菠萝蛋白酶研究与应用

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1、安徽农学通报，AnhuiAgI4．Sci．Bul1．2009，15(9)菠萝蛋白酶研究与应用杨筱静(南京农业大学生命科学学院，江苏南京210095)摘要：对菠萝蛋白酶的组成结构、理化性质、稳定性、制备、固定化及其在医药和食品工业中的应用进行了综述。基于国内现状，对菠萝蛋白酶产业开发作出进一步的展望。关键词：菠萝蛋白酶；性质；提纯；应用中图分类号Q556．9文献标识码A文章编号lOO7—7731(2009)09-40—03菠萝蛋白酶属巯基蛋白酶，是从菠萝植株中提取的一p’1CXyl种蛋白水解酶系，主要存在

2、于菠萝的茎和果实中。根据提llMan-Man—Man—G1cNAc取部位的不同，可分为茎菠萝蛋白酶(EC3．4．22．4或IEC3．4．4．24)和果菠萝蛋白酶(EC3．4．22．5)两种。因其GIcNAel水解蛋白具有较高的生物活性，随着提取纯化技术的不断A曜一Asn—Asn—Glu一进步，使其在各个生产领域中得到了广泛的应用。在生物图2Yasuda等推测的糖分子结构化工中，可用于干酪、明胶、水解蛋白的生产；在食品工业菠萝蛋白酶的催化活性易受到pH、温度、金属离子、中可作为一种食品添加剂，使肉类嫩化、

3、啤酒澄清；在医药EDTA及还原剂等的影响。该酶最适pH为7．1，最稳定的工业中，由于它能在生物体内溶解纤维蛋白和血凝块，因pH范围为3．9—4．2，最适反应温度为55℃。Mg2和此可以治疗水肿及多种炎症，并且能迅速溶痂，对正常组Ca“在高浓度下对菠萝蛋白酶活性会产生抑制作用，但低织无害，不影响植皮，适用于中小面积深度烧伤的治疗等。浓度时具有促进作用；研究表明，ca与酶作用1h后，5—1菠萝蛋白酶的组成结构和理化性质10mmol／LCa“酶的活性均有促进作用，其中当ca“浓度1．1菠萝蛋白酶的组成结构菠萝

4、蛋白酶是由多种不同为2mmol／L时，促进作用最明显。EDTA能鳌合菠萝蛋分子量和分子结构的酶所组成的酶系，其中至少包含了5白酶反应所需的金属离子，使菠萝蛋白酶活性降低。半胱种蛋白水解酶⋯。除此之外，有的还含磷酸酯酶、过氧化氨酸的盐酸盐在一定浓度范围内，对酶反应速度有促进作物酶、纤维素酶、其它糖苷酶及非蛋白物质。用：浓度太低时，促进作用减弱；浓度太高时，表现出抑制菠萝蛋白酶是一种糖蛋白，分子结构中含有一个寡糖作用，这可能与其还原作用所引起的酶其它基团结构发生分子，由木糖(xylose，xy1)、岩藻糖(

5、fucose，Fuc)、甘露糖改变有关。(mannose，Man)和N一乙酰葡糖胺(N-acehylglu—2菠萝蛋白酶的稳定性cosamine，GlcNAc)组成，共价连接在肽链上，Ishihara和菠萝蛋白酶是一个多酶体系，因其中不同酶自身稳定Yasuda等人分别推测出了糖分子的结构如图1和图2。性的不同，使菠萝蛋白酶对外界环境变化的适应范围很Man—Man—Man—GlcNAc—_GlcNAc窄，这无疑对其工业化生产产生了很大的限制，这也是学lIXylFuc术界对其广泛关注的原因之一。Man-Ma

6、n--G1cNAc—GlcNAc影响菠萝蛋白酶稳定性的因素很多，如温度、湿度等。lI菠萝蛋白酶在高温、低温下均有失活现象，6个月在4℃时XylFuc的酶活损失率为5％一10％，常温下酶活损失率高达10％图1Ishihara等推测的2种糖分子结构一15％。在高湿条件下，空气中大量水分使菠萝蛋白酶自1．2菠萝蛋白酶的理化性质菠萝蛋白酶的分子量为身结构的柔性增大，自水解能力增强，从而加速了其变30000—33000，等电点为9．55，酶液的最大吸收波长为性过程。280nm。因其由多种酶分子构成，故在催化底物上

7、具有多但一些金属离子、有机羧酸盐、单糖等在一定程样性。它能分解蛋白质、肽、脂和酰胺，其水解蛋白的活性度上均能稳定菠萝蛋白酶，而这种作用是通过稳定其三维较木瓜蛋白酶高1O倍以上。菠萝蛋白酶催化的必需基构象来实现的。另外，未经修饰的聚乙二醇不能与菠萝蛋团不是糖分子，而是所含肽链中的巯基；另外，菠萝蛋白酶白酶结合，并且在反应体系中阻止菠萝蛋白酶同催化底物分子结构中的羧基和羟基亦与酶活性无关。的结合，使其稳定性下降；但是，当用琥珀酸酐活化的聚乙二醇对菠萝蛋白酶进行化学修饰时，得到的修饰酶稳定作者简介：杨晓静(1

8、987一)，浙江德清人，本科在读。收稿日期：2009—03—16安徽农学通报，AnhuiAgri．Sci．Bul1．2009，15(9)41性与天然的菠萝蛋白酶相比，得到了大大的改善。另5菠萝蛋白酶的应用外，工业上为延长对菠萝蛋白酶的保存时间，常用co菠萝蛋白酶是目前国内能够大规模生产的仅有的两辐射对其灭菌，但也引起了部分酶的失活。故当采用此种植物蛋白酶之一，虽然开发起步较木瓜蛋白酶晚，但随法时，应将吸收剂量控制在4kGy以内。着人们对其认