木瓜蛋白酶的提取及应用研究进展

木瓜蛋白酶的提取及应用研究进展

赵电波，陈茜，张丽尧

(郑州轻工业学院食品与生物工程学院，河南郑州450002)

摘要：本文主要介绍木瓜蛋白酶的组成，重点阐述提取方法、提取工艺的研究进展，进一步介绍木瓜蛋白酶在食品工业特别是在食品加工中的应用，并对其在医药、化工及未来食品加工方面的应用前景进行展望。

关键词：木瓜蛋白酶；提取工艺；食品加工；应用

Progress of Extraction and Application of Technology of PapainZHAO Dianbo, CHEN Xi, ZHANG Liyao（College of Food and Biotechnology Engineering, Zhengzhou University of Light Industry, HenanZhengzhou 450002, P. R. China）Abstract: The composition of papain was described, and its extraction methods, research of extractiontechnology had been highlighted. Applications of papain in food industry, particularly in food processing itwas further described, and its applicationsinpharmaceutical, chemical industry and the future prospects offood processing have been prospected in this article.Key words:

papain;extractiontechnology; food processing; application

中图分类号：TS201.1文献标识码：A文章编号：1001-8123(2010)11-0019-05

木瓜蛋白酶（papain）来源于未成熟番木瓜（Carica papaya）果实的新鲜乳汁，是一种含疏基（-SH）肽链的内切酶，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；同时还具有合成的功能，能把蛋白水解物合成为类蛋白质。工业用的木瓜蛋白酶一般都是未经纯化的多酶体系。现已知经木瓜乳汁干燥而得的木瓜蛋白酶至少含有四种主要酶类：木瓜蛋白酶（papain）、木瓜凝乳蛋白酶（chymopapain）、木瓜蛋白酶Ω（papaya proteinaseΩ）、木瓜凝乳蛋白酶M（chymopapain M）[1]，其中木瓜凝乳蛋白酶的含量最多，占可溶性蛋白的45%。木瓜蛋白酶易溶于水和甘油，水溶液为无色或淡黄色，有时呈乳白色；几乎不溶于有机溶剂。它的最适pH值为5.7（一般3～9.5皆可），在中性或偏酸性时亦有作用；最适温度为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。1木瓜蛋白酶的提取工艺

1.1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[2]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，且产品的纯度较低。木瓜蛋白酶的提取也曾广泛采用单宁沉淀法，乙引等[2]

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。1.2目前较为常见的提取方法

目前生产中多采用超滤、絮凝、盐析等方法提取木瓜蛋白酶。

1.2.1超滤法提取木瓜蛋白酶

用超滤技术分离木瓜蛋白酶。先将中空

纤维超滤膜洗净，经过处理后，控制一定压力和流

量，进行超滤。木瓜蛋白酶是大分子物质，在超滤过程中被截留，而水及小分子杂质透过膜，从而达到分离和纯化的目的。实验结果表明，超滤后木瓜蛋白酶的活力是超滤前的1.22倍，蛋白质含量为超滤前的2.8倍，说明超滤后木瓜蛋白酶的纯度有所增加。但由于木瓜蛋白酶属于大分子物质，在超滤过程中会在膜表面聚积而产生浓差极化现象，使超滤速率逐渐下降，影响酶得率。

1.2.2盐析法提取木瓜蛋白酶

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白酶纯度相对较高，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[5]。因此，盐析法并不是理想

的木瓜蛋白酶提取方法。

1.2.3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。何继芹[6]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。

1.3木瓜蛋白酶的提取新技术

1.3.1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[7]，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[8]。超声波

形成的微射流效应也是提高提取率的一个重要原因。肖贵平[9]曾用超声波法提取木瓜蛋白酶。选择新鲜的番木瓜，清洗后切块破碎，称取果肉，打浆；果浆在一定条件下进行超声波处理，离心、除杂、过滤后，上清液进行超滤浓缩，收集酶液样品。结果表明：超声功率300W，超声时间200s，果浆质量分数30%，这时酶活力是未经超声波处理的1.71倍。采用超声波提取工艺得到的粗酶液的含量较低，含有较多杂质，经膜分离初步纯化浓缩后，还需作进一步纯化处理，这有待于进一步深入研究，以提高酶的活性和纯度。

1.3.2亲和膜色谱法提取木瓜蛋白酶

亲和膜色谱技术是一种20世纪80年代末发展起来的生物大分子分离纯化的新技术，把膜分离与亲和分离结合起来，使之兼具膜分离与亲和分离的特点。聂华丽等[10]以尼龙膜为基质，键合壳聚糖进行表面改性处理，以降低尼龙膜的非特异性吸附，并偶联染料配体Cibacron Blue F3GA，得到一种新型的亲和膜色

谱材料，并用其对木瓜蛋白酶进行分离。结果表明，该亲和膜具有良好的色谱性

能，对木瓜蛋白酶有较高

的吸附量（235.3mg/g），使用该亲和膜对木瓜粉中的木瓜蛋白酶进行分离纯化，纯化倍数可达46.5倍。亲和膜色谱与传统的膜分离、亲和色谱相比，不仅具有纯化倍数高、压降小，分析时间短、生物大分