木瓜酶又稱木瓜蛋白酶(Papain),是一種蛋白水解酶。木瓜蛋白酶是番木瓜(Carieapapaya)中含有的一種低特異性蛋白水解酶,廣泛地存在于番木瓜的根、莖、葉和果實內(nèi),其中在未成熟的乳汁中含量最豐富。木瓜蛋白酶的活性中心含半胱氨酸,屬于巰基蛋白酶,它具有酶活高、熱穩(wěn)定性好、天然衛(wèi)生安全等特點,因此在食品、醫(yī)藥、飼料、日化、皮革及紡織等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。
化學(xué)性質(zhì)
木瓜蛋白酶是一種在酸性、中性、堿性環(huán)境下均能分解蛋白質(zhì)的蛋白酶。它的外觀為白色至淺黃色的粉末,微有吸濕性;木瓜蛋白酶溶于水和甘油,水溶液為無色或淡黃色,有時呈乳白色;幾乎不溶于乙醇、氯仿和乙醚等有機溶劑。木瓜蛋白酶是一種含巰基(-SH)肽鏈內(nèi)切酶,具有蛋白酶和酯酶的活性,有較廣泛的特異性,對動植物蛋白、多肽、酯、酰胺等有較強的水解能力,但幾乎不能分解蛋白胨。
木瓜蛋白酶的最適合PH值6~7(一般3~9.5皆可),在中性或偏酸性時亦有作用,等電點(pI)為8.75;木瓜蛋白酶的最適合溫度55~65℃(一般10~85℃皆可),耐熱性強,在90℃時也不會完全失活;受氧化劑抑制,還原性物質(zhì)激活。
功能特性
《GB 2760-2011 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定,木瓜蛋白酶可用作食品工業(yè)在的加工助劑(酶制劑)。一般應(yīng)在制成最后成品之前除去(規(guī)定有殘留量者除外)。
木瓜蛋白酶主要用于啤酒抗寒(水解啤酒中的蛋白質(zhì),避免冷藏后引起的渾濁)、肉類軟化(水解肌肉蛋白和膠原蛋白,使肉類軟化)、谷類預(yù)煮的準(zhǔn)備、水解蛋白質(zhì)和肉類香料的生產(chǎn)。在啤酒抗寒和肉類軟化方面的應(yīng)用遠比其他蛋白酶類廣泛。用量一般為1~4mg/kg促使餅干中面筋的分解,以使成品松軟。肉類軟化有多種蛋白酶可用,比較如下表所列。
生產(chǎn)方法
由木瓜的未成熟果實,經(jīng)提取乳液、凝固、沉降、干燥而成粗制品。一般工業(yè)上以粗制品的應(yīng)用為主。木瓜蛋白酶的生產(chǎn)方法有三種,分別是直接熱風(fēng)烘干法、噴霧干燥法及膜分離凍干法。
直接烘干
生產(chǎn)方法較簡單、快速,但生產(chǎn)出來的成品只是粗酶,雜質(zhì)多、色澤差且微生物超標(biāo),酶活力也較低,只有60萬~80萬單位/g。多為個體工廠采用,已不能滿足國內(nèi)食品質(zhì)量衛(wèi)生安全等。
噴霧干燥
此法是先通過離心去除部分雜質(zhì)后再進行噴霧干燥,所生產(chǎn)出的成品酶活力相對高,達到100萬單位/g左右,雜質(zhì)相對也較少,色澤相對也較白。但產(chǎn)品噴霧時容易粘壁,酶活損失較大,水溶性相對也較差,而且酶活穩(wěn)定性也較差。
膜分離法
該生產(chǎn)方法不但避免了以上兩種方法的缺點,且生產(chǎn)過程衛(wèi)生安全,收率也高,所生產(chǎn)的成品酶活損失小,酶活力一般可達到280萬~350萬單位/g,最高可達400萬單位/g,且酶活穩(wěn)定性好,純度高,色澤潔白,細菌數(shù)低,嚴(yán)格操作可達到醫(yī)藥級別。
其提取工藝條件為超聲波功率300W,超聲處理時間200s,果漿質(zhì)量分數(shù)30%;經(jīng)超聲波強化提取,酶活力提高到原先的1.71倍;該酶在40℃以下,pH為5.4~6.0時酶活力相對穩(wěn)定;EDTA、Cys和維生素C對酶活力具有激活作用,CuSO4和ZnCl2具有抑制作用,而KCl、NaCI、CaCl2、MgSO4對酶活力的影響不大。
木瓜蛋白酶的分離純化工藝:采用初步采集處理,20%、40%硫酸銨分級沉淀、SP-sephadexC50柱色譜、羥基磷灰石柱色譜,從番木瓜乳汁中分離純化木瓜蛋白酶。可獲得比活為1184U/mg的純酶,活力回收率為55.79%,純度達到99.31%,為高純度的木瓜蛋白酶。
應(yīng)用范圍
木瓜蛋白酶在醫(yī)藥、食品、飲料、化學(xué)試劑、飼料、紡織化妝品等方面都有廣泛的應(yīng)用,開發(fā)前景廣闊。