菠萝蛋白酶复习课程

1、菠萝蛋白酶一、菠萝蛋白酶的简介n 菠萝蛋白酶，是典型的巯基蛋菠萝蛋白酶，是典型的巯基蛋白酶，是从菠萝植株中提取的一种白酶，是从菠萝植株中提取的一种蛋白水解酶系，主要存在于菠萝的蛋白水解酶系，主要存在于菠萝的茎和果实中。根据提取部位的不同，茎和果实中。根据提取部位的不同，可分为茎菠萝蛋白酶或和果菠萝蛋可分为茎菠萝蛋白酶或和果菠萝蛋向酶两种。因其水解蛋白具有较高向酶两种。因其水解蛋白具有较高的生物活性，随着提取纯化技术的的生物活性，随着提取纯化技术的不断进步，使其在各个生产领域中不断进步，使其在各个生产领域中得到了广泛的应用。得到了广泛的应用。1、菠萝蛋白酶的组成n 菠萝蛋白酶是由多种不同分子量和

2、分菠萝蛋白酶是由多种不同分子量和分子结构的酶所组成的酶系，主要由半胱氨子结构的酶所组成的酶系，主要由半胱氨酸蛋白酶组成。除此之外，有的还含磷酸酸蛋白酶组成。除此之外，有的还含磷酸酯酶、过氧化物酶、纤维素酶、其它糖苷酯酶、过氧化物酶、纤维素酶、其它糖苷酶及非蛋白物质。酶及非蛋白物质。 n 菠萝蛋白酶是一种糖蛋白，分子结构中菠萝蛋白酶是一种糖蛋白，分子结构中含有一个寡糖分子，由木糖含有一个寡糖分子，由木糖(xylose(xylose，xyl)xyl)、岩藻糖岩藻糖(fucose(fucose，Fuc)Fuc)、甘露糖、甘露糖(mannose(mannose，Man)Man)和和N-N-乙酰葡糖胺乙

3、酰葡糖胺(N-aceltylglu-(N-aceltylglu-cosaminecosamine，GIcNAc)GIcNAc)组成，共价连接在肽链上，组成，共价连接在肽链上，lshiharalshihara和和YasudaYasuda等人分别推测出了糖分子等人分别推测出了糖分子的结构如图的结构如图1 1和图和图2 2。2.菠萝蛋白酶的理化性质n 菠萝蛋白酶的分子量为菠萝蛋白酶的分子量为3000033000，酶液，酶液的最大吸收波长为的最大吸收波长为280nm，0.051%浓度的酶液浓度的酶液在在280nm的光吸收值达的光吸收值达0.984%。分子中有。分子中有4个个N-乙酰化的氨基己糖，含糖乙

4、酰化的氨基己糖，含糖 2.1%，分子中含，分子中含有有285个氨基酸残基，含氮量为个氨基酸残基，含氮量为15.88%。n 一般认为，菠萝蛋白酶无毒、无副作用，少一般认为，菠萝蛋白酶无毒、无副作用，少数人会对菠萝蛋白酶起过敏反应及轻微的肠胃数人会对菠萝蛋白酶起过敏反应及轻微的肠胃反应反应。n 菠萝蛋白酶作为有活性的蛋白质，易菠萝蛋白酶作为有活性的蛋白质，易受到温度、受到温度、PH、金属离子等的影响。菠、金属离子等的影响。菠萝蛋白酶的最适反应温度介于萝蛋白酶的最适反应温度介于55 60，温度再高，酶的热失活增强，反应速度温度再高，酶的热失活增强，反应速度下降。最适下降。最适pH在在7.58.5之间

5、。之间。二、菠萝蛋白酶的提取方法n高岭土吸附法高岭土吸附法n单宁沉淀法单宁沉淀法n超滤法超滤法 1、高岭土吸附法n压榨：将菠萝下脚料洗净，用压榨机压出汁液，压榨：将菠萝下脚料洗净，用压榨机压出汁液，加入加入0.050.05苯甲酸钠防腐，迅速过滤除杂质。苯甲酸钠防腐，迅速过滤除杂质。n吸附：将汁液移入吸附槽中搅拌，同时加入吸附：将汁液移入吸附槽中搅拌，同时加入4 4的高岭土，搅拌约的高岭土，搅拌约20 min20 min，在，在1010吸附吸附30306060分钟，用虹吸排掉上清液，收集高岭土吸附分钟，用虹吸排掉上清液，收集高岭土吸附物。物。n洗脱：用洗脱：用16的的NaOH溶液调节吸附物的溶液

6、调节吸附物的pH值值至至7.0左右，再加入吸附质量为左右，再加入吸附质量为79的食盐，的食盐，搅拌搅拌30min，进行洗脱，然后迅速压滤，收集，进行洗脱，然后迅速压滤，收集滤液。滤液。n盐析：将压滤液收集在盐析槽中，用盐析：将压滤液收集在盐析槽中，用l：3的盐的盐酸调节酸调节PH至至5.0左右，搅拌加入压滤液质量左右，搅拌加入压滤液质量25%的硫酸铵，待完全溶解后的硫酸铵，待完全溶解后,4下存放过夜；下存放过夜；然后离心，收集沉淀盐析物，即粗酶。然后离心，收集沉淀盐析物，即粗酶。n溶解：将粗酶放入溶解罐中，加入溶解：将粗酶放入溶解罐中，加入10倍水。用倍水。用NaOH溶液调溶液调pH值至值至7

7、.07.5，搅拌使其溶解，搅拌使其溶解，过滤除杂，收集滤液。过滤除杂，收集滤液。 n沉淀、干燥：在搅拌下用沉淀、干燥：在搅拌下用1:3的盐酸凋节上述的盐酸凋节上述滤液的滤液的pH值至值至4.0，静置，静置1小时使酶析出，用离小时使酶析出，用离心机分离出沉淀物，冷冻真空干燥或减压干燥心机分离出沉淀物，冷冻真空干燥或减压干燥即得菠萝蛋白酶精品。即得菠萝蛋白酶精品。2、单宁沉淀法n压榨：将菠萝下脚料洗净，用压榨机压出汁液，压榨：将菠萝下脚料洗净，用压榨机压出汁液，加入加入0.050.05苯甲酸钠防腐，迅速过滤除杂质。苯甲酸钠防腐，迅速过滤除杂质。 n加稳定剂：将澄清液移入生产罐中，在搅拌条加稳定剂：

8、将澄清液移入生产罐中，在搅拌条件下，加入澄清液体积件下，加入澄清液体积0.050.05的的EDTAEDTA、 0.06%0.06%的二氧化硫以及的二氧化硫以及0.020.02的维生素的维生素C C。n加单宁：立刻加入加单宁：立刻加入0.10.1的单宁，在的单宁，在44下静下静置置1h1h，离心弃去上清液，收沉淀物。，离心弃去上清液，收沉淀物。 n洗脱、干燥：将沉淀物放入溶解罐中，加入洗脱、干燥：将沉淀物放入溶解罐中，加入2 23 3倍倍pHpH值为值为4.54.5的抗坏血酸溶液的抗坏血酸溶液( (或者采用或者采用l:3l:3的盐酸，调节的盐酸，调节pHpH值到值到3)3)，搅拌洗脱，搅拌洗脱4

9、0min40min，然后过滤，收集滤液，减压干燥或冷冻真空然后过滤，收集滤液，减压干燥或冷冻真空干燥即得菠萝蛋白酶精品。干燥即得菠萝蛋白酶精品。3、超滤法n压榨：将菠萝下脚料洗净，用压榨机压出汁液，加压榨：将菠萝下脚料洗净，用压榨机压出汁液，加入入0.05 0.05 苯甲酸钠防腐，迅速过滤除杂质。可采苯甲酸钠防腐，迅速过滤除杂质。可采用压滤法或离心法去杂质。用压滤法或离心法去杂质。超滤浓缩：将超滤浓缩：将澄清液在管式超澄清液在管式超滤设备中进行浓滤设备中进行浓缩，使体积浓缩缩，使体积浓缩至原体积的至原体积的l/5。超滤设备超滤设备n沉淀：将浓缩液降温至沉淀：将浓缩液降温至0 044，边搅拌，边

10、搅拌边加入边加入-20-20的的9595乙醇，直至混合液中乙醇，直至混合液中乙醇浓度为乙醇浓度为5050，静置，使酶沉淀，移，静置，使酶沉淀，移出上清液，即得湿酶。出上清液，即得湿酶。n干燥：将湿酶在干燥：将湿酶在00下减压干燥或冷冻真下减压干燥或冷冻真空干燥即得菠萝蛋白酶精品。空干燥即得菠萝蛋白酶精品。三种方法比较n 高岭土吸附法生产工艺和操作都比较复杂，原材料消高岭土吸附法生产工艺和操作都比较复杂，原材料消耗多耗多, ,所需设备也多，但产品质量较好，纯度较高。产品所需设备也多，但产品质量较好，纯度较高。产品酶活可达酶活可达4.04.010106 6u/gu/g上。上。n 单宁沉淀法比高岭土

11、法简单，原料消耗少，产品酶活单宁沉淀法比高岭土法简单，原料消耗少，产品酶活力在力在3.53.510106 64.0 4.0 10106 6u/g.u/g.由于单宁是一种有机酸，由于单宁是一种有机酸，本身带有一定的毒性，它的存在限制了该产品的进一步应本身带有一定的毒性，它的存在限制了该产品的进一步应用。用。 n 超滤法从提取工艺流程上看，其操作步骤简单，并且该超滤法从提取工艺流程上看，其操作步骤简单，并且该法具有无低温、能耗少、活力损失小、操作简单等特点，法具有无低温、能耗少、活力损失小、操作简单等特点，使总生产成本减少，且产品质量好，纯度高，酶活力高，使总生产成本减少，且产品质量好，纯度高，酶

12、活力高，酶活总回收率高，经济效益明显比传统工艺好。酶活总回收率高，经济效益明显比传统工艺好。 三、菠萝蛋白酶在食品加工中的 应用n肉类：菠萝蛋白酶将肉类蛋白质的大肉类：菠萝蛋白酶将肉类蛋白质的大分子蛋白质水解为易吸收的小分子氨分子蛋白质水解为易吸收的小分子氨基酸和蛋白质，令肌肉肌丝和筋腰丝基酸和蛋白质，令肌肉肌丝和筋腰丝断裂，使肉类变得嫩滑，使人体食用断裂，使肉类变得嫩滑，使人体食用后易于消化吸收后易于消化吸收, ,可广泛地应用于肉制可广泛地应用于肉制品的精加工。品的精加工。n酸豆乳酸豆乳: :利用菠萝蛋白酶的蛋白水解活利用菠萝蛋白酶的蛋白水解活性，将豆乳中的蛋白质部分水解成为性，将豆乳中的蛋

13、白质部分水解成为功能性多肽，再添加发酵剂制成酸豆功能性多肽，再添加发酵剂制成酸豆乳。顾仁勇等采用正交实验法，以蛋乳。顾仁勇等采用正交实验法，以蛋白质水解度为评价指标，确定最佳酶白质水解度为评价指标，确定最佳酶解条件为：菠萝汁用量解条件为：菠萝汁用量1515；pH=7.0pH=7.0；温度温度4545；时间；时间70min70min。n香肠：菠萝蛋白酶对肌浆球蛋白和其他的香肠：菠萝蛋白酶对肌浆球蛋白和其他的肌原纤维蛋白有明显的水解作用，从而对肌原纤维蛋白有明显的水解作用，从而对香肠有很好的嫩化效果并且不影响香肠固香肠有很好的嫩化效果并且不影响香肠固有的风味。有的风味。n啤酒：啤酒长期放置，会慢慢

14、变混浊，原啤酒：啤酒长期放置，会慢慢变混浊，原因是在酿造时所造成的蛋白因是在酿造时所造成的蛋白- -酚复合物沉淀酚复合物沉淀所造成，而菠萝蛋白酶可以部分地水解这所造成，而菠萝蛋白酶可以部分地水解这些复合物，从而防止了混浊的形成。些复合物，从而防止了混浊的形成。 n焙烤食品：将菠萝蛋白酶加入生面团焙烤食品：将菠萝蛋白酶加入生面团中，可使面筋降解，生面团被软化后中，可使面筋降解，生面团被软化后易于加工，并能提高饼干与面包的口易于加工，并能提高饼干与面包的口感与品质。感与品质。 四、前景n 菠萝蛋白酶的应用已有很长的历史，随着菠萝蛋白酶的应用已有很长的历史，随着提取纯化技术的进步，它将有更广泛的应用。提取纯化技术的进步，它将有更广泛的应用。我国菠萝资源丰富，年产菠萝我国菠萝资源丰富，年产菠萝100100万吨以上，万吨以上，每年都有大量的菠萝皮、茎被浪费掉。同时，每年都有大量的菠萝皮、茎被浪费