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菠萝蛋白酶(bromelain)是从菠萝植株中提取的一类蛋白水解酶的总称,主要存在于菠萝茎和果实中,根据提取部位的不同,分为茎菠萝蛋白酶和果菠萝蛋白酶。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。我国菠萝资源丰富,年产菠萝100万吨以上,每年都有大量的菠萝皮、茎被浪费掉。同时,我国对菠萝蛋白酶的需求量逐年增多,特别是高活性的菠萝蛋白酶。
在医药领域,对菠萝蛋白酶的纯度要求越来越高,甚至要明确起功能作用的具体成分,而目前工业化生产的酶很难达到此标准,就要求提取纯化技术要不断进步,以满足各领域的需求。菠萝蛋白酶作为生物活性物质,决定了其易受到外部环境的影响而失活。因此,在生产、储存、运输过程中保持所需的酶活至关重要,这就要求酶的固定化技术等要有所突破。
菠萝蛋白酶(Bromelain),简称菠萝酶,也称为凤梨酶或凤梨酵素,是从凤梨科(Ananascomosus)植物中提取制备而得一种纯天然植物蛋白质。菠萝蛋白酶是一类巯基蛋白酶,其活性中心为巯基(-SH),具很强的水解活性,能进行蛋白质水解等各种生化反应,还具有很强的分解纤维蛋白和血凝块的作用,可提高人体免疫力,因而,被广泛的用于食品、生物、医药和化工等行业。
菠萝蛋白酶作为有活性的蛋白质,易受到温度、pH、金属离子等的影响。菠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,反应速度下降;菠萝蛋白酶的最适pH在6.5~7.5,在7.1附近达最大值,在酸性环境中,酶反应速度下降快,在碱性下有个较宽的应用范围,酶较稳定的pH范围在3.5~4.5。
菠萝蛋白酶
(1)菠萝蛋白酶的提取:取菠萝果皮500克,洗净,切碎成2~3cm小块;加入含4mmol/L焦亚硫酸钠和5mmol/L乙二胺乙酸钠的水溶液,切碎后的菠萝果皮或茎叶与水溶液的固、液质量比为5∶1.5,匀浆;用200目尼龙布过滤并挤出滤液;3500r/min,离心10分钟,收集上清液,即得菠萝蛋白酶提取液,共计155ml;
(2)冷凝聚向上述步骤(1)所得菠萝蛋白酶提取液中加入0.5%的聚丙烯酸(PAA)后,搅拌均匀,置于4℃冷凝聚12小时;3500r/min,离心10分钟,收集沉淀,即为聚丙烯酸-菠萝蛋白酶;
(3)游离出菠萝蛋白酶及聚丙烯酸回收:向步骤(2)所得聚丙烯酸-菠萝蛋白酶中,加入可以溶解沉淀量的50mmol/L醋酸钙,使菠萝蛋白酶游离出来,同时生成聚丙烯酸-钙沉淀;3500r/min,离心10分钟,上清液即为菠萝蛋白酶液,共计145ml,沉淀为聚丙烯酸-钙;向所述聚丙烯酸-钙沉淀中加入沉淀体积2%的硫酸,即生成硫酸钙和聚丙烯酸;3500r/min,离心10分钟,沉淀为硫酸钙,上清液为聚丙烯酸(PAA),回收聚丙烯酸,重复利用。
(4)固态酶制剂制备:向步骤(3)所得菠萝蛋白酶液中加入1/15mol/L,pH6.8的磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲液,4℃透析8小时;取出透析后的菠萝蛋白酶液,冷冻干燥,即得菠萝蛋白酶固体酶制剂,共计2.5g。
[1]李乃成, 贺艳丽, 凌沛学, & 张天民. (2007). 菠萝蛋白酶. 食品与药品, 9(1), 26-28.
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