菠萝蛋白酶的制备

背景及概述^[1][3]

菠萝蛋白酶(bromelain)是从菠萝植株中提取的一类蛋白水解酶的总称，主要存在于菠萝茎和果实中，根据提取部位的不同，分为茎菠萝蛋白酶和果菠萝蛋白酶。菠萝蛋白酶的应用已有很长的历史，随着提取纯化技术的进步，它将有更广泛的应用。我国菠萝资源丰富，年产菠萝100万吨以上，每年都有大量的菠萝皮、茎被浪费掉。同时，我国对菠萝蛋白酶的需求量逐年增多，特别是高活性的菠萝蛋白酶。

在医药领域，对菠萝蛋白酶的纯度要求越来越高，甚至要明确起功能作用的具体成分，而目前工业化生产的酶很难达到此标准，就要求提取纯化技术要不断进步，以满足各领域的需求。菠萝蛋白酶作为生物活性物质，决定了其易受到外部环境的影响而失活。因此，在生产、储存、运输过程中保持所需的酶活至关重要，这就要求酶的固定化技术等要有所突破。

理化性质及结构^[1]

菠萝蛋白酶(Bromelain)，简称菠萝酶，也称为凤梨酶或凤梨酵素，是从凤梨科(Ananas comosus)植物中提取制备而得一种纯天然植物蛋白质。菠萝蛋白酶是一类巯基蛋白酶，其活性中心为巯基(-SH)，具很强的水解活性，能进行蛋白质水解等各种生化反应，还具有很强的分解纤维蛋白和血凝块的作用，可提高人体免疫力，因而，被广泛的用于食品、生物、医药和化工等行业。

菠萝蛋白酶作为有活性的蛋白质，易受到温度、pH、金属离子等的影响。菠萝蛋白酶的最适反应温度介于(55～60)℃，温度再高，酶的热失活增强，反应速度下降；菠萝蛋白酶的最适pH在6.5～7.5，在7.1附近达值，在酸性环境中，酶反应速度下降快，在碱性下有个较宽的应用范围，酶较稳定的pH范围在3.5～4.5。

菠萝蛋白酶

制备 ^[2]

(1)菠萝蛋白酶的提取：取菠萝果皮500克，洗净，切碎成2～3cm小块；加入含4mmol/L焦亚硫酸钠和5mmol/L乙二胺乙酸钠的水溶液，切碎后的菠萝果皮或茎叶与水溶液的固、液质量比为5∶1.5，匀浆；用200目尼龙布过滤并挤出滤液；3500r/min，离心10分钟，收集上清液，即得菠萝蛋白酶提取液，共计155ml；

(2)冷凝聚向上述步骤(1)所得菠萝蛋白酶提取液中加入0.5％的聚丙烯酸(PAA)后，搅拌均匀，置于4℃冷凝聚12小时；3500r/min，离心10分钟，收集沉淀，即为聚丙烯酸-菠萝蛋白酶；

(3)游离出菠萝蛋白酶及聚丙烯酸回收：向步骤(2)所得聚丙烯酸-菠萝蛋白酶中，加入可以溶解沉淀量的50mmol/L醋酸钙，使菠萝蛋白酶游离出来，同时生成聚丙烯酸-钙沉淀；3500r/min，离心10分钟，上清液即为菠萝蛋白酶液，共计145ml，沉淀为聚丙烯酸-钙；向所述聚丙烯酸-钙沉淀中加入沉淀体积2％的硫酸，即生成硫酸钙和聚丙烯酸；3500r/min，离心10分钟，沉淀为硫酸钙，上清液为聚丙烯酸(PAA)，回收聚丙烯酸，重复利用。

(4)固态酶制剂制备：向步骤(3)所得菠萝蛋白酶液中加入1/15mol/L，pH6.8的磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲液，4℃透析8小时；取出透析后的菠萝蛋白酶液，冷冻干燥，即得菠萝蛋白酶固体酶制剂，共计2.5g。

主要参考资料

[1] 李乃成, 贺艳丽, 凌沛学, & 张天民. (2007). 菠萝蛋白酶. 食品与药品, 9(1), 26-28.

[2] 章佩芬, 郭勇, & 罗焕敏. (2002). 菠萝蛋白酶的研究与应用进展. 华西药学杂志, 17(2), 128-129.

[3] 章佩芬, 陈敏华, & 郭利平. (2002). 菠萝蛋白酶应用的性质研究. 现代食品科技, 18(2), 16-17.