程 珊， 王穩(wěn)航，*， 路福平

(1.天津科技大學(xué) 食品工程與生物技術(shù)學(xué)院， 天津 300457； 2.天津科技大學(xué) 生物工程學(xué)院， 天津 300457)

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基于蛋白質(zhì)交聯(lián)的氧化酶特性與應(yīng)用

程 珊1， 王穩(wěn)航1，*， 路福平2，*

(1.天津科技大學(xué) 食品工程與生物技術(shù)學(xué)院， 天津 300457； 2.天津科技大學(xué) 生物工程學(xué)院， 天津 300457)

蛋白質(zhì)交聯(lián)屬于蛋白質(zhì)改性修飾的一部分，是重組食品與新型食品制造的重要內(nèi)容。與化學(xué)交聯(lián)、物理交聯(lián)相比，酶法交聯(lián)因其反應(yīng)條件溫和、不產(chǎn)生副產(chǎn)物、交聯(lián)效果好等特點(diǎn)，成為最為容易接受的一種蛋白質(zhì)交聯(lián)方式。除谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶外，一些氧化酶也被證明能夠在蛋白質(zhì)分子間形成共價(jià)鍵而形成交聯(lián)。介紹了目前應(yīng)用較多的酚氧化酶(酪氨酸酶、漆酶)、過(guò)氧化物酶以及賴氨酰氧化酶的酶學(xué)性質(zhì)、交聯(lián)機(jī)制等，并對(duì)其在食品蛋白質(zhì)交聯(lián)中研究現(xiàn)狀以及潛在應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)與展望。

氧化酶； 蛋白質(zhì)修飾； 氧化； 共價(jià)交聯(lián)

隨著食品材料科學(xué)研究的快速發(fā)展，對(duì)蛋白質(zhì)交聯(lián)研究逐漸增多[1-2]。蛋白質(zhì)交聯(lián)是指通過(guò)一定的化學(xué)試劑或催化劑，在蛋白質(zhì)內(nèi)部多肽鏈之間(分子內(nèi)交聯(lián))或蛋白質(zhì)之間(分子間交聯(lián))形成共價(jià)鍵。在蛋白質(zhì)形成共價(jià)鍵的過(guò)程中，根據(jù)反應(yīng)方式可以分為化學(xué)交聯(lián)、物理交聯(lián)和酶法交聯(lián)。與化學(xué)交聯(lián)、物理交聯(lián)相比，酶法交聯(lián)因其反應(yīng)條件溫和、不產(chǎn)生副產(chǎn)物、交聯(lián)效果好等特點(diǎn)，成為最為容易接受的一種蛋白質(zhì)交聯(lián)方式。目前，已證明蛋白質(zhì)中有幾個(gè)酶交聯(lián)的重要活性基團(tuán)如谷氨酰胺、賴氨酸、酪氨酸和半胱氨酸殘基等。蛋白質(zhì)的酶法共價(jià)交聯(lián)主要為轉(zhuǎn)?；宦?lián)(也就是谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶交聯(lián))和氧化交聯(lián)。目前，利用谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶進(jìn)行蛋白質(zhì)交聯(lián)的研究已比較深入[3-5]，利用氧化酶進(jìn)行蛋白質(zhì)氧化交聯(lián)也開始引起人們廣泛關(guān)注[6-9]。為此，本文對(duì)近年來(lái)國(guó)內(nèi)外食品蛋白質(zhì)的酶法氧化修飾研究及在蛋白質(zhì)交聯(lián)中的應(yīng)用進(jìn)行綜述，以期為食品蛋白質(zhì)酶法交聯(lián)的進(jìn)一步研究提供參考。

1 蛋白質(zhì)的酶法氧化交聯(lián)

1.1 蛋白質(zhì)交聯(lián)機(jī)制

蛋白質(zhì)交聯(lián)的主要機(jī)制包括(如圖1[10])：1)蛋白質(zhì)羰基與賴氨酸殘基反應(yīng)，形成希夫堿交聯(lián)衍生物；2)組氨酸、賴氨酸或半胱氨酸殘基與4 -羥基壬烯醛(HNE)等α,β -不飽和醛發(fā)生邁克爾加成反應(yīng)(Michael addition)形成醛加合物，再進(jìn)一步與其他賴氨酸反應(yīng)生成希夫堿- 蛋白質(zhì)交聯(lián)衍生物[11]；3)多不飽和脂肪酸氧化形成丙二醛等二醛分子與兩分子不同的蛋白質(zhì)的賴氨酸殘基反應(yīng)，形成蛋白質(zhì)- 蛋白質(zhì)交聯(lián)衍生物[10]。

圖1 基于羰- 氨反應(yīng)的蛋白質(zhì)交聯(lián)Fig.1 Protein cross -linking based on carbonyl -amino reaction

1.2 蛋白質(zhì)的酶法氧化交聯(lián)特性

蛋白質(zhì)的酶法交聯(lián)也稱酶法聚合改性，是指通過(guò)酶試劑在蛋白質(zhì)內(nèi)部多肽鏈之間(分子內(nèi)交聯(lián))或蛋白質(zhì)之間(分子間交聯(lián)) 形成共價(jià)鍵，改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到改善蛋白質(zhì)功能特性的目的。酶法交聯(lián)是蛋白質(zhì)改性的重要組成部分，隨著食品重組技術(shù)與產(chǎn)品的不斷推廣，其角色日益舉足輕重。目前能催化蛋白質(zhì)發(fā)生交聯(lián)作用的酶主要有谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶(TG)和一些氧化酶，如多酚氧化酶和過(guò)氧化物酶，后者涉及蛋白質(zhì)氧化反應(yīng)。蛋白質(zhì)氧化是指在自由基及其相關(guān)氧化物的作用下，某些特定的氨基酸殘基發(fā)生反應(yīng)，使蛋白質(zhì)功能與結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，如：對(duì)氧化物的親和力增強(qiáng)，易于水解、聚合和交聯(lián)。氧化酶可通過(guò)直接作用蛋白質(zhì)的基團(tuán)如巰基使其氧化為二硫鍵而形成共價(jià)交聯(lián)，也可以先氧化蛋白質(zhì)或其他前體分子生成醌類、自由基、過(guò)氧化氫等活性交聯(lián)劑，再與蛋白質(zhì)中特定的化學(xué)基團(tuán)產(chǎn)生非酶反應(yīng)而產(chǎn)生一系列的交聯(lián)反應(yīng)。應(yīng)該說(shuō)，目前除去TG酶介導(dǎo)的蛋白質(zhì)交聯(lián)外，其他酶法改性而形成的共價(jià)交聯(lián)均屬于氧化交聯(lián)。

1.3 氧化酶種類與催化原理

圖2 酪氨酸酶催化反應(yīng)機(jī)制Fig.2 Reaction mechanism of tyrosinase

氧化酶是一類催化從一個(gè)分子(氧化劑、氫供體或電子供體)到另一個(gè)分子(還原劑、氫受體或電子受體)電子轉(zhuǎn)移的酶。兩個(gè)蛋白質(zhì)分子之間共價(jià)鍵的形成是由氧化還原酶類發(fā)起的，涉及至少兩個(gè)連續(xù)的化學(xué)步驟。在這些反應(yīng)中，只有初始氧化反應(yīng)與初始底物是由酶直接催化的，由此產(chǎn)生的活性產(chǎn)物例如醌類、自由基類或者醛類可能會(huì)在隨后經(jīng)歷非酶催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)而形成各種類型的共價(jià)鍵。

在食品加工中有潛在應(yīng)用價(jià)值的氧化酶是酚氧化酶、過(guò)氧化物酶、葡萄糖和己糖氧化酶、巰基氧化酶[12]。目前，具有蛋白質(zhì)明顯交聯(lián)效果并進(jìn)行了較為深入研究的僅限于前兩類。最近在生物材料領(lǐng)域開始發(fā)展的胺氧化酶尤其是賴氨酰氧化酶由于其獨(dú)特的蛋白交聯(lián)特性也逐漸受到關(guān)注。這里主要介紹多酚氧化酶、過(guò)氧化物酶、賴氨酰氧化酶類。

2 多酚氧化酶特性與應(yīng)用

多酚氧化酶是在氧分子存在下把酚類氧化成鄰苯醌或?qū)Ρ锦拿浮V義上，多酚氧化酶可分為三大類：?jiǎn)畏友趸?如酪氨酸酶)、雙酚氧化酶(如兒茶酚氧化酶)和漆酶。目前對(duì)多酚氧化酶的研究中以酪氨酸酶的研究最為廣泛，雙酚氧化酶的研究相對(duì)較少，因此主要對(duì)酪氨酸酶和漆酶進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

2.1 酪氨酸酶特性與應(yīng)用

2.1.1 酪氨酸酶的性質(zhì)與催化交聯(lián)機(jī)制

酪氨酸酶(tyrosinase, E.C.1.14.18.1)是一類廣泛分布于細(xì)菌、真菌、植物、昆蟲和高等動(dòng)物中的含銅蛋白質(zhì)。酪氨酸催化位點(diǎn)有兩個(gè)銅原子，每一個(gè)銅原子由3個(gè)高度保守的組氨酸調(diào)節(jié)[13]。酪氨酸酶是一個(gè)有兩種不同生物學(xué)功能的酶，它催化一元酚的正交羥基化和隨后的二元酚氧化成醌。蛋白質(zhì)中有弱的三維結(jié)構(gòu)和展開的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)更容易成為酪氨酸交聯(lián)的目標(biāo)，然而那些球狀蛋白質(zhì)則不會(huì)[14]。

圖2[15]為酪氨酸酶催化反應(yīng)機(jī)制。酪氨酸酶催化兩種獨(dú)特的氧化反應(yīng)，分別為單酚酶催化的羥基化反應(yīng)和兒茶酚酶催化的氧化反應(yīng)，氧氣是這兩個(gè)反應(yīng)共同的底物[16]。對(duì)于羥基化反應(yīng)，氧氣分子的一個(gè)原子嵌入到一元酚底物的芳香環(huán)中，另一個(gè)原子進(jìn)入水中。第一步的氧化反應(yīng)中鄰苯二酚(DOPA)在單酚中形成，在第二步反應(yīng)中DOPA進(jìn)一步氧化形成相應(yīng)的鄰醌[17]。醌類是有活性的復(fù)合物,可以自發(fā)反應(yīng)形成高分子量的復(fù)合物或者黑色素。

2.1.2 酪氨酸酶的功能與應(yīng)用

酪氨酸酶是生物體內(nèi)黑色素合成的限速酶，是篩選色素沉積抑制劑的靶標(biāo)之一[18]。同時(shí)，對(duì)比酪氨酸酶和轉(zhuǎn)谷酰胺酶交聯(lián)促進(jìn)明膠和殼聚糖凝膠的形成，發(fā)現(xiàn)酪氨酸酶能夠使凝膠的速度更快。然而由酪氨酸酶催化的水凝膠只有在殼聚糖存在的條件下形成，并且機(jī)械性能比較弱且不穩(wěn)定[19]；另外，研究證明，酪氨酸交聯(lián)在蛋白質(zhì)中的形成可以通過(guò)添加小分子的酚類化合物來(lái)形成，這些分子可能作為交聯(lián)介質(zhì)起作用進(jìn)而克服靶蛋白表面暴露的酪氨酸殘基的缺失問(wèn)題[20]。與轉(zhuǎn)谷酰胺酶相比，酪氨酸不需要對(duì)牛奶預(yù)熱便可允許酶法交聯(lián)，這可能對(duì)特定的牛奶制品質(zhì)量產(chǎn)生影響[21]。

值得注意的是，在酪氨酸酶作用下，由酪氨酸與自由氨基酸產(chǎn)生醌類的反應(yīng)可能會(huì)影響食品產(chǎn)品的顏色和香味，這些可能會(huì)限制酪氨酸在食品工業(yè)中的應(yīng)用[22]。

2.2 漆酶特性與應(yīng)用

2.2.1 漆酶的性質(zhì)與催化機(jī)制

漆酶(laccase, E.C.1.10.3.1)屬于多銅氧化酶類。漆酶在自然界很常見，并且廣泛分布在真菌中，在高等植物中則較為少見[23]。漆酶中除了高度保守的催化中心，在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、分子大小、最適pH值和底物專一性方面有很大不同。漆酶的底物范圍非常廣泛，能夠氧化多種酚化合物、二元胺類、芳香氨基酸[24]。漆酶溫度穩(wěn)定性的變化很大，這主要取決于酶的來(lái)源。

由漆酶催化的氧化反應(yīng)是在由4個(gè)銅原子組成的酶催化中心的協(xié)助下完成。催化循環(huán)的結(jié)果是一分子氧氣減少進(jìn)入到兩個(gè)水分子中去，同時(shí)底物氧化反應(yīng)產(chǎn)生4個(gè)氧自由基中心。自由基形成和醌類能夠?qū)е碌孜锓肿影l(fā)生聚合作用，不穩(wěn)定的自由基能夠進(jìn)一步將非酶轉(zhuǎn)化為半醌形式。在蛋白質(zhì)中，暴露的酪胺酰側(cè)鏈可為漆酶氧化提供底物，由此產(chǎn)生的苯氧基可以自發(fā)地啟動(dòng)后續(xù)的蛋白質(zhì)交聯(lián)反應(yīng)。

2.2.2 漆酶的功能與應(yīng)用

漆酶穩(wěn)定性好，作用底物廣泛，在氧氣分子的參與下可直接氧化底物。目前，除了將漆酶應(yīng)用于去除果汁中的多酚物質(zhì)以降低其苦澀感外[25]，更多的研究開始集中在漆酶對(duì)蛋白質(zhì)的氧化修飾方面。例如，漆酶能夠與α-乳白蛋白相互作用，顯著提高膠凝強(qiáng)度和氧化性[26]；同時(shí)，也有研究表明，漆酶能夠交聯(lián)花生蛋白并改變其免疫調(diào)節(jié)活性[27]。漆酶在食品領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

3 過(guò)氧化物酶特性與應(yīng)用

過(guò)氧化物酶(peroxidase，POD，E.C.1.11.1.7)是由微生物或植物所產(chǎn)生的一類氧化還原酶，是一種血紅素蛋白，包含三價(jià)鐵的原卟啉Ⅸ。過(guò)氧化物酶可以在過(guò)氧化物如過(guò)氧化氫存在條件下催化許多反應(yīng)。過(guò)氧化物酶包括專一性的酶，例如NADH過(guò)氧化物酶、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶和碘化過(guò)氧化物酶，還包括非專一性的酶，就是被人們所熟知的過(guò)氧化物酶[28]。

雖然過(guò)氧化物酶已經(jīng)被廣泛研究，但是據(jù)報(bào)道[29]，只有植物過(guò)氧化物酶能夠進(jìn)行酶反應(yīng)形成蛋白質(zhì)聯(lián)，這主要包括辣根過(guò)氧化物酶和大豆過(guò)氧化物酶。其中，以辣根過(guò)氧化物酶研究最為廣泛，并且由于大豆過(guò)氧化物酶具有和辣根過(guò)氧化物酶相似的穩(wěn)定性和催化機(jī)制，因此這里僅以辣根過(guò)氧化物酶為例進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

3.1 辣根過(guò)氧化物酶的性質(zhì)與催化機(jī)制

辣根過(guò)氧化物酶(horesradish peroxidase, HRP, E.C. 1.11.1.7)是一類以鐵卟啉為輔基的血紅素蛋白質(zhì)。HRP中的酶分子含有三價(jià)鐵血紅素，兩個(gè)Ca2+和一條多肽鏈。HRP催化過(guò)氧化氫和還原底物之間的氧化還原反應(yīng)。典型的底物包括芳香酚類、酚酸、吲哚、胺類和磺酸鹽[30]。研究表明，HRP能夠被位點(diǎn)專一性的含有酪氨酸標(biāo)簽(如GGGGY 或 GGYYY) 的重組體蛋白交聯(lián)[31]。

過(guò)氧化物酶用過(guò)氧化氫作為電子接受體來(lái)氧化大量的有機(jī)和無(wú)機(jī)底物，氧化的結(jié)果是自由基的形成，并且可以與其他底物發(fā)生進(jìn)一步反應(yīng)。大多數(shù)的氧化酶催化的反應(yīng)可以由方程式表達(dá)：

H2O2+2AH2→2H2O+2AH·

其中AH2代表底物，AH·是自由基產(chǎn)物，同時(shí)過(guò)氧化氫轉(zhuǎn)變成水。

辣根過(guò)氧化物酶催化反應(yīng)機(jī)制如圖3[32]。圖3中，在HRP催化的反應(yīng)中，過(guò)氧化氫首先取代了與過(guò)氧化物酶分子中血紅素相結(jié)合的水形成酶- 底物絡(luò)合物(Ei)；Ei和外源氫供體底物作用生成化合物Eii，并形成自由基(RO·)；化合物Eii和第二個(gè)氫供體底物分子作用后，過(guò)氧化物酶E分子再生，同時(shí)生成第二個(gè)自由基(RO·)，這些自由基可以進(jìn)一步聚合生成新的化合物[33]。

圖3 辣根過(guò)氧化物酶催化反應(yīng)機(jī)制Fig.3 Reaction mechanism of horseradish peroxidase

3.2 辣根過(guò)氧化物酶的功能與應(yīng)用

HRP在食品工業(yè)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。溫研等[33]利用HRP處理牛乳得到固定型酸奶，結(jié)果顯示，酸奶硬度及黏度均有所提高，能明顯改善固定性酸奶的品質(zhì)；馬超越等[34]將固定的HRP用于啤酒中H2O2的測(cè)定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有很好的回收率，且啤酒的穩(wěn)定性更好；展海軍等[35]將固定的HRP應(yīng)用到火腿腸的NaNO2測(cè)定，實(shí)驗(yàn)表明有良好的回收性，火腿腸的品質(zhì)得到提升。不過(guò)，過(guò)氧化物酶的穩(wěn)定性是一個(gè)比較難以解決的問(wèn)題，因此，從不同的植物源中獲得有更高穩(wěn)定性和活性的過(guò)氧化物酶對(duì)實(shí)際生產(chǎn)將會(huì)產(chǎn)生更大幫助。

4 胺氧化酶特性與應(yīng)用

胺氧化酶(amine oxidase)是在生物體內(nèi)廣泛存在的一類酶，參與生物胺的代謝，使胺氧化裂解成醛和氨。反應(yīng)方程式為：

RCH2NH2+O2+H2O→RCHO+NH3+H2O

胺氧化酶可分為兩類：一類為以醌為輔因子的含銅胺氧化酶(copper -containing amine oxidases，CAO)(E.C.1.4.3.6)，另一類為含黃素的胺氧化酶[36]。其中CAO是一類包含銅離子和酪氨酸衍生醌輔因子的酶(E.C.1.4.3.4)，可以分為兩類不同源的家族：2，4，5 -三羥苯基丙氨酸醌依賴的CAOs和賴氨酸酪氨酰醌依賴的賴氨酰氧化酶家族(lysyl oxidase，LOXs)[37]。

胺氧化酶普遍存在微生物中，因此具有胺氧化酶活性的菌株被廣泛應(yīng)用到食品中。乳酸菌屬的香腸乳桿菌可以用來(lái)降解紅酒中的組胺、酪胺和腐胺[38]，木糖葡萄糖球菌被發(fā)現(xiàn)可以抑制鳳尾魚腌制和發(fā)酵過(guò)程中生物胺的形成并且效果顯著[39]。一系列的相關(guān)文獻(xiàn)已對(duì)CAOs和LDX(E.C.1.4.3.13)進(jìn)行了報(bào)道[40-42]。這里簡(jiǎn)單介紹對(duì)蛋白質(zhì)交聯(lián)貢獻(xiàn)最大的賴氨酰氧化酶。

LOX是由細(xì)胞分泌的、作用于細(xì)胞外基質(zhì)膠原和彈性蛋白賴氨酸殘基而產(chǎn)生分子交聯(lián)的一種含有銅結(jié)合部位的胺氧化酶，能將伯胺氧化成醛。這類廣泛存在的酶氧化賴氨酸的初級(jí)伯胺形成乙醛，活性乙醛進(jìn)一步反應(yīng)交聯(lián)細(xì)胞外基質(zhì)。LOX 基因家族共有5個(gè)成員，每個(gè)成員都含有兩個(gè)高度保守的區(qū)域，分別為N末端，含有4個(gè)組氨酸的銅結(jié)合部位的信號(hào)肽區(qū)域；C末端，含有酪氨酸殘基的催化區(qū)域，含有高度保守的銅離子結(jié)合位點(diǎn)、賴氨酸酪氨酰醌殘基和細(xì)胞因子受體區(qū)域[43]。

4.1 LOX催化交聯(lián)機(jī)制

圖4為賴氨酰氧化酶的催化機(jī)制[36]。如圖4所示， LOX氧化膠原中的肽基脯氨酰賴氨酸、羥酰賴氨酸殘基和彈性蛋白中的賴氨酸殘基產(chǎn)生肽基α -氨基乙二酸 -δ -半醛。這些醛修飾能夠自發(fā)地與鄰近的肽醛或者肽基脯氨酰賴氨酸的ε -氨基結(jié)合形成共價(jià)交聯(lián)來(lái)穩(wěn)定膠原和彈性蛋白纖維的穩(wěn)定性，使其不溶于細(xì)胞外基質(zhì)[37]。醛的產(chǎn)生替代了正常的賴氨酸殘基不活躍的亞甲基，形成了潛在的親電子的羰基。產(chǎn)生的肽基醛就可以與相鄰的未修飾的賴氨酸的NH2形成脫氫賴氨酸正亮氨，從而形成交聯(lián)反應(yīng)。

圖4 賴氨酰氧化酶的催化機(jī)制Fig.4 Catalytic mechanism of lysyl oxidase

4.2 LOX的功能與應(yīng)用

LOX能使細(xì)胞外基質(zhì)膠原纖維和彈性蛋白分子共價(jià)交聯(lián)反應(yīng)產(chǎn)生肽基α -氨基己二酸 -δ -半醛。這種醛修飾可以穩(wěn)定膠原和彈性纖維的結(jié)構(gòu)，使其在細(xì)胞外基質(zhì)不可溶[37]。近年來(lái)，賴氨酰氧化酶的多種生物學(xué)功能被發(fā)現(xiàn)，LOX對(duì)肺泡形成、末梢和近端氣道的形成有重要作用[37]；LOX對(duì)心血管、呼吸系統(tǒng)、骨骼和其他器官相關(guān)組織的形態(tài)學(xué)形成和修復(fù)有重要作用[44]。在生物材料中，LOX催化形成的水凝膠由于賴氨酰氧酶連續(xù)的催化作用使結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，這一特征導(dǎo)致水凝膠機(jī)械性能的穩(wěn)定性不斷提高，并不像其他的凝膠系統(tǒng)會(huì)隨著時(shí)間的推移而發(fā)生降解[37]。食品蛋白質(zhì)種類繁多，理化性質(zhì)各異，利用LOX進(jìn)行氧化交聯(lián)，將呈現(xiàn)不同的交聯(lián)機(jī)制與交聯(lián)效果，對(duì)其在這一領(lǐng)域的研究與開發(fā)具有重要的科學(xué)意義與應(yīng)用價(jià)值。

5 結(jié)束語(yǔ)

酶促進(jìn)氨基酸殘基之間的共價(jià)交聯(lián)為蛋白質(zhì)修飾提供更多的可能性，從而為食品重組與新型食品制造提供科學(xué)基礎(chǔ)與技術(shù)支持。目前，僅有非常少的幾種酶能被用作蛋白質(zhì)交聯(lián)，涉及氧化交聯(lián)的更少。氧化酶的蛋白質(zhì)交聯(lián)作用機(jī)制與TG酶完全不同，并且這些氧化酶之間在理化特性、反應(yīng)機(jī)理和作用底物等方面也存在很大差異性。對(duì)這些氧化酶酶學(xué)性質(zhì)與氧化交聯(lián)效果進(jìn)行深入分析，將有利于蛋白質(zhì)交聯(lián)的差異化，并以此達(dá)到食品產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)的調(diào)節(jié)與控制。

酶催化的蛋白質(zhì)氧化交聯(lián)已經(jīng)引起了研究者的廣泛關(guān)注，逐漸成為新的蛋白質(zhì)修飾的研究熱點(diǎn)。然而，交聯(lián)蛋白質(zhì)也可能會(huì)影響消費(fèi)者食用最終產(chǎn)品的生理特性，如消化性和變應(yīng)原性。應(yīng)該說(shuō)，蛋白質(zhì)的酶法交聯(lián)對(duì)蛋白質(zhì)的生物容性、食用安全性等方面將產(chǎn)生一定的積極的或者消極的影響，但是這些并沒有被研究透徹，需要更多的關(guān)注。尤其是氧化酶，其在反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的自由基團(tuán)以及其他副產(chǎn)物，在反應(yīng)體系的消減與殘留，以及對(duì)人體健康的有無(wú)可能危害性，也是值得深入研究的課題。

目前除了已經(jīng)建立在谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶基礎(chǔ)上的酶交聯(lián)方法比較成熟外，酶法氧化交聯(lián)技術(shù)在蛋白質(zhì)交聯(lián)領(lǐng)域還尚未成熟。因此，有必要開發(fā)與成熟氧化酶氧化相關(guān)的交聯(lián)方法、檢測(cè)手段等系列集成化技術(shù)體系，以豐富與拓展氧化酶類在蛋白質(zhì)交聯(lián)與重組食品中的應(yīng)用。

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(責(zé)任編輯：葉紅波)

Enzymatic Properties of Oxidases and Their Application in Covalent Cross -Linking of Proteins

CHENG Shan1, WANG Wenhang1,*, LU Fuping2,*

(1.CollegeofFoodEngineeringandBiotechnology,TianjinUniversityofScienceandTechnology,Tianjin300457，China； 2.CollegeofBiotechnology,TianjinUniversityofScienceandTechnology,Tianjin300457,China)

Protein cross -linking, belonging to protein modification, plays an important role in food restructure and new food preparation.Compared with chemical and physical cross -linking methods, enzymatic cross -linking has become the most acceptable cross -linking method of protein due to its mild reaction conditions, no by -products and good cross -linking characteristics. Apart from glutaminase, some oxidases have also been shown to form covalent bond between protein molecules and promote formation of covalent cross -linking. This paper summarizes the enzymatic properties, cross -linking mechanism of phenol oxidase (e.g., tyrosinase, laccase), peroxidase and lysyl oxidase. Lastly, the research status and application potential of these enzymes in food proteins are summarized.

oxidase; protein modification; oxidation; covalent cross -linking

10.3969/j.issn.2095 -6002.2017.03.005

2095 -6002(2017)03 -0036 -07

程珊， 王穩(wěn)航， 路福平. 基于蛋白質(zhì)交聯(lián)的氧化酶特性與應(yīng)用[J]. 食品科學(xué)技術(shù)學(xué)報(bào)，2017,35(3):36-42.

CHENG Shan, WANG Wenhang, LU Fuping. Enzymatic properties of oxidases and their application in covalent cross -linking of proteins[J]. Journal of Food Science and Technology, 2017,35(3):36-42.

2017 -04 -12

國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(31671806)。

程 珊，女，碩士研究生，研究方向?yàn)槭称飞锛夹g(shù)；

TS202.3； Q814.4； Q816

A

*王穩(wěn)航，男，教授，博士，主要從事食品酶及其應(yīng)用方面的研究，通信作者；

*路福平，男，教授，博士，主要從事生物催化工程方面的研究，通信作者。