菠萝蛋白酶的应用

背景^[1-3]

菠萝蛋白酶又称菠萝酶。由菠萝汁、皮等提取的巯基蛋白酶。浅黄色无定形粉末，微有特异臭。分子量33000。对酪蛋白、血红蛋白、BAEE的最适pH值是6～8，对明胶是pH值5.0。酶活性受重金属抑制。略溶于水，不溶于乙醇、丙酮、氯仿和乙醚。它优先水解碱性氨基酸(例如精氨酸)或芳香族氨基酸(例如苯丙氨酸、酪氨酸)的羧基侧上的肽链，选择性水解纤维蛋白，可分解肌纤维，而对纤维蛋白原作用微弱。可用于啤酒澄清、药用助消化和抗炎消肿。

菠萝蛋白酶

生产方法

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（Ananas comoslgs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。

菠萝蛋白酶的作用：

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。

应用^[4][5]

用于醋酸纤维素微球的制备及吸附菠萝蛋白酶的研究

通过一步法合成1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐（[Amim]Cl）离子液体,采用酸碱法从蔗渣纤维素中提取了纤维素,并通过均相法对纤维素进行改性得到醋酸纤维素。以醋酸纤维素为原料,1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐（[Amim]Cl）离子液体作为溶剂,并通过反相悬浮法制备醋酸纤维素微球,以再生醋酸纤维素微球为吸附剂,菠萝蛋白酶为吸附模型,研究多个因素对吸附过程的影响。

主要研究结论如下:1.研究了以醋酸纤维素为原料、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐（[Amim]Cl）离子液体为溶剂,采用反相悬浮法制备再生醋酸纤维素微球。研究了醋酸纤维素的质量分数、体系温度、搅拌速度、连续相用量因素对再生醋酸纤维素微球粒径分布范围的影响;并在单因素的基础上设计3因素4水平的正交试验,结果表明:再生醋酸纤维素微球的制备工艺为:醋酸纤维素的质量分数为4%,搅拌速度650r/min,反应温度80℃。影响粒径分布范围的因素大小顺序为:醋酸纤维素质量分数>搅拌速度>反应温度。

2. 研究了采用粒度分析仪、傅里叶红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、场发射扫描电镜（SEM）等对优化条件下制备的再生醋酸纤维素微球进行表征,结果表明:再生醋酸纤维素微球的晶型由晶型I转变为晶型II,晶型I为蔗渣纤维素,晶型II为醋酸纤维素,醋酸纤维素微球具有多孔结构。

3. 研究了以反向悬浮法制备的再生醋酸纤维素微球为吸附剂,菠萝蛋白酶为吸附模型,研究溶液p H值、菠萝蛋白酶的初始浓度、反应温度、吸附时间因素对吸附过程的影响。结果表明:吸附时间为240min,震荡温度为40℃,溶液的初始浓度为1200mg/L,溶液p H值为9.0的条件下再生醋酸纤维素微球对菠萝蛋白酶的吸附量为469.1mg/g。

4.研究了对吸附数据进行动力学模拟,模拟结果表明,再生醋酸纤维素微球对菠萝蛋白酶的吸附过程更符合二级动力学模型。等温吸附模型参数表明再生醋酸纤维素微球对菠萝蛋白酶的吸附符合Langmuir等温吸附模型,属于单层吸附。根据热力学参数中?G<0时,表明吸附过程是自发进行的;ΔS>0,说明吸附过程是吸热反应,升高温度有利于吸附;ΔH>0,且高于40KJ.mol-1,本实验的ΔH为50.78KJ.mol-1,绝对值大于40KJ.mol-1,表明吸附过程中主要作用力为化学键力,说明化学吸附占主要作用。动力学结果表明,再生醋酸纤维素微球对菠萝蛋白酶的吸附符合Mckey二级吸附动力学模型。

参考文献

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[5]侯向华.醋酸纤维素微球的制备及吸附菠萝蛋白酶的研究[D].广西民族大学,2017.