导　　师： 温其标

学科专业： H3201

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 人们环保意识的提高及对生态和环境污染问题关注的与日俱增，使开发生物可降解膜成为包装领域的一大热点。蛋白质膜因具有可生物降解性、可食性、营养特性以及某些良好的性能如阻隔气体、芳香化合物及油脂特性，备受关注。 谷氨酰胺转移酶(tgase)是一种能催化多肽或蛋白质与许多伯胺化合物之间的酰基转移反应的酶。许多研究表明tgase，能够有效引起酪蛋白或酪蛋白胶团、大豆蛋白及明胶形成凝胶或成膜。但是由于酶源的限制，一直以来对于这项技术的研究不是很多。微生物tgase(mtgase)的开发和工业化生产大力推动了该酶的开发利用，使其用于食品工业成为可能。 由此可见，利用tgase开发生物可降解蛋白膜将具有广阔的潜在应用前景。 本文采用mtgase作用于大豆分离蛋白(spi-1和spi-2)、酪蛋白酸钠(nacas-1和nacas-2)、明胶(g-1和g-2)、乳清蛋白浓缩物(wpc)、花生分离蛋白(ppi)及小麦面筋蛋白(wg)等几种蛋白质，研究mtgase对食物蛋白质成膜特性的影响，主要研究结果如下： 研究表明在成膜溶液中加入tgase(8u/g·pro)，可以使蛋白膜的抗拉强度与对照膜相比显著增加13.1％-36.2％，断裂伸长率显著增加43.0％-440.5％，表面疏水性显著增加2.4％-216.1％，同时也明显降低了膜的水分含量、总可溶性物质量及透光率。sds-page分析表明tgase作用明显降低了spi膜在水溶液中的溶解性。扫描电镜(sem)显示酶法改性膜的表面比对照膜略为粗糙，断面却更为均匀致密。蛋白膜的体外消化实验结果显示tgase处理显著降低了蛋白膜的体外消化率。 tgase处理明显降低了三种蛋白膜(包括spi膜、nacas膜及明胶膜)的水分吸附速率及达到平衡的水分含量。三种蛋白膜(对照膜和tgase改性膜)水分吸附动力学曲线数据都能很好地与peleg(1988)推荐的数学模型 相吻合，而水分吸附等温线数据能很好地与gab模型吻合。 蛋白膜的热特性研究结果分析如下：tgase处理改变了spi膜和nacas膜吸热峰出现的位置与数量；使spi膜的耐热特性基本未变，而使nacas膜的耐热特性发生了明显改变；在同一rh时，tgase处理使蛋白膜的tg值(玻璃化相变温度)增加。 sds-page图谱分析显示tgase作用使spi-1、spi-2、nacas-1、nacas-2、g-1、wpc、ppi和wg这八种蛋白质发生了共价交联。交联作用降低了膜中次级键和二硫键对于网络结构的影响而增加了共价键的作用。tgase诱导蛋白质发生交联是酶改性蛋白膜各项性能发生改变的原因。五种tgase改性蛋白膜及其对照膜(包括spi膜、nacas膜、明胶膜、wg膜和wpc膜)红外光谱和紫外光谱分析表明：蛋白质改性程度较大时，二级结构中可能会出现α-螺旋或无规卷曲结构增多的现象，同时紫外吸收峰强度减弱，肽键有蓝移现象或趋势，如tgase改性的spi膜、nacas膜和明胶膜。反之，如果tgase作用后，蛋白质改性程度较弱时，二级结构中α-螺旋或无规卷曲结构不会增多；同时紫外吸收峰强度有所增强或不变，而吸收峰有红移现象或趋势，如wg膜和wpc膜。 酶浓度、成膜溶液的ph值、干燥温度及时间都会在不同程度上影响tgase改性spi膜的各项特性。低酶浓度、高ph、低干燥温度及注模前短时间酶作用明显有利于提高spi膜的抗拉强度，它们的影响程度与tgase诱导的聚沉反应紧密相关。实验证明使用tgase改性蛋白膜时，tgase催化蛋白交联的同时，也诱导了蛋白分子因交联过多而产生的聚沉反应。多糖能够抑制tgase诱导产生的聚沉现象，使酶交联作用发生在一个均相的体系中。从而进一步增加酶改性spi膜的抗拉强度。 增塑剂的种类和含量、底物蛋白浓度、预热处理温度和时间及变性剂2-巯基乙醇(2-me)对tgase改性spi膜性能有显著影响。甘油的增塑效果比山梨醇好，增塑剂含量增加改善了蛋白膜的柔韧性和延伸性而降低了断裂伸长率；随着底物蛋白浓度的增加，spi膜的ts值和eb值明显增加，而接触角和透光率明显下降；随着预热处理温度和时间的增加，spi膜的ts值明显增加，接触角和透光率稍有增加，tsm值略有下降；2-me的加入，使tgase改性spi膜的ts值、接触角明显增加，mc值明显下降，tsm值和透光率变化不大。

关 键 词： 微生物谷氨酰胺转移酶 蛋白膜 成膜 改性 交联

分 类 号： [TS201.2]

领　　域： [轻工技术与工程] [轻工技术与工程]