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蛋白质类 木瓜蛋白酶

 

一、化学结构与理化性质

    木瓜蛋白酶(papain)又称木瓜酶,是一种巯基蛋白水解酶。分子量约为23406,CAS号为9001-73-4。分子中含有总量达5%的脯氨酸,可水解蛋白质和多肽中精氨酸和赖氨酸的羧基端。并能优先水解在肽键的N-端具有2个羧基的氨基酸或芳香L-氨基酸的肽键。

    在许多情况下,木瓜蛋白酶很容易失活,一些化学物质如氧化剂H2O2或脉冲电场高压等均能使它失去活性。木瓜蛋白酶同其他含巯基的蛋白酶如菠萝蛋白酶、α-淀粉酶等类似,在室温下热稳定性较差。

    木瓜乳汁中有4种已知的半胱氨酸蛋白酶的一级结构具有高度同源性。除木瓜凝乳蛋白酶含有8个半胱氨酸外,其余3种酶都只含有7个半胱氨酸。25位的巯基是活性位点,不参与二硫键的形成,其余巯基以相同的方式形成3个二硫键,具有同样的保守性。人们在不同清晰度下得到了4种酶的X-射线衍射晶体结构。4种酶的肽链折叠方式相似,形成2个大小相同、构型不同的区域。一个是由α-螺旋构成的L区,另一个是由大量反向平行的β-折叠构成的R区。活性位点氨基酸残基Cys25,Asn179和His159就位于这些区域的表面,其中Cys25位于L区起始α-螺旋上。木瓜蛋白酶家族的Cys25,Gly23,Gly65形成的Sl亚部位是一个大口袋,对底物专一性影响较小;S2亚部位由于酶不同其氨基酸组成不同,几何形状亦不同,对酶的性质影响较大。

二、主要来源与生产制备方法

    主要来源  木瓜蛋白酶广泛存在于双子叶植物番木瓜的根、茎、叶和果实中,其中以未成熟果实的果汁中含量最为丰富,约占干重的40%[1]。木瓜蛋白酶,易于分离纯化[2]。该酶含量高、蛋白水解能力强,对多种蛋白质均具有很好的降解作用,被广泛应用于食品中,作用的底物较广泛,包括各种蛋白质如明胶、酪蛋白、谷蛋白、弹性蛋白、球蛋白和肌纤维蛋白。

    生产制备方法  木瓜蛋白酶是一种胞外酶,能分泌到乳汁中,所以直接将木瓜汁在50~60℃的条件下进行低温真空干燥或喷雾干燥,再经粉碎就可得到木瓜蛋白酶的粗品,为了避免木瓜蛋白酶失活,干燥前可在木瓜汁中加入适量的保护剂,保护木瓜蛋白酶中的活性巯基,常用的保护剂有EDTA、亚硫酸氢钠和焦亚硫酸钠等。将粗品盐析后重结晶可得到稍加精制的木瓜蛋白酶,木瓜蛋白酶的粗品或稍加精制的产品就可直接用于工业生产,但对于在医药上用的木瓜蛋白酶则需要进一步分离纯化。

三、生理功能及作用

抗菌  采用多中心、随机、自身对照的临床试验方法,对110例寻常痤疮患者进行痤疮分级后,给予含木瓜蛋白酶的护肤品,每日2次,连续使用1个月。在治疗前及治疗后7d、14d、28d分别对患者进行随访,对皮损消退情况和皮肤状况进行评估。结果,使用护肤品28d后,皮损有明显改善(P<0.05)。

抗血栓  将不同剂量木瓜蛋白酶与洗涤血小板作用。结果,木瓜蛋白酶剂量依赖性地抑制了血小板聚集,降低血小板最大聚集水平,血小板聚集水平与木瓜蛋白酶剂量呈负相关(P<0.01)。木瓜蛋白酶剂量依赖性地抑制ADP诱导的血小板FIB-R表达,降低FIB-R的表达水平(P<0.01)。木瓜蛋白酶降低ADP诱导的血小板膜P-选择素表达水平和抑制肌动蛋白聚合体增加(P<0.01)。木瓜蛋白酶抑制PH及AMIl患者血小板聚集和FIB-R表达(P<0.01)。木瓜蛋白酶通过抑制活化血小板膜纤维蛋白原受体的表达,并抑制肌动蛋白聚合以及释放反应从而剂量依赖性地抑制血小板的聚集反应,有抗血栓形成作用。

四、安全性研究

人群资料  未查见相关文献。

代谢情况  未查见相关文献。

急性毒性  未查见相关文献。

遗传毒性  未查见相关文献。

亚慢性毒性  未查见相关文献。

慢性毒性与致癌性  未查见相关文献。

生殖与发育毒性  未查见相关文献。

其他  有些含木瓜蛋白酶的产品可能引起超敏反应,如血压过低或心动过速。

五、常见使用方法与调查/推荐摄入量

常见使用方法

食品  在啤酒中加入30μg/ml木瓜蛋白酶可以作为啤酒的澄清剂。肉类加工肉类嫩化(水解肌肉蛋白中的胶原蛋白),使用量为宰杀前注射0.5~5mg/kg。饼干疏松剂,适合各种风味的高、中、低档饼干、糕点及面包

的制造。改性豆类制品等。

保健食品  可应用于各种保健食品。

其他  治疗皮肤溃疡,可以清除挫伤、切断伤、烧烫伤等各种皮肤表面的溃疡,可以有效去除腐烂组织从而防止皮肤感染,而对健康组织无影响[7]。用于辅助Rh血型的鉴定,经木瓜蛋白酶处理的红细胞,其表面电荷降低,相互间的斥力下降,凝聚反应更容易发生。用木瓜蛋白酶法对Rh血型的抗D、抗E抗体等的免疫初期具有良好的检出力。建立关节炎试验模型,将木瓜蛋白酶注入新西兰大鼠的关节内,经连续3次注射,大鼠的关节在12周内出现了慢性关节炎的症状。此模型可用于研究关节炎的发病机制,为阻止和逆转关节炎的药物提供试验载体。辅助治疗肿瘤,在化疗期间口服木瓜蛋白酶可降低化疗的副作用而增强化疗的疗效。催化合成多种药物及其前体物质,Hong等还用固定化木瓜蛋白酶催化合成具有生理活性的壳聚糖低聚物,固定化酶可重复利用10次且比游离酶更好的解聚作用。

调查/推荐摄入量

  调查摄入量  尚未查到有效资料。

  推荐摄入量  尚未查到有效资料。

六、国际组织和各国政府评价、批准、认可情况

中国  批准为食品添加剂,从未成熟的木瓜胶乳中提取。我国《食品添加剂使用卫生标准》(GB2760)规定:其用于水解动植物蛋白、饼干、肉制品、禽制品,可按生产需要适量使用。其他使用参考:用于啤酒澄清(水解啤酒中的蛋白质,避免冷藏时产生浑浊)使用量0.5~5mg/kg;肉类嫩化(水解肌肉蛋白中的胶原蛋白),使用量为宰前注射0.5~5mg/kg;用于饼干、糕点松化,可代替亚硫酸盐,既有降筋效果,又提高了安全性,可时产品疏松,降低碎饼率。在动、植物蛋白食品加工方面,如用于蛋白质水解产物和高蛋白质饮料,可提高产品质量和营养价值,提高产品消化吸收率;在酱油酿造中加入本品和其他酶,可提高产率和氨基酸含量;在制造啤酒麦芽汁时,加入本品和其他酶,可减少麦芽的用量,降低成本,使用量为0.1%。

美国  木瓜蛋白酶在1977年即被FDA认为GRAS,FDA-21CFR 184.1585,批准为食品添加剂。

欧盟  l991年,木瓜蛋白酶首次在啤酒中应用。1995年,欧盟就木瓜蛋白酶应用于肉类进行了多方面的评价。

澳/新  批准其为食品添加剂,编号为1101。

七、注意事项和禁忌

不适宜人群  木瓜蛋白酶可引起过敏反应[13],过敏体质的人群应引起注意。

禁忌  易受重金属离子(Fe3+、Cu2+、Hg+、Pb+等)和氧化剂的破坏,应避免与之接触。

与药物相互作用  未查见相关文献资料。

其他  未查见相关文献。


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