[發明專利]一種不改變底物形態的谷氨酰胺轉移酶交聯方法及應用

在審

• 申請號: 202310735576.1
• 申請日: 2023-06-20
• 公開（公告）號: CN116649560A
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 孫遜;劉丹萍;薛長湖;姜曉明
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: A23L29/00
• 分類號: A23L29/00
• 代理公司: 北京曼京知識產權代理事務所(普通合伙) 11965
• 代理人: 郜文剛

本發明公開了一種不改變底物形態的谷氨酰胺轉移酶交聯方法及應用，屬于材料及食品加工技術領域，本發明用于提高谷氨酰胺轉移酶擴散性的交聯方法—溫控酶活冷擴散技術，通過冷擴散和熱交聯兩個步驟，實現谷氨酰胺轉移酶高效滲透，使底物系統中形成穩定的三維網狀結構，提高底物的品質和貯藏穩定性。本發明提供的谷氨酰胺轉移酶交聯方法，可以用于整塊食品原料，在相同的交聯條件下，使用本發明制備出的食品，與現有交聯技術制備的食品相比，有著更高的蛋白凝膠品質和穩定性。

技術領域

本專利屬于材料及食品加工技術領域，具體涉及一種在不改變底物形狀的谷氨酰胺轉移酶交聯方法。

背景技術

谷氨酰胺轉移酶（Transglutaminase，簡稱TG酶）是材料或者食品工業中常用的酶類之一，其作用機理是催化一條蛋白質鏈上的裸露的L-賴氨酸上的ε-氨基與另一條蛋白質鏈上裸露的谷氨酸上的γ-羥酰氨基發生交聯作用，生成ε-?(γ-谷氨酰基)-賴氨酸鍵，完成酰胺基轉移反應，使得蛋白質發生分子間與分子內的交聯（作用機理如圖1所示），改變蛋白質的結構和功能性質，在食品、紡織和醫藥工業表現出廣泛的應用前景。

但是由于谷氨酰胺轉移酶的分子量大，水合動力學半徑大，導致擴散性能差，常規方法無法使其通過自由擴散的方式進入體積較大的整塊底物深處，且在谷氨酰胺轉移酶從底物的表面進入其內部過程中，底物表面的蛋白質會與谷氨酰胺轉移酶迅速發生反應，生成致密的蛋白質凝膠網絡，蛋白質在局部聚集，阻礙后續谷氨酰胺轉移酶進入到內部與更多的蛋白質發生反應。

針對谷氨酰胺轉移酶在使用過程中的問題，發明了一種新型交聯技術—溫控酶活冷擴散技術，其技術原理是：將底物與谷氨酰胺轉移酶一起預凍結冰，蛋白凝膠體系中的水形成冰晶后產生剛性且體積增大，在食品內部形成一定的破壞，使食品的內部出現微孔結構。然后通過低溫解凍，使得冰晶緩慢化開，由于解凍后水的體積變小，但是材料的孔洞并變小幅度有限，導致其解凍前后出現體積差。為彌補這一體積差，水凝膠系統就會從外界吸收液體，這一過程可以把谷氨酰胺轉移酶分子一并吸入。由于冰晶留下的孔洞是顆粒級別，體積遠遠大于分子級別的谷氨酰胺轉移酶的大學，因此在這一過程中谷氨酰胺轉移酶的擴散并不受到抑制。此外，谷氨酰胺轉移酶在低溫條件下活性很低，交聯作用幾乎可以忽略不計。基于以上擴散機制，谷氨酰胺轉移酶在解凍過程中就被引入到蛋白水凝膠材料或食品的內部。在后面的熱交聯過程中，隨著溫度的提高，谷氨酰胺轉移酶開始恢復活性，交聯底物。在其交聯過程中谷氨酰胺轉移酶把孔洞結構周圍的蛋白質分子一并交聯，修復了冰晶留下的孔洞。谷氨酰胺轉移酶的交聯會使得底物系統中形成更穩定的三維網狀結構，因此交聯后產物的蛋白凝膠品質和貯藏穩定性得以提高。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種可以提高谷氨酰胺轉移酶擴散性的交聯方法，使其可以更加高效地改善整塊狀食品原料的品質，提高食品原料的穩定性。

本發明所述的交聯方法涉及以下兩個階段：

1.?冷擴散階段：將食品物料與谷氨酰胺轉移酶一起預凍結冰后再將其解凍，從而實現谷氨酰胺轉移酶的擴散；

2.?熱交聯階段：加熱升溫使谷氨酰胺轉移酶與食品物料發生反應，完成食品物料的交聯過程。

上述谷氨酰胺轉移酶溶液的濃度為（質量分數）0.1%～12.5%。

冷擴散階段中涉及的具體操作步驟如下：

a)將1重量單位谷氨酰胺轉移酶溶解于8～1000重量單位水中配置成交聯液；

b)將1重量單位食品物料置于1～1000重量單位a)配置的交聯液中；

c)?將b)得到的食品物料與谷氨酰胺轉移酶交聯液的混合體系置于－60℃～0℃環境中預凍成冰，冷凍時間控制在1h～10d；

d)?冷凍結束后，將其置于0℃～25℃環境下解凍30min～10d。

熱交聯階段中涉及的具體操作步驟如下：