CN1908164A - 木瓜蛋白酶、木瓜凝乳酶的创新提取、分离技术 - Google Patents

Abstract

发明人对野外割收番木瓜青果乳汁提取木瓜蛋白酶的方法进行了充分的分析，发现存在严重的缺陷：A.在高温下割收，在高温下长时间停留，褐变利害，酶活性破坏大；B.野外割收卫生条件极差，乳汁收集难，回收率低；C.要大量的人工割收，乳汁质量相差大；D.木瓜蛋白酶中杂质多，酶活性低。发明人采用直接从番木瓜青果肉浆中提取木瓜蛋白酶，采用现代膜分离技术，可将大于木瓜蛋白酶的物质和小于木瓜蛋白酶的物质分离出去。不仅得到无任何杂质的木瓜蛋白酶精酶，也可将木瓜蛋白酶、木瓜凝乳酶、木瓜溶菌酶分别分离出来。整个加工过程在20℃以下室温进行，加工时间短，物料不见光，再加上其它高效的防褐变措施配合，使最终产品无褐变，颜色好，酶活性比传统产品的酶活性高1.5～2倍，达到每克250万单位以上。

Description

木瓜蛋白酶、木瓜凝乳酶的创新提取、分离技术

                   一、背景

1.1番木瓜是世界上营养价值最高、食疗效果最好的水果。

番木瓜又称木瓜，乳瓜，是热带、亚热带种植的果树。根据水果所含维生素、矿物质、纤维素及热量等指标，美国科学家综合评价确认世界上最佳的10种水果，它们的排位是：番木瓜、草莓、柑、橘、橙、猕猴桃、芒果、杏、西瓜，番木瓜高居榜首。

番木瓜含木瓜蛋白酶，食番木瓜可助消化吸收，治疗和预防消化系统疾病，常称番木瓜为“热带消化美味食品”，是最佳保健水果。

1.2木瓜蛋白酶独特而广泛的水解功能。

木瓜蛋白酶含于果实、树叶、树干、根及种子中，以未成熟青果的白色乳汁中含量为最高。

木瓜蛋白酶也是一种蛋白质，它具有广泛的酶活性，能催化各种蛋白质，水解成一系列长短不一的短肽或氨基酸。广泛应用于食品、饲料、化工等行业。

在啤酒、葡萄酒、黄酒、水果饮料、蔬菜饮料、豆奶等中加入木瓜蛋白酶，可消除沉淀，提高产品质量；在饼干、月饼中加入木瓜蛋白酶可使产品疏松、口感好；在酱油中加入木瓜蛋白酶不仅消除了沉淀，还提高了氨基酸含量。

在猪、牛、羊、鸡肉中加入木瓜蛋白酶，肌肉纤维逐渐水解，肌肉变得柔软嫩滑，故常将木瓜蛋白酶称为嫩肉粉。肉质粗糙的鱼、鱼渣、小鱼，用木瓜蛋白酶处理，可制成鱼类蛋白浓缩液。

制革的原皮、裘皮、羊毛用木瓜蛋白酶处理，皮革变软，无嗅味、羊毛鳞垢去除；生丝经木瓜蛋白酶处理后，手感柔软，光泽鲜艳。

在医疗行业中，用木瓜蛋白酶治疗胃炎和慢性消化不良；制造氨基酸“人体补充液”，制造木瓜胶代用血浆；制造避孕药。特别提出的是从木瓜蛋白酶中分离出来的木瓜凝乳酶治疗椎间盘突出，不需动手术，疗效达80％以上，复发率低，国际市场售价高达50万～85万美元/公斤。

在化妆品行业，木瓜蛋白酶可去除衰老皮肤细胞，加速皮肤及肌肉新陈代谢；嫩化肌肉，抗皱纹；抑制粉刺产生，清除色斑；减少黑色素产生，使皮肤白嫩。木瓜蛋白酶是天然产物，无副作用，安全可靠。

1.3木瓜蛋白酶传统提取方法的严重缺陷

加工工艺：

优质番木瓜青果乳汁割收→储运→过滤→干燥→包装→成品

番木瓜青果乳汁割收方法落后，卫生条件差，乳汁损失大，褐变严重，酶活性低。原因如下：

1.3.1为了提高番木瓜青果乳汁产量，割收季节最好是热带亚热带的春、夏、秋，气温高。温度高，割收时间越短越好，否则影响酶的活性。

1.3.2为了防止褐变，应避光，但光线差割收难度大。因此，常选取太阳未出来前的早晨，短短一个小时要割收完，很困难。

1.3.3必须用人工割收，在每个番木瓜青果上由上向下割2～3刀，刀痕深0.8～1.5毫米，刀痕要与地面垂直，以利乳汁快速流动。日产100公斤木瓜蛋白酶的加工厂，每天早晨要1000人以上的人工割收，割收不一致，产量、质量相差很大。

1.3.4每次割收的番木瓜青果生长在果树四周，乳汁接收困难，回收率低。

1.3.5在野外番木瓜种植园割收，卫生条件差，乳汁污染严重。

1.4一般的过滤方法不能去除杂质

木瓜蛋白酶的传统加工工艺中，常采用较粗糙的过滤方法来去除杂质，杂质和细菌都未去除完。也有少数研究单位采用微滤，虽然去除了绝大部分杂质和细菌，但小分子量的物质末去除。由于非木瓜蛋白酶的成份多，故产品酶活性低。

1.5一般的热干燥方法不能用于木瓜蛋白酶加工。

木瓜蛋白酶的传统加工工艺中，大多采用热干燥，干燥温度50～80℃，温度高，而且物料长时间暴露在热空气中，褐变严重。因此，产品颜色差，酶活性低。

           二、木瓜蛋白酶的创新提取技术

2.1直接从未成熟番木瓜青果粉碎后的果肉浆中提取。

2.2整个加工过程在20℃以下室温下进行，加工温度低。物料在密闭容器及管道中流动，不见光，防止了物料褐变，酶活性未被破坏。

2.3用现代膜分离技术将木瓜蛋白酶从粉碎的番木瓜青果肉浆中分离出来。分离过程不加热，不发生相变，为单纯的物理变化，对木瓜蛋白酶的活性无破坏。

2.4用现代膜分离技术将大于木瓜蛋白酶的物质和小于木瓜蛋白酶的物质分离出去。木瓜蛋白酶的纯度大大提高，酶活性远比传统产品木瓜蛋白酶精酶高。

2.5传统加工方法与创新提取方法，所得木瓜蛋白酶质量指标对比：见表

表  国际市场木瓜蛋白酶质量指标与发明人木瓜蛋白酶质量指标对比

项目	传统加工方法		创新提取方法
				粗酶质量指标	精酶质量指标	精酶质量指标
	产品颜色	米色或褐色	白色或淡黄色				白色
产品气味				有轻微番木瓜气味	具有明显番木瓜气味	具有明显番木瓜气味
	水不溶物	不超过30％	最大0.05％				没有
含水量				不超过18％	最大6％	3％～4％
	灰分	不超过14％	最大5％				最大1％
杂质				不超过5％	没有	没有
	总细菌数	30000个/克	1000个/克				100个/克
酶活性				60～80万单位/克	120～150万单位/克	200～250万单位/克
	6个月后酶活性损耗	50％	5％				3％

               三、木瓜蛋白酶的创新分离技术

3.1必要性

番木瓜青果乳汁过滤后，干燥所得产品，是一种混合酶，统称为木瓜蛋白酶。青果乳汁经一般过滤后，然后干燥所得产品称木瓜蛋白酶粗酶，青果乳汁经精滤，然后冷冻干燥所得产品称木瓜蛋白酶精酶，精酶的活性比粗酶高2倍以上，售价也高2倍以上。

番木瓜青果乳汁所含的蛋白酶不是单一成分，有木瓜蛋白酶、木瓜凝乳酶、木瓜溶菌酶、纤维素酶、葡聚糖酶等。其中前三者占大多数，分别为10％、45％和20％。三种酶功用不同，如木瓜凝乳酶是治疗椎间盘突出的特效药。木瓜凝乳酶在木瓜蛋白酶中含量最高，售价高达500～850美元/克。因此，将木瓜凝乳酶、木瓜溶菌酶、纯木瓜蛋白酶分别分离出来，十分必要。

3.2木瓜凝乳酶、木瓜溶菌酶的特殊功能

3.2.1木瓜凝乳酶

木瓜凝乳酶与木瓜蛋白酶有很大的同源性，木瓜凝乳酶中有126个(58％)氨基酸与木瓜蛋白酶相同。许多氨基酸衍生物及多肽均可作为底物，而被水解，木瓜凝乳酶的优点是水解含谷氨酰的肽键。

早在1960年人们就开始探讨木瓜凝乳酶治疗椎间盘突出的有效性和安全性。1983年美国M.D.Javid报道用木瓜凝乳酶治疗椎间盘突出已获得成功，只需将木瓜凝乳酶注射到椎间盘中，不用动手术就可康复，疗效达80％以上，复发率低，国际市场每公斤凝乳酶50～85万美元。

3.2.2木瓜溶菌酶

溶菌酶又称细胞壁溶解酶，可从人、动物、植物和微生物中提取出来。溶菌酶是一种无毒，安全性很高的蛋白质，它对革兰氏阳性菌中的枯草杆菌，耐辐射微球菌有强力分解作用，不仅可用于杀菌，也可用于防腐保鲜。不仅是一种保健品，也可使肠道双歧乳酸杆菌增殖。

3.3木瓜凝乳酶、木瓜溶菌酶的创新分离技术。

3.3.1直接从未成熟番木瓜青果粉碎后的果肉浆中提取。

3.3.2整个加工过程在20℃以下室温下进行，加工温度低。物料在密封容器及管道中流动，不见光，防止了物料褐变，活性未被破坏。

3.3.3用现代膜分离技术将纯木瓜蛋白酶，木瓜凝乳酶，木瓜溶菌酶从粉碎的番木瓜果肉浆中分别分离出来。分离过程不加热，不发生相变，为单纯的物理变化，对木瓜蛋白酶的活性无破坏。

3.3.4用现代膜分离技术将大于三种酶的物质和小于三种酶的物质分离出去，所得产品为纯木瓜蛋白酶，纯木瓜凝乳酶，纯木瓜溶菌酶。三种产品的酶活性都很高。

四、特殊高效的防褐变技术

褐变是所有食品普通存在的变色现象，分酶褐变和非酶褐变。酶褐变必须同时具备三个条件，即多酚类物质，多酚氧化酶和氧，缺一就不会发生酶褐变。非酶褐变有三种，美拉德反应是胺、氨基酸、蛋白质与糖、醛、酮之间的反应；抗坏血酸氧化成脱氢抗坏血酸而褐变；叶绿素受热脱镁而褐变。

发生酶褐变和非酶褐变，有的条件相同，有的则相反。因此，防止褐变是一项复杂的系统工程。发明人采用了四大特殊高效的防褐变措施，协同作用，效果极佳。

4.1尽量降低加工温度，整个加工过程在20℃以下室温进行，速冻升华干燥在低温下进行，整个加工过程不加热。

4.2采用多项措施，尽量减少物料中氧的含量。速冻升华干燥在150pa左右的高真空度、缺氧条件下工作。

4.3采用包埋技术，在物料中加入具备包埋特性的β-环状糊精，将木瓜蛋白酶包埋隔离。

4.4在物料中加入抗氧化剂柠檬酸、抗坏血酸。

          五、先进的速冻升华干燥技术

干燥的方法出很多，如热风气流干燥、沸腾干燥、喷雾干燥、速冻升华干燥等。常用的热风气流干燥，加热温度50～70℃，对热敏性极强的木瓜蛋白酶用此法干燥很不合适。

速冻升华干燥，先将物料在-20℃以下速冻然后在升华室干燥，在高真空度下将冰直接升华为汽而使物料干燥。此法的特点是在低温、低气压、缺氧条件下工作，能最有效地防止物料有效成分不被破坏，不被氧化。物料中的结晶水在升华过程由表至里逐渐脱掉，不破坏物料组织结构，不带走色素和芳香物质。因此，形、色、味基本不变，复水性好。

               六、生产工艺流程

6.1工艺流程见图1、图2。

6.2木瓜蛋白酶提取工艺流程说明见图1。

6.2.1番木瓜青果：选用世界上含木瓜蛋白酶高的优良番木瓜，选摘生长90～110天的青果。

6.2.2清洗、消毒、漂冼：在流动水中冲刷，去除表面污垢，然后消毒，在流动水中漂洗。

6.2.3粉碎、打浆：用旋风破碎机粗碎，然后进入打浆机打细，将皮、种子分离出去。

6.2.4离心分离：用离心分离机将细果肉分离出去。

6.2.5微滤MF：去除细的杂质及细菌。

6.2.6超滤UF：将大于膜孔的物料截流下来，而去除小于膜孔的物质及水。

6.2.7将截流下来的物料在-10℃～-20℃下速冻。

6.2.8将速冻后的物料送入升华干燥室干燥。

6.2.9在低湿度下，在无菌室包装。

6.2.10最后得到无杂质细菌的木瓜蛋白酶。

6.3木瓜蛋白酶分离工艺流程说明见图2

6.3.1、6.3.2、6.3.3、6.3.4、6.3.5：与6.2.1、6.2.2、6.2.3、6.2.4、6.2.5相同。

6.3.6超滤UF：将木瓜凝乳酶分离出来。

6.3.7超滤UF：将木瓜溶菌酶分离出来。

6.3.8超滤UF：将木瓜蛋白酶分离出来。

6.3.9将三种物料在-10℃～-20℃下分别速冻。

6.3.10将三种速冻后的物料送入升华干燥室干燥。

6.3.11在低湿度下，在无菌室将三种产品分别包装。

6.3.12最后得到高质量的木瓜蛋白酶、木瓜溶菌酶、木瓜凝乳酶。

                  七、实施例

日产200公斤木瓜蛋白酶精酶制作过程

7.1取100吨生长期90天的优质番木瓜青果

7.2在流动水中刷洗青果表面，然后放入含2％碳酸氢钠溶液的消毒池中浸1分钟，取出在流动饮用水池中漂洗。

7.3将青果送入旋风破碎机中打成小块，再送入打浆机打成浆。

7.4将木瓜果肉浆送入离心分离机，将85％的果汁分离出来，得果汁85吨。

7.5用0.01μ～2μ的微滤机去除细小的杂质。

7.6用0.001μ～0.08μ的超滤机处理滤液，滤出的水为无菌水，可用于配制木瓜汁等。截流下来的物料回收可得约1000公斤湿浆。

7.7在湿浆中加入0.01％～0.1％的柠檬酸，0.01％～0.1％的抗坏血酸和0.1％～1％的β-环状糊精，搅拌均匀。

7.8将混合均匀后的物料装盘送入速冻机，在-8℃～20℃下速冻2小时。

7.9将速冻后的物料送入升华干燥室，在100pa～200pa的高真空度下升华干燥，最后得到200公斤木瓜蛋白酶精酶(其中配料占2％～8％)。产品含水控制在3％～5％。

7.10将升华干燥后的木瓜蛋白酶精酶立即送入包装室(室内相对湿度15％～20％，无菌)收集。用复合铝泊膜包装袋包装，立即热合封口。

7.11将成品装箱，送成品库。

Claims (6)

1、如权利要求1所述，

木瓜蛋白酶提取工艺：番木瓜青果经清洗、消毒、漂洗、粉碎、打浆，所得浆液再经离心分离、微滤、超滤，被截留下来的物料速冻、升华干燥，所得干粉经无菌包装后即为成品。

木瓜蛋白酶分离工艺：番木瓜青果经清洗、消毒、漂洗、粉碎、打浆，所得浆液再经离心分离、微滤、三级超滤，每级超滤截留下来的物料分别速冻，升华干燥，所得干粉经无菌包装后即为成品。

2、如权利要求2所述，用0.01μ～2μ的微滤机去除细小的杂质。

3、如权利要求3所述，用0.001μ～0.08μ的超滤机处理滤液。

4、如权利要求4所述，在湿浆中加入0.01％～0.1的柠檬酸，0.01％～0.1％的抗坏血酸和0.1％～1％的β-环状糊精(其中配料占2％～8％)。

5、如权利要求5所述，在100pa～200pa的高真空度下升华干燥。

6、如权利要求6所述，室内相对湿度15％～20％，无菌。

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