中性蛋白酶醫(yī)學(xué)宣教專(zhuān)家講座

1、中性蛋白酶定義：指能夠在中性或弱酸、弱堿性環(huán)境中作用一類(lèi)蛋白酶，其最適作用pH介于6.0～7.5,能催化蛋白質(zhì)肽鍵水解，含有催化反應(yīng)速度快,無(wú)工業(yè)污染,反應(yīng)條件適應(yīng)性寬等優(yōu)點(diǎn)。2、工作機(jī)理：

中性蛋白酶能在中性條件下水解食品中蛋白質(zhì)肽鍵，釋放氨基酸或者多肽。在酒精、葡萄酒、果汁、啤酒和黃油生產(chǎn)中，添加中性蛋白酶可澄清發(fā)酵液中霧氣。酵母在發(fā)酵階段生長(zhǎng)能夠經(jīng)過(guò)懸浮蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化氨基酸來(lái)加以促進(jìn)，從而加速發(fā)酵并提升產(chǎn)量。中性蛋白酶醫(yī)學(xué)宣教專(zhuān)家講座第1頁(yè)3、中性蛋白酶分類(lèi)：中性蛋白酶依據(jù)催化機(jī)制和活性中心蛋白酶功效基團(tuán)不一樣能夠分為絲氨酸蛋白酶、天冬氨酸蛋白酶、半胱氨酸蛋白酶以及金屬蛋白酶四大類(lèi)。3.1絲氨酸蛋白酶絲氨酸蛋白酶催化底物蛋白質(zhì)水解時(shí)通常有兩個(gè)步驟。在水解過(guò)程中,伴隨氨基酸丟失和肽鏈斷裂還形成共價(jià)酶--肽復(fù)合物中間二聚體。然后脫去?；?經(jīng)過(guò)水對(duì)中間體親核攻擊,從而使底物肽鍵水解。大部分絲氨酸蛋白酶都形成一個(gè)經(jīng)典Ser—His—Asp三聯(lián)體結(jié)構(gòu),也有少許以絲氨酸作為催化基礎(chǔ)。中性蛋白酶醫(yī)學(xué)宣教專(zhuān)家講座第2頁(yè)3.2天冬氨酸蛋白酶天冬氨酸肽鏈內(nèi)切酶活性中心依賴天冬氨酸殘基。胃蛋白酶家族大部分酶活性中心部位天冬氨酸殘基都位于Asp—Thr—Gly—Xaa基序中,該基序位于兩裂片氨基端和羧基端。其中Xaa可為Ser或Thr代替，側(cè)鏈經(jīng)過(guò)氫鍵與Asp相聯(lián)。3.3半胱氨酸蛋白酶半胱氨酸蛋白酶催化機(jī)制與絲氨酸蛋白酶類(lèi)似，對(duì)不一樣進(jìn)化起源幾個(gè)半胱氨酸蛋白酶催化機(jī)制研究發(fā)覺(jué)有極顯著相同性。木瓜蛋白酶被認(rèn)為是半胱氨酸蛋白酶催化機(jī)制表達(dá)原型，其催化機(jī)制差異主要因?yàn)榛钚灾行臉?gòu)象不一樣：絲氨酸蛋白酶包含一個(gè)Ser—His—Asp催化三聯(lián)體,而半胱氨酸蛋白酶水解過(guò)程中有一個(gè)酸性基團(tuán)和?；虼贾虚g體形成。中性蛋白酶醫(yī)學(xué)宣教專(zhuān)家講座第3頁(yè)3.4金屬蛋白酶金屬蛋白酶催化機(jī)制稍微不一樣于上幾個(gè)蛋白酶,這一大類(lèi)酶依賴于二價(jià)金屬陽(yáng)離子存在而且能被透析或金屬鰲合物失活。經(jīng)過(guò)X-光結(jié)晶學(xué)研究表明,大多數(shù)金屬蛋白酶在晶體形成過(guò)程中,酶結(jié)構(gòu)中形成一個(gè)用于金屬結(jié)合位點(diǎn),這種金屬通常是Zn2+

，有金屬蛋白酶活性中心也可能為其它金屬陽(yáng)離子,如Mg2+

、Cu2+等。酶活性中心金屬離子可為EDTA或OP等鰲合劑所鰲合,從而使酶失去部分活性或全部活力。該過(guò)程通常是可逆,經(jīng)過(guò)重新加入金屬離子,酶又可恢復(fù)部分或全部活性。中性蛋白酶醫(yī)學(xué)宣教專(zhuān)家講座第4頁(yè)4、微生物中性蛋白酶起源因?yàn)槠湓谏泶x活動(dòng)中特殊作用，中性蛋白酶在動(dòng)物、植物以及微生物中廣泛存在。與其它起源相比，微生物蛋白酶因?yàn)樵谂囵B(yǎng)條件、生產(chǎn)成本控制以及制備規(guī)模上有著無(wú)以比擬優(yōu)勢(shì)。微生物中性蛋白酶依據(jù)其起源能夠分為細(xì)菌性中性蛋白酶真菌性中性蛋白酶病毒性中性蛋白酶中性蛋白酶醫(yī)學(xué)宣教專(zhuān)家講座第5頁(yè)4.1細(xì)菌性中性蛋白酶在當(dāng)前市場(chǎng)應(yīng)用蛋白酶（主要為中性蛋白酶和堿性蛋白酶）起源中,以細(xì)菌蛋白酶最多,尤其是芽孢桿菌屬細(xì)菌,如枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌等。細(xì)菌性中性蛋白酶活性大都依賴于二價(jià)陽(yáng)離子,如Mg2+、Zn2+、Ca2+等。也有些其活性不受金屬鰲合物影響,如絲氨酸蛋白酶。細(xì)菌蛋白酶水解能力強(qiáng)、速度快,與動(dòng)植物起源中性蛋白酶水解速度相比,水解產(chǎn)物產(chǎn)生苦味少,所以在食品行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。中性蛋白酶醫(yī)學(xué)宣教專(zhuān)家講座第6頁(yè)4.2真菌性中性蛋白酶很多真菌都能產(chǎn)生中性蛋白酶，如米曲霉、根霉、毛霉等。而且蛋白酶pH適應(yīng)性廣（pH4--11）。米曲霉能夠產(chǎn)生酸性蛋白酶、中性蛋白酶以及堿性蛋白酶。真菌蛋白酶生產(chǎn)主要經(jīng)過(guò)固態(tài)發(fā)酵且都是金屬蛋白酶,其活性主要依賴于二價(jià)陽(yáng)離子,所以其活性可受到金屬鰲合物影響。普通來(lái)說(shuō),真菌蛋白酶反應(yīng)速率和穩(wěn)定性均相對(duì)細(xì)菌較低。4.3病毒性中性蛋白酶對(duì)病毒蛋白酶研究大都集中在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，各種病毒蛋白酶中包含了天冬氨酸蛋白酶、絲氨酸蛋白酶和半胱氨酸蛋白酶等。全部病毒起源蛋白酶均為內(nèi)肽酶，其活性并不需要金屬離子參加。因?yàn)槠湓卺t(yī)學(xué)上特殊作用，越來(lái)越多研究在病毒蛋白酶三維結(jié)構(gòu)、翻譯及表示機(jī)理和作用原理等方面展開(kāi)。中性蛋白酶醫(yī)學(xué)宣教專(zhuān)家講座第7頁(yè)5、中性蛋白酶應(yīng)用5.1食品工業(yè)中應(yīng)用中性蛋白酶被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中,能夠提升食品品質(zhì)、穩(wěn)定性和可溶性等。微生物中性蛋白酶應(yīng)用于食品業(yè)含有以優(yōu)點(diǎn)①由微生物產(chǎn)生,輕易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),能夠提供價(jià)格低廉、充分酶源②普通作用條件比較溫和,酶需要量少,副反應(yīng)少③反應(yīng)過(guò)程完成以后酶輕易滅活④普通比較安全，不含有毒物質(zhì)。5.1.1烘焙食品面粉是焙烤加工工藝中一個(gè)主要原料,它含有一個(gè)被稱作“面筋”不溶性蛋白,這類(lèi)蛋白決定了焙烤所用面團(tuán)特征。由米曲霉產(chǎn)生中性蛋白酶經(jīng)過(guò)限制性水解作用,可改變面粉中面筋性質(zhì),細(xì)菌起源中性蛋白酶則可用于提升面團(tuán)延伸性和韌性。用酶處理過(guò)面團(tuán)便于人工和機(jī)器對(duì)其進(jìn)行加工,從而生產(chǎn)出較各種類(lèi)產(chǎn)品。中性蛋白酶醫(yī)學(xué)宣教專(zhuān)家講座第8頁(yè)5.1.2飲料澄清和肉類(lèi)嫩化羅盈昌等人研究了綠茶、烏龍茶、紅茶浸出液經(jīng)中性蛋白酶酶解后,其超濾通量改變。其中綠茶和烏龍茶超濾通量基本沒(méi)有改變,而紅茶因其可溶性蛋白含量較高,經(jīng)過(guò)中性蛋白酶酶解后,通量改變較顯著。所以中性蛋白酶能夠在茶浸出液膜分離中應(yīng)用,尤其是在紅茶中應(yīng)用有非常誘人市場(chǎng)前景。另外,中性蛋白酶還能用于肉類(lèi)嫩化,主要是因?yàn)橹行缘鞍酌改軐⒓≡w維與彈性蛋白溶解從而變成無(wú)規(guī)則結(jié)構(gòu),所以,酶處理后肉質(zhì)得到了嫩化。

中性蛋白酶醫(yī)學(xué)宣教專(zhuān)家講座第9頁(yè)5.1.3豆制品中性蛋白酶在豆制品加工過(guò)程中起著主要作用。以豆瓣醬為例，發(fā)酵過(guò)程中真菌(以霉菌居多)所產(chǎn)生中性蛋白酶使大豆原料中蛋白充分水解，在為微生物提供必需生長(zhǎng)原因同時(shí)，也促進(jìn)了許多有益氨基酸生成，有效地增加了產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)成份。5.1.4用于阿斯巴甜糖合成阿斯巴甜糖是一個(gè)無(wú)熱量人工合成甜味劑,是由L-天冬氨酸與甲酯L-苯丙氨酸組成二肽,兩種氨基酸L-構(gòu)型有利于甜味形成。所以,立體結(jié)構(gòu)特征保持是至關(guān)主要,通常是經(jīng)過(guò)化學(xué)方法來(lái)保持其立體結(jié)構(gòu)。盡管蛋白酶通常被認(rèn)為作為一個(gè)水解酶,但在特定動(dòng)力學(xué)控制條件下能夠催化逆反應(yīng)合成阿斯巴甜。中性蛋白酶醫(yī)學(xué)宣教專(zhuān)家講座第10頁(yè)5.2皮革工業(yè)中應(yīng)用皮革加工包含浸透、去毛和軟化等過(guò)程，傳統(tǒng)工藝主要采取化學(xué)方法處理，在加工過(guò)程中不可防止地會(huì)使用到強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)，既不利于生產(chǎn)，也輕易造成環(huán)境污染。酶替換化學(xué)藥品在提升皮革質(zhì)量與降低環(huán)境污染證實(shí)是頗有成效。蛋白酶主要被用于選擇性水解皮膚中非膠質(zhì)組分與去除非纖維蛋白,如清蛋白與球蛋白等。將蛋白酶應(yīng)用于皮革工業(yè)中,能夠降低浸泡時(shí)間。中性蛋白酶酶制劑選擇依賴于矩陣蛋白（如彈性蛋白和角蛋白）特異性,酶用量取決于被處理皮革軟硬。酶制劑在皮革制品加工中應(yīng)用不但有利于降低環(huán)境污染而且還能節(jié)約能源。中性蛋白酶醫(yī)學(xué)宣教專(zhuān)家講座第11頁(yè)5.3化裝品中應(yīng)用中性蛋白酶在化裝品生產(chǎn)與開(kāi)發(fā)中得到廣泛。用于化裝品中性蛋白酶多來(lái)自于微生物和植物。將中性蛋白酶加入牙膏、牙粉、漱口水中有利于去除牙垢,尤其是枯草芽抱桿菌中性蛋白酶效果最好。面霜等添加中性蛋白酶,可溶解皮屑,使皮膚柔軟,促進(jìn)皮膚新陳代謝,增加皮膚對(duì)藥品之吸收,使皮膚角質(zhì)層中致病菌耐藥性降低。同時(shí),微生物起源中性蛋白酶較耐熱且能除去老化角質(zhì)層細(xì)胞、增強(qiáng)去除效果、預(yù)防青春痘形成。中性蛋白酶醫(yī)學(xué)宣教專(zhuān)家講座第12頁(yè)5.4醫(yī)藥工業(yè)中應(yīng)用在醫(yī)藥工業(yè)中蛋白酶被用于制備藥劑,如傷口清創(chuàng)藥膏、燒傷疤痕軟化、消炎消腫、祛痰等。中性蛋白酶含有廣泛多樣性和底物特異性,使其在研發(fā)高效治療藥劑方面優(yōu)勢(shì)顯著。來(lái)自米曲霉中性蛋白酶可被用作消化助劑,糾正某種裂解酶缺點(diǎn)病癥。梭菌膠原酶或枯草桿菌蛋白酶聯(lián)合廣譜抗生素用于治療燒傷和創(chuàng)傷。由枯草芽孢桿菌產(chǎn)生中性金屬蛋白酶能特異性水解纖維蛋白和膠原蛋白,所以廣泛應(yīng)用于皮膚病學(xué)上。中性蛋白酶醫(yī)學(xué)宣教專(zhuān)家講座第13頁(yè)6、中性蛋白酶發(fā)展趨勢(shì)從當(dāng)前國(guó)內(nèi)中性蛋白酶發(fā)展以及研究報(bào)道來(lái)看,我國(guó)中性蛋白酶研究總體水平仍處于一個(gè)起步階段。大量研究表明,采取基因工程與傳統(tǒng)微生物育種方式結(jié)合來(lái)提升菌種產(chǎn)酶量是一條值得繼續(xù)探索發(fā)展路徑。今后發(fā)展方向主要有以下幾個(gè)方面：繼續(xù)經(jīng)過(guò)基因工程與傳統(tǒng)微生物