菠蘿蛋白酶復習課程

1、菠蘿蛋白酶一、菠蘿蛋白酶的簡介n 菠蘿蛋白酶，是典型的巰基蛋菠蘿蛋白酶，是典型的巰基蛋白酶，是從菠蘿植株中提取的一種白酶，是從菠蘿植株中提取的一種蛋白水解酶系，主要存在于菠蘿的蛋白水解酶系，主要存在于菠蘿的莖和果實中。根據(jù)提取部位的不同，莖和果實中。根據(jù)提取部位的不同，可分為莖菠蘿蛋白酶或和果菠蘿蛋可分為莖菠蘿蛋白酶或和果菠蘿蛋向酶兩種。因其水解蛋白具有較高向酶兩種。因其水解蛋白具有較高的生物活性，隨著提取純化技術(shù)的的生物活性，隨著提取純化技術(shù)的不斷進步，使其在各個生產(chǎn)領域中不斷進步，使其在各個生產(chǎn)領域中得到了廣泛的應用。得到了廣泛的應用。1、菠蘿蛋白酶的組成n 菠蘿蛋白酶是由多種不同分子量和

2、分菠蘿蛋白酶是由多種不同分子量和分子結(jié)構(gòu)的酶所組成的酶系，主要由半胱氨子結(jié)構(gòu)的酶所組成的酶系，主要由半胱氨酸蛋白酶組成。除此之外，有的還含磷酸酸蛋白酶組成。除此之外，有的還含磷酸酯酶、過氧化物酶、纖維素酶、其它糖苷酯酶、過氧化物酶、纖維素酶、其它糖苷酶及非蛋白物質(zhì)。酶及非蛋白物質(zhì)。 n 菠蘿蛋白酶是一種糖蛋白，分子結(jié)構(gòu)中菠蘿蛋白酶是一種糖蛋白，分子結(jié)構(gòu)中含有一個寡糖分子，由木糖含有一個寡糖分子，由木糖(xylose(xylose，xyl)xyl)、巖藻糖巖藻糖(fucose(fucose，F(xiàn)uc)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)組成，共價連接在肽鏈上，組成，共價連接在肽鏈上，lshiharalshihara和和YasudaYasuda等人分別推測出了糖分子等人分別推測出了糖分子的結(jié)構(gòu)如圖的結(jié)構(gòu)如圖1 1和圖和圖2 2。2.菠蘿蛋白酶的理化性質(zhì)n 菠蘿蛋白酶的分子量為菠蘿蛋白酶的分子量為3000033000，酶液，酶液的最大吸收波長為的最大吸收波長為280nm，0.051%濃度的酶液濃度的酶液在在280nm的光吸收值達的光吸收值達0.984%。分子中有。分子中有4個個N-乙?；陌被禾?，含糖乙

4、?；陌被禾?，含糖 2.1%，分子中含，分子中含有有285個氨基酸殘基，含氮量為個氨基酸殘基，含氮量為15.88%。n 一般認為，菠蘿蛋白酶無毒、無副作用，少一般認為，菠蘿蛋白酶無毒、無副作用，少數(shù)人會對菠蘿蛋白酶起過敏反應及輕微的腸胃數(shù)人會對菠蘿蛋白酶起過敏反應及輕微的腸胃反應反應。n 菠蘿蛋白酶作為有活性的蛋白質(zhì)，易菠蘿蛋白酶作為有活性的蛋白質(zhì)，易受到溫度、受到溫度、PH、金屬離子等的影響。菠、金屬離子等的影響。菠蘿蛋白酶的最適反應溫度介于蘿蛋白酶的最適反應溫度介于55 60，溫度再高，酶的熱失活增強，反應速度溫度再高，酶的熱失活增強，反應速度下降。最適下降。最適pH在在7.58.5之間

5、。之間。二、菠蘿蛋白酶的提取方法n高嶺土吸附法高嶺土吸附法n單寧沉淀法單寧沉淀法n超濾法超濾法 1、高嶺土吸附法n壓榨：將菠蘿下腳料洗凈，用壓榨機壓出汁液，壓榨：將菠蘿下腳料洗凈，用壓榨機壓出汁液，加入加入0.050.05苯甲酸鈉防腐，迅速過濾除雜質(zhì)。苯甲酸鈉防腐，迅速過濾除雜質(zhì)。n吸附：將汁液移入吸附槽中攪拌，同時加入吸附：將汁液移入吸附槽中攪拌，同時加入4 4的高嶺土，攪拌約的高嶺土，攪拌約20 min20 min，在，在1010吸附吸附30306060分鐘，用虹吸排掉上清液，收集高嶺土吸附分鐘，用虹吸排掉上清液，收集高嶺土吸附物。物。n洗脫：用洗脫：用16的的NaOH溶液調(diào)節(jié)吸附物的溶液

6、調(diào)節(jié)吸附物的pH值值至至7.0左右，再加入吸附質(zhì)量為左右，再加入吸附質(zhì)量為79的食鹽，的食鹽，攪拌攪拌30min，進行洗脫，然后迅速壓濾，收集，進行洗脫，然后迅速壓濾，收集濾液。濾液。n鹽析：將壓濾液收集在鹽析槽中，用鹽析：將壓濾液收集在鹽析槽中，用l：3的鹽的鹽酸調(diào)節(jié)酸調(diào)節(jié)PH至至5.0左右，攪拌加入壓濾液質(zhì)量左右，攪拌加入壓濾液質(zhì)量25%的硫酸銨，待完全溶解后的硫酸銨，待完全溶解后,4下存放過夜；下存放過夜；然后離心，收集沉淀鹽析物，即粗酶。然后離心，收集沉淀鹽析物，即粗酶。n溶解：將粗酶放入溶解罐中，加入溶解：將粗酶放入溶解罐中，加入10倍水。用倍水。用NaOH溶液調(diào)溶液調(diào)pH值至值至7

7、.07.5，攪拌使其溶解，攪拌使其溶解，過濾除雜，收集濾液。過濾除雜，收集濾液。 n沉淀、干燥：在攪拌下用沉淀、干燥：在攪拌下用1:3的鹽酸凋節(jié)上述的鹽酸凋節(jié)上述濾液的濾液的pH值至值至4.0，靜置，靜置1小時使酶析出，用離小時使酶析出，用離心機分離出沉淀物，冷凍真空干燥或減壓干燥心機分離出沉淀物，冷凍真空干燥或減壓干燥即得菠蘿蛋白酶精品。即得菠蘿蛋白酶精品。2、單寧沉淀法n壓榨：將菠蘿下腳料洗凈，用壓榨機壓出汁液，壓榨：將菠蘿下腳料洗凈，用壓榨機壓出汁液，加入加入0.050.05苯甲酸鈉防腐，迅速過濾除雜質(zhì)。苯甲酸鈉防腐，迅速過濾除雜質(zhì)。 n加穩(wěn)定劑：將澄清液移入生產(chǎn)罐中，在攪拌條加穩(wěn)定劑：

8、將澄清液移入生產(chǎn)罐中，在攪拌條件下，加入澄清液體積件下，加入澄清液體積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的維生素的維生素C C。n加單寧：立刻加入加單寧：立刻加入0.10.1的單寧，在的單寧，在44下靜下靜置置1h1h，離心棄去上清液，收沉淀物。，離心棄去上清液，收沉淀物。 n洗脫、干燥：將沉淀物放入溶解罐中，加入洗脫、干燥：將沉淀物放入溶解罐中，加入2 23 3倍倍pHpH值為值為4.54.5的抗壞血酸溶液的抗壞血酸溶液( (或者采用或者采用l:3l:3的鹽酸，調(diào)節(jié)的鹽酸，調(diào)節(jié)pHpH值到值到3)3)，攪拌洗脫，攪拌洗脫4

9、0min40min，然后過濾，收集濾液，減壓干燥或冷凍真空然后過濾，收集濾液，減壓干燥或冷凍真空干燥即得菠蘿蛋白酶精品。干燥即得菠蘿蛋白酶精品。3、超濾法n壓榨：將菠蘿下腳料洗凈，用壓榨機壓出汁液，加壓榨：將菠蘿下腳料洗凈，用壓榨機壓出汁液，加入入0.05 0.05 苯甲酸鈉防腐，迅速過濾除雜質(zhì)?？刹杀郊姿徕c防腐，迅速過濾除雜質(zhì)?？刹捎脡簽V法或離心法去雜質(zhì)。用壓濾法或離心法去雜質(zhì)。超濾濃縮：將超濾濃縮：將澄清液在管式超澄清液在管式超濾設備中進行濃濾設備中進行濃縮，使體積濃縮縮，使體積濃縮至原體積的至原體積的l/5。超濾設備超濾設備n沉淀：將濃縮液降溫至沉淀：將濃縮液降溫至0 044，邊攪拌，邊

10、攪拌邊加入邊加入-20-20的的9595乙醇，直至混合液中乙醇，直至混合液中乙醇濃度為乙醇濃度為5050，靜置，使酶沉淀，移，靜置，使酶沉淀，移出上清液，即得濕酶。出上清液，即得濕酶。n干燥：將濕酶在干燥：將濕酶在00下減壓干燥或冷凍真下減壓干燥或冷凍真空干燥即得菠蘿蛋白酶精品?？崭稍锛吹貌ぬ}蛋白酶精品。三種方法比較n 高嶺土吸附法生產(chǎn)工藝和操作都比較復雜，原材料消高嶺土吸附法生產(chǎn)工藝和操作都比較復雜，原材料消耗多耗多, ,所需設備也多，但產(chǎn)品質(zhì)量較好，純度較高。產(chǎn)品所需設備也多，但產(chǎn)品質(zhì)量較好，純度較高。產(chǎn)品酶活可達酶活可達4.04.010106 6u/gu/g上。上。n 單寧沉淀法比高嶺土

11、法簡單，原料消耗少，產(chǎn)品酶活單寧沉淀法比高嶺土法簡單，原料消耗少，產(chǎn)品酶活力在力在3.53.510106 64.0 4.0 10106 6u/g.u/g.由于單寧是一種有機酸，由于單寧是一種有機酸，本身帶有一定的毒性，它的存在限制了該產(chǎn)品的進一步應本身帶有一定的毒性，它的存在限制了該產(chǎn)品的進一步應用。用。 n 超濾法從提取工藝流程上看，其操作步驟簡單，并且該超濾法從提取工藝流程上看，其操作步驟簡單，并且該法具有無低溫、能耗少、活力損失小、操作簡單等特點，法具有無低溫、能耗少、活力損失小、操作簡單等特點，使總生產(chǎn)成本減少，且產(chǎn)品質(zhì)量好，純度高，酶活力高，使總生產(chǎn)成本減少，且產(chǎn)品質(zhì)量好，純度高，酶

12、活力高，酶活總回收率高，經(jīng)濟效益明顯比傳統(tǒng)工藝好。酶活總回收率高，經(jīng)濟效益明顯比傳統(tǒng)工藝好。 三、菠蘿蛋白酶在食品加工中的 應用n肉類：菠蘿蛋白酶將肉類蛋白質(zhì)的大肉類：菠蘿蛋白酶將肉類蛋白質(zhì)的大分子蛋白質(zhì)水解為易吸收的小分子氨分子蛋白質(zhì)水解為易吸收的小分子氨基酸和蛋白質(zhì)，令肌肉肌絲和筋腰絲基酸和蛋白質(zhì)，令肌肉肌絲和筋腰絲斷裂，使肉類變得嫩滑，使人體食用斷裂，使肉類變得嫩滑，使人體食用后易于消化吸收后易于消化吸收, ,可廣泛地應用于肉制可廣泛地應用于肉制品的精加工。品的精加工。n酸豆乳酸豆乳: :利用菠蘿蛋白酶的蛋白水解活利用菠蘿蛋白酶的蛋白水解活性，將豆乳中的蛋白質(zhì)部分水解成為性，將豆乳中的蛋

13、白質(zhì)部分水解成為功能性多肽，再添加發(fā)酵劑制成酸豆功能性多肽，再添加發(fā)酵劑制成酸豆乳。顧仁勇等采用正交實驗法，以蛋乳。顧仁勇等采用正交實驗法，以蛋白質(zhì)水解度為評價指標，確定最佳酶白質(zhì)水解度為評價指標，確定最佳酶解條件為：菠蘿汁用量解條件為：菠蘿汁用量1515；pH=7.0pH=7.0；溫度溫度4545；時間；時間70min70min。n香腸：菠蘿蛋白酶對肌漿球蛋白和其他的香腸：菠蘿蛋白酶對肌漿球蛋白和其他的肌原纖維蛋白有明顯的水解作用，從而對肌原纖維蛋白有明顯的水解作用，從而對香腸有很好的嫩化效果并且不影響香腸固香腸有很好的嫩化效果并且不影響香腸固有的風味。有的風味。n啤酒：啤酒長期放置，會慢慢

14、變混濁，原啤酒：啤酒長期放置，會慢慢變混濁，原因是在釀造時所造成的蛋白因是在釀造時所造成的蛋白- -酚復合物沉淀酚復合物沉淀所造成，而菠蘿蛋白酶可以部分地水解這所造成，而菠蘿蛋白酶可以部分地水解這些復合物，從而防止了混濁的形成。些復合物，從而防止了混濁的形成。 n焙烤食品：將菠蘿蛋白酶加入生面團焙烤食品：將菠蘿蛋白酶加入生面團中，可使面筋降解，生面團被軟化后中，可使面筋降解，生面團被軟化后易于加工，并能提高餅干與面包的口易于加工，并能提高餅干與面包的口感與品質(zhì)。感與品質(zhì)。 四、前景n 菠蘿蛋白酶的應用已有很長的歷史，隨著菠蘿蛋白酶的應用已有很長的歷史，隨著提取純化技術(shù)的進步，它將有更廣泛的應用。提取純化技術(shù)的進步，它將有更廣泛的應用。我國菠蘿資源豐富，年產(chǎn)菠蘿我國菠蘿資源豐富，年產(chǎn)菠蘿100100萬噸以上，萬噸以上，每年都有大量的菠蘿皮、莖被浪費掉。同時，每年都有大量的菠蘿皮、莖被浪費