1) Protease (Papain) là: các chất proteolytic được tinh chế từ quả đu đủ Carica Papaya (L) (Fam.Caricaceae) 2) Các hoạt chất của Protease (Papain): Papain (papaya peptidase I, cystein proteinase) và Chymopapain (cystein proteinase) 3) Các phản ứng được xúc tác: Các enzyme này thủy phân các polypeptid, các amid và ester, đặc biệt tại các liên kết của các amino acid có tính base, hoặc leucin hoặc glycin, tạo ra các peptid với phân tử lượng nhỏ hơn. 4) Cảm quan: Dạng bột vô định hình hoặc dạng lỏng có màu trắng đến vàng nâu nhạt; tan trong nước, dung dịch từ không màu đến vàng nhạt và đôi khi có màu trắng đục; không tan trong cồn, clorform và ether 5) Ứng dụng của Protease (Papain):
- Chữa bệnh giun kim, gium đũa. - Dùng tiêu diệt các dị vật thừa, các protein chết trong cơ thể. Hỗn hợp papain-bromelin-celluloza được sử dụng hiệu quả để phá sỏi thận. - Làm thành phần chính của các loại thuốc trị bệnh biếng ăn, ăn không tiêu. - Làm 1 sổ vi trùng gram (+) và gram (-) ngưng phát triển, vi trùng thương hàn, Staphylococus rất nhạy cảm với papain. - Protease (Papain) có tác dụng giảm độc tố với toxin và toxabumin: - Dung dịch papain cysteine salicilate có công dụng chữa bỏng. - Protease (Papain) có tác dụng lên hệ mạch dùng trị bệnh bạch cầu, viêm họng… 5.2. Trong công nghiệp thực phẩm: - Protease (Papain) được sử dụng rất rộng rãi trong chế biến thịt, cá và đã mang lại hiệu quả kinh tế cao. Với phương pháp này, người ta có thể biến đổi những loại thịt cá rẻ tiền, khô cứng, những phần không ngon thành các chế phẩm có tính chất tốt hơn. - Protease (Papain) còn được dùng để thủy phân protein và ngăn ngừa vi khuẩn gây thối, do nhiệt độ tối ưu của nó là 70 độ C. - Protease (Papain) được dùng để làm mềm thịt, dùng để thủy phân gan cá ngừ làm thuốc bổ. Papain còn được dùng trong sản xuất bia vì nó giúp tiêu hóa các protein còn hòa tan trong bia.  5.3. Trong các ngành công nghiệp khác: - Protease (Papain) được dùng làm mềm da trong ngành công nghiệp thuộc da, dùng tẩy các vết máu trên quần áo. - Trong công nghiệp mỹ phẩm, Protease (Papain) được dùng để tẩy các vết nám, tàn nhang trên da, làm cho da mềm mại hơn. 6. Tính chất của Protease (Papain) 6.1. Tính chất vật lý
6.2. Tính chất hóa học a) Cấu tạo hóa học: - Protease (Papain) là 1 endoprotease có chứa 16% N và 1.2% S. Papain là 1 protease thiol, theo nghiên cứu của R. L. Hill và E. L Smith, papain là 1 chuỗi polypeptide gồm 185 amino acid, trọng lượng phân tử là 20.900 Dalton. - Thành phần hóa học:
Theo kết quả phân tích bằng tia X, phân tử papain được cấu tạo bởi 212 acid amin trong đó không có chứa methionine. Phân tử lượng khoảng 23,350 Da, phân tử là một mạch polypeptide với đầu N là isoleucine, đầu C là asparagine, có 6 gốc cysteine tạo thành 3 cầu disulfur ở các vị trí 22-63, 56-95, 153-200 không có chức năng sinh học, chỉ làm tăng tính bền vững của cấu trúc và một nhóm – SH tự do ở vị trí 25. b) Cấu trúc không gian Phân tử papain có dạng hình cầu với kích thước 36 x 48 x 36AO và mạch chính bị gấp thành hai phần riêng biệt bởi một khe. Trung tâm hoạt động nằm tại bề mặt của khe này, nhóm -SH hoạt động của cysteine 25 nằm bên trái khe và nhóm histidine 159 nằm bên phải khe. Phần xoắn chiếm 20% toàn bộ các amino acid có trong phân tử. Hoạt tính của papain dựa trên hai tâm hoạt động là Cys25 và His159. Khoảng pH hoạt động của papain khá rộng (3.5 – 8.0) tùy thuộc vào cơ chất. Khi cơ chất là casein thì hoạt tính tối ưu của papain trong vùng pH từ 5.7 – 7.0 và nhiệt độ thích hợp là 50 – 57 độ C. c) Cấu trúc tâm hoạt động của Protease (Papain) - Tâm hoạt động của papain gồm có nhóm –SH của cysteine 25 và nitrogen bậc 3 của histidine 159. Bên cạnh đó nhóm imidazole của His 159 cũng liên kết với Asp 175 bởi liên kết hydrogen. - Vùng tâm hoạt động của papain chứa mạch polypeptide với các amino acid là: Lys-Asp-Glu-Gly-Ser-Cys-Gly-Ser-Cys. - Theo các nghiên cứu của Lowe, chuỗi polypeptide trong trung tâm hoạt động của papain gần giống như của ficin hay trypsin, mặc dù chúng có nguồn gốc khác nhau. Ficin: Arg-Glu-Glu-Gly-Glu-Cys-Gly-Ser-Cys. Trypsin: Lys-Asp-Ser-Cys-Glu-Gly-Gly-Asp-Ser.
Hoạt tính enzyme và cơ chất tác dụng: - Protease (Papain) thủy phân peotein thành các polypeptide và các polypeptide và các amino acid, đóng vai trò vừa như endopeptidase vừa như exopeptidase. - Các endopeptidase thủy phân protein chủ yếu thành các peptid: (-NH-CH(R)-CO-NH-CH(R)-CO-)n + HOH (-NH-CH(R)-COOH)I + (H2N- CH(R)-CO-)k i+k=n - Các exopeptidase thủy phân các peptide thành các amino acid (H2N-CH(R )-CO-NH-CH(R )-CO-)n + HOH (H2N-CH(R)-COOH)n` + (H2N-CH(R)-CO-)k n`+k = n - So với các protease có nguồn gốc động vật và vi sinh vật khác thì papain có khả năng thủy phân sâu hơn. Tính đặc hiệu cơ chất của papain rất rộng vì nó có khả năng phân hủy hầu hết các liên kết peptide trừ các liên kết với proline và các glutamic acid có nhóm carboxy tự do. Papain có thể nhận biết 1 chuỗi gồm 7 amino aicd trên cơ chất peptide của mình và sẽ ưu tiên cắt liên kết peptide trên 1 chuỗi có phenylamine như sau: nếu peptide có dạng X-Phe-Y-Z (X, Y, Z là các gốc amino acid) thì papainsex cắt tại vị trí giữa Y và Z, nhưng nếu peptide có dạng X-Phe-Y ( có Phe nằm ở vị trí thứ 2 trước đầu tận cùng) thì không được thủy phân bởi papain. - Ngoài ra papain còn có hoạt tính esterase, thiolesterase và trafnerase. Hoạt hóa: Protease (Papain) chỉ thể hiện hoạt tính xác tác của mình khi nhóm –SH ở dạng tự do. Vì vậy ta sử dụng chất hoạt hóa để đưa papain từ trạng thái không hoạt động sang trạng thái hoạt động. do trung tâm hoạt động của papain có tính khử nên các chất hoạt hóa là các chất có tính khử như cysteine, glytation aicd, hdrocyanic,… trong đó cysteine là chất hay dùng nhất. hki có mặt các chất này thì nhóm –SH của papain được phục hồi và làm tăng hoạt tính papain. Để thu được hoạt tính cao nhất thì thích hợp là dùng hỗn hợp cysteine và EDTA, trong đó cysteine đóng vai trò là chất hoạt hóa papain, còn EDTA đóng vai trò chất liên kết tạo phức với ion kim loại nặng có trong nhựa đu đủ. Bất hoạt: - Protease (Papain) bị kìm hãm (ức chế bất thuận nghịch) bởi các chất oxy hóa như: O2, O3, H2O2, iodur acetate, cysteine và các hợp chất disufur khác. Các chất này phản ứng với nhóm –SH ở tring tâm hoạt động của papain làm phá vỡ cấu trúc tâm hoạt động của nó. - Protease (Papain) bị bất hoạt thuận nghịch bởi không khí, cysteine ở nồng độ thấp. papain tác dụng với chloromethul cetone của Phe và Lys thì mất hoàn toàn hoạt tính. Tuy nhiên papain lại rất bền với các tác nhân biến tính là dung môi hữu cơ ( độ quay cực của papain hầu như không biến đổi trong ethanol 70% hay urea 6-8m). d) Phản ứng của Protease (Papain) Protease (Papain) thủy phân protein thành các polypeptide và các acid amin, nó đóng vai trò vừa như endopeptidase vừa như exopeptidase.
e. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác của Protease (Papain) Nhiệt độ: Papain là enzyme chịu được nhiệt độ tương đối cao. Ở dạng nhựa khô Enzyme Papain không bị biến tính trong 3 giờ ở 1000C. Còn ở dạng dung dịch papain bị mất hoạt tính sau 30 phút ở 82.50C và nếu nhiệt độ tăng cao hơn (>1000 độ C) thì nó sẽ bị mất hoàn toàn hoạt tính kể cả khi thêm lượng lớn chất hoạt hóa vào dung dịch. Điều này là do ở dạng dung dịch khi tăng lên đến nhiệt độ lớn hơn 100 độ C thì cấu trúc tâm hoạt động của papain bị phá hủy hoàn toàn. Điều đáng lưu ý là sau khi đã được tinh sạch và ở trạng thái tinh thể thì papain có độ bền nhiệt thấp hơn papain ở trong nhựa, do trong nhựa còn chứa các protein khác có tác dụng bảo vệ papain. Protease (Papain) trong dung dịch NaCl giữ ở 40C bền trong nhiều tháng. Trong dung dịch dẫn xuất thủy ngân, papain cũng không mất hoạt tính trong nhiều tháng. Trong khi đó hầu hết các enzyme mất hoạt tính mỗi ngày 1-2% do sự phân hủy hoặc oxy Khi thủy phân các protein khác nhau, thì tùy thuộc vào cơ chất mà nhiệt độ thích hợp cho papain cũng khác nhau chẳng hạn đối với cơ chất là casein thì nhiệt độ tối ưu cho phản ứng là 37 để C. Enzyme Papain dạng ổn định ở trạng thái khô có thể chịu nhiệt độ sấy ở 115 độ C trong thời gian 2 giờ mà hoạt tính vẫn duy trì được 90%. pH: Protease (Papain) hoạt động trong khoảng pH tương đối rộng từ 4.5-8.5 nhưng lại dễ biến tính trong môi trường acid có pH < 4.5 hoặc trong môi trường kiềm mạnh có pH > 12. Khi phản ứng với cơ chất thì tùy thuộc vào bản chất của cơ chất mà pH tối ưu sẽ khác nhau. Chẳng hạn, papain phản ứng với casein ở pH tối ưu là 7-7.5. Papain dạng ổn định tức là dạng mà cấu trúc không gian của enzyme được ổn định, có thể chịu được các pH = 1.5 và pH = 8.5 trong 90 phút. Dùng môi: Protease (Papain) không thay đổi độ quay quang học trong dung môi là methanol 70% và không thay đổi độ nhớt trong dung môi methanol 50%. Trong dung dịch dimethylsulfoxide chứa 20% dung môi hữu cơ và urea 8M không làm giảm hoạt tính cũng như thay đổi cấu hình của papain. Các chất gây biến tính mạnh như TCA 10%, guanidine hydrochloride 6M làm biến đổi bất thuận nghịch về độ quay quang học và hoạt tính của papain. Để được tư vấn về Protease (Papain) Quý khách liên hệ số: 0914567869 (Gặp chuyên viên tư vấn sinh học)Công ty CP Đầu Tư Tuấn Tú ĐC: Ngõ 2, Đường Liên Mạc, P. Liên Mạc, Q. Bắc Từ Liêm, Hà Nội. Điện thoại hỗ trợ khách hàng tại Miền Bắc: 02422050505 – 0914567869 Điện thoại hỗ trợ khách hàng tại Miền Nam: 0945796556 – 0984930099 |
