木瓜蛋白酶

木瓜蛋白酶在食品中的应用

木瓜蛋白酶, 又称木瓜酶,源于番木瓜末成熟的果实。国际上作工业用途的木瓜酶都指末纯化品, 是成分复杂的多酶体系, 蛋白电泳带多在 5 条以上; 其中含木瓜蛋白酶, 木瓜乳蛋白酶A和B,木瓜肽酶A。它既有很强的蛋白水解催化活性又含凝乳和溶菌活性，还具脂解能力及蛋白合成功能, 主要是催化蛋白质水解, 也能分解小肽。它的切割分点很多, 大致优先分解精氨酶, 苯丙氨酸的肽键。目前应用较多的是它的蛋白分解活性和凝乳作用。最适pH6.0～8.0, 最适温度70℃左右, 半胱氨酶, 硫化物, 亚硫酸盐,二胺四乙酸能增加它的功效, 人们常用此物质促进它作用。表面活性物质（如去污剂、洗衣粉）, 氧化剂（如双氧水）, 有机溶剂（如石油醚、酒精）, 重金属盐, 强酸、强碱乃至抗坏血酸, 及各种微生物污染都能使它失活, 应尽量避免接触。

木瓜酶广泛应用于轻纺、食品、啤酒、饲料、化工及医药。在我国，木瓜种植主要分布在广西的横县和邕宁县等地，属于广西特产水果，因此，木瓜蛋白酶生产厂家主要集中在广西南宁市，木瓜蛋白酶的生产和研究有将近20年的时间。本文主要论述其在食品中的作用。

豆类食品

大豆蛋白营养价值较高其中必需氨基酸含量在植物蛋白中较为合理，并有良好的胶凝乳化起泡能力。但大豆蛋白在使用过程中存在着在等电点易沉淀，粘度随浓度增高而迅速升高等不利因素。研究发现，用酶改性来改善大豆蛋白的理化性质效果较好。木瓜蛋白酶适用于大豆蛋白改性，但水解效率较低、易失活。为充分发挥木瓜蛋白酶的水解效率，添加半胱胺酸、亚硫酸钠、异VC钠等添加剂对其起到保护作用。吴建中等研究木瓜蛋白酶水解大豆分离蛋白的最佳条件是：水解温度50摄氏度，底物浓度4.5%-8%，酶与底物之比为8000U/g，半胱氨酸浓度为0.25%，反应时间150-200min。并发现半胱胺酸能显著地提高木瓜蛋白酶对大豆分离蛋白的水解作用。

在传统的豆腐制作工艺中采用加热法使大豆蛋白质展开。而在酶法凝固工艺中，木瓜蛋白酶在特定水解条件下，其体系中游离氨基和蛋白质表面疏水性发生变化，在豆腐凝胶形成过程中，首先是大豆蛋白质适当展开，使原本处于蛋白质分子内部的-SH、-S-S-和疏水性氨基酸暴露，然后通过蛋白质分子间的相互作用使蛋白质聚集形成凝胶。巫庆华研究表明，木瓜蛋白酶可使大豆蛋白质凝固，酶反应条件为85摄氏度，7.5%蛋白质浓度，用量为510酶活力单位/g 蛋白质，胶凝时间为221.1s。木瓜蛋白酶在大豆蛋白质分子间的相互疏水方面起着重要的作用。

肉类食品

嫩化肉类的水解酶可大致分为3类；（1）植物蛋白酶类，如木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、无花果蛋白酶、梨蛋白酶等，它们在肉中可分解胶原蛋白、弹性蛋白，特别是对弹性蛋白降解作用明显；（2）微生物蛋白酶类；（3）动物蛋白酶。由于木瓜蛋白酶是半胱氨酰基蛋白酶，能降解胶原纤维和结缔组织蛋白质，将肌动球蛋白和胶原蛋白降解成为小分子的多肽甚至氨基酸，令肌肉肌丝和筋腰丝断裂，使肉类变得嫩滑，并简化蛋白质结构，使人体食用后易于消化吸收。目前市售嫩肉粉主成分是木瓜蛋白酶。嫩肉粉在肉制品加工处理过程中，其用量与处理时间有关。使用方法有宰前注射法与宰后浸泡法。通常采用5%-10%酶溶液，于肉畜屠宰前30min内，在颈静脉按每千克活重注射1.1mg标准的木瓜蛋白酶溶液，这种活体注射酶的方法被称为“Pro-Ten”工艺，经该工艺处理的肉称为“Pro-Ten”肉，目前这种方法在欧美国家使用较为广泛。此外木瓜蛋白酶在腊肉生产以及制取动物水解蛋白液中也得到广泛应用。

例如将木瓜酶配进食盐、淀粉等做成的肉类嫩化剂可将淘汰的老家禽、家畜肉烹调时嫩化。若以木瓜酶水剂,甚至可以宰杀前用静脉注射方法将老鹅、水牛等肉质欠佳的动物肉大大改善。美国市场上销售的牛肉若经宰前木瓜酶处理,价格就要比不处理的高三倍以上。且

一头牛的酶用量仅需1克不足,成本之低效果之佳令人惊叹。

啤酒工业

由于啤酒是不稳定的胶体溶液，其中的非生物混浊主要由多酚和蛋白质形成，其中蛋白质和高肽占45%-75%，多酚占20%-30%, 此外还有α-葡聚糖和β-葡聚糖、戊聚糖、甘露聚糖以及铁、锰等金属离子。为了延缓啤酒混浊的形成，更有效的方法是添加非生物稳定剂。木瓜蛋白酶的加入会使酒体高分子氮明显降低，中小分子氮含量有所增加。随着酶添加量的增加，总酸会有所升高，泡持力下降。因此采用蛋白酶作为啤酒稳定剂，在糖化过程中加木瓜蛋白酶能解决因麦芽溶解不好或辅料量大时麦汁Q-氨基氮不足的问题，在后发酵或清酒中加入木瓜蛋白酶能防止啤酒混浊沉淀，提高非生物稳定性。但由于啤酒中蛋白质含量有限，而酶浓度过高，易使其与啤酒中的多酚、单宁结合，形成不溶性胶体或沉淀，增加啤酒混浊度。当木瓜蛋白酶浓度为0.08mg/100ml时，对啤酒澄清效果最佳，并能够改变各种游离氨基酸含量，除His和Pro以外，所有氨基酸含量均有不同程度增加，较好地改善啤酒营养成分。由于啤酒工业生产中主要副产品啤酒糟蛋白质含量较高，因此木瓜蛋白酶还被广泛地应用于啤酒清洁生产。

木瓜蛋白酶为啤酒工业的主要用酶。在啤酒生产中应用木瓜蛋白酶能有效地分解糖化及发酵过程中产生的游离蛋白质，明显提高麦汁中A-氨基氮的含量, 稳定发酵水平；木瓜蛋白酶能防止蛋白质与啤酒的醛糖，胶体及酒花中的多酚结合而产生沉淀现象，防止啤洒因温度变化所致的冷热混浊，从而提高警惕啤酒的微生物稳定性，延长啤酒的保质期。木瓜蛋白酶分子由212个氨基酸组成。其活性部位含有一个活性-SH(巯基)，该基团可用半胱氨酸等还原剂保护。木瓜蛋白酶对蛋白质水解的切点比较广泛，是一种广谱蛋白酶。与其它蛋白水解不同的是木瓜的蛋白酶对食品蛋白水解时极少有苦味产生。其催化蛋白质水解可得到：GLU-；GLU(NHz)-；CySO3Hser-；GLU(NH2)LeU-；GLUASP(NH)-；等末端的小肽片断和氨基酸；其水解啤酒中的游离蛋白质而成的氨基酸，小肽是构成啤酒泡沫蛋白质的合适成分。木瓜蛋白质酶的PH值最佳为4~6，适应范围2~10，温度最佳为55~65℃，适用范围0~70℃。特别适合啤酒生产工艺特定条件。

在麦芽蛋白分解阶段加入木瓜蛋白酶，能有效地解决因麦芽溶解不好或辅料量大(如超过40%)是时麦汁A-氨基氮含量的不足，能使麦汁的A-氨基氮含量提高15~20%，quer确保发酵水平稳定(如促进双乙醇分解等)，恒定保持啤酒风味的一贯性。

在后酵或清洒中加入木瓜蛋白酶，能降解啤酒中的游离蛋白质，以防止啤酒冷热混浊沉淀，提高非生物稳定性，延长啤酒的保质期2~3个月，效果显著。在啤酒生产过程中添加木瓜蛋白酶能提高啤酒的透明度，不影响啤酒的泡沫和口味特性。

木瓜蛋白酶在壳聚糖中的应用

壳聚糖是由氨基-D-葡萄糖和N-乙酰基-D-氨基葡萄糖通过Β-（1，4）糖苷键连接起来的链多糖,在自然界中广泛地存在于虾、蟹和昆虫外壳及藻类、菌类细胞壁中。也是迄今发现的唯一天然碱性多糖，具有较好的生物相溶性与生物可降解性。壳聚糖降解有3种主要方法，即化学降解、物理降解法以及酶降解法。由于酶降解法可特异性、选择性地切断壳聚糖Β-（1，4）糖苷键，降解过程和降解产物的相对分子质量容易控制，因此具有广泛的应用前景。但由于对木瓜蛋白酶降解壳聚糖的机理及降解速率与壳聚糖脱乙酰度的定量关系还没有完全了解，这也是控制壳聚糖降解产物相对分子质量分布范围的关键。木瓜蛋白酶催化壳聚糖降解过程中，温度、PH值、酶量、底物质量浓度以及脱乙酰度等条件对降解速率均有影响。

通过实验表明，木瓜蛋白酶能有效地对壳聚糖进行降解，并且木瓜蛋白酶能选择地作用于G1CnAc-GLcN 糖苷键；反应最适PH值和温度分别为4.5和45摄氏度。

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