轉谷氨醯胺酶（Transglutaminase，TG）可催化轉醯胺基反應，即催化蛋白質賴氨酸上 ε- 氨基和穀氨酸上 γ- 羥醯胺基之間結合反應，從而導致蛋白質（或多肽）分子內和分子間發生共價交聯形成聚合物。
採用 TG 對食物蛋白進行交聯，可改良蛋白質的功能特性，如熱穩定性、乳化性、凝膠特性、保水性、流變學特性等。目前，TG 已廣泛用於肉製品、乳製品、焙烤製品、植物蛋白製品、可食用膜等。
01、TG酶在肉製品中的應用［1］
肉製品加工過程中，形成凝膠的特性在很大程度上決定成品的特性。加入的轉谷氨醯胺酶能顯著提高凝膠質量，改善肉質的彈性、切片性和出品率。所以轉谷氨醯胺酶被廣泛應用於各類肉製品加工中，轉谷氨醯胺酶在肉品生產中的應用包含以下幾個方面。
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一、最佳化產品質構，提高肉製品品質
肉製品的質地結構是一個重要的特徵，也是影響消費者選擇的關鍵因素，加入轉谷氨醯胺酶能夠顯著提高肉製品質量。有研究者研究了加入轉谷氨醯胺酶對雞肉丸品質的影響，發現加入酶的量與雞肉丸的硬度成正比。
同時研究發現，在火腿腸肉餡中加入 1%轉谷氨醯胺酶，火腿腸的硬度、彈性、咀嚼性都明顯提高。在火腿中新增轉谷氨醯胺酶，火腿的切片性提高。
二、增強產品持水效能，提高蒸煮出品率
保水性是肉製品的一項重要質量指標，它決定肉製品的色、香、味、營養、多汁性、嫩度等食用品質，影響經濟價值。由於轉谷氨醯胺酶所催化所形成的空間網路結構，可以容納大量水分，所以能防止肉製品在加工中出水收縮現象，提高產品的蒸煮出品率。
國外研究者以去皮雞胸肉為原料製作肉餅，加入大豆蛋白和轉谷氨醯胺酶，試驗結果發現隨著轉谷氨醯胺酶新增量與蒸煮出品率成正比，其原因主要是轉谷氨醯胺酶提高了肉製品中凝膠網路結構的熱穩定性，熱處理過程中結構穩定，出品率提高。
三、碎肉的重組
肉製品加工過程中，經常產生碎肉和肉渣，如何將這些低價值肉進行重新組合，提高其應用價值和經濟價值是所有肉品廠急需解決的一個關鍵問題。谷氨醯胺轉胺酶可以形成蛋白質分子內和分子間交聯，因此在肉製品重組中得到廣泛的應用。
轉谷氨醯胺酶催化蛋白質分子內和分子間交聯，形成新型蛋白質，在一般的分子鏈在非酶催化條件不易斷開，所以透過該酶處理的肉成型後經冷凍、解凍、烹飪等處理方法也不會開裂，利用轉谷氨醯胺酶可以將碎肉重新組合成完整的大塊肉，很大程度上提高了原料的利用率
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四、開發健康營養的肉製品
食鹽和磷酸鹽對肉製品結構方面有重要作用，是肉製品加工中必須的食品新增劑，長期攝入過量的鹽對人體有害，開發低鹽健康營養的肉製品是近年來肉製品的研究熱點，轉谷氨醯胺酶是該類產品開發的有力工具。
肉製品生產的過程中，轉谷氨醯胺酶能降低食品新增劑的用量，同時能保持肉原有的肉香味。例如將香腸中食鹽量降為 0。5%，再加入 0。25%的谷氨醯胺轉胺酶，則香腸的感官質量與新增 1。8%食鹽的香腸差別不大，說明轉谷氨醯胺酶能大大提高其凝膠強度；同時在香腸中只新增 0。3%磷酸鹽與不加磷酸鹽只加入轉谷氨醯胺酶相比，香腸質構差異性不明顯。
日本研究者的研究表明使用轉谷氨醯胺酶催化形成的蛋白質可作為脂肪替代物。透過轉谷氨醯胺酶對明膠進行改性，可取代一定比例的豬肥膘肉，製作漢堡包，結果發現與含 100%豬肥膘製品相比，在色香味等沒有明顯差異，而脂肪的含量比前者下降了 2%，屬於低脂食品。
諾維信公司利用酪蛋白鈉為原料，透過轉谷氨醯胺酶的改性，生產的脂肪替代品能夠替換色拉米香腸中一半的脂肪，而產品原有口感不變。
五、拓寬原料肉的來源
牛肉、羊肉、禽肉營養豐富，低脂肪、高蛋白質，在肉類消費結構中，目前已經上升到 35%。高品質牛、羊、禽等肉製品的研發，是今後肉製品市場迫切需要解決的問題，但由於原料肉本身的缺陷，限制了該類產品的發展。比如以雞肉為原料生產香腸，產品的硬度不高。但是以雞肉為原料，透過新增轉谷氨醯胺酶，發現香腸的硬度和彈性顯著提高。
在豬肉、火雞肉和牛肉屠宰分割過程中會出現 PSE 肉，該型別的肉由於顏色白，組織差，持水性差，在生產中大大受到限制。
美國人安迪等人利用轉谷氨醯胺酶改良 PSE 肉用於肉製品的生產已取得專利。實驗證明，這種方法處理的雞肉和豬肉加工而成的火腿，產品質量較好，可接受度強。
肌肉組織中的血液是天然營養成分物質，但由於血液中的化學成分不穩定，易氧化，影響產品的質量，所以血液在肉品加工中很少使用。
谷氨醯胺轉胺酶能與血紅蛋白結合，透過改性重新新增到肉製品中，不僅提高肉製品的顏色，保留了肉中的營養成分，還可以提高產品穩定性和貨架期。
綜上所述，谷氨醯胺轉胺酶作為一種優良的蛋白交聯劑，在肉製品加工中應用已經有了較為深入的研究。
隨著消費者健康意識越來越強，谷氨醯胺轉胺酶在未來肉製品中的應用研究集中在兩個方面：
一是新增少量的谷氨醯胺轉胺酶，提高肉製品品質和附加值，從而增加經濟效益；
二是利用 TG 酶開發低鹽、低脂、營養價值較高的新型肉製品。
02、TG酶在魚糜製品加工中的應用［2］
一、改善魚糜製品的凝膠特性
大部分魚種體內 FTGase 含量不高，且具有水溶性，水中漂洗可部分去除，在最終的魚糜製品中僅有44 % FTGase 儲存下來，在加工中，可透過啟用或抑制 FTGase 來調節魚糜的凝膠效能。
魚糜凝膠通常採用的兩段式加熱，其凝膠化過程主要就是為了使 FT－Gase 充分交聯而提高魚糜的凝膠效能。而檸檬酸、EDTA、多聚磷酸鹽等的新增會螯合鈣離子而抑制凝膠的形成，降低魚糜的凝膠效能。
為進一步提高魚糜的凝膠效能，可適量新增 MTGase，例如，新增 MTGase 後再凝膠化，可顯著提高魚糜的破斷強度、凹陷深度、凝膠強度和彈性。
MTGase 還可用於碎魚肉的重組織化，催化肌球蛋白重鏈交聯反應，增加魚糜的凝膠強度。
MTGase 新增量過大時，魚肉分子表面的作用位點與 MTGase 接觸機會多，會很快被交聯形成緻密的牢固的三維結構，進而阻礙了 MTGase 進入蛋白質內部，導致魚糜凝膠強度的下降。所以，在使用 MT－Gase 時，必須注意適量新增。
與此同時，酪蛋白、明膠等含有大量 Lys 殘基和Gln 殘基的蛋白質可為魚肌球蛋白與 TGase 的共價交聯提供 Lys-和 Gln-基團。因此，魚糜製品生產加工中，常加入酪蛋白、明膠等新增劑與魚糜複合使用，促進TGase 交聯程度。
Na+、K+、Mg2+、Mn2+和 Ba2+等離子適量使用可顯著提高魚糜的凝膠效能，其中，0。3 mol/L～0。5 mol/L 的 NaCl 促進肌原纖維蛋白溶出，提高與TGase 作用的底物濃度，同樣可促進交聯。
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二、提高魚糜製品的營養價值
TGase 透過催化蛋白質分子間或分子內的交聯反應將限制性氨基酸（如穀氨酸，賴氨酸）連線到魚糜蛋白質上，防止美拉德反應對氨基酸的破壞；同時，ε-（γ-Gln）-Lys 異型肽鍵可被腎臟、小腸刷狀緣細胞及血液中的 γ-谷氨環化轉移酶分解為賴氨酸和穀氨酸，可在體內正常代謝，從而提高魚糜及其製品的營養價值。
與此同時，酪蛋白與魚糜的復配使用不僅可以促進 TGase 的交聯程度、提高魚糜的凝膠強度，也可提高魚糜製品的營養價值。
三、增強魚糜製品的持水能力
持水性是評價魚糜製品品質的重要指標，當MTGase 新增量為 0～450 U/kg 時，魚糜凝膠持水性隨MTGase 新增量的增加而上升，新增 300 U/kg MTGase可使其持水性從 88 %提高到 92 %，這是因為 MT－Gase 可使蛋白質分子間形成異型肽鍵及緻密的交聯網路，進而束縛包埋水分子，提高魚糜凝膠的持水性。
繼續增加 TGase 的新增量並不會提高魚糜凝膠的持水性，過量反而造成持水性下降，這是因為（1）底物濃度一定後，酶促反應達到一定程度後趨於平緩，（2）蛋白質與蛋白質之間的相互作用增強，蛋白質與水之間的相互作用減弱。
03、轉谷氨醯胺酶在麵包中的應用研究［3］
TG 可催化小麥麵筋蛋白髮生交聯，從而影響麵糰的特性和麵包的品質。Seravalli 等研究發現 TG 可催化麥谷蛋白髮生交聯，而對醇溶蛋白沒有作用，TG 處理可增加麵糰的強度，增大面包體積。
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孟芳等研究發現 TG 的新增有利於提高麵糰的穩定性和延展性，增加其彈性模量和黏性模量，可以改善麵包質構，延緩麵包老化，有效延長麵包的貨架期。
王雨生等在研究酶製劑對面團流變學特性和麵包品質的影響時認為，TG 可改善麵糰強度，增強麵糰筋性，改善麵糰加工效能，但對面包品質的影響不明顯。
吳進菊等人實驗結果表明，麵包製作過程中新增適量 TG 對增大面包比容，提高麵包持水性，改善麵包感官品質均有一定的促進作用，尤其是在麵筋指數和麵包比容上效果顯著。
實驗結果表明，以 TG 酶為改良劑生產麵包的最佳工藝為 TG 新增量 5g/kg，新增方式是與其他輔料一起直接加入麵粉中，在 27℃下醒發 100 min，生產出來的麵包整體品質最佳；另外，TG 均可延緩麵包表皮和包芯水分含量的變化，對貯藏期麵包品質的保持起到一定的作用。
引用文獻：
［1］ 張建國，劉孝沾。 轉谷氨醯胺酶在肉製品中的應用研究。 中國食品安全報/2014 年/12 月/11 日/第B02 版新增劑與配料
［2］ 張夢玲，張晉，熊善柏，趙思明，劉茹。 轉谷氨醯胺酶及其在魚糜製品加工中的應用食品研究與開發。 2016 年12 月第37 卷第24 期
［3］ 吳進菊，宦忠麗，劉果，於博，李雲捷。 轉谷氨醯胺酶在麵包中的應用研究。 湖北文理學院化學工程與食品科學學院。 中國食品新增劑
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