食品分野でのpapain粉の用途は何ですか?

papainは、熟していないパパイヤ(carica papaya)の新鮮なラテックスに由来するプロテアーゼ酵素であり、スルフヒドリル(- sh)ペプチド鎖を含むエンドペプチダーゼである。広範な特異性を持つプロテアーゼおよびエステラーゼ活性を示し、動物および植物のタンパク質、ペプチド、エステル、アミドを効果的に加水分解する。また、タンパク質の加水分解物をタンパク質様物質に合成する合成機能も有しています。工業的に使用されているpapainは、一般的に精製されていない多酵素系である。乾燥させ取得papain知られるパパイヤ乳液は少なくとも4つの主要酵素种含んでいる:papain、chymopapain、papain proteinaseΩ(パパイヤproteinaseΩ)、及びchymopapain M (chymopapain M) "[1]、その中のchymopapainは最高内容水溶性性たん白質の45%をを占めた。

papainは水とグリセロールに非常に溶け、無色または淡黄色の溶液を形成し、時々乳白色に見える;有機溶媒にはほとんど溶けない。最適なphは5.7(一般的には3 ~ 9.5)で、中性または弱酸性の条件下でも活性を維持する。最適温度は55 ~ 60°c(一般的には10 ~ 85°cが有効)で耐熱性が高く、90°cでも活性を維持する。酸化剤によって阻害され、還元剤によって活性化される。

1 papainの抽出プロセス

1.1従来の抽出法

パパインを抽出する最も原始的な方法は乾燥法であり、パパイヤパルプに保護剤を添加して遠心分離し、上清を集めて55 - 60°cの強制乾燥炉で乾燥させる。乾燥した材料は、粗酵素製品を得るために粉砕されました。Yiら[2]得られる酵素23.1%の収益率を保障今回の手法を使えば、でもには不利酵素が働き保持あっ酵素が働きがわずか0.16×10⁵U / g色纯度と製品の比較的低いした。

パパインの抽出はタンニン沈殿法を用いて広く研究されている。yiら[2]は、この方法を用いてpapainを抽出した。まず、パパイヤ果汁を遠心分離機で遠心分離し、タンニン濃度が一定レベルになるまで、溶解したタンニン溶液をゆっくりと上浄液に加えながら、連続的に攪拌する。溶液を放置してタンニン-酵素複合体を沈殿させ、phを調整し、沈殿物を真空乾燥させて酵素生成物を得た。その結果、この方法を生み出した低酵素率が7.3%に過ぎないが、から3.53×10酵素が働きが相対的に高かったに⁵U / g。しかし、この方法には環境汚染などの問題があります。

1.2現在、一般的に使用される抽出方法

現在では、限外ろ過、凝集、塩沈殿がパパインの分離と抽出に一般的に使用されている。

1.2.1パパインを抽出するための限外ろ過法

tan jingら[3]は、限外ろ過技術を用いてpapainを分離した。まず、中空糸限外ろ過膜の洗浄処理を行い、圧力と流量を制御した上で限外ろ過を行いました。パパインは、限外ろ過時に保持される高分子物質で、水や小分子の不純物が膜を通過することで分離・精製を行う。実験の結果、papainの活性は、限外ろ過前の1.22倍、タンパク質含有量は2.8倍であり、papainの純度が限外ろ過後に上昇することを示した。しかし、papainは高分子物質であるため、限外ろ過の際に膜表面に蓄積し、濃度分極を起こして徐々に限外ろ過速度を低下させ、酵素収率に影響を与える。

1.2.2塩を用いたpapain抽出法

wang libinら[4]は以前、硫酸アンモニウムを沈殿させてpapainを分離していた。粗酵素溶液に一定濃度の硫酸アンモニウム溶液を加えて塩漬けした後、phを調整し、遠心分離して沈殿を回収し、乾燥させて酵素生成物を得た。実験の結果、この方法で調製したpapainは、酵素比活性が1184 u /mgと比較的高く、化粧品原料として適していることがわかりました。しかし、この方法では大量の塩を使用するため、酵素中の灰の含有量が増加すると同時に、papainの活性が低下します[5]。したがって、塩沈殿法はpapainを抽出するための理想的な方法ではない。

1.2.3凝集papainの分離精製法

凝集法では、papainラテックス水抽出物に特定の化合物を添加すると、papainと不溶性の錯体を形成し、酵素を沈殿させて溶液から分離する。he jiqin[6]らは凝集技術を用いてpapainの精製を研究した。実験の結果、適切な条件下で凝集処理を行うことで、papainの収率は95 ~ 97%に達した。しかし、この方法は特異度が低いため、papainは純度が低く不純物含有量が高い。

1.3 papain抽出のための新技術

1.3.1 papainの超音波抽出

超音波抽出は、天然植物の活性成分の抽出に広く応用されている新規抽出技術である。超音波によるキャビテーション効果[7]が溶剤を高めます#細胞壁への39;の浸透は、細胞内外間の物質移動を強化し、細胞壁を混乱させ、それによって細胞内成分の放出を促進し、抽出プロセスを強化する[8]。超音波によって形成されるマイクロジェット効果も抽出効率を向上させる重要な要素です。

xiao guiping[9]は以前、超音波抽出法を用いてパパイヤからパパインを抽出した。新鮮なパパイヤを選び、洗浄し、切り分けて粉砕した。果実の果肉はペーストにブレンドされました。特定の条件下で超音波処理を行い,遠心分離,精製,ろ過を行った。次に、上清を限外ろ過で濃縮し、酵素溶液サンプルを採取した。その結果、超音波出力300 w、超音波処理時間200秒、果肉質量分率30%の場合、酵素活性は未処理の場合の1.71倍であった。

超音波抽出法により得られた粗酵素溶液は、酵素含有量が少なく、不純物が多く含まれています。膜分離による予備精製・濃縮後、さらなる精製が必要となります。今回の研究では、酵素の活性と純度を高めるためのさらなる研究が必要となる。

1.3.2papain抽出のためのアフィニティ膜クロマトグラフィー

アフィニティ膜クロマトグラフィーは、1980年代後半に開発された生体高分子の分離・精製技術です。膜分離と親和性分離を組み合わせたもので、膜分離と親和性分離の両方の特徴を取り入れています。nie hualiら[10]は、ナイロン膜を基材とし、その表面をキトサンで修飾して非特異的な吸着を低減した上で、色素リガンドであるcibacron blue f3gaを結合させた新しいタイプの親和性膜クロマトグラフィー材料を得て、papainを分離した。その結果、アフィニティ膜はpapain (235.3 mg/g)の吸着能力が高く、優れたクロマトグラフィー性能を示しました。このアフィニティ膜を用いてパパイヤ粉末からパパインを分離精製したところ、精製係数は46.5倍に達した。

アフィニティ膜クロマトグラフィーは、従来の膜分離やアフィニティクロマトグラフィーと比較して、高い精製係数、低い圧力降下、短い分析時間、分離時の生体分子の変性確率が低いなどの利点があるだけでなく、より速い送り速度を可能にします。さらに、カラムアフィニティクロマトグラフィー[11]と比較して、大規模な精製・分離にも容易に対応できます。

1.3.3 二相抽出を用いたパパイン抽出

二相抽出は、2つの相の分布係数の違いを利用して物質を抽出する方法です。sarote nら[12]は、二相法を用いてpapainを抽出し、8%のポリエチレングリコールと15%の硫酸アンモニウムからなる二相法が、酵素比活性1,659 u /mg、収率86.2%でpapainの抽出効率に最も優れていることを示した。

二相水抽出法は、目標生成物の高収率、連続運転の容易さ、残留有機溶剤の不要、経済的な分離プロセスなどの利点があります。それはpapainの準備のための場所を持つべきです;しかし、これまで中国ではそのような報告は発表されていない。papainアプリケーションの継続的な開発に伴い、papainの純度要件も増加しています。したがって、papainを準備するためのより具体的な方法が急務である。高純度パパインの分離・抽出に有効な方法として、二相抽出技術を開発することは大きな意義があります。

要約すると、papainの抽出方法は一般的に典型的ではなく、典型的には塩の沈殿、濾過、遠心分離、濃縮、結晶化、および乾燥のような方法の組み合わせを含む。酵素の物理化学的性質に基づいて抽出プロセスを最適化することで、資源利用を最大化し、可能な限り高い経済的利益を得ることができます。

2  の固定化papain

papainの高いコストと再利用性のため、研究者は固定化されたpapainの調製を検討してきた。固定化されたpapainは、酸性、アルカリ性、有機媒体での不活性化を回避し、酵素の繰り返し使用を可能にし、生産コストを削減することができます。一般的な固定化法には、吸着、キャリア架橋、カプセル化などがある。

2.1吸着方法

固体吸着剤の表面に酵素や酵素を含む細菌細胞を吸着して酵素を固定化する方法を吸着という。一般的に使用される吸着剤には、活性炭、酸化アルミニウム、珪藻土、多孔質セラミックス、多孔質ガラス、シリカゲル、カルボキシラパタイトなどがあります。

fang huanらは[13]、リン酸緩衝液で処理した多孔質セラミック膜を固定化酵素の担体として用い、物理的吸着を用いてパパインを固定化した。その結果、溶液酵素濃度1.0 ~ 2.0 mg/ ml、ph 7.0で酵素を2時間固定化した場合、酵素活性は最高111.1 u /g、活性回復率57.9%、半減期54日であった。

2.2キャリア架橋法

架橋法は、二機能性試薬を用いて酵素分子間または酵素分子と固相担体間の架橋を誘導し、固定化酵素を調製する。一般的に使用される二機能性試薬は、グルタルアルデヒドとヘキサメチレンテトラミンである。

gao mingxiaら[14]は、papainを固定化するために、キトサンを担体、グルタルアルデヒドを架橋剤として用いた。その結果、キトサン固定化パパンの最適条件は、キトサン濃度2.5%、酵素負荷0.3 g/gキャリア、反応時間6時間、温度15°c、ph 7.5、酵素活性回復率38.98%であった。固定化酵素は5回の再利用後も活性の50%以上を保持した。

2.3埋め込み方法

多孔質の担体に酵素や酵素を含む細菌細胞を埋め込み、酵素を固定化する方法は埋め込み法と呼ばれる。

jin feng[15]は、微小多孔質デンプン-アルギン酸ナトリウム埋め込み法を用いてpapainを固定化し、その結果、固定化されたpapainを調製するための最適な条件は、微小多孔質デンプン濃度4%、アルギン酸ナトリウム濃度3%、caclゾル濃度5.5%であることを示した。このときの最適phは5.7であり、最適温度は72°cであった。その熱安定性、動作安定性、機械的強度は、すべての程度に改善され、低い動作コストで、産業用途に適しています。

2.4その他の新しいメソッド

近年、研究者は新しい固定化担体と方法を開発し続け、有望な成果を上げています。zou zhechangら[16]シリカメソポーラス発泡体を担体として用いた固定化papain。その結果、最適な反応温度は遊離酵素より10°c高く、最適なphはアルカリ性方向に0.5ユニットシフトし、酵素活性は65.1%を維持した。lin yinら[17]高融点アルコールリグニンを化学修飾し、酵素的に加水分解して親水性を高め、新規高分子高融点アルコールリグニンフェノール(hbsリグニンフェノール)とリグニンアミノフェノール誘導体を合成し、これらの材料を用いてpapainの固定化を検討した。その結果、酵素修飾されたリグニンアミノフェノールとhbsリグニンフェノールに吸着された場合のpapainの活性回復率は50%以上に達し、固定化酵素の優れた担体としての可能性を示しました。

3食品産業におけるpapainの現在のアプリケーション

3.1肉のtenderizerとして

生活水準の向上に伴い、食糧安全保障の問題を解決した後、人々は徐々に肉の品質と質感に対する高い要求を開発している。熟成させた家畜や家禽の肉は、調理したときには、ざらざらとした硬い食感を持つ。しかし、粉末を加えると柔らかく柔らかくなる。

肉軟化剤の主要成分の1つはpapainであり、これは筋線維や結合組織のタンパク質を分解することができるシステインプロテアーゼである[18]。ミオシンとコラーゲンを小さなペプチドやアミノ酸に分解することで、筋肉繊維や腱繊維を破裂させ、肉を柔らかく滑らかにし、カリッとさせます。これによりタンパク質の構造が単純化され、消化や吸収が容易になります。一方、蒸す工程や煮沸工程では、温度が高いときにテンディライザーが最も効果的に働きます。パパンは耐熱性が高く、90°cでも活性を維持するため、軟質粉末の製造に最適です。

lei changguiらは[19]、牛肉の筋肉繊維断片化指数(mfi)およびせん断力に対するpapainの影響を研究するために、新鮮な牛肉を原料として使用した。で解決の結果受けpapain濃度わずか0.007%牛肉輸出に対する一番tenderizing効果を収め、そもそもZ-lines谷間推進papain作れるのため目立って増えが筋肉繊維フラグメント指数(MFI)とで切取力が鳴りやまなかった蓄積時間が急減した。

B m . naveenaら[20]は、水牛の肉に対する様々な植物プロテアーゼの軟化効果を調べた。その結果、papain処理した水牛肉は、筋原繊維のタンパク質溶解度が有意に上昇し、せん断力が有意に低下した。

papainはタンパク質の加水分解能力に優れているため、様々な分野で応用が可能です。海洋釣り 価値の低い魚が大きな割合を占めています適切に利用されなければ、これは大量の廃棄物をもたらすでしょう。私たちはpapainを使用して、良好な水溶性、低脂肪、低灰分、高タンパク質含有量を特徴とし、魚の肉や魚のタンパク質濃縮物よりも優れた濃縮加水分解タンパク質を生成することができます。papainはまた、食品の褐変を防止し、屠殺中に動物の骨から残った肉を回収するためにも使用できます[21]。

3.2ビールの品質向上剤として

主にビールの品質向上に使われます。papainは、ビールのタンパク質を加水分解し、いくつかの形成された複合体を部分的に加水分解し、より多くのペプチドまたはアミノ酸を生成し、凍結時のビールの高い透明度を確保し、オリジナルのペプチドとアミノ酸の組成と比率を最適化しながらビールの味を向上させ、効果的にビールの品質を向上させることができます。报道によると、濃度でpapain追加の凍結にビールに0.08 mg / 100 mL収益率の記憶一番解明効果のある、増えている游离アミノ酸コンテンツの濁り削減68.75%、など自由アミノ酸の増加threonineように、微量、とアルギニン8.2倍、0.2回1.1倍は、それぞれ。[22]ている。

3.3ビスケット軟化剤として

クッキーやペストリーにpapainを使用すると、チオールを分解し、生地のグルテン強度を低下させ、クッキーのクラム構造を改善し、クラムのテクスチャーを強化し、歩留まりを向上させながら欠陥率を低下させることができます。さらに、脂肪と糖の使用を減らすことができます。これは、高、中、低グレードのクッキー、ペストリー、および様々な味のパンの生産に適しています[23]。

3.4調味料の製造に使用されます

Brewer'の酵母はビール産業の副産物です。papainの作用により、香り豊かな酵母エキスが抽出され、これを調味して酵母調味料を作ることができる。これは優れた調味料として機能し、醸造所の価値と活用を高めます' s酵母。

3.5栄養健康製品業界で使用されています

papainは主に2つの経路を通じて健康補助食品として使用されている。1つは消化器系の障害を軽減するために腸内コーティングされた錠剤として経口投与される消化補助剤である。もう一つは、特殊なタンパク質を含む動植物を分解して、さまざまな栄養補助食品にすることです。fang fuyongら[24]は、papainを用いてバフェアサリの肉を加水分解し、その結果、加水分解物には約923.0 mg/100 ml(トリプトファンは含まない)の高い遊離アミノ酸が含まれ、必須アミノ酸が33.0%を占めることを示した。バフェイのハマグリ肉は、複合プロテアーゼで加水分解され、適切に調製された後、栄養豊富な、特定の健康上の利点を持つ魚介類風味の経口液体を生成するために使用することができる。

3.6ペットフード生産への応用

papainでペットフードを処理すると、粘度を下げ、食感を改善し、風味を向上させることができます。さらに、パパインは駆虫剤の性質を持ち、パパイヤ汁は哺乳類宿主の腸から線虫を追い出すのに用いられる。

さらに、papainは化学および製薬産業に適用することができます。例えば、洗濯粉などの洗剤に「パパイン」を添加することで、衣服の血痕や汗の汚れを素早く取り除くことができます。さらに、papainは、伝統的な中国医学成分の効果的な抽出を促進することができ、rh血液型の識別を支援し、腫瘍の補助治療に使用されます。

4展望

現在、パパンは肉、ビール、調味料などの食品業界で広く使用されています。中国の生活水準の向上に伴い、食品の安全性や栄養に対する関心が高まっている。papainは、健康に役立つ口腔液などの安全で栄養価の高い食品を生産するために使用することができ、有望な市場を持っています。

また、食品・医薬品を中心とした様々な業界での需要拡大に対応するため、低コストで高純度なパパインの分離・精製方法の研究は非常に重要です。そのため、papainの抽出・分離精製技術を深く研究し、高品質なpapainを得ることは重要な実用的価値を有する。

参照

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