بخشی از مقاله
چکیده
ترنس گلوتامیناز میکروبی - MTGase - یک آنزیم جدا شده از باکتری Streptoverticillium moboarense است که باعث ایجاد ات صالات عر ضی کووالان سی میان گروههای -yکربوک سیآمید باقیماندههای گلوتامین و گروههای -آمینوی لایزین در مولکولهای پروتئینی میگردد. MTGase از ردهیترانسفرازهاست که عمدتاً به دلیل خواص اصلاح پروتئینی در سیستمهای غذایی شناخته شده است. مکانیسم عمل اصلی آن شامل پلیمریزاسیون است که منجر به تغییراتی در آبگریزی مولکول میشود. در بین ویژگیهای عملکردی، MTGase حلالیتپذیری پروتئین نتیجتاً ت شکیل ژل، ت شکیل امول سیون، خا صیت ایجاد کف، وی سکوزیته و قابلیت نگهداری آب در مواد غذایی را تحت تأثیر قرار میدهد.
مطالعات انجام شده در دو دههی اخیر نشان میدهد که استفاده از این آنزیم در فرمولا سیون فراوردههای گو شتی سبب بهبود خ صو صیات کیفی همانند قدرت ت شکیل ژل، قابلیت نگهداری آب، ثبات امول سیون، کاهش افت پخت و غیره به ویژه در فراوردههای باز ساخته میگردد. MTGase به دلیل مزایای آن در ا ستفاده کاربردی و بهرهبرداری تجاری، یکی از اصلیترین موضوعات مورد علاقه در صنعت فرآوری گوشت به شمار میرود. در این مقاله به طور خلاصه به کاربردهای کلی MTGase در سیستمهای غذایی پرداخته و بهویژه کاربرد این آنزیم را در فراوردههای گوشتی و شیلاتی مورد بررسی قرار میدهیم.
مقدمه
ترنسگلوتامینازها - TGases - که از آنها تحت عنوان پروتئین-گلوتامین -گلوتامیل ترنسفرازها1 هم یاد میشود، آنزیمهایی از د ستهی پروتئازها - EC 2.3.2.13 - ه ستند که ا صلاحات پ سارونوی سی2 را در ب سیاری از پروتئینها کاتالیز میکنند .[2 ,1] این عمل با ایجاد ات صالات عر ضی بین مولکولی یا میان مولکولی از طریق انتقال آ سیل بین گروههای -yکربوکسیآمید باقیماندههای گلوتامین و گروههای -آمینوی لایزین، یا سایر آمینهای اولیه صورت میگیرد که موجب تشکیل پلهای زنجیره پپتیدی -گلوتامیل- - لایزین میگردد .
این باندهای ایزوپپتیدی ت شکیل شده میان پروتئینها، شبکه پایدار پروتئینی ایجاد میکنند که مثلاً برای ت شکیل ژل حائز اهمیت ه ستند، و اینکه تغییراتی را در آبگریزی سطح پروتئین ایجاد میکند که حلالیت آن و یجتاًنت خواصی که متکی بر حلالیت هستند یعنی ژلهای شدن، امولسیفیه شدن، تشکیل کف و ویسکوزیته را تحت تأثیر قرار میدهد .[5 ,4]
ترنسگلوتامینازها به طور گستردهای در طبیعت پراکنده هستند و در پستانداران، مهرهداران، بیمهرگان، نرمتنان، گیاهان و میکروارگانی سمها در قالب یک پلیپپتید زنجیرهای م شتمل بر 331 آمینوا سید ح ضور دارند .[6] از جمله نقشهای این آنزیم در فرایندهای بیولوژیک، میتوان به لخته شدن خون، بهبود زخم، کراتینه شدن اپیدرم و سفت شدن غشای گلبولهای قرمز اشاره کرد. یک مثال از واکنشهای ایجاد اتصالات عرضی که تو سط این آنزیم کاتالیز میگردد؛ جلوگیری از خونریزی برای بهبود زخم - انعقاد خون - می با شد.
این کار تو سط آنزیم فاکتور XIIIa که یکی از انواع ترنسگلوتامینازهای فعال پلاسمای خون میباشد انجام میپذیرد .[7] ترنسگلوتامینازها در پروکاریوتها و یوکاریوتهایی مانند خوکچهی هندی یافت شدهاند و در واقع نخ ستین بار در سال 1973 از جگر این حیوان استخراج شدهاند. تا انتهای دههی 1980 این ترنسگلوتامیناز تنها شکل از این آنزیم بود که به صورت تجاری عرضه میشد و با توجه به قیمت بالایی که داشت، نتوانسته بود از نقطه نظر صنعتی توجه چندانی به خود جلب کند. بعلاوه، این آنزیم واب سته به Ca2+ بود که این یون موجب ر سوب کردن پروتئین موجود در برخی مواد غذایی حاوی کازئین، گلوبولین سویا و یا میوزین میگردد .[1]
ترنسگلوتامیناز میکروبی - MTGase - ، آنزیمی خارج سلولی از رده ترانسفرازهاست که به صورت تجاری توسط تخمیر سنتی میکروارگانیسم Streptoverticillium moboarense تولید میشود .[4] به تازگی موفقیت های بسیاری در استفاده از باکتری کورینه باکتریوم گلوتامیکوم که باکتری مورد استفاده در تولید صنعتی اسیدآمینه لیزین و گلوتامات میباشد، انجام گرفته است.
اگرچه به دلیل محدودیت پذیرش عمومی آنزیم تولیدی با روش د ستکاری ژنتیکی، تولید تجاری MTGase با ا ستفاده از این روش انجام نپذیرفته ا ست .[7] آنزیم MTgase در گستره وسیعی از pH و دما pH =5 -8 - و دمای بهینه 50 C، اما فعالیت آنزیمی بین - 40-70 C عمل کرده، وابسته به Ca2+ نبوده و فعالسازی آن نیازمند هیچ کوفاکتور خاصی نیست. این شاخصهها همراه با این موضوع که این آنزیم تو سط جوامع علمی به عنوان یک ترکیب ایمن برای م صارف ان سانی و نیز از سال 1998 به عنوان GRAS شناخته شده، باعث جذابیت MTGase در صنایع غذایی شده است .[4]
عملکرد آنزیم ترنسگلوتامیناز میکروبی در سیستمهای غذایی
در م طال عات مت عددی انواع پروتئین های غذایی مان ند پروتئین های شیر و آب پنیر، گلوبولین های سو یا، پروتئینهای میوفیبریلی، آلبومینها و غیره بهعنوان سوبسترای MTGase گزارش شدهاند .[4] ترنسگلوتامیناز میکروبی قادر است که با کارایی مشابه ترنسگلوتامیناز حاصل از پستانداران از طریق ایجاد اتصالات عرضی بین گلوتامین و لایزین3 عمل نماید [7] و هیچگونه اثر نامطلوبی بر دسترسی زیستی لایزین نداشته و ارزش تغذیهای پروتئین حاصل را نیز دستخوش تغییر نمیکند .[8]
هنگامی که باقیماندههای لایزین، لایزینهای آزاد یا آمینهای اولیه در سیستم واکنشی وجود نداشته باشند، مولکول آب، گیرنده آسیل شده و دآمیداسیون هیدرولیتیک باقیماندههای گلوتامین رخ میدهد، که منجر به تغییر شکل آنها به گلوتامیک اسید میشود. این واکنش بار پروتئین را تغییر داده که همچنین باعث وقوع تغییراتی در حلالیت پروتئین میشود. این پیوندهای کوالان میتوانند منجر به ایجاد پلیمرهایی با وزن مولکولی بالا شده کهنوعاً پرکاربردترین در زمینهی صنایع غذایی هستند. کاربرد عملی این ویژگی تشکیل ژلهای مقاوم به گرما و برگشت ناپذیر از پروتئینهای شیر، سویا و تخم مرغ است.
چه با دآمیداسیون و چه با پلیمریزاسیون، استفاده از MGTase ساختار سیستمهای پروتئینی را تحت تأثیر قرار میدهد. این موضوع منجر به ایجاد تغییراتی در خواص عملکردی پروتئین ها شده که پروتئینها را به صورت عواملی مؤثر در تران سفورما سیون درآورده تا مح صولاتی با ویژگیهای ساختاری بدیع یا بهبود یافته حاصل شود - شکل .[4] - 1 بهعنوان مثال با ترکیب کازئین شیر و یا گلوبین سویا و اووموسین سفیده تخممرغ میتوان باعث بهبود خواص امولسیونکنندگی ترکیب حاصل نسبت به پروتئینهای اولیه گردید .[9]
