谷氨酰胺转胺酶—理化性质、生产方法及其在食品工业中的应用

谷氨酰胺转胺酶(蛋白质-谷氨酸-γ谷氨酰胺转移酶EC2.3.2.13)催化体外大多数食品蛋白质的交联反应,如:酪蛋白,大豆蛋白,肌球蛋白,肌动蛋白,谷蛋白,禽蛋蛋白等等。通过催化肽键谷酰胺基残基的酰基转移反应,在各种蛋白质分子之间或之内形成ε-(γ-谷胺酰)赖氨酸键,从而改善各种蛋白质的功能性质。如:营养价值、质地结构、口感、贮存期等等。目前,商业化谷氨酰胺转胺酶主要从动物组织中提取,但由于其分离和纯化过程较复杂,且来源稀少,因而价格昂贵,近年来,人们开始转向于研究利用微生物发酵来生产谷氨酰胺转胺酶,并使之应用于食品工业,经过微生物谷氨酰胺转胺酶处理后的食品,其功能性质明显改善。本文就谷氨酰胺转胺酶的国内外研究现状作一综述,主要包括理化性质、生产及其应用。     

分批发酵生产谷氨酰胺转氨酶的温度控制策略

微生物谷氨酰胺转氨酶 (Ｍｉｃｒｏｂｉａｌｔｒａｎｓｇｌｕｔａｍｉｎａｓｅ ,简称ＭＴＧ ,ＥＣ2 3 2 13)由于能催化许多食品中蛋白质的交联反应 ,改善各种蛋白质的功能性质 ,在食品工业具有广泛的应用潜力[1] ,因而引起了人们的极大兴趣。谷氨酰胺转氨酶的生产通常采用从豚鼠肝脏或组织中提取 ,由于豚鼠肝脏或组织来源稀少 ,谷氨酰胺转胺酶的分离纯化过程复杂 ,因而价格昂贵。 2 0世纪 80年代末 ,Ａｎｄｏ和Ｍｏｔｏｋｉ等人[2 ,3 ] 首先报道了利用微生物发酵法生产谷氨酰胺转胺酶的结果 ;近年来 ,Ｇｅｒｂｅｒ等人[4 ] 对其下游技术进…     

谷氨酰胺转胺酶—理化性质，生产方法及其在食品工业中的应用

谷氨酰胺转胺酶（蛋白质－谷氨酸－γ谷氨酰胺转移酶EC2,3,2,13）催化体外大多数食品蛋白质的交联反应,如：酪蛋白,大豆蛋白,肌球蛋白,肌动蛋白,谷蛋白,禽蛋蛋白等等。通过催化肽键谷酰胺基残基的酰基转移反应,在各种蛋白质分子之间或之内形成ε-（γ-谷胺酰）赖氨酸键,从而改善各种蛋白质的功能性质,如：营养价值,质地结构,口感,贮存期等等。目前,商业化谷氨酰胺转胺酶主要从动物组织中提取,但由于其分离和纯化过程较复杂,且来源稀少,因而价格昂贵,近年来,人们开始转向于研究利用微生物发酵来生产谷氨酰胺转胺酶,并使之应用于食品工业,经过微生物谷氨酸酰胺转胺酶处理后的食品,其功能性质明显改善,本文就谷氨酰胺转胺酶的国内外研究现状作一综述,主要包括理化性质,生产及其应用。     

微生物谷氨酰胺转胺酶的表达及分子改造研究进展

微生物谷氨酰胺转胺酶具有催化蛋白质和某些非蛋白物质交联的功能,被广泛应用于食品、医药及纺织等领域.为提高该酶的产量及建立相应的分子改造平台,上世纪90年代日本味之素公司便开展了微生物谷氨酰胺转胺酶重组菌构建的研究.目前,该酶已在多个表达系统中实现活性表达,部分重组菌较野生菌的产酶能力有显著提高.近年来,谷氨酰胺转胺酶的分子改造研究也取得了初步进展,酶的催化活力、热稳定性及底物专一性得到提升.文中对上述研究中涉及的蛋白质表达及改造策略进行了简要的总结及分析,并指出相关研究的发展趋势.     

微生物谷氨酰胺转胺酶研究进展

微生物谷氨酰胺转胺酶是一种在食品、医药、纺织、化妆品等领域具有广泛应用前景的酶制剂。就其理化性质、作用机理、工业化生产、在食品工业上的应用及当前国内外研究热点进行了概述。并讨论了微生物谷氨酰胺转胺酶在我国生产及应用中存在的问题和困难,对未来的研究方向做出展望。     

枯草杆菌谷氨酰胺转胺酶的克隆及其在大肠杆菌中的融合表达

利用PCR技术 ,从枯草杆菌DB40 3染色体上扩增出谷氨酰胺转胺酶基因 ,将其克隆到大肠杆菌载体pET32a( + )中 ,成功构建谷氨酰胺转胺酶表达载体pET32-BTGase ,并转化大肠杆菌BL2 1 (DE3)。重组克隆在IPTG诱导下 ,表达出硫氧还蛋白 谷氨酰胺转胺酶 (Trx-BTGase)融合蛋白 ,表达量占细菌总蛋白量的 2 6%。利用金属螯合层析纯化菌体裂解上清中表达的融合蛋白 ,纯度超过 80 %,再通过分子筛层析进一步纯化得到融合蛋白纯品。酶活性分析表明表达的Trx-BTGase融合蛋白具有交联蛋白的活性 ,并发现Trx-BTGase融合蛋白和经凝血酶酶切后得到的BTGase单体都能催化牛血清白蛋白的聚合反应     

NaCl对轮枝链霉菌产谷氨酰胺转胺酶的促进作用研究

为了提高轮枝链霉菌发酵生产谷氨酰胺转胺酶的产量,研究了3种无机盐(NaCl、MgCl₂、KCl)对发酵产酶的影响。研究表明0.5%MgCl₂、0.5%NaCl均可促进菌体产酶,其中添加NaCl后谷氨酰胺转胺酶酶活提高最为显著。SDS-PAGE图谱分析显示,在各取样点实验组谷氨酰胺转胺酶酶原和成熟酶的总量高于对照,而且实验组成熟酶的增加也比对照快,从而显示NaCl是通过促进酶原的分泌和谷氨酰胺转胺酶的成熟,从而提高酶活、提早产酶。对NaCl的添加量进行优化,表明NaCl的最适添加量为0.5%,在此条件下,与对照相比,酶活水平提高了12%以上,发酵终点提前了约15h。     

吸水链霉菌谷氨酰胺转胺酶基因的阻断及其对细胞分化的影响

【目的】通过对吸水链霉菌(Streptomyces hygroscopicus)中谷氨酰胺转胺酶基因的阻断,以期深入了解谷氨酰胺转胺酶生理功能,并为谷氨酰胺转胺酶发酵优化提供新的研究思路。【方法】以温敏型质粒pKC1139为出发质粒,构建阻断吸水链霉菌谷氨酰胺转胺酶编码基因的重组质粒pKC1139-TG1,转化吸水链霉菌原生质体,通过抗性筛选和PCR验证,成功得到一株谷氨酰胺转胺酶阻断菌株,命名为S.h-△TG。【结果】以原始菌株为对照,重组子基内菌丝生长不受影响,但是由基内菌丝分化形成气生菌丝的过程受到影响,重组子基本不产气生菌丝。【结论】谷氨酰胺转胺酶对吸水链霉菌气生菌丝的形成有着重要的影响,参与链霉菌气生菌丝的形成。     

组织型转谷氨酰胺酶的研究进展

组织型转谷氨酰胺酶（tissue transglutaminase,tTG,TGⅡ）是转谷氨酰胺酶家族成员之一,作为一种多功能的蛋白质,具有催化蛋白质谷氨酰胺残基与赖氨酸残基交联的活性,还能结合和水解GTP,在胞内和胞外产生多种功能,最初由于tTG在细胞凋亡中所起的重要作用而受到研究者的关注,最近的研究更表明它在细胞分化,基质的稳定、伤口愈合、信号转导、动物发育等许多生理和病理过程中起着重要作用,因而受到越来越多的研究。     

植物转谷氨酰胺酶

植物转谷氨酰胺酶廖祥儒,朱新产,赵军（西北农业大学,陕西杨陵７１２１００）（中国科学院西北水土保持研究所）关键词转谷氨酰胺酶,蛋白质交联蛋白质交联,作为转译后蛋白质的一种修饰方式,与细胞结构形成有关,对稳定组织结构和细胞骨架有重要意义。现已发现,和Ｎ...     

添加胰蛋白酶促进Streptomyces hygroscopicus CCTCC M203062产谷氨酰胺转胺酶

研究了添加胰蛋白酶对Streptomyces hygroscopicus CCTCC M203062合成谷氨酰胺转胺酶的影响。结果表明,添加胰蛋白酶可以提高发酵过程中谷氨酰胺转胺酶的酶活。摇瓶培养中,在发酵起始时添加200U/ml的胰蛋白酶,谷氨酰胺转胺酶的酶活最高达到了6.61U/ml,比对照提高了27.1%。初步研究表明,添加胰蛋白酶可以直接切割发酵过程中产生的酶原,使其被快速地转化为成熟酶,因此推测胰蛋白酶提高谷氨酰胺转胺酶酶活的原因是解除了酶原的产物抑制作用,产生更多的酶原,从而促进了产酶。     

添加CTAB促进吸水链霉菌产谷氨酰胺转胺酶

研究了添加十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对吸水链霉菌(Streptomyces hygroscopicus)合成谷氨酰胺转胺酶的影响。结果表明,添加CTAB可以提高发酵过程中谷氨酰胺转胺酶的酶活,摇瓶培养中,CTAB的最佳添加时间和添加量分别为32h和1%,发酵终了时,谷氨酰胺转胺酶酶活最高达5.04u/mL,比对照提高了21.8%。初步研究表明,CTAB的主要作用是促使谷氨酰胺转胺酶的酶原转化为成熟酶,因此,在发酵过程中添加适当浓度的CTAB,可使酶原快速、完全地转化为成熟的MTG,解除酶原的产物抑制作用,促进了细胞产酶。     

酪氨酸酶、漆酶和谷氨酰胺转氨酶催化交联蛋白质的比较分析

蛋白质交联在食品加工、组织工程、酶工程和药物传递等领域具有广泛用途。以酪蛋白和牛血清白蛋白(BSA)为模式蛋白,考察酪氨酸酶、漆酶和谷氨酰胺转氨酶催化蛋白质交联的底物特异性及交联规律,揭示酶对底物蛋白质结构及反应条件的要求。采用十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)分析酶催化蛋白质交联规律,激光粒度分布仪测量交联产物粒径。结果表明：酪氨酸酶、漆酶和谷氨酰胺转氨酶对底物的特异性有共同特征,即均可以催化结构松散的蛋白质分子(酪蛋白)交联,但不能催化结构紧密的蛋白质分子(BSA)交联;还原剂二硫苏糖醇(DTT)的加入能促进酶催化BSA交联反应;DTT对酪氨酸酶和谷氨酰胺转氨酶催化酪蛋白交联无影响,但抑制漆酶对酪蛋白的交联。     

添加CTAB促进吸水链霉菌产谷氨酰胺转胺酶

研究了添加十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）对吸水链霉菌（Streptomyces hygroscopicus）合成谷氨酰胺转胺酶的影响。结果表明,添加CTAB可以提高发酵过程中谷氨酰胺转胺酶的酶活,摇瓶培养中,CTAB的最佳添加时间和添加量分别为32h和1%,发酵终了时,谷氨酰胺转胺酶酶活最高达5.04u/mL,比对照提高了21.8%。初步研究表明,CTAB的主要作用是促使谷氨酰胺转胺酶的酶原转化为成熟酶,因此,在发酵过程中添加适当浓度的CTAB,可使酶原快速、完全地转化为成熟的MTG,解除酶原的产物抑制作用,促进了细胞产酶。     

微生物谷氨酰胺转胺酶对大鼠创伤愈合作用的实验研究

本文研究了微生物谷氨酰胺转胺酶对大鼠创伤的促愈合作用。建立大鼠背部刀割伤模型,用创面照像、透明膜描记扫描记录伤后第5、10、15、20 天创面面积,计算创伤愈合率;并用注水法测量伤腔容积,同时观测肉芽组织再生及其总蛋白、氨基已糖和己糖醛酸的含量变化情况。结果实验组创面愈合时间平均为18.1天,较对照组平均缩短了2-3天(P<0.05);创伤愈合率显著提高(P<0.05或P<0.01);伤腔容积明显缩小(P<0.05);实验组肉芽干湿重较对照组显著增加(P<0.05),肉芽中蛋白质、氨基已糖和己糖醛酸含量增加显著(P<0.05)。结果显示谷氨酰胺转胺酶具有促进大鼠皮肤创伤愈合的作用,其作用机理可能是促进肉芽组织中蛋白质,氨基多糖和胶原的合成有关。     

转谷氨酰胺酶的分子生物学与基因工程

来源于微生物特别是轮枝链霉菌的转谷氨酰胺酶是一种重要的酶制剂,在食品工业中有着广泛的应用前景。本综述了近年来对转谷氨酰胺酶的分子生物学研究成果,以及对其进行基因工程改造的最新进展,讨论了其进一步的研究发展方向。笔认为采用基因工程生产重组转谷氨酰胺酶是解决目前酶价高昂和来源困难问题的一个大有希望的办法。     

丙酮破碎法提取重组大肠杆菌表达的转谷氨酰胺酶酶原

以茂原链霉菌(Streptomyces mobaraensis)的基因组DNA为模板,PCR扩增出转谷氨酰胺酶酶原基因(pro-transglutaminase,pro-TG)),PCR产物连接到pMDl8-T克隆载体后亚克隆到表达载体pET-22b(+),转化到表达宿主大肠杆菌BL2l(DE3).重组大肠杆菌经IPTG诱导后,转谷氨酰胺酶酶原(pro-TG)主要以可溶性蛋白表达.菌体离心后用丙酮高速搅拌破碎细胞,亲和层析成功地纯化到了转谷氨酰胺酶酶原.转谷氨酰胺酶酶原经胰蛋白酶切割激活后其酶活为502.8 U/g CDM(菌体干重).采用BSA交联试验证实成熟的转谷氨酰胺酶(TG)具有功能.采用丙酮破碎法提取重组大肠杆菌表达的转谷氨酰胺酶酶原对大规模工业化生产转谷氨酰胺酶进行了有益的探索.     

基因组重排筛选高产谷氨酰胺转胺酶菌株

谷氨酰胺转胺酶(TGase)的产量不足的问题一直限制其工业化生产规模,故采用基因组重排的方法,筛选高产谷氨酰胺转胺酶菌株。通过对不同制备条件下原生质体纯度和形成率的考量,获得制备原生质体的最优条件为以6mg/ml的溶菌酶浓度进行酶解,酶解时间2h。再优化融合条件,以2min紫外灭活和40min热灭活结合的方法挑选出融合子。通过两轮基因组重排,经过96孔板发酵高通量筛选和摇瓶发酵复筛验证,获得了一株产酶达7.12U/ml的茂源链霉菌,相比最初选用菌株的平均酶活提高65.5%。发酵结果显示,酶活提高的原因可能是在重组后原酶成熟更快、更彻底,且得到的菌株遗传稳定性良好。证明基因组重排能够有效提高菌株的产酶水平,同时为谷氨酰胺转胺酶产量提高提供理论依据。     

基因组重排筛选高产谷氨酰胺转胺酶菌株

谷氨酰胺转胺酶(TGase)的产量不足的问题一直限制其工业化生产规模,故采用基因组重排的方法,筛选高产谷氨酰胺转胺酶菌株。通过对不同制备条件下原生质体纯度和形成率的考量,获得制备原生质体的最优条件为以6mg/ml的溶菌酶浓度进行酶解,酶解时间2h。再优化融合条件,以2min紫外灭活和40min热灭活结合的方法挑选出融合子。通过两轮基因组重排,经过96孔板发酵高通量筛选和摇瓶发酵复筛验证,获得了一株产酶达7.12U/ml的茂源链霉菌,相比最初选用菌株的平均酶活提高65.5%。发酵结果显示,酶活提高的原因可能是在重组后原酶成熟更快、更彻底,且得到的菌株遗传稳定性良好。证明基因组重排能够有效提高菌株的产酶水平,同时为谷氨酰胺转胺酶产量提高提供理论依据。     

谷氨酰胺转氨酶研究进展

谷氨酰胺转氨酶是一种催化酰基转移反应的转移酶,它可使蛋白分子间和分子内产生共价交联,从而改变蛋白的功能特性,在食品、医药、化妆品、纺织等领域具有重要的潜在应用价值。研究表明,谷氨酰胺转氨酶广泛存在于生物组织中。为了更好的研究开发这一资源,对谷氨酰胺转氨酶的来源、理化特性、作用机制、功能以及工业生产的现状进行了综述,其中重点探讨了不同来源的谷氨酰胺转氨酶在理化特性以及底物特异性方面的差异。