資訊 > 專(zhuān)家原創(chuàng) > 谷氨酰胺酶的醬油味與醫(yī)學(xué)價(jià)值
先熟悉下谷氨酰胺
谷氨酰胺(Gln),又稱(chēng)2-氨基-4-氨甲?;∷?,是機(jī)體中最豐富的氨基酸。轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞后,谷氨酰胺為合成各類(lèi)氨基酸、蛋白質(zhì)、核苷酸及其他重要生物分子提供前體物質(zhì)和能量,并提供NADPH(煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸)和GSH(谷胱甘肽)以維持細(xì)胞內(nèi)氧化還原穩(wěn)態(tài)。因此,谷氨酰胺與細(xì)胞生長(zhǎng)增殖密切相關(guān)。
谷氨酰胺酶:一種特殊的氨基水解酶
谷氨酰胺酶屬于氨基水解酶類(lèi),是催化谷氨酰胺生成谷氨酸和氨的一種酶,該系列谷氨酰胺酶催化谷氨酰胺的脫氨反應(yīng)包含兩種類(lèi)型:第一類(lèi)只包含谷氨酰胺酶,這是高度特異地催化谷氨酰胺水解為谷氨酸的酶。第二類(lèi)含有的酶是特異性比較低的酶,它催化谷氨酰胺水解為谷氨酸,并以相同的機(jī)理催化天冬酰胺水解為天冬氨酸。
谷氨酰胺酶主要分布在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中和微生物中(存在于革蘭氏陽(yáng)性菌、革蘭氏陰性菌、酵母與真菌中)。哺乳動(dòng)物谷氨酰胺酶在能源和氮源代謝中關(guān)鍵作用,常被認(rèn)為是一種線(xiàn)粒體酶,在哺乳動(dòng)物中常分為兩個(gè)類(lèi)型:肝型和腎型,肝型谷氨酰胺酶和腎型谷氨酰胺酶均能夠被一定程度的磷酸鹽激活。例如,人體內(nèi)的谷氨酰胺酶(GLS)就在谷氨酰胺代謝中起著至關(guān)重要的作用,主要與細(xì)胞生長(zhǎng)、代謝有關(guān)。谷氨酰胺進(jìn)入細(xì)胞后,絕大部分由谷氨酰胺酶轉(zhuǎn)化成谷氨酸和氨。谷氨酸進(jìn)一步被氧化成α-酮戊二酸給TCA循環(huán)提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),包括ATP、核苷酸、氨基酸、脂類(lèi)等。
谷氨酰胺酶的兩步催化
谷氨酰胺酶蛋白催化谷氨酰胺水解有兩步反應(yīng),第一步是谷氨酰胺酶的親核基團(tuán)與谷氨酰胺的酰胺部位發(fā)生親核反應(yīng),谷氨酰胺脫氨形成γ-?;?酶中間產(chǎn)物,第二步是水親核取代谷氨酰胺酶,γ-?;?酶中間產(chǎn)物水解形成氨基酸。谷氨酰胺酶具有很強(qiáng)的底物特異性。L-谷氨酰胺是谷氨酰胺酶催化的最好的底物。此外,它也催化D-谷氨酰胺、L-天門(mén)冬酰胺和D-天門(mén)冬酰胺的水解。谷氨酰胺酶對(duì)酰胺氨基酸都有催化作用,其中對(duì)L型的催化作用大于D型,對(duì)谷氨酰胺的催化作用大于天冬酰胺。
谷氨酰胺酶的生產(chǎn)仍需研究
工業(yè)上較早用于生產(chǎn)谷氨酰胺酶的方法有分泌法(Sec),然而用分泌法會(huì)使細(xì)菌分泌的蛋白質(zhì)在細(xì)胞質(zhì)膜易位,導(dǎo)致展開(kāi)的蛋白質(zhì)消耗了ATP水解提供的能量。還有一種是雙精氨酸易位法(Tat)生產(chǎn)谷氨酰胺酶,這種方法在易位未展開(kāi)的蛋白質(zhì)上不同于分泌法,它是用跨膜質(zhì)子電化學(xué)梯度易位的。
此外,有學(xué)者用響應(yīng)面分析統(tǒng)計(jì)優(yōu)化法從魯氏接合酵母中生產(chǎn)谷氨酰胺酶,從而得出生產(chǎn)谷氨酰胺酶的最優(yōu)條件,該法可以提高產(chǎn)量。還有學(xué)者采用固相基質(zhì)混合發(fā)酵的方法,當(dāng)選用同一株枯草桿菌RSP- GLU進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)酶時(shí),發(fā)現(xiàn)用孟加拉鷹嘴豆殼:麥麩(66:34)作混合底物,可以得到最高的產(chǎn)酶量,同時(shí)也對(duì)多底物混合發(fā)酵商品化大規(guī)模生產(chǎn)谷氨酰胺酶起到了重要的作用。
谷氨酰胺酶與腫瘤的斗爭(zhēng)
代謝重編程是腫瘤的重要標(biāo)志,腫瘤通過(guò)代謝重編程以滿(mǎn)足快速增殖的能量需求和物質(zhì)合成需求。經(jīng)典的腫瘤代謝重編程有兩個(gè)特點(diǎn),其一是葡萄糖的有氧酵解;其二是依賴(lài)谷氨酰胺回補(bǔ)三羧酸循環(huán)。
谷氨酰胺不僅能作為碳源回補(bǔ)三羧酸循環(huán),還可為蛋白質(zhì)、氨基己糖和核苷酸等生物大分子的合成提供氮源,此外還是谷胱甘肽的前體之一,是機(jī)體對(duì)抗氧化應(yīng)激維持氧化還原穩(wěn)態(tài)的重要途徑。
谷氨酰胺酶催化谷氨酰胺脫氨基生成谷氨酸的反應(yīng),是谷氨酰胺酵解的限速酶,把持著谷氨酰胺分解代謝的入口,機(jī)體對(duì)谷氨酰胺代謝的調(diào)控主要通過(guò)谷氨酰胺酶實(shí)現(xiàn)。
谷氨酰胺酶不止與酶催化
研究顯示,醬油釀造的原料中所含有的谷氨酸46%左右是作為谷氨酰胺存在的。谷氨酸在食品工業(yè)特別是發(fā)酵工業(yè)中具有重要作用,比如增強(qiáng)醬油等調(diào)味品的鮮味,增加食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。
谷氨酰胺酶的增鮮作用使它可以代替味精,這就避免了某些個(gè)體對(duì)味精的過(guò)敏現(xiàn)象現(xiàn)象。當(dāng)缺乏谷氨酰胺酶時(shí),大多數(shù)谷氨酰胺從肽中釋放出來(lái),不可逆地轉(zhuǎn)化為沒(méi)有味道的焦谷氨酸。尤其是利用枯草桿菌、曲霉等細(xì)菌生產(chǎn)谷氨酰胺酶應(yīng)用到醬油釀造中,不但提高了醬油的鮮味,而且消費(fèi)者接受度特別高。
谷氨酰胺酶還可以通過(guò)谷氨?;乃饣蜣D(zhuǎn)移反應(yīng)合成茶氨酸,茶氨酸具有抑制咖啡因和改善茶湯風(fēng)味的作用,近年研究發(fā)現(xiàn)其具有影響腦內(nèi)神經(jīng)傳達(dá)物質(zhì)變化和降血壓的生理功能。
此外,谷氨酰胺酶對(duì)腸道代謝具有調(diào)節(jié)作用,可以有效預(yù)防小腸的萎縮。近年來(lái),谷氨酰胺酶在治療艾滋病方面也有了很大的進(jìn)展。有學(xué)者對(duì)大鼠口服金黃桿菌屬菌株生產(chǎn)的谷氨酰胺酶的安全性進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)2538 mg/kg-bw/day為最大無(wú)作用劑量,并且認(rèn)為這一酶制劑口服是安全的。
作者簡(jiǎn)介
Kevin.Fang,食品科學(xué)研究生,主要從事功能性食品研發(fā),尤其擅長(zhǎng)于糖尿病、痛風(fēng)、體重管理等領(lǐng)域的產(chǎn)品產(chǎn)品開(kāi)發(fā)
在食品工業(yè)和人體營(yíng)養(yǎng)領(lǐng)域,谷氨酸是一種非常重要的氨基酸。谷氨酸不僅廣泛存在于動(dòng)植物蛋白質(zhì)中,還是蛋白質(zhì)水解后釋放出的主要成分之一。谷氨酸在人體內(nèi)具有調(diào)節(jié)代謝、參與神經(jīng)傳遞的重要功能,同時(shí)在食品加工中被用于提升食品的鮮美風(fēng)味。
目前,醬油行業(yè)已經(jīng)告別了高速增長(zhǎng)的階段,產(chǎn)量增速放緩,醬油企業(yè)發(fā)展重心向產(chǎn)品結(jié)構(gòu)升級(jí)和高端化等方向轉(zhuǎn)移。業(yè)內(nèi)人士表示,醬油企業(yè)需要在新思維、新人群、新場(chǎng)景、新產(chǎn)品等方面進(jìn)行革新。
家里做飯菜最常用的一種調(diào)味料就是醬油,尤其是過(guò)年過(guò)節(jié)的時(shí)候,用量就更多了。醬油有加熱烹調(diào)和涼拌(點(diǎn)、蘸等)兩種用途,但很多人在購(gòu)買(mǎi)時(shí)都不太注意選擇,家里往往只備有一種,不管炒菜還是涼拌菜都用它,這樣做可能對(duì)健康造成危害。
醬油是傳統(tǒng)調(diào)味品,我國(guó)各地均有食用醬油的習(xí)慣,醬油滋味鮮美,是老百姓炒菜、燒菜、涼拌菜等不可或缺的調(diào)味品。
羅伊氏乳桿菌是一種廣泛應(yīng)用于益生菌制品中的乳酸菌,因其優(yōu)異的健康促進(jìn)功能和良好的腸道適應(yīng)性,備受科學(xué)界和消費(fèi)者關(guān)注。作為人體腸道重要的有益菌群,羅伊氏乳桿菌在維持腸道微生態(tài)平衡、增強(qiáng)免疫功能及促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)吸收等方面發(fā)揮著重要作用。
干酪乳桿菌是一種重要的益生菌,廣泛存在于發(fā)酵乳制品中。作為腸道內(nèi)的有益菌群,干酪乳桿菌在維持腸道菌群平衡和促進(jìn)消化吸收方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用,因而備受營(yíng)養(yǎng)學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的關(guān)注。
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