内容发布更新时间 : 2024/11/13 4:09:52星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

木瓜蛋白酶在食品工业中应用的研究进展

江甜

（武汉轻工大学，湖北武汉 430023）

摘要：本文主要介绍木瓜蛋白酶，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

Applications of papain in the food industry

JIANG Tian

（Wuhan Polytechnic University，Wuhan, 430023）

Abstract: The papain was described, and its extraction methods, research of extraction technology had been highlighted. Applications of papain in food industry, particularly in food processing it was further described, and its applications in pharmaceutical, chemical industry and the future prospects of food processing have been prospected in this article.

Key words: papain; extraction technology; food processing; application

木瓜蛋白酶又称木瓜酶，是一类巯基蛋白酶，广泛地存在于番木瓜(Carica papaya)的根、茎、叶和果实内，未成熟果实的乳汁中含量最丰富[1]。木瓜蛋白酶的作用范围很广，水解温度为10℃～80℃，在pH值3～9的范围内对底物均有作用，且稳定性好。在密封容器内，4℃的条件下或阴凉干燥处保存6个月酶活力仅下降0～10 或10 ～ 20 [2]。木瓜蛋白酶具有较强的蛋白酶水解和合成能力，还具有凝乳、解脂和溶菌活力，利用木瓜蛋白酶的酶促反应，可把大分子的蛋白质水解成容易消化吸收的小分子多肽或氨基酸[3-4]，不仅可以用来改善植物蛋白的营养价值或功能性质，而且也广泛应用于食品行业，如啤酒的澄清、肉的嫩化以及制革、纺织和日化用品等行业中，同时也受了医学界的极力关注和重视[5-6]。

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木瓜蛋白酶的制备

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[7]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[7]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、盐析等方法分离提取木瓜蛋白酶。 1.2.1 超滤法提取木瓜蛋白酶

谭晶等[8]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

王丽彬等[9]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。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[10]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，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。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[11]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、生物大分子在分离过程中变性机率小，允许较快的加料速度等特点，而且比柱亲和色谱更易实现规模化纯化分离。

1.3.3双水相萃取提取木瓜蛋白酶

双水相萃取是利用物质在不相溶的两水相间分配系数的差异进行萃取的方法。Sarote N等人用双水相法提取了木瓜蛋白酶，结果表明，用8%的聚乙二醇和15%的硫酸铵组成的双水相体系对木瓜蛋白酶的提取效果最好，酶的比活力可达1659U/mg，收率为86.2%。双水相萃取具有目标产物收率高、易于连续化操作、不存在有机溶剂残留、分离过程经济等优点，在木瓜蛋白酶的制备中应有一席之地，但我国目前尚无这类报道。随着木瓜蛋白酶应用的不断开发，对木瓜蛋白酶的纯度要求也越来越高。因此迫切需要特异性更大的制备木瓜蛋白酶的方法。开发双水相萃取技术，作为有效的高纯度木瓜蛋白酶的分离提取方法，是很有意义的。

总之，木瓜蛋白酶的提取方法通常不具有典型性，一般都是盐析、过滤、离心、浓缩、结晶、干燥等各种方法的排列组合。可以根据酶的理化性质，对提取工艺进行优化，力求最大限度地利用资源，以及实现经济效益的最大化。

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木瓜蛋白的固定化

通过对木瓜蛋白酶的固定化可以使其反复利用, 并且避免其在酸碱和有机介质中失活, 在医药上用固定化的木瓜蛋白酶可以减小其副作用. 常用的固定化方法有吸附、载体交联和包埋法[12]。王海英