Was ist Papain?
Papain, auch bekannt als Papain, ist ein proteolytisches Enzym. Papain ist ein proteolytisches Enzym mit niedriger Spezifität, das in Carieapaya enthalten ist. Es ist in den Wurzeln, Stängeln, Blättern und Früchten von Carieapaya weit verbreitet und kommt am häufigsten in unreifer Milch vor. Das aktive Zentrum von Papain enthält Cystein und ist eine Thiolprotease. Es weist die Eigenschaften einer hohen Enzymaktivität, guten thermischen Stabilität, natürlichen Gesundheit und Sicherheit usw. auf, sodass es in der Lebensmittel-, Medizin-, Futter-, Alltagschemikalien-, Leder- und Textilindustrie weit verbreitet ist. Anwendung.
Papainstruktur und chemische Eigenschaften
Unreife Früchte der Papaya enthalten verschiedene proteolytische Enzyme wie Papain, Chymopapain A, Chymopapain B und Papaya-Peptidase B. Und es ist bekannt, dass die Primärstrukturen der vier Cysteinproteasen einen hohen Grad an Homologie aufweisen. Unter ihnen ist Papain eine Thiolprotease, die das Carboxylende von Arginin und Lysin in Proteinen und Peptiden hydrolysieren kann und bevorzugt jene Aminosäuren oder aromatischen L-Aminosäure-Peptidbindungen hydrolysieren kann, die zwei Carboxylgruppen am N-Terminus der Peptidbindung haben.
Papain ist ein proteolytisches Enzym mit einem Molekulargewicht von 23.406 und besteht aus einer einzigen Peptidkette mit 212 Aminosäureresten. Im aktiven Zentrum des Enzyms befinden sich mindestens drei Aminosäurereste, nämlich Cys25, His159 und Asp158. Wird Cys25 durch Oxidationsmittel oxidiert oder mit Metallionen kombiniert, wird die Aktivität des Enzyms gehemmt und das Reduktionsmittel Cystein (oder Sulfite) oder EDTA kann die Enzymaktivität wiederherstellen. Die anderen sechs Cysteinreste bildeten drei Paare von Disulfidbrücken und keine davon befand sich im aktiven Zentrum. Reine Papainprodukte können enthalten: (1) Papain, Molekulargewicht 21,000, das etwa 10 % des löslichen Proteins ausmacht; (2) Chymotrypsin, Molekulargewicht 26,000, das etwa 45 % des löslichen Proteins ausmacht; (3) Lysozym mit einem Molekulargewicht von 25,000, das etwa 20 % des löslichen Proteins ausmacht, und verschiedene Enzyme wie Cellulase.
Papain ist eine Protease, die Proteine in sauren, neutralen und alkalischen Umgebungen zersetzen kann. Es sieht aus wie ein weißes bis hellgelbes Pulver und ist leicht hygroskopisch. Papain ist in Wasser und Glycerin löslich und die wässrige Lösung ist farblos oder hellgelb, manchmal milchig weiß. In organischen Lösungsmitteln wie Ethanol, Chloroform und Ether ist es fast unlöslich. Papain ist eine Sulfhydryl (-SH)-haltige Endopeptidase mit Protease- und Esterase-Aktivitäten, breiter Spezifität und starker Hydrolysefähigkeit für tierische und pflanzliche Proteine, Polypeptide, Ester, Amide usw. Es kann jedoch kaum Pepton abbauen. Der am besten geeignete pH-Wert von Papain beträgt 6 bis 7 (im Allgemeinen sind 3 bis 9,5 akzeptabel). Es funktioniert auch unter neutralen oder sauren Bedingungen. Der isoelektrische Punkt (pI) beträgt 8,75. Die am besten geeignete Temperatur für Papain liegt bei 55 bis 65 Grad (im Allgemeinen kann sie zwischen 10 und 85 Grad liegen). Es ist sehr hitzebeständig und wird bei 90 Grad nicht vollständig deaktiviert. Es wird durch Oxidationsmittel gehemmt und durch reduzierende Substanzen aktiviert.
Papain-Produktionsmethode
Das Rohprodukt wird durch Extraktion der Emulsion aus der unreifen Frucht der Papaya gewonnen, indem diese koaguliert, abgesetzt und getrocknet wird. In der allgemeinen Industrie werden hauptsächlich Rohprodukte verwendet. Es gibt drei Herstellungsverfahren für Papain, nämlich direkte Heißlufttrocknung, Sprühtrocknung und Gefriertrocknung mittels Membrantrennung.
1.Direkt trocknen
Die Produktionsmethode ist relativ einfach und schnell, aber das Endprodukt ist nur ein Rohenzym mit vielen Verunreinigungen, schlechter Farbe, übermäßigen Mikroorganismen und geringer Enzymaktivität, nur 600,000 bis 800,000 Einheiten/g. Es wird hauptsächlich von einzelnen Fabriken verwendet und kann die Anforderungen an Lebensmittelqualität, Hygiene und Sicherheit nicht mehr erfüllen.
2. Sprühtrocknung
Bei dieser Methode werden zunächst einige Verunreinigungen durch Zentrifugieren entfernt und anschließend sprühgetrocknet. Die Aktivität des hergestellten fertigen Enzyms ist relativ hoch und erreicht etwa 1 Million Einheiten/g, mit relativ wenigen Verunreinigungen und einer relativ weißen Farbe. Allerdings klebt das Produkt beim Sprühen leicht an der Wand, was zu einem großen Verlust der Enzymaktivität, einer relativ schlechten Wasserlöslichkeit und einer schlechten Stabilität der Enzymaktivität führt.
3.MEmbrane-Trennung
Dieses Herstellungsverfahren vermeidet nicht nur die Mängel der beiden oben genannten Verfahren, sondern bietet auch einen hygienischen und sicheren Produktionsprozess und eine hohe Ausbeute. Die Enzymaktivität des hergestellten Endprodukts ist gering und kann im Allgemeinen 2,8 bis 3,5 Millionen Einheiten/g erreichen, mit einem Maximum von 4 Millionen Einheiten/g. Bei guter Enzymaktivitätsstabilität, hoher Reinheit, weißer Farbe, geringer Bakterienzahl und strenger Handhabung kann pharmazeutische Qualität erreicht werden.
Die Extraktionsbedingungen sind eine Ultraschallleistung von 300 W, eine Ultraschallbehandlungszeit von 200 s und ein Zellstoffmassenanteil von 30 %. Nach der ultraschallverstärkten Extraktion ist die Enzymaktivität auf das 1,71-fache des ursprünglichen Werts erhöht; die Enzymaktivität liegt unter 40 Grad und der pH-Wert beträgt 5,4 bis 6,0. Relativ stabil; EDTA, Cys und Vitamin C haben aktivierende Wirkungen auf die Enzymaktivität, CuSO4 und ZnCl2 haben hemmende Wirkungen, während KCl, NaCI, CaCl2 und MgSO4 wenig Einfluss auf die Enzymaktivität haben.
Der Trennungs- und Reinigungsprozess von Papain: Durch vorläufige Sammelbehandlung, fraktionierte Ammoniumsulfatfällung mit 20 % und 40 % Ammoniumsulfat, SP-SephadexC50-Säulenchromatographie und Hydroxylapatit-Säulenchromatographie wird Papain aus Papayamilch getrennt und gereinigt. Es kann ein reines Enzym mit einer spezifischen Aktivität von 1184 U/mg erhalten werden, mit einer Aktivitätsrückgewinnungsrate von 55,79 % und einer Reinheit von 99,31 %. Es ist ein hochreines Papain.
Papain Anwendungsspektrum
FLebensmittelindustrie
In der Lebensmittelindustrie kann Papain zum Zartmachen von Fleisch, zur Klärung von Bier, zum Auflockern von Keksen und für andere Zwecke verwendet werden.
Bierklärer
Der Hauptgrund, warum Bier beim Kühlen trüb wird, ist, dass sich das Protein im Bier leicht mit Polyphenolen verbindet und makromolekulare Komplexe bildet. Das Papain im Bierklärmittel hat eine breite Spezifität für Proteine, die Trübungen bilden. Es kann große molekulare Proteine in kleine Moleküle zerlegen und die Löslichkeit des Protein- und Polyphenolkomplexes verbessern. Andererseits ist Papain ein biologisch aktives Protein, das ein stabiles Gleichgewicht mit den Polyphenolen bilden kann, die eine Kühltrübung im Bier verursachen, und so die Kühltrübung im Bier verhindern kann.
2.Messen zartmacher
Papain kann das Kollagen und die Muskelfasern im Fleisch spalten, um die Struktur des Fleisches zu lockern. Da Papain eine Cysteinylprotease ist, kann es Kollagenfasern und Bindegewebsproteine abbauen. Es baut Aktin-Myosin und Kollagen in kleine Molekülpeptide und sogar Aminosäuren ab, wodurch Muskelfilamente und Sehnenfilamente brechen, wodurch das Fleisch zart und geschmeidig wird und die Proteinstruktur vereinfacht wird, damit es vom menschlichen Körper nach dem Verzehr leichter verdaut und aufgenommen werden kann.
3.Keksweichmacher
Die enzymatische Reaktion von Papain dient dazu, das Protein des Teigs in kleine Molekülpeptide oder Aminoasen abzubauen, wodurch der Zugwiderstand des Teigs verringert wird und der Teig weicher, plastischer, weniger elastisch und leichter formbar wird. Die Dosierung variiert je nach Verarbeitungsmethode der Keksfabrik und dem Proteingehalt im Teig. Untersuchungen zeigen, dass es besser ist, 0.6-10,000 Einheiten/g pro Kilogramm Teig hinzuzufügen.
Anwendung in der wissenschaftlichen Forschung
Papain kann in Zellkulturexperimenten verwendet werden und wird im ersten Schritt der Zellkulturvorbereitung zum Trennen von Zellen verwendet. Nach der 10-minütigen Behandlung der kleinen Gewebestücke mit Enzymen kann die extrazelluläre Matrix, die die Zellen verbindet, aufgebrochen werden; dann kann die Reaktion mit Proteaseinhibitoren gestoppt werden, um zu verhindern, dass Papain die Zellen selbst weiter spaltet; und schließlich werden die Gewebestücke mit einer Pasteurpipette in einzelne Stücke zerlegt. Zellsuspension.
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