9001-00-7 / 菠蘿蛋白酶的應用

背景^[1-3]

菠蘿蛋白酶又稱菠蘿酶。由菠蘿汁、皮等提取的巰基蛋白酶。淺黃色無定形粉末，微有特異臭。分子量33000。對酪蛋白、血紅蛋白、BAEE的最適pH值是6～8，對明膠是pH值5.0。酶活性受重金屬抑制。略溶于水，不溶于乙醇、丙酮、氯仿和乙醚。它優(yōu)先水解堿性氨基酸(例如精氨酸)或芳香族氨基酸(例如苯丙氨酸、酪氨酸)的羧基側上的肽鏈，選擇性水解纖維蛋白，可分解肌纖維，而對纖維蛋白原作用微弱?？捎糜谄【瞥吻濉⑺幱弥涂寡紫[。

菠蘿蛋白酶

生產方法

取新鮮干凈的菠蘿皮、刺、芯等出汁率達45%以上的下腳料，壓榨，取汁濾除果屑。濾液添加0.025-0.05%的苯甲酸，加5%高嶺土進行吸附。將高嶺土吸附物用飽和碳酸鈉溶液調pH6.7-7.0后，加5%氯化鈉，攪拌后壓濾。取濾液用鹽酸調pH4.8-5.1，加硫酸銨，靜置沉淀，取沉淀減壓干燥，即為菠蘿蛋白酶。對菠蘿下腳料計，收率0.054-0.103%。生產方法由菠蘿（Ananas comoslgs和A.bracteatus）果實及莖（主要利用其外皮）經(jīng)壓榨提取、鹽析（或丙酮、乙醇沉淀）再分離、干燥而得。

菠蘿蛋白酶的作用：

1、抑制腫瘤細胞的生長

經(jīng)相關臨床研究觀察表明，菠蘿蛋白酶能抑制腫瘤細胞的生長。

2、對心血管疾病的防治

菠蘿蛋白酶作為蛋白水解酶對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臟病發(fā)作和中風，緩解心絞痛癥狀，緩和動脈收縮，加速纖維蛋白原的分解。

3、用于燒傷脫痂

菠蘿蛋白酶能選擇性地除皮，使新皮移植得以盡早進行。動物實驗證明，菠蘿蛋白酶對鄰近的正常皮膚無不良影響。局部使用抗生素不影響菠蘿蛋白酶的效果。

4、消炎作用

菠蘿蛋白酶在各種組織中能有效地治療炎癥和水腫（包括血栓靜脈炎、骨骼肌損傷、血腫、口腔炎、糖尿病人潰瘍及運動損傷），菠蘿蛋白酶具有激活炎癥反應的潛力。菠蘿蛋白酶還可治療腹瀉。

5、增進藥物吸收

將菠蘿蛋白酶與各種抗生素（如四環(huán)素，阿莫西林等）聯(lián)用，能提高其療效。相關研究表明,它能促進抗生素在感染部位的傳輸，從而減少抗生素的用藥量。據(jù)推斷，對于抗癌藥物，也有類似的作用。此外，菠蘿蛋白酶能促進營養(yǎng)物質的吸收。

應用^[4][5]

用于醋酸纖維素微球的制備及吸附菠蘿蛋白酶的研究

通過一步法合成1-烯丙基-3-甲基咪唑氯鹽（[Amim]Cl）離子液體,采用酸堿法從蔗渣纖維素中提取了纖維素,并通過均相法對纖維素進行改性得到醋酸纖維素。以醋酸纖維素為原料,1-烯丙基-3-甲基咪唑氯鹽（[Amim]Cl）離子液體作為溶劑,并通過反相懸浮法制備醋酸纖維素微球,以再生醋酸纖維素微球為吸附劑,菠蘿蛋白酶為吸附模型,研究多個因素對吸附過程的影響。

主要研究結論如下:1.研究了以醋酸纖維素為原料、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯鹽（[Amim]Cl）離子液體為溶劑,采用反相懸浮法制備再生醋酸纖維素微球。研究了醋酸纖維素的質量分數(shù)、體系溫度、攪拌速度、連續(xù)相用量因素對再生醋酸纖維素微球粒徑分布范圍的影響;并在單因素的基礎上設計3因素4水平的正交試驗,結果表明:再生醋酸纖維素微球的最佳制備工藝為:醋酸纖維素的質量分數(shù)為4%,攪拌速度650r/min,反應溫度80℃。影響粒徑分布范圍的因素大小順序為:醋酸纖維素質量分數(shù)>攪拌速度>反應溫度。

2.研究了采用粒度分析儀、傅里葉紅外光譜（FT-IR）、X射線衍射（XRD）、場發(fā)射掃描電鏡（SEM）等對優(yōu)化條件下制備的再生醋酸纖維素微球進行表征,結果表明:再生醋酸纖維素微球的晶型由晶型I轉變?yōu)榫虸I,晶型I為蔗渣纖維素,晶型II為醋酸纖維素,醋酸纖維素微球具有多孔結構。

3.研究了以反向懸浮法制備的再生醋酸纖維素微球為吸附劑,菠蘿蛋白酶為吸附模型,研究溶液p H值、菠蘿蛋白酶的初始濃度、反應溫度、吸附時間因素對吸附過程的影響。結果表明:吸附時間為240min,震蕩溫度為40℃,溶液的初始濃度為1200mg/L,溶液p H值為9.0的條件下再生醋酸纖維素微球對菠蘿蛋白酶的吸附量為469.1mg/g。

4.研究了對吸附數(shù)據(jù)進行動力學模擬,模擬結果表明,再生醋酸纖維素微球對菠蘿蛋白酶的吸附過程更符合二級動力學模型。等溫吸附模型參數(shù)表明再生醋酸纖維素微球對菠蘿蛋白酶的吸附符合Langmuir等溫吸附模型,屬于單層吸附。根據(jù)熱力學參數(shù)中?G<0時,表明吸附過程是自發(fā)進行的;ΔS>0,說明吸附過程是吸熱反應,升高溫度有利于吸附;ΔH>0,且高于40KJ.mol-1,本實驗的ΔH為50.78KJ.mol-1,絕對值大于40KJ.mol-1,表明吸附過程中主要作用力為化學鍵力,說明化學吸附占主要作用。動力學結果表明,再生醋酸纖維素微球對菠蘿蛋白酶的吸附符合Mckey二級吸附動力學模型。

參考文獻

[1]Cellulose levulinate:a protecting group for cellulose that can be selectively removed in the presence of other ester groups[J].Xueyan Zheng,Daiqiang Xu,Kevin J.Edgar.Cellulose.2015(1)

[2]Nano composite coating based on cellulose nanofibers/carbon nanoparticles:application to voltammetric determination of clonazepam[J].Saeed Shahrokhian,Hamed Balotf,Masoumeh Ghalkhani.Journal of Solid State Electrochemistry.2015(1)

[3]Bromelain:an overview of industrial application and purification strategies[J].Zatul Iffah Mohd Arshad,Azura Amid,Faridah Yusof,Irwandi Jaswir,Kausar Ahmad,Show Pau Loke.Applied Microbiology and Biotechnology.2014(17)

[4]Gene Expression Analysis in MCF-7 Breast Cancer Cells Treated with Recombinant Bromelain[J].Nour Fouz,Azura Amid,Yumi Zuhanis Has-Yun Hashim.Applied Biochemistry and Biotechnology.2014(7)

[5]侯向華.醋酸纖維素微球的制備及吸附菠蘿蛋白酶的研究[D].廣西民族大學,2017.