木瓜蛋白酶在肥料中的应用

木瓜蛋白酶在肥料中的应用

木瓜蛋白酶（Papain），又称木瓜酶，是一种蛋白水解酶，番木瓜（Carieapapaya）中含有的一种低特异性蛋白水解酶，广泛地存在于番木瓜的根、茎、叶和果实内，其中在未成熟的乳汁中含量最丰富。木瓜蛋白酶就是由种植的番木瓜未成熟果实中割取乳液经采用生物技术提取、微滤、超滤、冷冻干燥提练而得的纯天然、健康、安全、高效的生物酶制剂。

1.组成结构

木瓜蛋白酶是由212个氨基酸组成，属于含巯基（—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、酰胺等有较强的酶解能力，同时还具有合成的能力，可把蛋白质水解物再合成蛋白质类物质，这种能力可用来改善动植物蛋白的营养价值或功能性质。

番木瓜未成熟果实中含有木瓜蛋白酶(Papain)、木瓜凝乳蛋白酶、木瓜凝乳蛋白酶、木瓜肽酶等多种蛋白水解酶。且已知四种半胱氨酸蛋白酶的一级结构具有高度的同源性。其中，木瓜蛋白酶属巯基蛋白酶，可水解蛋白质和多肽中精氨酸和赖氨酸的羧基端，并能优先水解那些在肽键的N-端具有二个羧基的氨基酸或芳香L-氨基酸的肽键。

木瓜蛋白酶是一种蛋白水解酶，分子量为23406，由一种单肽链组成，含有212个氨基酸残基。至少有三个氨基酸残基存在于酶的活性中心部位，他们分别是Cys25、His159和Asp158，另外六个半胱氨酸残基形成了三对二硫键,且都不在活性部位。纯木瓜蛋白酶制品可含有：（1）木瓜蛋白酶，分子量21000，约占可溶性蛋白质的10%；（2）木瓜凝乳蛋白酶，分子量26000，约占可溶性蛋白

质的45%；（3）溶菌酶，分子量25000，约占可溶性蛋白质的20%；及纤维素酶等不同的酶。

2.化学性质

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；木瓜蛋白酶溶于水和甘油，水溶液为无色或淡黄色，有时呈乳白色；几乎不溶于乙醇、氯仿和乙醚等有机溶剂。木瓜蛋白酶是一种含巯基(-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，但几乎不能分解蛋白胨。木瓜蛋白酶的最适合PH值6～7(一般3～9.5皆可)，在中性或偏酸性时亦有作用，等电点（pI）为8.75；木瓜蛋白酶的最适合温度55～65℃(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。

3.催化机制

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.功能特性

《GB 2760-2011》规定，木瓜蛋白酶可用作食品工业在的加工助剂（酶制剂）。一般应在制成最后成品之前除去（规定有残留量者除外）。

木瓜蛋白酶主要用于啤酒抗寒（水解啤酒中的蛋白质，避免冷藏后引起的浑浊）、肉类软化（水解肌肉蛋白和胶原蛋白，使肉类软化）、谷类预煮的准备、水解蛋白质和肉类香料的生产。在啤酒抗寒和肉类软化方面的应用远比其他蛋白酶类广泛。用量一般为1～4mg/kg促使饼干中面筋的分解，以使成品松软。肉类软化有多种蛋白酶可用，比较如下表所列。[1]

5.国内产地

在中国，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。

6.应用范围

木瓜蛋白酶在医药、食品、饮料、化学试剂、饲料、纺织化妆品、农业等方面都有广泛的应用，开发前景广阔。

7.肥料工业应用：

利用木瓜蛋白酶水解能力，分解动植物蛋白质形成氨基酸，增加营养物质的渗出量，生成植物生长发育所需要营养物质(氮、磷、钾、铁、铜、锰、锌、铝、硼等)，利于植物对植物营养物质的吸收和利用。经过赘合和络合形成的有机、无机复合物。这种肥料既能保持大量元素的缓慢释放和充分利用,也能保证微量元素的稳效和长效。具有增强植物呼吸作用,改善植物氧化还原过程,促进植物的

新陈代谢的良好作用。它能促进光合作用和叶绿素的形成,对氧化物活性、酶类活性、种子发芽、营养物质吸收,根系生长发育等生理生化过程均有明显的促进和激活作用。尤其是它与植物的亲合性是其它任何一种物质所无法比的。氨基酸肥料的功效集有机肥的长效、化肥的速效、生物肥的稳效和微肥的增效为一体。

8.简易制备方法

利用粉碎好的高蛋白动植物原料（下称原料）加木瓜蛋白酶就可以制作氨基酸叶面肥，具体操作方法如下：

1、准备容器和原料。首先准备好发酵所需的可密封发酵桶。称量好发酵用的原料重量，并测定其含水量，一般含水量为12%；再准备一定的红糖。

2、调整配比和水分。按1：100比例，即100公斤原料，拌1公斤木瓜蛋白酶，一定要搅拌均匀。往原料中加入糖水，将原料物料的含水量调到55-60%，然后放入发酵桶。

3、将发酵桶自然放置、密封。

4、将发酵桶堆积发酵，并注意做到保温、保湿、保洁。发酵时会产生大量气体，容易引发炸桶，要注意安全。一般夏天2个月，冬天4个月即可发酵完毕。

5、浸泡物料并提取。将发酵好的物料移到容器里，用5%红糖水浸泡，即可提取氨基酸水。浸泡比是1公斤原料加5%红糖水5公斤，浸泡时间为1-2小时，浸泡完毕（无臭味，液体呈黄色），应及时过滤提取氨基酸水，做好包装，在阴凉处保管即可。