木瓜蛋白酶应用及研究进展

木瓜蛋白酶应用及研究进展

摘要本文主要介绍了木瓜蛋白酶的作用机理，在医药、食品、化工、科研等方面的应用，以及在木瓜蛋白酶的固定等方

面的最新研究进展。

关键字木瓜蛋白酶应用酶的固定化发展

一、简介

木瓜蛋白酶，是一种蛋白水解酶，可将抗体分子水解为3个片段。是番木瓜中含有的一种低特异性蛋白水解酶，活性中心含半胱氨酸，属巯基蛋白酶，主要应用于啤酒及食品工业。

二、作用机理

木瓜蛋白酶属巯基蛋白酶，具有较宽的底物特异性，作用于蛋白质中L-精氨酸、L-赖氨酸、甘氨酸和L-瓜木瓜蛋白酶氨酸残基羧基参与形成的肽键。这种酶属于内肽酶，能切开蛋白质分子内部肽链—CO—NH—生成分子量较小的多肽类。是一种存在于木瓜胚乳中的蛋白酶。作为植物来源的蛋白酶来说，此酶研究进展的最快。木瓜蛋白酶主要是以内肽酶的形态起作用。活性的产生，而半胱氨酸残基是不可缺少的，所以是硫基蛋白酶的一种，底物的特异性不太严格，分子量为23400，氨基酸残基数212。木瓜蛋白酶是一种在酸性、中性、碱性环境下均能分解蛋白质的蛋白酶。它的外观为白色至浅黄色的粉末，微有吸湿性。这种酶是利用未成熟的番木瓜果实中的乳汁，采用现代生物工程技术提炼而成的纯天然生物酶制品。它是一种含疏基(-SH)肽链内切酶，具有蛋白酶和酯酶的活性，有较广泛的特异性，对动植物蛋白、多肽、酯、酰胺等有较强的水解能力，同时，还具有合成功能，能把蛋白水解物合成为类蛋白质。溶于水和甘油，水溶液无色或淡黄色，有时呈乳白色；几乎不溶于乙醇、氯仿和乙醚等有机溶剂。最适合PH值5.7(一般3～9.5皆可)，在中性或偏酸性时亦有作用，等电点18.75；最适合温度55～60℃(一般10～85℃皆可)，耐热性强，在90℃时也不会完全失活；受氧化剂抑制，还原性物质激活。

三、制备及保存

木瓜蛋白酶的制备是将未成熟番木瓜果实割取乳液去杂，在室温下加入半胱氨酸溶液在研钵中充分磨匀，静置后取上清液即为粗制酶，其水溶液呈混浊状，然后在通过离心去杂的上清液中加入硫酸铵分级分离得沉淀，加入半胱氨酸溶液后经盐析重结晶干燥得精制酶，木瓜蛋白酶室温贮存活力稳定性与活力高低呈反比，正常使用时造成活力下降的主要因素为干燥失重，温度和空气氧化，粗制的酶比精制的酶稳定，热风吹干和喷雾干燥的酶比冷冻干燥的酶稳定，因此，酶应存放在低于10℃条件下。为了避免木瓜蛋白酶失活，可以加入适量亚硫酸氢钠, 焦亚硫酸钠等保护剂，用于医药行业则需进一步纯化。

四、应用

1.医药工业应用：

含有木瓜蛋白酶的药物，能起到抗癌、肿瘤、淋巴性白血病、原菌和寄生虫、结核杆菌等，可消炎、利胆、止痛、助消化。治疗妇科病、青光眼、骨质增生、枪刀伤口愈合、血型鉴别、昆虫叮咬等。

2.食品工业应用：

可利用酶促反应，使食品大分子的蛋白质水解成小分子肽或氨基酸。用于水解动植物蛋白、制成嫩肉粉、水解羊胎素、水解大豆、饼干松化剂、面条稳定剂、啤酒饮料澄清剂、高级口服液、保健食品、酱油酿造及酒类发酵剂等。有效转化蛋白质的利用，大大提高食品营养价值，降低成本。有利于人体的消化和吸收。

3.美容化妆品工业应用：

将木瓜蛋白酶加入到含有蛋白质和油脂的化妆品中，具有独特的美白嫩肤、美颜保健、祛斑除污垢、促进血液循环、改善肌肤等功效，提高产品档次。可制成减肥茶、美容护肤品等。

4.日化工业应用：

用于香皂、肥皂、洗涤剂、洗衣粉、洗手液等，去污力强，除菌消毒、安全放心。

5.饲料工业应用：

用于饲料添加剂，开发蛋白源，利于吸收，提高饲料的利用率，节约成本，有助于牲畜消化，加速生长。如在猪、牛、羊、鸡、鸭、鹅、鱼、虾等饲料中添加。还可以作为蔬菜水果高级复合肥料的添加剂。

6.皮革工业应用：

利用木瓜蛋白酶制成脱毛剂，鞣制皮革，具有毛孔细腻，皮纹光亮效果。

7.纺织工业应用：

可用于处理羊毛、蚕蛹脱胶、蚕丝精炼，能达到手感柔软、舒适、抗收缩、抗张强度等效果。

8.细胞培养：

木瓜蛋白酶在准备细胞培养液（cell culture）的第一步中被用于分离细胞。用酶处理小组织块10分钟后，就可以将连接细胞的细胞外基质打断；然后再用蛋白酶抑制剂停止反应，防止木瓜蛋白酶进一步裂解细胞本身；最后用Pasteur pipette将组织块打散为单细胞悬浮液。

9.免疫学：

在免疫学中，木瓜蛋白酶可被用于将免疫球蛋白（即抗体）的Fc片段（可结晶）和Fab片段（抗原结合）切割开。

五、最新研究进展

1.利用水相合成的量子点标记木瓜蛋白酶的研究

科学家采用的QD s 直接在水溶液中合成的尺度较均一的被巯基丙酸包覆的CdTe 纳米粒子。在选定的pH 值条件下, 通过静电相互作用，使纳米粒子与带正电荷的生物分子木瓜蛋白酶相结合，并通过光谱数据和TEM 图像证实了这一结果。本方法简便、快速，为生物医学研究提供了一种非传统的荧光检测新方法。纳米粒子与生物分子通过静电相互作用相结合的方法简便易行。通过改变体系的pH 值, 可以使纳米粒子选择性地标记目标生物分子。这种类型的生物荧光探针可以作为灵敏的检测试剂或细胞内的示踪剂, 也可以用于细胞表面的标记等研究。

2．高分子膜载体固定化木瓜蛋白酶

固定化酶载体的选择一直是酶工程研究的重要课题。PA膜特殊结构的存在使固定化在很短的时间内完成,减少了固定化过程的酶活损失。以PA膜为载体,戊二醛为交联剂进行固定化木瓜蛋白酶是一种操作简便,条件温和,制备效果较好的固定化酶方法。

六、展望

制备固定化木瓜蛋白酶的方法很多,从这些大量的研究可以看出,酶经固定

化以后,由于受到载体等因素的影响,其特征会发生某些改变。为此,在固定化酶的应用过程中,必须了解固定化酶与游离酶性质之差别,掌握这些性质对固定化酶的应用有重要意义,以适当调整工艺,使其在最适条件下催化反应。由于研究者的实验设计等不同,所以很难评价各种固定化方法的优劣。不同方法制备的固定化木瓜蛋白酶适用范围不同,应根据实际需要确定,以便让技术能更好地服务生产。

木瓜蛋白酶经各种方法固定后,稳定性增强、最适温度升高、pH耐受范围增宽、酶活力提高、半衰期延长等,这表明采用的固定化方法正确,应循序渐进,寻找更佳的结果。在现有已取得的研究成果的基础上,如何进一步地提高固定化酶的活性和对底物的亲和力是今后研究的重点。酶固定化技术的日益成熟将使木瓜蛋白酶在食品、饮料、医药、化学试剂、饲料、纺织及化妆品等方面发挥出更加巨大的作用。

参考文献

1.何平，黄卓烈，黎春怡木瓜蛋白酶的固定化及其性质研究[ J ] 《热带亚热带植物学报》

2.宋常欣，陈玲啤酒非生物稳定剂的应用和比较《食品与发酵工业微生物》

3.胡明《食品加工中重要的酶》

4.卢虹，邱雁临《中性蛋白酶和木瓜蛋白酶水解啤酒糟中蛋白质的研究》

5.陈泽琼《啤酒生产中副产物的营养成分及其用于制造颗粒饲料的途径》