木瓜蛋白酶在工农业生产上的运用

院、系（部）生物工程学院专业生物技术班级生物111 学号110303147 姓名郑福明任课教师

课程名称酶工程

论文题目木瓜蛋白酶在工农业生产上的运用成绩

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木瓜蛋白酶在工农业生产上的运用

郑福明

学号：110303147

摘要：木瓜蛋白酶，或简称木瓜酶、木瓜酵素，又称嫩精或木瓜粉，是存在于木瓜果实中的一种半胱氨酸蛋白酶。作为植物来源的蛋白酶来说，此酶研究进展的最快。此酶主要是以内肽酶的形态起作用。活性的产生，而半胱氨酸残基是不可缺少的，所以是硫基蛋白酶的一种，底物的特异性不太严格，分子量为23400，氨基酸残基数212。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。

关键词：木瓜蛋白酶工业应用

结构

木瓜蛋白酶由212个氨基酸残基组成，并含有3对二硫键。它的三维结构是由两个不同的结构域所组成，两个结构域之间形成一个缝隙；缝隙内含有酶的活性位点，包括一个与胰凝乳蛋白酶中所含的相似的催化三联体。木瓜蛋白酶中的催化三联体由25位的半胱氨酸

（Cys-25）、159位的组氨酸（His-159）和158位的天冬酰胺（Asn-158）这三个氨基酸所组成。

性质

它是一种含巯基(-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，同时，还具有合成功能，能把蛋白水解物合成为类蛋白质。溶于水和甘油，水溶液无色或淡黄色，有时呈乳白色；几乎不溶于乙醇、氯仿和乙醚等有机溶剂。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；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。木瓜蛋白酶由212个氨基酸残基组成，当用氨基肽酶从N末端水解掉分子中的2/3肽链后，剩下的1/3肽链仍保持99%的活性，说明木瓜蛋白酶的生物活性集中表现在C末端的少数氨基酸残基及其所构成的空间结构区域。

催化机制

木瓜蛋白酶papain属巯基蛋白酶，具有较宽的底物特异性，作用于蛋白质中L-精氨酸、

L-赖氨酸、甘氨酸和L-瓜氨酸残基羧基参与形成的肽键。此酶属内肽酶，能切开全蛋蛋白质分子内部肽链—CO—NH—生成分子量较小的多肽类。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。

木瓜蛋白酶生产地

木瓜蛋白酶是利用未成熟的番木瓜果实中的乳汁，采用现代生物工程技术提炼而成的纯天然生物酶制品。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。

生产生产方法

通常木瓜蛋白酶是以粗制品形式被生产，主要来源是从木瓜树的果实中提取乳液后制成的干货。乳液是通过割果实的颈部进行收集，或直接在果实上风干，或滴入容器中。风干后的乳液就是木瓜蛋白酶的粗制品。若需对其进行进一步的纯化以除去杂质，就要先溶解粗制品，并用一个标准的过程（政府注册）进行提纯。纯化后的木瓜蛋白酶可以制为干粉或液体。生产方法一：干木瓜乳液硅藻土；沙子；0.04mol·L-1半胱氨酸→抽提，过滤粗提取液NaOH;Ph9→除Ph9不溶物上清液沉淀、离心粗提取液(NH4)2SO{4→沉淀；离心沉淀

0.02mol·L-1半胱氨酸;Ph7→溶解溶液NaCl(固体）→沉淀；离心沉淀0.02mol·L-1半胱氨酸；Ph6.5→溶解溶液冷冻、离心、重结晶溶液40→冷冻；离心结晶^H2O;NaCl→重结晶成品生产方法二：从未成熟的木瓜果实中提取胶乳，并将其沉降、凝固、干燥即制得产品。

生产方法三：由木瓜的未成熟果实，经提取乳液、凝固、沉降、干燥而成粗制品。一般工业上以粗制品的应用为主。

木瓜蛋白酶的应用

木瓜蛋白酶﹙Papain﹚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。由于木瓜蛋白酶具有酶活高，热稳定性好，被广泛应用于食品、医药、日化、饲料、皮革及纺织等行业。

1.医药工业应用：

含有木瓜蛋白酶的药物，能起到抗癌、肿瘤、淋巴性白血病、原菌和寄生虫、结核杆

菌等，可消炎、利胆、止痛、助消化。治疗妇科病、青光眼、骨质增生、枪刀伤口愈合、血型鉴别、昆虫叮咬等。由于可以降解生物毒液中的蛋白毒素，木瓜蛋白酶可以在家庭治疗被水母、蜜蜂、黄蜂等蛰伤或被魔鬼鱼刺伤的情况。它也是在澳大利亚流行的急救药“Stop Itch”和“Stop Itch Plus”中的主要成分。木瓜蛋白酶被用于多种伤口清理（debridement）的准备中，可用于清除伤口上的死亡组织。

2.食品工业应用：

木瓜蛋白酶是一种从未成熟的木瓜果实中提取的一种蛋白质分解酶，是一种天然的食品酶制剂。木瓜蛋白酶主要被用于将硬的肉纤维（蛋白质组成）切断，并且该用途已经被南美洲的土著居民使用了数千年。该酶是嫩肉粉（在大多数的超级市场都可以买到）的成分之一。

木瓜蛋白酶可利用酶促反应，使食品大分子的蛋白质水解成小分子肽或氨基酸。用于水解动植物蛋白、制成嫩肉粉、水解羊胎素、水解大豆、饼干松化剂、面条稳定剂、啤酒饮料澄清剂、高级口服液、保健食品、酱油酿造及酒类发酵剂等。有效转化蛋白质的利用，大大提高食品营养价值，降低成本。有利于人体的消化和吸收。木瓜蛋白酶对于嫩化肉类起着重要作用，市面上更多称为松肉粉或嫩肉粉。是番木瓜中含有的一种低特异性蛋白水解酶，活性中心含半胱氨酸，属巯基蛋白酶，应用于啤酒及食品工业。

A.木瓜蛋白酶在肉类食品行业中的应用

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。

作用原理：嫩度是指肉在切割时，对破裂的抵抗力。肉质的老韧主要由肉类中结缔组织的致密度大小、含水量的多少、弹性纤维的多少所决定。而木瓜蛋白酶由212个氨基酸残基组成单链蛋白质，分子量为23 406 D．在一定的酸性、中性、碱性范围内均具有活性。木瓜蛋白酶是一种在酸性、中性、碱性环境下均能分解蛋白的酶，它之所以能对肉类进行嫩化，是因为它能将肉中的结缔组织及肌纤维中结构较复杂的胶原蛋白、弹性蛋白进行适当降解，