菠萝蛋白酶（巯基蛋白酶）

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更新时间：2023-05-22
菠萝蛋白酶
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巯基蛋白酶
菠萝蛋白酶（Bromelain，简称菠萝酶，亦称为凤梨酶或凤梨酵素）是从菠萝果茎、叶、皮提取出来，经精制、提纯、浓缩、酶固定化、冷冻干燥而得到的一种纯天然植物蛋白酶。其外观为浅灰色粉末状，分子量为33000 ，等电点9.55。品质最佳的菠萝蛋白酶是利用菠萝的中茎加工，采用超滤方法进行过滤浓缩，低温冷冻干燥而得的。产品已被广泛应用于食品、医药等行业。
基本信息
中文名
菠萝蛋白酶
外文名
Bromelain
分子量
约33000
外观
粉末
水溶性
可溶
展开
化合物简介
基本信息
中文名称: 菠萝蛋白酶
中文别名：菠萝蛋白酶;菠萝酶;菠萝蛋白酶;菠萝蛋白酶 20万单位;BROME LAINE 菠萝蛋白酶
英文名称: Bromelain
英文别名： STEM BROMELAIN;3.4.22.32;BROMELAIN;BROMELAIN PINEAPPLE;BROMELIN;EC 3.4.22.1;EC 3.4.22.32;EC 3.4.22.4
CAS号: 9001-00-7
分子量: 约33000
EINECS号:253-387-5
物化性质
外观与性状：浅黄色无定形粉末，微有特异臭。
等电点pH值：9.35
最适pH值：6～8
最适温度：55℃。
储存条件：−20°C
水溶解性：soluble
EPA化学物质信息：Bromelain, juice(9001-00-7)
主要作用原理：使多肽类水解为低分子量的肽类。尚有水解酰胺基键和酯类的作用。
毒性
类别：有毒物质
毒性分级：高毒
急性毒性：腹腔-大鼠LD50: 85 毫克/公斤；腹腔-小鼠 LD50: 37 毫克/公斤
可燃性危险特性
热分解排出刺激烟雾
储运特性
库房通风低温干燥
灭火剂：水，泡沫，沙土，二氧化碳，干粉
化学性质
白色至浅棕黄色无定形粉末。溶于水,水溶液无色至淡黄色,有时有乳白光,不溶于乙醇、氯仿和乙醚。属糖蛋白。主要作用原理是使多肽类水解为低分子量的肽类。尚有水解酰胺基键和酯类的作用。
组成结构
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菠萝蛋白酶是由多种不同分子量和分子结构的酶所组成的酶系，其中至少包含了5种蛋白水解酶。除此之外，有的还含磷酸酯酶、过氧化物酶、纤维素酶、其它糖苷酶及非蛋白物质。
菠萝蛋白酶是一种糖蛋白，分子结构中含有一个寡糖分子，由木糖（xylose，xy1）、岩藻糖（fucose，Fuc）、甘露糖（mannose，Man）和N—乙酰葡糖胺（N—aceltylglu2cosamine，GlcNAc）组成，共价连接在肽链上，Ishihara和Yasuda等人分别推测出了糖分子的结构。
理化性质
菠萝蛋白酶
菠萝蛋白酶的分子量为30000－33000，等电点为9.55，酶液的最大吸收波长为280nm。因其由多种酶分子构成，故在催化底物上具有多样性。它能分解蛋白质、肽、脂和酰胺，其水解蛋白的活性较木瓜蛋白酶高10倍以上。菠萝蛋白酶催化的必需基团不是糖分子，而是所含肽链中的巯基；另外，菠萝蛋白酶分子结构中的羧基和羟基亦与酶活性无关。
菠萝蛋白酶的催化活性易受到pH、温度、金属离子、EDTA及还原剂等的影响。该酶最适pH为7.1，最稳定的pH范围为3.9－4.2，最适反应温度为55℃。Mg2＋ 和Ca2＋ 在高浓度下对菠萝蛋白酶活性会产生抑制作用，但低浓度时具有促进作用；研究表明，Ca2＋ 与酶作用1h后，5－10mmol／LCa2＋ 酶的活性均有促进作用，其中当Ca2＋ 浓度为2mmol／L时，促进作用最明显。EDTA能符合菠萝蛋白酶反应所需的金属离子，使菠萝蛋白酶活性降低。半胱氨酸的盐酸盐在一定浓度范围内，对酶反应速度有促进作用：浓度太低时，促进作用减弱；浓度太高时，会表现出抑制作用，这可能与其还原作用所引起的酶其它基团结构发生改变有关。
生产方法
菠萝蛋白酶
取新鲜干净的菠萝皮、刺、芯等出汁率达45%以上的下脚料，压榨，取汁滤除果屑。滤液添加0.025-0.05%的苯甲酸，加5%高岭土进行吸附。将高岭土吸附物用饱和碳酸钠溶液调pH6.7-7.0后，加5%氯化钠，搅拌后压滤。取滤液用盐酸调pH4.8-5.1，加硫酸铵，静置沉淀，取沉淀减压干燥，即为菠萝蛋白酶。对菠萝下脚料计，收率0.054-0.103%。
生产方法由菠萝（Ananascomoslgs和A.bracteatus）果实及茎（主要利用其外皮）经压榨提取、盐析（或丙酮、乙醇沉淀）再分离、干燥而得。
制备
工业生产上对菠萝蛋白酶的制备主要是从菠萝的下脚料中提取，制备工艺有高岭土吸附法、单宁沉淀法、盐析法和超滤法等。由高岭土吸附法获得的菠萝蛋白酶虽然纯度较高，酶活力在410×106 U／g以上，但工艺流程长，原料消耗多，酶活总回收率低；单宁沉淀法比高岭土法简单，原料消耗少，酶活回收率较低，产品酶活力在315×106 －410×106 U／g，但两者均会对环境造成污染；盐析法获得的菠萝蛋白酶活性较低，纯度与药用要求相差甚远。相对来说，超滤法能有效分离提取菠萝蛋白酶。从超滤法提取菠萝蛋白酶的工艺流程上看，其操作步骤简单，并且该法具有无相变、低温、能耗少、活力损失小、操作简单等特点，应用于菠萝蛋白酶的浓缩和分离，不仅能保护其活性，降低生产成本，使用的有机溶剂可回收再生产，基本上没有废物排放，而且超滤透过液还可用作饮料添加剂，可以达到清洁生产的要求；另外，超滤法分离得到的菠萝蛋白酶质量好，纯度高，能达到医药级水平。
应用
在食品加工业的应用
1、焙烤食品：将菠萝蛋白酶加入生面团中，可使面筋降解，生面团被软化后易于加工。并能提高饼干与面包的口感与品质。
2、干酪：用于干酪素的凝结。
3、肉类的嫩化：菠萝蛋白酶将肉类蛋白质的大分子蛋白质水解为易吸收的小分子氨基酸和蛋白质。可广泛地应用于肉制品的精加工。
4、菠萝蛋白酶在其它食品加工业中的应用，有人已经用菠萝蛋白酶来增加豆饼和豆粉的PDI值和NSI值，从而生产出可溶性蛋白制品及含豆粉的早餐、谷类食物和饮料。其它还有生产脱水豆类、婴儿食品和人造黄油；澄清苹果汁；制造软糖；为病人提供可消化的食品；给日常食品添味等。
在医药、保健品业的应用
菠萝蛋白酶
1、抑制肿瘤细胞的生长：经相关临床研究观察表明，菠萝蛋白酶能抑制肿瘤细胞的生长。
2、对心血管疾病的防治：菠萝蛋白酶作为蛋白水解酶对心血管疾病的防治是有益的。它能抑制血小板聚集引起的心脏病发作和中风，缓解心绞痛症状，缓和动脉收缩，加速纤维蛋白原的分解。
3、用于烧伤脱痂：菠萝蛋白酶能选择性地除皮，使新皮移植得以尽早进行。动物实验证明，菠萝蛋白酶对邻近的正常皮肤无不良影响。局部使用抗生素不影响菠萝蛋白酶的效果。
4、消炎作用：菠萝蛋白酶在各种组织中能有效地治疗炎症和水肿(包括血栓静脉炎、骨骼肌损伤、血肿、口腔炎、糖尿病人溃疡及运动损伤)，菠萝蛋白酶具有激活炎症反应的潜力。菠萝蛋白酶还可治疗腹泻。
5、增进药物吸收：将菠萝蛋白酶与各种抗生素（如四环素，阿莫西林等）联用，能提高其疗效。相关研究表明，它能促进抗生素在感染部位的传输，从而减少抗生素的用药量。据推断，对于抗癌药物，也有类似的作用。此外，菠萝蛋白酶能促进营养物质的吸收。
在美容化妆品业中的应用菠萝蛋白酶具有嫩肤、美白去斑的优异功效。基本作用原理：菠萝蛋白酶可作用于人体皮肤上的老化角质层，促使其退化、分解、去除，促进皮肤新陈代谢，减少因日晒引起的皮肤色深现象。使皮肤保养呈现良好白嫩状态。
菠萝蛋白酶制剂在饲料中的应用
将菠萝蛋白酶加入饲料配方或直接混合在饲料中，可以大大提高蛋白质的利用率和转化率，并能开发更广的蛋白源，从而降低饲料成本。注意事项菠萝蛋白酶是一种生物活性物质，易受重金属离子（Fe2+、Cu2+、Hg+、Pb+等）和氧化剂的抑制及破坏，应避免与之接触。对于敏感性的部分人群，若长时间接触有可能刺激皮肤、眼睛和鼻粘膜膜组织，在操作过程中建议带好防护具。风险术语R36刺激眼睛。R37刺激呼吸系统。R36/37/38刺激眼睛、呼吸系统和皮肤。
安全信息
危险品标志B,Xn
危险类别码36/37/38-42
安全说明22-24-26-36/37
海关编码35079090
毒害物质数据 9001-00-7(Hazardous Substances Data)
药典标准
主要活性成分
本品系从菠萝皮、茎、芯中提取制备的蛋白水解酶，按干燥品计算，每1mg的效价应不少于800单位。
性状
本品为浅黄色或浅棕黄色粉末。本品在水中大部分溶解，在甲醇、乙醚和氯仿中几乎不溶。
鉴别
取本品约10mg，置大试管中，加水2ml混匀，加20%脱脂奶粉(取脱脂奶粉20g，加水80ml使溶解成乳液，用稀醋酸调节pH值至5.5，加水稀释至100ml)10ml，置37℃水浴中，乳液应凝固。
检查
1干燥失重
取本品，以五氧化二磷为干燥剂，在60℃减压干燥至恒重，减失重量不得过5.0%。
2炽灼残渣
取本品1.0g，依法检查(中国药典2015年版二部附录Ⅷ N)，遗留残渣不得过5.0%。
3砷盐
取本品1.0g，置坩埚中，加入硝酸镁乙醇溶液(1→10)ml，点火燃烧后，缓缓加热至灰化。放冷，残渣加盐酸5ml，水23ml，依法检查(中国药典20015年版二部附录Ⅷ J )，应符合规定(0.0002%)。
取炽灼残渣项下遗留的残渣，加硝酸0.5ml，蒸干，至氧化氮蒸气除尽，放冷，加盐酸2ml，水浴上蒸干后，加水溶解使成25ml，加稀盐酸4ml与过硫酸铵50mg，依法检查(中国药典20015年版二部附录Ⅷ G)，与标准铁溶液2ml制成的对照液比较，不得更深(0.002%)。
取本品5.0g，加酒石酸2g，水50ml，摇匀，依法检查(中国药典2015年版二部附录Ⅷ F)应符合规定。
效价测定
对照品溶液的制备 取105℃干燥至恒重的酪氨酸适量，精密称定，加0.1mol/L盐酸溶液制成每1ml中约含50μg的溶液。
含量测定
精密量取供试品溶液1.0ml，置具塞试管(15mm×130mm)中，于(37±0.5)℃水浴预热5分钟，精密加入(37±0.5)℃预热的底物溶液(取硅胶干燥器中干燥至恒重的酪蛋白0.6g，精密称定，置烧杯中，加0.05mol/L磷酸氢二钠溶液80ml，水浴中加热溶解，放冷，用1mol/L盐酸调节pH值至7.0，转移到100ml量瓶中，加水至刻度，临用新配)5.0ml，立即振摇，置(37±0.5)℃水浴中准确反应10分钟后，加三氯醋酸溶液(取三氯醋酸1.8g，无水醋酸钠2.99g，冰醋酸液1.9ml，加水使溶解并稀释至100ml)5.0ml，振摇，于(37±0.5)℃水浴中准确放置40分钟，用干燥滤纸滤过，取续滤液，在2小时内，照分光光度法(中国药典2015年版二部附录Ⅳ A)，以水为空白，在275nm的波长处测定吸收度A，再精密量取供试品溶液1.0ml，加上述三氯醋酸溶液5.0ml，振摇，精密加入底物溶液5.0ml，同法操作，测定吸收度A。
化合物相关药品说明
药理作用：
本品是从菠萝液汁中提出的一种蛋白水解酶，临床上可用作抗水肿和抗炎药。口服后能加强体内纤维蛋白的水解作用，将阻塞于组织的纤维蛋白及血凝块溶解，从而改善体液的局部循环，导致炎症和水肿的消除。与抗生素、化疗药物并用，能促进药物对病灶的渗透和扩散。它的优点是：分解纤维蛋白的大分子，但不破坏凝血所必需的纤维蛋白原。
适应症：
可用于各种原因所致的炎症、水肿、血肿、血栓症如支气管炎、支气管哮喘、急性肺炎、产后乳房充血、乳腺炎、产后血栓静脉炎、视网膜炎等，与抗菌药物合并治疗关节炎、关节周围炎、蜂窝织炎、小腿溃疡等，均有效。
用法用量：
（1）口服 1日3～4次，1次10万单位（2片）。（2）外用 0.1%～0.2%生理盐水溶液外敷,1日1～2次。
不良反应：
口服可引起恶心呕吐、腹泻、胃痛、胃酸增多、胃溃疡等消化道反应，极少数可引起鼻出血、月经过多、痛经和子宫出血等。严重肝肾病患者或血液凝固功能不全患者忌用。
注意事项：
（1）胃肠道溃疡、严重肝肾疾病或血液凝固功能不全的患者忌用。（2）遇胃蛋白酶被破坏，故片剂宜吞服，不要嚼碎。
参考资料
[1]
菠萝蛋白酶研究与应用[引用日期2013-03-19]
[2]
菠萝蛋白酶[引用日期2013-03-19]