木瓜蛋白酶(Papain),又称木瓜酶,是一种蛋白水解酶。木瓜蛋白酶是番木瓜(Carieapapaya)中含有的一种低特异性蛋白水解酶,广泛地存在于番木瓜的根、茎、叶和果实内,其中在未成熟的乳汁中含量丰富。木瓜蛋白酶的活性中心含半胱氨酸,属于巯基蛋白酶,它具有酶活高、热稳定性好、天然卫生安全等特点,因此在食品、医药、饲料、日化、皮革及纺织等行业得到广泛应用。
番木瓜未成熟果实中含有木瓜蛋白酶(Papain)、木瓜凝乳蛋白酶A(ChymopapainA )、木瓜凝乳蛋白酶B(Chym opapain B )、木瓜肽酶B (PapayaPeptidase B )等多种蛋白水解酶。且已知四种半胱氨酸蛋白酶的一级结构具有高度的同源性。其中,木瓜蛋白酶属巯基蛋白酶,可水解蛋白质和多肽中精氨酸和赖氨酸的羧基端,并能优先水解那些在肽键的N-端具有二个羧基的氨基酸或芳香L-氨基酸的肽键。
木瓜蛋白酶是一种蛋白水解酶,分子量为23406,由一种单肽链组成,含有212个氨基酸残基。至少有三个氨基酸残基存在于酶的活性中心部位,他们分别是Cys25、His159和Asp158,当Cys25被氧化剂氧化或与金属离子结合时,酶的活力被抑制,而还原剂半胱氨酸(或亚硫酸盐)或EDTA能恢复酶的活力,另外六个半胱氨酸残基形成了三对二硫键,且都不在活性部位。纯木瓜蛋白酶制品可含有:(1)木瓜蛋白酶,分子量21000,约占可溶性蛋白质的10%;(2)木瓜凝乳蛋白酶,分子量26000,约占可溶性蛋白质的45%;(3)溶菌酶,分子量25000,约占可溶性蛋白质的20%;及纤维素酶等不同的酶。
木瓜蛋白酶是一种在酸性、中性、碱性环境下均能分解蛋白质的蛋白酶。它的外观为白色至浅黄色的粉末,微有吸湿性;木瓜蛋白酶溶于水和甘油,水溶液为无色或淡黄色,有时呈乳白色;几乎不溶于乙醇、氯仿等有机溶剂。木瓜蛋白酶是一种含巯基(-SH)肽链内切酶,具有蛋白酶和酯酶的活性,有较广泛的特异性,对动植物蛋白、多肽、酯、酰胺等有较强的水解能力,但几乎不能分解蛋白胨。
木瓜蛋白酶的剪切肽键的机制包括:在His-159作用下Cys-25去质子化,而Asn-158能够帮助His-159的咪唑环的摆放,使得去质子化可以发生;然后Cys-25亲核攻击肽主链上的羰基碳,并与之共价连接形成酰基-酶中间体;接着酶与一个水分子作用,发生去酰基化,并释放肽链的羰基末端。
木瓜蛋白酶主要用于啤酒抗寒(水解啤酒中的蛋白质,避免冷藏后引起的浑浊)、肉类软化(水解肌肉蛋白和胶原蛋白,使肉类软化)、谷类预煮的准备、水解蛋白质和肉类香料的生产。在啤酒抗寒和肉类软化方面的应用远比其他蛋白酶类广泛。用量一般为1~4mg/kg促使饼干中面筋的分解,以使成品松软。肉类软化有多种蛋白酶可用,比较如下表所列。
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