谷氨酰胺转氨酶(Transglutaminase,TGase,EC 2.3.2.13)是一种通过催化酰基转移反应,使蛋白质之间产生共价交联而改善蛋白质功能特性的酶。在食品、医药、皮革、纺织等领域得到了广泛的应用。植物源的TGase由于具有独特的功能和特性而备受关注,但是其分离纯化步骤较繁琐且得率偏低,限制了研究者对其催化机制及应用的进一步研究。黏玉米谷氨酰胺转氨酶(TGZ)是一种新型植物TGase,本文通过研究巴斯德毕赤酵母(Pichiapastoris)系统中不同类型启动子(PFLD1和PTEF1调控TGZ的分泌表达获得高表达水平的重组TGZ。为了研究TGZ对乳蛋白的改性作用,将纯化后的TGZ应用于乳蛋白浓缩物(MPC)凝胶特性的改善,随后将经TGZ处理过的MPC作为蛋白质补充剂应用于酸奶发酵中,研究其对酸奶品质的影响。克隆了够基因,开放阅读框全长1605 bp。对tgz基因进行生物信息学分析,发现该基因中G+C的含量=53.15%,A+T的含量=46.85%,编码534个氨基酸,分子量为70.0kDa,等电点pl=10.83。TGZ为亲水性不稳定蛋白,总平均亲水性为-0.522。它有8个Ser,7个Thr,0个Tyr可能成为蛋白激酶磷酸化的位点,是胞内蛋白。TGZ的二级结构主要以α-螺旋为主达47.75%,不规则卷曲占47.38%。为了获得高表达水平的TGZ,利用组成型启动子PTEF1和诱导型启动子PFLD1构建新的表达载体pTEF9k-tgz和pFLD9k-tgz,并在P.pastoris中进行诱导表达。诱导表达后,PFLD1菌株诱导表达的重组TGZ酶活力达到635 mU/mL,PTEF1菌株表达的酶活为479 mU/mL。PFLD1菌株诱导表达后,通过凝胶过滤层析和离子交换树脂进行分离纯化,纯化后的TGZ的比活性为0.4U/mg。将重组TGZ作用于乳蛋白浓缩物MPC,研究TGZ添加浓度、反应pH、反应温度以及TGZ反应时间对MPC凝胶的凝胶强度和持水力的影响,确定最佳TGZ酶添加浓度为2 U/g,最佳反应pH为7,最佳反应温度为35℃和最佳反应时间为2 h。对TGZ作用于乳蛋白的催化反应机制进行研究,发现TGZ诱导的反应在前2 h内迅速发生并形成相对均匀的颗粒,约44.57%的酪蛋白、34.45%的β-乳球蛋白和27.93%的α-乳白蛋白参与了反应。将经TGZ处理过的MPC作为蛋白质补充剂添加到酸奶发酵中,发现经TGZ处理的MPC在凝胶强度、持水力、质构特性和表观黏度方面极大的改善酸奶的质量和功能特性。这对于植物来源TGase在乳品工业中的应用奠定了基础。