谷氨酰胺转氨酶在食品工业中的应用

     正确使用TG，充分发挥TG的作用
　　TG作为一种新型的酶制剂，在食品工业中的应用刚刚起步，但其优越的性能已受到越来越多的关注，一股TG热已由日、美、欧等少数发达国家逐步蔓延开来。
　　对致力于发展中国食品工业，提升国产食品质量的诸多人士，很多人都想急切地了解如何使用TG，相当多的一些学者研究人员正在研究TG在食品的应用问题。
　　以下笔者对如何正确使用TG，充分发挥TG作用这一问题谈一些自己的看法与建议：
　　1．TG的最适pH为6～7，所以使用时应尽量使TG使用的环境在pH6～7之间，最好不要超过5～8的范围。
　　2．TG的活性在40℃保持稳定，在超过40℃之后逐渐减弱，对于反应时间10分钟的最适温度是50～55℃，随着反应时间的延长，最适反应温度也会降低，而温度高时由于食品尤其是鱼、肉、乳制品等食品容易发生变质，所以反应温度的确定，是所有因素中最为关键也最难确定的因素，在保证产品品质的前提下，它直接影响到TG的添加量及其催化反应所需时间长短，一般地，对于鱼肉等低油易变质的产品所选反应温度都较低（1～10℃），而相应反应时间较长（2～12小时以上），一般来说，反应温度不高于40℃。
　　3．作用对象。首先TG的作用对象是蛋白质，催化的是其中“可反应”的谷氨酰胺残基发生反应，所以蛋白质的含量及其中“可反应”的谷氨酰胺残基含量对TG的作用效果都有很大影响，也就是说并不是所有的蛋白质或含蛋白质的食品都是TG的良好底物。其次，要发生反应还需有赖氨酸残基的存在（否则TG的作用只能是改变蛋白质的溶解性及与之相关的性质），即“可反应”的赖氨酸残基的含量对TG的交联反应也有很大影响。
　　常见的TG的良好底物有牛奶中的酪蛋白及其钠盐，肉中的明胶及肌球蛋白、大豆蛋白中的11s球蛋白及7s球蛋白，所以为了取得很好的交联效果，可在作用对象中适当加入TG的良好底物，其中最常用的酪蛋白酸钠及明胶以及廉价的大豆蛋白，这里需要特别提出的是：　
　 （1）有些蛋白质可通过采取适当的方法乳酶解加热变形却是本身含谷氨酰残基和／或赖氨酸残基比较多，只是由于空间结构等关系，它们不能被TG所催化反应，通过酶解或加热变性后这些残基就会暴露出来，变成“可反应”的残基，如小麦中的面盘蛋白、乳清蛋白等。
　　（2）可由选择地加富含可反应的谷氨酰残基或赖氨酰残基的蛋白质残多肽，如谷氨酰或赖氨肽，以补充作用
　　对象中相关氨基酸残基的不足。4．创造无氧环境。由于TG是一种带有半胱氨酸活性中心的SH酶，而SH－基团的氧化会使酶失去活性，故在加工中应用时必须尽可能地保持酶的活力，使TG的作用效果更为理想。为了达到这一目的，首先可在酶添加至酶反应结束前保持真空环境，如采用真空搅拌，搅拌后即充填成形，其次在食品中加入含硫基SH－的物质如谷胱甘肽（包含有谷胱甘肽的酵母提取物）和半胱氯酸。再次，在食品中加入葡萄糖氧化酶及其底物葡萄糖，阻断氧气与TG反应，防止破坏TG。
　　这里需要强调的是：（1）在面制品中不能使用含溴酸钾的面粉或面制品。（2）硫基保护剂及葡萄糖氧化酶、葡萄糖可直接包含于TG酶制剂。
　　5．根据不同的产品、不同的加工工艺，通过实验确定TG添加量。　　由于TG的作用对象、作用环境及食品的生产工艺的差异，甚至目的产品的特性不同，因而决定了TG的添加量的不同。应该说应根据食品加工过程中应用的原料、辅料的百分比、TG作用的温度及时间加工工艺，甚至加工成本及产品的性价比来确定TG的最佳添加量。而且TG催化反应的特殊性也要求TG的添加量不宜太小，更不宜太大，因为TG催化的过度反应会使TG的使用效果适得其反，加量过大，不仅造成浪费也达不到应用的效果。
　　一般来说，由于TG的价值较高，一般企业使用时都希望少加TG，为了达到这一目的，首先要从原料、辅料这方面考虑。（1）原料中是否有足够量的“可反应”的谷氨酰胺残基和赖氨酸残基，如果没有，则应加适当辅料以补足；（2）原辅料是否易于变质，如易于变质则需多加TG，以缩短TG所需的反应时间（当然低温较长时间反应也可使TG的添加量适当减少，但受设备、厂房等的限制，反应时间也不能太长），相反，如原辅材料不易变质则可采用较高温度反应，如面制品可在25～40℃间反应，这样可以少加TG。（3）TG作用时pH应控制5～8之间。
　　其次，要从加工艺这方面来考虑，选择合适的加工温度和时间，如原辅料不易变质，则应采用较高温度、较长时间反应，以减少TG的添加量。另外，在加工过程中也可考虑两步走，即先低温（0～10℃）反应一段时间，再高温（35～40℃）反应一般时间（这种工艺可考虑在灭酶前缓慢升温），当然也可先高温再低温，这种工艺尤其是在先用蛋白酶、淀粉酶等处理原料后再加TG时可以采用。
通过优化原辅材料的百分比和优化工艺可以将TG的添加量降至最低。通过优化实验，我们可以将荞面中的TG的添加量由0．3％～0．5％降至0．05％以下，而TG的催化反应效果仍十分理想。
6．灭酶过程必不可少。
　　由于TG酶在低温0～10℃下仍具有较高的活性，而TG的过度反应会影响产品品质，所以不管是高温制品还是低温制品都必须有灭酶的步骤，由于TG较易失活，70℃15分钟内或80℃1分钟内即可失活，所以在绝大多数情况下灭酶都不是另增的步骤，但必须要注意到：
　　（1）升温速度的差异（尤其是小试放大时）也会影响酶的作用效果；
　　（2）在酸奶等低温产品（不经高温杀菌的产品）中，尤其要考虑到TG添加方式和添加量。
　　7．立足实际开发应用。
　　由于TG的作用范围广，应用效果明显。将它应用于食品，真正达到了安全、高效、增加营养、改善品质、改进结构、延长产品的货架期等效果。所以自1993年食品工业用的TG投放市场以来，发展十分迅速，应用范围不断扩大，据报道，1995年该酶制剂的销售额就近20亿元，2000年TG已成日本第二大工业用酶，2000年日本公司在美国又新建TG的生产企业。
　　虽然我国于2001年7月1日起将TG作为新增补品种，列入食品添加剂行列，但我国已有数十所高校和科研机构（包括企业研究所）在进行TG生产、开发、应用研究，且取得了一系列的成果，目前已有多家国内知名企业在使用TG，但更多的企业仍停留在了解和研发阶段。其中，可喜的是，泰兴市一鸣精细化工有限公司与无锡轻工大学（现江南大学）合作，成为我国从事TG的研究、开发、应用提供了极大的便利。
　　但总的说来，我国无论在TG的研究还是在TG的应用方面与日、美、欧等发达国家还有较大差距，集中表现在研究投入不足、力量分散、缺乏交流、研究与应用脱节等方面。
　　现阶段随着我国人民物质生活的进一步提高，人们对食品的品质、风味、安全等方面越来越关注，高质量的肉制品、鱼制品、奶制品、豆制品、面制品以及低盐、低脂的保健肉制品正越来越受到人们的青睐。将不同来源的动物、植物的蛋白质结合在一起非常符合国人的口味。
　　国家“十五”期间也相继出台了一系列的政策法规，促进食品加工企业的发展，促进食品质量的提高，把对食品安全的重视提高到了前所未有的高度；一些有毒有害的食品添加剂也相继禁止生产、停止使用。这给食品生产企业提供了前所未有的发展机遇，具有战略眼光、注重产品中的质量、努力开发新工艺、新产品的食品生产企业得到了国家产业政策、地方扶持政策的支持而迅速发展壮大。
　　TG的应用给食品科技工作者、食品生产企业开拓了新的思路，为生产高质量的新型食品，解决食品生产中的问题提供了一种新方法、新技术，应该积极开发，着力推广，广泛使用。