosan glycosylation and cross‐linking on some properties of a commercial caseinate were investigated in this study. The glycosylated and cross‐linked caseinate with glucosamine content of 4.74 g kg^?1 protein was generated by transglutaminase (TGase) and oligochitosan at pH 7.5 and 37 °C, with fixed substrate molar ratio of 1:3 (acyl donor to glucosamine acceptor), caseinate content of 50 g L^?1, TGase of 10 kU kg^?1 protein and reaction time of 3 h, respectively. In comparison with the caseinate, the glycosylated and cross‐linked caseinate had decreased reactable amino groups (0.58 vs. 0.51 mol kg^?1 protein), higher apparent viscosity, decreased emulsifying activity index (about 14.5%) and statistically unchanged emulsion stability index (92.6 vs. 90.5%). Based on the mechanical spectra of the acid‐induced gels, the glycosylated and cross‐linked caseinate showed shorter gelation time (95 vs. 200 or 220 min) than the caseinate or cross‐linked caseinate. The gels prepared from the glycosylated and cross‐linked caseinate also had enhanced hardness, springiness and cohesiveness. The results indicated that TGase‐mediated oligochitosan glycosylation and cross‐linking has the potential to obtain new protein ingredients.     

A REVIEW: ENZYMATIC CROSS-LINKING OF PROTEINS APPLICABLE TO FOODS

The functional properties of food proteins may be changed by the use of specific enzymes. Enzymatic reactions can be carried out under relatively mild conditions and, because of the specificity of the reactions, are not likely to lead to toxic products. Among the several reactions catalyzed by enzymes, some lead to the intra- and intermolecular cross-linking of proteins. In this review, we briefly describe the reactions catalyzed by transglutaminase, lipoxygenase, lysyl oxidase, protein disulfide reductase, protein disulfide isomerase and sulfhydryl oxidase and the feasibility of using these enzymes for cross-linking of food proteins. Very little data are available on the efficiency of cross-linking and the effect on functional and nutritional properties of the proteins.     

Modified soy protein isolate with improved gelling stability by glycosylation under the conditions of ocean shipping

In this study, we modified the soy protein isolate (SPI) by glycosylation technology, tracked and detected its gelling properties in a trial‐box, which simulated the ocean shipping environment, then determined the optimised parameters for glycosylation modification, including humidity, temperature, reaction time, and the amount of polysaccharide added. The gelling stability of the glycosylated SPI increased significantly compared with the non‐modified SPI. The physicochemical properties of glycosylated SPI and non‐modified SPI (degree of glycosylation and sulfhydryl groups) were measured to correlate their effects on the gel strength of glycosylated SPI gels. With an analysis of gel microstructure images measured by a scanning electron microscope, we further verified the formation of the macromolecular complex in glycosylated SPI during glycosylation; the microscopy also revealed a relationship between microstructure and gelling properties of SPI.