1、-. z木瓜蛋白酶在食品工業中應用的研究進展江甜*輕工大學，* 430023摘要：本文主要介紹木瓜蛋白酶，重點闡述提取方法、提取工藝的研究進展，進一步介紹木瓜蛋白酶在食品工業特別是在食品加工中的應用，并對其在醫藥、化工及未來食品加工方面的應用前景進展展望。關鍵詞：木瓜蛋白酶；提取工藝；食品加工；應用Applications of papain in the food industryJIANG TianWuhan Polytechnic University，Wuhan, 430023Abstract: The papain was described, and its e*traction

2、methods, research of e*traction 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 artic

3、le.Key words: papain; e*traction technology; food processing; application木瓜蛋白酶又稱木瓜酶，是一類巰基蛋白酶，廣泛地存在于番木瓜(Carica papaya)的根、莖、葉和果實內，未成熟果實的乳汁中含量最豐富1。木瓜蛋白酶的作用范圍很廣，水解溫度為1080，在pH值39的范圍內對底物均有作用，且穩定性好。在密封容器內，4的條件下或陰涼枯燥處保存6個月酶活力僅下降010 或10 20 2。木瓜蛋白酶具有較強的蛋白酶水解和合成能力，還具有凝乳、解脂和溶菌活力，利用木瓜蛋白酶的酶促反響，可把大分子的蛋白質水解成容易消化吸收的

4、小分子多肽或氨基酸3-4，不僅可以用來改善植物蛋白的營養價值或功能性質，而且也廣泛應用于食品行業，如啤酒的澄清、肉的嫩化以及制革、紡織和日化用品等行業中，同時也受了醫學界的竭力關注和重視5-6。木瓜蛋白酶的制備1.1 過去的常規提取方法木瓜蛋白酶最原始的提取方法是烘干法，就是在番木瓜漿液中參加保護劑，然后將漿液離心，取上清液放置于鼓風枯燥箱中，在5560烘干，粉碎后即得到粗酶制品。乙引等7用這種方法所獲得的酶得率為23.1%，但此法不利于酶活的保持，其酶活力僅為0.16105U/g，且產品的純度較低。木瓜蛋白酶的提取也曾廣泛采用單寧沉淀法，乙引等7用單寧沉淀法提取了木瓜蛋白酶。先將番木瓜乳汁離

5、心，于上清液中緩慢參加已溶解的單寧溶液，不斷攪拌，使溶液中單寧到達一定濃度。靜置，沉淀單寧-酶復合物，調節pH值，沉淀后進展真空枯燥，得到酶制品。結果說明，這種方法生產的酶得率較低，僅有7.3%，但酶活力較高，為3.53105U/g。但是這種方法存在環境污染等問題。1.2 目前較為常見的提取方法目前生產中多采用超濾、絮凝、鹽析等方法別離提取木瓜蛋白酶。1.2.1 超濾法提取木瓜蛋白酶譚晶等8用超濾技術別離木瓜蛋白酶。先將中空纖維超濾膜洗凈，經過處理后，控制一定壓力和流量，進展超濾。木瓜蛋白酶是大分子物質，在超濾過程中被截留，而水及小分子雜質透過膜，從而到達別離和純化的目的。實驗結果說明，超濾后

6、木瓜蛋白酶的活力是超濾前的1.22倍，蛋白質含量為超濾前的2.8倍，說明超濾后木瓜蛋白酶的純度有所增加。但由于木瓜蛋白酶屬于大分子物質，在超濾過程中會在膜外表聚積而產生濃差極化現象，使超濾速率逐漸下降，影響酶得率。1.2.2 鹽析法提取木瓜蛋白酶王麗彬等9曾用硫酸銨沉淀法別離木瓜蛋白酶。在粗酶液中參加一定濃度的硫酸銨溶液進展鹽析，然后調pH值，離心取沉淀，枯燥，得酶產品。實驗結果說明，用該法制備的木瓜蛋白酶純度相對較高，酶的比活力到達了1184U/mg，適宜作為化裝品成分。但這種方法由于用了大量的鹽，使酶中灰分增加，同時降低了木瓜蛋白酶的活性。因此，鹽析法并不是理想的木瓜蛋白酶提取方法。絮凝法

7、別離純化木瓜蛋白酶絮凝法是在木瓜乳膠水提取液中添加*種化合物，該化合物能與木瓜蛋白酶生成難溶性的復合物，從而使酶從溶液中沉淀析出。何繼芹10等研究了用絮凝技術純化木瓜蛋白酶。實驗結果說明，在適宜的條件下進展絮凝處理，可使木瓜蛋白酶在這步的收率達9597%。但這種方法提取專一性不強，制得的木瓜蛋白酶純度不高，雜質含量較高。1.3木瓜蛋白酶的提取新技術超聲波法提取木瓜蛋白酶超聲波提取法作為一種新型的提取技術已經比擬廣泛地應用于天然植物有效成分的提取。超聲波產生的空化效應，一方面賦予溶劑對細胞壁更大的滲透力，并強化細胞內外的質量傳輸，另一方面破壞細胞壁，使細胞內含物更易釋放，從而強化了提取過程。超聲

8、波形成的微射流效應也是提高提取率的一個重要原因。肖貴平曾用超聲波法提取木瓜蛋白酶。選擇新鮮的番木瓜，清洗后切塊破碎，稱取果肉，打漿；果漿在一定條件下進展超聲波處理，離心、除雜、過濾后，上清液進展超濾濃縮，收集酶液樣品。結果說明：超聲功率300W，超聲時間200s，果漿質量分數30%，這時酶活力是未經超聲波處理的1.71倍。采用超聲波提取工藝得到的粗酶液的含量較低，含有較多雜質，經膜別離初步純化濃縮后，還需作進一步純化處理，這有待于進一步深入研究，以提高酶的活性和純度。1.3.2 親和膜色譜法提取木瓜蛋白酶親和膜色譜技術是一種20世紀80年代末開展起來的生物大分子別離純化的新技術，把膜別離與親和

9、別離結合起來，使之兼具膜別離與親和別離的特點。聶華美等11以尼龍膜為基質，鍵合殼聚糖進展外表改性處理，以降低尼龍膜的非特異性吸附，并偶聯染料配體Cibacron Blue F3GA，得到一種新型的親和膜色譜材料，并用其對木瓜蛋白酶進展別離。結果說明，該親和膜具有良好的色譜性能，對木瓜蛋白酶有較高的吸附量235.3mg/g，使用該親和膜對木瓜粉中的木瓜蛋白酶進展別離純化純化倍數可達46.5倍。親和膜色譜與傳統的膜別離、親和色譜相比，不僅具有純化倍數高、壓降小分析時間短、生物大分子在別離過程中變性機率小，允許較快的加料速度等特點，而且比柱親和色譜更易實現規模化純化別離。1.3.3 雙水相萃取提取木

10、瓜蛋白酶雙水相萃取是利用物質在不相溶的兩水相間分配系數的差異進展萃取的方法。Sarote N等人用雙水相法提取了木瓜蛋白酶，結果說明，用8%的聚乙二醇和15%的硫酸銨組成的雙水相體系對木瓜蛋白酶的提取效果最好，酶的比活力可達1659U/mg，收率為86.2%。雙水相萃取具有目標產物收率高、易于連續化操作、不存在有機溶劑殘留、別離過程經濟等優點，在木瓜蛋白酶的制備中應有一席之地，但我國目前尚無這類報道。隨著木瓜蛋白酶應用的不斷開發，對木瓜蛋白酶的純度要求也越來越高。因此迫切需要特異性更大的制備木瓜蛋白酶的方法。開發雙水相萃取技術，作為有效的高純度木瓜蛋白酶的別離提取方法，是很有意義的。總之，木瓜

11、蛋白酶的提取方法通常不具有典型性，一般都是鹽析、過濾、離心、濃縮、結晶、枯燥等各種方法的排列組合。可以根據酶的理化性質，對提取工藝進展優化，力求最大限度地利用資源，以及實現經濟效益的最大化。木瓜蛋白的固定化通過對木瓜蛋白酶的固定化可以使其反復利用, 并且防止其在酸堿和有機介質中失活, 在醫藥上用固定化的木瓜蛋白酶可以減小其副作用. 常用的固定化方法有吸附、載體交聯和包埋法12。王海英等用甲殼質為固定化載體, 戊二醛作為交聯劑, 采用吸附交聯法制備固定木瓜蛋白酶,其固定化酶的活力回收率平均達52% . 酶活力為354u/g , 并且固定化酶在pH7.O以下, 溶液酶在pH7.O以下性能穩定, 在

12、低溫條件一F酶的貯藏期限大為延長。另外木瓜蛋白酶經自制的甲殼質固定化后用于水解甲殼胺。其水解效果較游離木瓜蛋白酶有明顯提高。郭剛軍等以褐藻酸鈣凝膠為載體, 用包埋法固定木瓜蛋白酶, 用正交實驗探討了最正確的固定化條件, 測定了固定化酶的催化特性和動力學性質。木瓜蛋白酶的應用3.1 木瓜蛋白酶在食品中的應用3.1.1 在豆類食品中的應用由于大豆蛋白營養價值較高, 其中必需氨基酸含量在植物蛋白中較為合理, 并有良好的膠凝、乳化、起泡能力。但是大豆蛋白在使用過程中存在著在等電點易沉淀,粘度隨濃度增大迅速升高等不利因素, 通過研究發現用酶改性來改善大豆蛋白的理化性質效果良好。目前, 大豆蛋白的改性研究

13、已具成效, 但大豆別離蛋白居多, 而大豆濃縮蛋白少見報道。大豆濃縮蛋白特有的功能性可以改善食品的理化特性, 這些功能性包括: 溶解性、持水性、持油性、乳化性、凝膠性、粘結性、彈性、發泡性和著色性等。宋宏哲等主要針對蛋白的溶解性、發泡性、凝膠性等進展改性, 確定最優實驗方案是: 酶濃度為7000u/g 、溫度為65、PH為6.5、反響時間為2h、底物濃度為5.5% 。此條件下進展木瓜蛋白酶水解大豆濃縮蛋白最正確。改性后的大豆濃縮蛋白可應用于肉制品、乳品、飲料等食品加工行業。3.1.2 在肉類食品中的應用目前, 市場上嫩肉粉的成份主要是木瓜蛋白酶, 在對肉制品的處理過程中不僅和嫩肉粉的用量而且同處

14、理時間長短也有關系。肖蓉等應用于臘牛肉生產中, 通過正交試驗得出最正確嫩度腌制配方:即添加0.02%木瓜蛋白酶0.4%復合磷酸鹽, 經72 h腌制, 產品質量最正確。木瓜蛋白酶在使用過程中要注意其活力,活力愈大使用量愈小。用量過大會使蛋白質分解過多, 生成低分子的氨類物質和其它一些小分子物質,易被徽生物利用,增加了腐敗變質的速度,不利于長時間保存。同時, 肉質過度軟化,香味散失,失去了肉的味道,降低了營養價值。3.1.3 在啤酒工業中的應用由于啤酒是一個不穩定的膠體溶液, 其中的高分子蛋白質是產生混濁現象的主要原因之一, 它能一與多酚類化合物一起慢慢聚合成霧狀的混濁物, 嚴重影響啤酒的外觀質量

15、。木瓜蛋白酶能把啤酒中的大局部蛋白質水解, 破壞產生混濁的主要成份, 從而提高啤酒穩定性, 防止啤酒產生冷混濁, 延長啤酒保存13。此外, 木瓜蛋白酶還能有效地提高麥汁中氨基酸的含量和保持啤酒的發泡特性,而且不會產生通常因酶水解而出現的不愉快的多膚苦味。木瓜蛋自酶在發酵完畢后至灌瓶前的生產階段添加, 添加后應盡快攪拌均勻。此外, 在糖化過程中添加木瓜蛋白酶, 對防止啤酒產冷混濁也有一定作用。木瓜蛋白酶還可促進高分子蛋白質分解, 從而提高麥汁中Q 一氨基氮的含量, 有利于酵母的繁殖。同時因。一氨基氮含量高, 還可抑制a -乙酞乳酸的產生, 從而加速啤酒成熟14。作為餅干松化劑在餅干、糕點中使用木

16、瓜蛋白酶可以通過破壞巰基，降低面團筋度、提高餅干疏松度，使其成型性好，餅色油潤，減少次品率、提高成品率；此外還可減少油脂和糖的用量。適用于各種風味的高、中、低檔餅干、糕點及面包的制造15。用于調味品生產啤酒酵母菌是啤酒工業的一個附產物，通過木瓜蛋白酶分解而提取香味濃郁的酵母抽提物，經調味后可制得酵母調味醬，它作為一種優良的調味品提高了酵母菌的價值和利用率。用于營養保健品工業木瓜蛋白酶用于保健食品主要有兩種途徑：一種途徑是輔助消化，可做成腸溶片，口服以到達消除消化紊亂的目的；另一種途徑是將一些含有特殊蛋白源的動植物分解制成各種營養保健液。方富永等16采用木瓜蛋白酶酶解巴非蛤貝肉，結果說明酶解液中

17、游離氨基酸含量豐富，約為923.0mg/100m色氨酸未計，其中必需氨基酸占33.0%。巴非蛤貝肉經復合蛋白酶水解，適當調配可制作營養豐富、海鮮風味濃郁、具有一定保健功能的口服液。用于寵物食品生產用木瓜蛋白酶對寵物食品進展處理，可以減少寵物食品的黏稠性，改善口感，增加風味。由于木瓜蛋白酶還具有驅蟲效果，也可以用番木瓜汁來驅除哺乳動物宿主腸道內的線蟲。另外，木瓜蛋白酶還可以應用到化工、醫藥等領域。如洗衣粉等洗滌劑中參加木瓜蛋白酶能快速地清洗衣物中的血漬和汗漬。此外，木瓜蛋白酶還可以促進中藥成分的有效煎出，用于輔助Rh血型的鑒定，還可用于腫瘤的輔助治療等。3.2 木瓜蛋白酶在醫藥方面的作用3.2.

18、1 輔助治療腫瘤在化療期間口服木瓜蛋白酶，可以降低化療的副作用而增強化療的療效。3.2.2 治療皮膚潰瘍可以去除挫傷、切斷傷、燒燙傷等各種皮膚外表的潰瘍，可以有效去除腐爛組織而防止皮膚的感染，而對*組織無影響。3.2.3 建立關節炎實驗模型將木瓜蛋白酶注入新西蘭大鼠的關節內，經連續三次注射，大鼠的關節在12周內出現了慢性關節炎的病癥。此模型可用于研究關節炎發病的機理,為阻止和逆轉關節炎的藥物提供實驗載體。3.2.4 細胞培養木瓜蛋白酶在準備細胞培養液的第一步中被用于別離細胞。用酶處理小組織塊10分鐘后，就可以將連接細胞的細胞外基質打斷；然后再用蛋白酶抑制劑來停頓反響，防止木瓜蛋白酶進一步裂解細

19、胞本身；最后用Pasteur pipette將組織塊打散為單細胞懸浮液。3.2.5 免疫學免疫學中，木瓜蛋白酶可被用于將免疫球蛋白即抗體的Fc片段可結晶和Fab片段抗原結合切割開。3.3 木瓜蛋白酶在其它行業的應用3.3.1 美容化裝品將木瓜蛋白酶參加到含有蛋白質和油脂的化裝品中，具有獨特的美白嫩膚、美顏保健、祛斑除污垢、促進血液循環、改善肌膚等成效，提高產品檔次。可制成減肥茶、美容護膚品等。3.3.2 日化品工業用于香皂、肥皂、洗滌劑、洗衣粉、洗手液等，去污力強，除菌消毒、平安放心。3.3.3 飼料工業用于飼料添加劑，開發蛋白源，利于吸收，提高飼料的利用率，節約本錢，有助于牲畜消化，加速生長

20、。如在豬、牛、羊、雞、鴨、鵝、魚、蝦等飼料中添加。還可以作為蔬菜水果高級復*料的添加劑。3.3.4 皮革工業利用木瓜蛋白酶制成脫毛劑，鞣制皮革，具有毛孔細膩，皮紋光亮效果。紡織工業應用：可用于處理羊毛、蠶蛹脫膠、蠶絲精煉，能到達手感柔軟、舒適、抗收縮、抗張強度等效果。結語目前，木瓜蛋白酶被廣泛地應用于食品行業，如肉類、啤酒、調味品等的生產。隨著我國人民生活水平的提高，人們對食品平安和食品營養的問題越來越關注，而木瓜蛋白酶可用來生產平安、營養的食品，如具有保健功能的口服液等，具有良好的市場前景。同時，為了滿足各行各業對木瓜蛋白酶的需求，尤其是食品與醫藥行業，研究如何別離純化得到本錢低、純度高的木

21、瓜蛋白酶就很有意義。因此，對木瓜蛋白酶的提取和別離純化技術進展深入的研究，提取高質量的木瓜蛋白酶具有重要的實用價值。參考文獻：1 萬婧,張海德,曹貴蘭. 超濾法在番木瓜提取木瓜蛋白酶工藝中的應用研究J. 糧食與食品工業,2012,04:33-37.2 周冉,常明,王飛,*耀冉,胡瑞省,張煒. 仿生硅化-磁性Fe3O4固定化木瓜蛋白酶的性質J.食品工業科技,2014,12:180-183.3 李少華,趙駐軍,菅景穎,*力強,張志勝. 木瓜蛋白酶水解豬皮制備膠原多肽的研究J. 食品科學,2008,05:195-198.4 趙謀明,周雪松. 木瓜蛋白酶水解雞肉蛋白及其產物氨基酸分析研究J. 食品科學,2005,S1:6-9.5 趙電波,陳茜,張麗堯. 木瓜蛋白酶的提取及應用研究進展J. 肉類研究,2010,11:19-23.6 何繼芹,張海德. 木瓜蛋白酶的別離方法及其應用進展J. 食品科技,2006,10:66-69.7 乙引,譚愛娟,*寧,王利民. 木瓜蛋白酶的生產工藝研究J. *農業科學,2000,05:24-25.8 譚晶,陳季旺,夏文水,舒靜. 超濾別離具有殼聚糖酶活力的木瓜蛋白酶J. 食品與機械,2007,06:20-23.9 王麗彬,張弢,王旻. 高純度木瓜蛋白酶的別