パパイン

パパインは、カリエアパパイヤに含まれる低特異的なプロテアーゼです。カリエアパパイヤの根、茎、葉、果実に広く存在し、未熟なラテックスに最も豊富に含まれています。パパインはチオールプロテアーゼに属し、活性部位にはシステインが含まれています。高い酵素活性、優れた熱安定性、安全性を特徴としています。そのため、食品、医薬品、飼料、化学、化粧品、皮革、繊維産業で広く使用されています。

構造

パパインは212のアミノ酸残基からなる単一のペプチド鎖で構成されています。パパインの活性部位には、Cys25、His159、Asp158を含む少なくとも3つのアミノ酸残基が存在します。Cys25が酸化されるか金属イオンに結合すると、酵素活性が抑制されますが、還元剤であるシステイン（または亜硫酸塩）やEDTAが酵素活性を回復させることができます。他の6つのシステイン残基は3対のジスルフィド結合を形成しており、いずれも活性部位にはありません。

化学的性質

パパインは、酸性、中性、アルカリ性の環境でタンパク質を加水分解するプロテアーゼです。白色から淡黄色の粉末で、わずかに吸湿性があります。パパインは水とグリセロールに溶解し、水溶液は無色または淡黄色で、時には乳白色になります。エタノール、クロロホルム、エーテル、その他の有機溶媒にはほとんど不溶です。パパインはチオール含有（-SH）エンドペプチダーゼで、プロテアーゼおよびエステラーゼ活性を持っています。広範な特異性を持ち、動物および植物のタンパク質、ペプチド、エステル、アミドを加水分解する能力が強いですが、ペプトンはほとんど加水分解しません。パパインの最も適したpH値は6〜7で、等電点（pI）は8.75です。最も適した温度は55〜65℃ですが、強い熱耐性があり、90℃でも完全に不活性化されることはありません。パパインは酸化剤によって抑制され、還元剤によって活性化されます。

触媒メカニズム

パパインは、タンパク質やポリペプチド中のアルギニンおよびリジンのカルボキシル末端を加水分解し、N末端に2つのカルボキシル基を持つアミノ酸や芳香族L-アミノ酸を持つペプチド結合を優先的に加水分解します。パパインがペプチド結合を切断するメカニズムには、His-159の作用下でのCys-25の脱プロトン化が含まれます。次に、Cys-25がペプチド鎖のカルボニル炭素に求核攻撃を行い、共有結合してアシル-酵素中間体を形成します。その後、パパインは水分子と相互作用して脱アシル化し、ペプチドのカルボニル末端を放出します。

製造方法

直接乾燥：この製造方法は簡単で迅速ですが、完成品は不純物を含む粗い酵素であり、色が悪く、微生物が超過し、酵素活性が低いです。この方法は主に個別の工場で使用されており、食品の健康と安全の品質を満たすことができません。

スプレードライ：スプレードライは、遠心分離によって一部の不純物を除去した後に行われます。完成品の酵素活性は比較的高く、不純物は少ないです。しかし、スプレー時に製品が壁に付着しやすく、酵素活性の大きな損失と水溶性の低下を引き起こします。同時に、酵素活性の安定性も比較的低いです。

膜分離法：この製造方法は、上記の2つの方法の欠点を回避するだけでなく、安全性、酵素活性の損失が少ない、良好な酵素活性の安定性、高純度、白色、低微生物数という利点もあります。

応用

食品産業：パパインは主にビールの冷耐性（ビール中のタンパク質を加水分解して冷蔵後の濁りを避ける）、肉の柔らかさ（筋肉タンパク質とコラーゲンを加水分解）、穀物の前処理、その他の食品産業に使用されます。ビールの冷耐性と肉の柔らかさの応用は、他のプロテアーゼよりもはるかに広範です。

科学研究：パパインは細胞培養実験に使用され、細胞を分離するために使用されます。パパインによる小さな組織ブロックの処理は10分間で細胞間の接続を中断するために細胞外マトリックスを破壊します。その後、プロテアーゼ阻害剤を使用して反応を停止し、パパインが細胞をさらに溶解するのを防ぎます。免疫学において、パパインは免疫グロブリンのFcフラグメントをFabフラグメントから分離するために使用されます。