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木瓜蛋白酶的应用

发布日期:2021/8/30 13:47:03
木瓜蛋白酶(英语:papain),或简称木瓜酶、木瓜酵素,又称嫩精或木瓜粉,是存在于番木瓜果实中的一种半胱氨酸蛋白酶。木瓜蛋白酶对于嫩化肉类起着重要作用,市面上更多称为松肉粉或嫩肉粉。

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结构

木瓜蛋白酶由212个氨基酸残基组成,并含有3对二硫键。它的三维结构是由两个不同的结构域所组成,两个结构域之间形成一个缝隙;缝隙内含有酶的活性位点,包括一个与胰凝乳蛋白酶中所含的相似的催化三联体。木瓜蛋白酶中的催化三联体由25位的半胱氨酸(Cys-25)、159位的组氨酸(His-159)和158位的天冬酰胺(Asn-158)这三个氨基酸所组成。

催化机制

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。

应用

木瓜蛋白酶主要被用于将硬的肉纤维(蛋白质组成)切断,并且该用途已经被南美洲的土著居民使用了数千年。该酶是嫩肉粉(在大多数的超级市场都可以买到)的成分之一。由于可以降解生物毒液中的蛋白毒素,木瓜蛋白酶可以在家庭治疗被水母、蜜蜂、黄蜂等蛰伤或被魔鬼鱼刺伤的情况。它也是在澳大利亚流行的急救药“Stop Itch”和“Stop Itch Plus”中的主要成分。

木瓜蛋白酶在准备细胞培养液(cell culture)的第一步中被用于分离细胞。用酶处理小组织块10分钟后,就可以将连接细胞的细胞外基质打断;然后再用蛋白酶抑制剂来停止反应,防止木瓜蛋白酶进一步裂解细胞本身;最后用Pasteur pipette将组织块打散为单细胞悬浮液。

木瓜蛋白酶被用于多种伤口清理(debridement)的准备中,可用于清除伤口上的死亡组织。

它也是一些牙膏或薄荷类糖的成分之一,有助于牙齿亮白。因为这些产品中的木瓜蛋白酶浓度都很低,而且还会被唾液进一步稀释,因此这种亮白效果比较小,需要长时间使用才能见效。

木瓜酵素对敏感性或干性肌肤可能有刺激性,但低于凤梨蛋白酶引起之程度。

此外,亦有新闻指若气喘患者食用嫩精,可能会影响健康。

生产

通常木瓜蛋白酶是以粗制品形式被生产,主要来源是从木瓜树的果实中提取乳液(latex)后制成的干货。乳液是通过割果实的颈部进行收集,或直接在果实上风干,或滴入容器中。风干后的乳液就是木瓜蛋白酶的粗制品。若需对其进行进一步的纯化以除去杂质,就要先溶解粗制品,并用一个标准的过程(政府注册)进行提纯。纯化后的木瓜蛋白酶可以制为干粉或液体。

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