木瓜蛋白酶1448551

食品添加剂

木瓜蛋白酶

学院:食品与营养工程学院专业:食品加工

班级:食工102

学号:010*******

姓名:王瑞真

木瓜蛋白酶

木瓜蛋白酶又称木瓜酶，是一类疏基蛋白酶。广泛存在与番木瓜的根、茎、叶和果实内，在未成熟的乳汁中含量最丰富。它具有酶活高、热稳定性好、天然卫生安全等特色，因此在食品、医药、饲料、皮革及纺织等行业得到广泛应用[1]。

一、木瓜蛋白的组分

工业用的木瓜蛋白酶一般都是未经纯化的多酶体系。由木瓜乳胶提取粗制酶,除含有木瓜蛋白酶外,还含有半耽氨酸蛋白酶、纤维素酶、溶菌酶、谷氨酞胺以及低相对分子质量的疏基化合物,还有葡萄糖酶等。其中大部分都是疏基蛋白酶,主要的两种组分是木瓜凝乳酶和木瓜蛋白酶[2]。

二、木瓜蛋白的结构

木瓜乳汁中四种已知半肤氨酸蛋白酶的一级结构具有高度同源性,其氨基酸数目和同源性比较如表1所示。除chymopapain含有8个半肤氨酸外,其余三种酶都只含有7个半肤氨酸。25位的流基是活性位点,不参与二硫键的形成（chymopapain的117位琉基也不参与二硫键的形成 ）,其余疏基以相同的方式形成三个二硫键，具有同样的保守性。人们在不同清晰下得到了四种酶的X 一射线结构。四种酶的肤链折叠方式相似,形成两个大小相、构型不同的区域。一个是由a一螺旋构成的L一区,另一个是由大量反向平行的片层构成的R一区。活性位点氨基酸残基Cys25,Asn179和His159 就位于这些区域的表面,其中Cys25位于 L一区,起始a一螺旋上。木瓜蛋白酶家族的Cys25 ，Gly23，Gly65 形成的S。亚部位是一个大口袋，对底物专一性影响较小；S亚部位由于酶不同其氨基酸组成不同,几何形状亦不同,对酶的性质影响较大[3]。

三、木瓜蛋白酶的提取工艺

1.过去的常规提取方法

木瓜蛋白酶最原始的提取方法是烘干法，就是在番木瓜浆液中加入保护剂，然后将浆液离心取上清液放置于鼓风干燥箱中，在55～60℃烘干，粉碎后即得到粗酶制品。乙引等用这种方法所获得的酶得率为23.1%，但此法不利于酶活的保持，其酶活力仅为0.16×105U/g，而且产品的纯度较低[4]。

木瓜蛋白酶的提取也曾广泛采用单宁沉淀法，乙引等用单宁沉淀法提取了木瓜蛋白酶。先将番木瓜乳汁离心，于上清液中缓慢加入已溶解的单宁溶液，不断搅拌，使溶液中单宁达到一定浓度。静置，沉淀单宁-酶复合物，调节pH值，沉淀后进行真空干燥，得到酶制品。结果表明，这种方法生产的酶得率较低，仅有7.3%，但酶活力较高，为3.53×105U/g。但是这种方法存在环境污染等问题。

2.目前较为常见的提取方法

目前生产中多采用超滤、絮凝、盐析等方法分离提取木瓜蛋白酶。

2.1 超滤法提取木瓜蛋白酶

刘叶青等用超滤技术纯化木瓜蛋白酶。先将中空纤维超滤膜洗净, 然后取一定量絮凝处理后之清液, 控制一定压力和流量, 进行超滤。在超滤过程中被截留, 而水及小分子杂质透过膜, 从而达到浓缩和纯化的目的, 试验截留率可达93% 以上。超滤过程操作条件温和, 无相变化，不易引起生化物质破坏, 是一种较好的分离技术[5]。

2.2 盐析法提取木瓜蛋白酶

王丽彬等曾用硫酸铵沉淀法分离木瓜蛋白酶。在粗酶液中加入一定浓度的硫酸铵溶液进行盐析，然后调pH值，离心取沉淀，干燥，得酶产品。实验结果表明，用该法制备的木瓜蛋酶纯度相对较高，酶的比活力达到了1184U/mg，适宜作为化妆品成分。但这种方法由于用了大量的盐，使酶中灰分增加，同时降低了木瓜蛋白酶的活性。因此，盐析法并不是理想的木瓜蛋白酶提取方法[6]。

2.3絮凝法分离纯化木瓜蛋白酶

絮凝法是在木瓜乳胶水提取液中添加某种化合物，该化合物能与木瓜蛋白酶生成难溶性的复合物，从而使酶从溶液中沉淀析出。何继等研究了用絮凝技术纯化木瓜蛋白酶。实验结果表明，在适宜的条件下进行絮凝处理，可使木瓜蛋白酶在这步的收率达95～97%。但这种方法提取专一性不强，制得的木瓜蛋白酶纯度不高，杂质含量较高[7]。

3木瓜蛋白酶的提取新技术

3.1超声波法提取木瓜蛋白酶

超声波提取法作为一种新型的提取技术已经比较广泛地应用于天然植物有

效成分的提取。超声波产生的空化效应，一方面赋予溶剂对细胞壁更大的渗透力，并强化细胞内外的质量传输，另一方面破坏细胞壁，使细胞内含物更易释放，从而强化了提取过程。

4.木瓜蛋白酶的固定化研究

固定化酶是近代生物技术的重要手段,利用不同载体制备固定化木瓜蛋白酶,可以大大节约用酶,并能反复利用.

目前国外已开始在酿造、牛奶加工等多种领域中广泛应用。我国在这一领域尚处于试验阶段。大力开发固定化木瓜蛋白酶的系列产品,已成为当务之急[8]。

酶的固定化方法主要有: 吸附法、包埋法、共价键结合法、交联法等。这些方法各有利弊。载体材料作为固定化酶的重要部分, 其结构和性能对固定化酶的酶学性质产生很大的影响[9]。

四、木瓜蛋白酶的应用进展

木瓜蛋白酶具有较强的蛋白酶水解能力，还具有凝乳、解脂和溶菌活力，是能作用与各类蛋白质的纯天然产物。具有耐高温、活性强、稳定性好、蛋白质水解能力强等特性，对PH变化和金属离子及去垢剂不敏感，用途很多，目前已广泛的应用于各个行业。

1.在食品行业的应用

1.1 肉类嫩化

在肉类加工中，木瓜蛋白酶是最好的肉类嫩化剂[10]，这是因为木瓜蛋白酶与其他蛋白酶相比，其热稳定性较高。一般蛋白酶在较低温度时即失活，而肉类结缔组织中胶原蛋白和弹性蛋白在60度以上开始变性，并变的容易被木瓜蛋白酶降解，而且70度断裂最多，木瓜蛋白酶对肉类在40-70度温度范围内有最强的活性，而嫩化作用主要发生在当肉类被烧煮，温度逐渐升高，而酶还没有完全失活这个阶段。所以在肉类嫩化中，使用最多的是木瓜蛋白酶。

1.2改良啤酒品质

采用木瓜蛋白酶处理冷冻贮存过程中的啤酒，能有效防止冷冻浑浊的形成，保证啤酒的高清晰度和良好的外观，提高啤酒泡沫覆盖度；同时，还可以提高啤酒的营养价值。当木瓜蛋白酶的浓度为0.08mg/(100ml)时，对啤酒的澄清效果最