木瓜蛋白酶的研究进展

木瓜蛋白酶的研究进展2010-2011学年第2学期《食品添加剂》课程论文得分摘要木瓜蛋白酶是一种重要的生化产品，具有较高的热稳定性。

在食品工业中主要用于啤酒和其他酒类的澄清，肉类嫰化，饼干、糕点松化及蛋白质水解生产等，在医药工业中也有广泛的用途, 还用于饲料、纺织及制革等领域。

由于木瓜蛋白酶价格昂贵并且无法重复利用,促使人们研究和制备固定化木瓜蛋白酶。

关键字:木瓜蛋白酶固定化食品工业1.木瓜蛋白酶的概述木瓜蛋白酶（papain）简称木瓜酶，又称为木瓜酵素，别名番木瓜酶,木瓜朊酶,番瓜酵素。

木瓜酶，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，应用于啤酒及食品工业。

纯木瓜蛋白酶系由212个氨基酸组成的单链蛋白质，相对分子质量为23.406。

制品可含有木瓜蛋白酶、木瓜凝乳蛋白酶和溶菌酶等不同的酶。

2.木瓜蛋白酶的特点木瓜蛋白酶溶于水和甘油，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。

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。

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，还原性物质激活酪蛋白被木瓜蛋白酶降解生成的酪氨酸在紫外光区 275nm 处有吸收峰。

3.木瓜蛋白酶的作用机制作用方式：木瓜蛋白酶是一种内切酶，能随机水解淀粉、可溶性糊精以及低聚糖中的a-1,4糖苷键。

酶作用后可使糊化淀粉的粘度迅速下降，水解生成糊精及少量葡萄糖和麦芽糖。

木瓜蛋白酶papain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-瓜氨酸残基羧基参与形成的肽键。

此酶属内肽酶，能切开全蛋蛋白质分子内部肽链—CO—NH—生成分子量较小的多肽类。

存在于木瓜胚乳中的蛋白酶。

EC3．4．22．2。

作为植物来源的蛋白酶来说，此酶研究进展的最快。

此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。

木瓜蛋白酶（Papain）是利用未成熟的番木瓜（Carica papaya）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。

木瓜蛋白酶的剪切肽键的机制包括：在His-159作用下Cys-25去质子化，而Asn-158能够帮助His-159的咪唑环的摆放，使得去质子化可以发生；然后Cys-25亲核攻击肽主链上的羰基碳，并与之共价连接形成酰基－酶中间体；接着酶与一个水分子作用，发生去酰基化，并释放肽链的羰基末端。

4.木瓜蛋白酶在各个行业的应用（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，广泛适用于如：鸡、猪、牛、海产品、血制品、大豆、花生等动植物蛋白酶解、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）饼干行业：降低面团湿筋度、改良面团可塑性及理化性质，同时使蛋白质大分子水解成短肽和氨基酸，从而有利于糖类和氨基类物质进行复杂的美拉德反应，使产品上色快，色泽悦目有油润光鲜感，疏松酥脆容比力大，断面网状结构明显，层次好；裂饼、碎饼率降低，饼形端正饱满不缩身，花纹清晰，饼面光滑；并且可以相应减少10％-25％的焦亚硫酸钠，从而减少SO2等有害物质的残留量，还可以矫正化学添加剂对饼干风味的影响，有效提高饼干产品的质量。

（4）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。

（5）日化品工业应用：可加入洗涤剂的配方中，血液和蛋白质用具去污，辅助除去蛋白质为主的污点，加牙膏、漱口水、牙粉等配方中可清洁口腔，除去牙垢和牙结石，与其它溶剂配合可制成隐形眼镜的清洁消毒剂以及感光胶片银的回收等用于香皂、肥皂、洗涤剂、洗衣粉、洗手液等，去污力强，除菌消毒、安全放心。

（6）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。

（7）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。

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来停止反应，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。

5.木瓜蛋白酶的应用由于木瓜蛋白酶价格昂贵并且无法重复利用,促使人们研究和制备固定化木瓜蛋白酶。

酶的固定化方法主要有：包埋法（:将酶或含酶菌体包埋在多孔载体中,使酶固定化的方法）、吸附法（利用固体吸附剂将酶或含酶菌体吸附在其表面而使酶固定化的方法）、共价键结合法（利用酶活性中心外的非必需基团与固相载体上的基团共价结合而制成固定化酶的方法）、交联法等。

（1）木瓜蛋白酶的固定化在啤酒澄清中的应用啤酒在贮存过程中，由于蛋白质好、多酚、碳水化合物及金属催化剂的相互作用，导致蛋白质与多酚聚合，从而产生沉淀，影响啤酒的质量。

生产厂家往往在啤酒中加入50610-⨯左右的木瓜蛋白酶。

尽管这种做法有其优点，但也有不足之处，如木瓜蛋白酶价格昂贵，只能一次性使用，导致产品价格增加；且木瓜蛋白酶存在于啤酒中会影响啤酒风味和泡沫的稳定性。

因而在啤酒生产中需采用固定化木瓜蛋白酶处理技术来提高啤酒的质量，延长其贮存期，进而提高产品的竞争力。

（2）嫩度是肉的主要使用品质之一，也是消费者评判肉质优劣的最常用的指标：影响牛肉嫩度的因素很多，其中牛肉本身影响嫩度因素主要有肌肉组织、结缔组织的含量极其性质、肌原纤维蛋白的化学结构状态、持水力的大小、脂肪组织的分布情况等因素。

木瓜蛋白酶是一种含巯基肽链内切酶，具有蛋白酶和酯酶的活性，对动植物蛋白、多态、酯、酰胺等有非常强的水解能力。

优化的木瓜蛋白酶嫰化牛肉的最佳工艺条件为：木瓜蛋白酶溶液浓度0.03%、pH5.9、嫰化时间13h ，嫰化牛肉的剪切力为1.64kg 。

6、趋势与发展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。

总结近年来对固定化木瓜蛋白酶的研究进展,可以看到随着技术不断进步,固定化木瓜蛋白酶的催化活性、稳定性等令人满意。

固定化酶技术能实现酶的反复利用和原料、产物及酶三者间的有效分离, 从而简化分离工艺及设备, 缩短生产周期, 降低生产成本,固定化酶将成为酶在工业上的重要应用形式。

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]周光宏.畜产食品加工学.中国农业出版社,2005[2]吴巧玲.肉类蛋白酶嫰化剂的研究进展.食品工业科技,2001.22(5)[3]郝素娥，庞满坤,钟耀广.食品添加剂制备与应用技术.化学工业出版社,2003[4]曾名湧,董士远.天然食品添加剂.化学工业出版社,2005[5]袁旭,刘学军.食品添加剂.吉林科学技术出版社,2004[6]刘树兴,李李宏梁,黄峻榕.食品添加剂.中国石化出版社,2001.5[7]黄德智.肉制品添加剂的性能与应用.中国工业出版社,2001.1[8]刘忠栋.食品添加剂原理及应用技术.中国轻工业出版社,20002.3[9]刘志皋,高彦祥.食品添加剂基础.中国轻工业出版社,2003.8[10]梁琪.绿色食品用添加剂与禁用添加剂.化学工业出版社,2005。