Трансглютаминаза

Впервые фермент трансглютаминазу (ТГ) выделили и изучили в Японии в 1959 году. Трансглютаминаза — это целая группа ферментов, которые способствуют образованию ковалентных связей между аминогруппами из свободных или боковых цепей лизина одного белка и γ-карбоксамидными группами глутамина другого белка. Эти связи довольно прочные, устойчивые к действию температуры и протеолизу. При этом сам фермент трансглутаминаза не вступает в реакцию, а является биокатализатором. То есть фермент просто помогает сшить в единую сеть отдельные участки белковых молекул.

Трансглутаминаза участвует в построении белка из первичных аминов:

R₁-Glu-CO-NH₂ + H₂N-R₂ → R₁-Glu-CO-NH-R₂ + NH₃

Это позволяет, на примере лизина, образовывать белки и тем самым увеличивать их биологическую ценность. Образуются соединения между двумя белками:

R₃-Glu-CO-NH₂ + H₂N-Lys-R₄ → R₃-Glu-CO-NH-Lys-R₄ + NH₃

Трансглутаминаза может быть получена из различных источников: микробная трансглутаминаза, трансглутаминаза плазмы крови, трансглутаминаза эритроцитов. Происхождение трансглутаминазы имеет значение и влияет на силу связей. Эритроцитная трансглутаминаза дает слабые связи, а трансглутаминаза из бычьей плазмы и микробные трансглутаминазы дают сильную взаимосвязь

Чтобы улучшить функционирование трансглутаминазы, можно применять восстанавливающий агент dithioreithol (реагент Клиланда), который разрывает дисульфидные мостики белков, что позволяет раскрыть молекулу, и она становится доступной для фермента. Добавление этого агента гарантирует, что участки белковых молекул станут более доступными для действия трансглутаминазы

Также трансглютаминаза может «склеивать» между собой кусочки мышечной ткани в монолитный продукт типа ветчины. На этом же действии базируется изготовление креветок и крабовых палочек из сурими — перемолотой рыбной массы.

Основное применение в мясном производстве трансглутаминаза находит при изготовлении сосисок и сарделек, а также колбас (вареных, п/к, в/к, с/к). Фермент вносят на начальной стадии куттерования для увеличения плотности, монолитности и «кусаемости» колбасных изделий. Например, в фарше вареных колбас трансглутаминаза способствует образованию белковой сетчатой структуры, между «ячейками» которой удерживается влага и жир. Это хорошо уплотняет консистенцию и улучшает в готовых изделиях «кусаемость» до легкого хруста. Но для этого необходимо определенное количество белка, в составе фарша его должно быть не менее 12%. Причем природа белка может быть любой. Это может быть растительный, молочный, мышечный или коллагеновый белок.

При этом применение трансглутаминазы дает возможность для снижения в рецептурах мясных продуктов большого количества других ингредиентов — каррагинанов, фосфатов, камедей и эмульгаторов.

Очень важной задачей при работе с данным ферментом является достижение максимальной активности трансглутаминазы в заданных условиях. Активность данного фермента проявляется в очень узком диапазоне и зависит от рН среды, ее диапазон — от +5 до +55°С. При 60°С начинается постепенная инактивация фермента, а при 70°С фермент полностью инактивируется. Значения рН, при которых фермент активен, находятся в диапазоне 5-9, максимальная активность — при рН 6-7. Таблица 1 показывает, в каком диапазоне трансглутаминаза работает лучше всего.

Белки казеина и желатина, присутствующие во многих случайных белковых структурах, являются хорошим субстратом для трансглутаминазы. Белки с высоким содержанием глютамин-компонентов, такие, как пшеничные и соевые белки, также являются хорошим субстратом для фермента.

Следует учесть, что трансглутаминаза может легко окислиться и инактивироваться цистеином группы SH. Поэтому необходимо, чтобы трансглутаминаза была защищена от кислорода воздуха и других окислителей. В упаковке к трансглутаминазе также добавляют поглотители кислорода для обеспечения постоянной деятельности.