木瓜蛋白酶的应用简介

木瓜蛋白酶在食品加工中的应用

1 木瓜蛋白酶的概述

木瓜酶是一种运用很广泛的植物蛋白酶，纯天然，安全无毒素，在食品加工业中应用广泛，属于食品添加剂，已在啤酒酿造和肉类嫩化等行业被普遍应用。

利用木瓜酶的酶促反应，可把食品中的大分子的营养物质（如蛋白质、脂肪、麦芽糖、纤维素等）水解成小分子的氨基酸或多肽等，有助消化，易于人体吸收，十分适合体弱或消化系统疾病患者的营养需要，更利于老人、儿童、病人的消化吸收；木瓜酶能有效转化肉质汤料，用于生产高级方便食品。可制成肉类嫩化剂、酒类澄清剂、饼干松化剂、高级口服液、保健食品、营养食品等。由于酶促反应的专一特性，使得应用木瓜酶制剂的食品加工过程中副产品极少，更便于产品的提纯和简化工艺步骤；木瓜酶反应条件温和、催化效率高、安全性高、能有效降低食品生产成本，提高食品质量，增加收入。

2 木瓜蛋白酶的组成与结构

未成熟番木瓜果实中含有木瓜蛋白酶、木瓜凝乳蛋白酶A、木瓜凝乳蛋白酶B、木瓜肽酶B等多种蛋白水解酶。且已知4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，并能优先水解在肽键的N端具有2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27000u，由一种单肽链组成，含有212个氨基酸残基。至少有3个氨基酸残基存在于酶的活性中心部位，它们分别是Cys25、His159和Asp158，另外6个半胱氨酸残基形成了三对二硫桥，且都不在活性部位。

3 木瓜蛋白酶的制备及保存

木瓜蛋白酶的制备是将未成熟番木瓜果实割取乳液去杂，在室温下加入半胱氨酸溶液在研钵中充分磨匀，静置后取上清液即为粗制酶，其水溶液呈混浊状，然后在通过离心去杂的上清液中加入硫酸铵分级分离得沉淀，加入半胱氨酸溶液后经盐析重结晶干燥得精制酶。木瓜蛋白酶室温贮存活力稳定性与活力高低呈反比，正常使用时造成活力下降的主要因素为干燥失重、温度和空气氧化。粗制酶比精制酶稳定，热风吹干和喷雾干燥的酶比冷冻干燥的酶稳定，因此酶应存放在低于十度条件下，为了避免木瓜蛋白酶失活，可以加入适量EDTA、亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠等保护剂，用于医药行业则需进一步纯化。

4 木瓜蛋白酶在食品行业中的应用

4.1 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。

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℃、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。

利用木瓜酶的酶促反应，可把食品中的大分子的营养物质（如蛋白质、脂肪、麦芽糖、纤维素等）水解成小分子物质（如氨基酸或多肽等）。可制成营养蛋白食品、胶水、高级口服液、膨化食品等。由于酶促反应的专一特性，使得应用木瓜酶制剂的食品加工过程中副产品极少，更便于产品的提纯和简化工艺步骤（如回收副产品，制造新的食品，提高提取的速度和产量，改进风味和食品质量等）。此外，还有反映条件温和、催化效率高、安全性高、在生产过程中不产生腐蚀性物质和毒物等特殊的优越性。

4.2 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。

4.3 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中。

4.4烘焙食品

生产硬饼干，宜用低蛋白含量的小麦面粉。这种低面筋指标的“软”面粉需要加的水要少一些才能得到一个较理想的揉性。由“硬”面粉制成的生面团，在滚辗和磋打时会趋于蜷缩，导致成品也有一定程度的皱纹，结构粗糙。

将木瓜酶加入生面团中，可使面筋降解，生面团被软化后易于加工。加入的酶量决定于放置的时间。生面团必须在加酶后15分钟内烘烤。酶的浓度太高或者放置的时间太长，都会使生面团的水分变多。

除了增进产品的质量外，使用木瓜酶还能减少对生面团必须的滚辗磋打，节约能源。适用范围：普遍适于各种高、中、低档韧性饼干或酥性饼干的制作；可作面团软化剂；制作面包时可增强酵母的发酵力，缩短发酵周期；用于速食米面制品、挂面可使其易成形易热。保存：干燥环境下4℃密封贮存，低温保存更佳；避免与氧化剂接触，亦不宜与金属长时间接触。保存期贰年。

由于木瓜蛋白酶具有广泛的用途，因此随着科研人员对木瓜蛋白酶的深入研究，将会有更加广阔的发展前景。