化学百科知识集锦—木瓜蛋白酶讲解

化学知识在现实生活中应用非常的广泛，几乎随处可见。虽然我们很多人不知道该怎么解释一些现象，但是它确实和化学息息相关，下面请看化学百科知识集锦—木瓜蛋白酶讲解。

木瓜蛋白酶

木瓜蛋白酶(Papain)，又称木瓜酶，是一种蛋白水解酶。木瓜蛋白酶是番木瓜(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。木瓜蛋白酶的活性中心含半胱氨酸，属于巯基蛋白酶，它具有酶活高、热稳定性好、天然卫生安全等特点，因此在食品、医药、饲料、日化、皮革及纺织等行业得到广泛应用。

基本信息

组成结构

番木瓜未成熟果实中含有木瓜蛋白酶(Papain)、木瓜凝乳蛋白酶A(Chymopapain A )、木瓜凝乳蛋白酶B(Chym opapain B )、木瓜肽酶B (PapayaPeptidase B ) 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，当Cys25被氧化剂氧化或与金属离子结合时，酶的活力被抑制，而还原剂半胱氨酸(或亚硫酸盐)或EDTA能恢复酶的活力。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。

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。

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。

功能特性

《GB 2760-2011 食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》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。

生产方法

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。木瓜蛋白酶韵生产方法有三种，分别是直接热风烘干法、喷雾干燥法及膜分离冻干法。

直接烘干

生产方法较简单、快速，但生产出来的成品只是粗酶，杂质多、色泽差且微生物超标，酶活力也较低，只有60万～80万单位/g。多为个体工厂采用，已不能满足国内食品质量卫生安全等。

喷雾干燥

此法是先通过离心去除部分杂质后再进行喷雾干燥，所生产出的成品酶活力相对高，达到100万单位/g左右，杂质相对也较少，色泽相对也较白。但产品喷雾时容易粘壁，酶活损失较大，水溶性相对也较差，而且酶活稳定性也较差。

膜分离法

该生产方法不但避免了以上两种方法的缺点，且生产过程卫生安全，收率也高，所生产的成品酶活损失小，酶活力一般可达到280万～350万单位/g，最高可达400万单位/g，且酶活稳定性好，纯度高，色泽洁白，细菌数低，严格操作可达到医药级别。

其提取工艺条件为超声波功率300W，超声处理时间200s，果浆质量分数30%;经超声波强化提取，酶活力提高到原先的1.71倍;该酶在40℃以下，pH为5.4～6.0时酶活力相对稳定;EDTA、Cys和维生素C对酶活力具有激活作用，CuS04和ZnCl2具有抑制作用，而KCl、NaCI、CaCl2、MgS04对酶活力的影响不大。

木瓜蛋白酶的分离纯化工艺：采用初步采集处理，20%、40%硫酸铵分级沉淀、SP-sephadexC50柱色谱、羟基磷灰石柱色谱，从番木瓜乳汁中分离纯化木瓜蛋白酶。可获得比活为1184U/mg的纯酶，活力回收率为55.79%，纯度达到99.31%，为高纯度的木瓜蛋白酶。

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