Papain là một enzyme tiêu hóa sinh học có rất nhiều ở trong tự nhiên và được ứng dụng rộng rãi trong đời sống xã hội hiện nay. Làm thế nào để thu nhận được enzyme papain từ thiên nhiên để tinh chế rồi sử dụng? Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về chủ đề này ở bài viết dưới đây nhé!

Cấu trúc hóa học và đặc tính sinh học của enzyme papain

Enzyme papain còn có một số tên gọi thường gặp khác như: papaya peptidase I, cysteine proteinase.
Nằm trong nhóm các enzyme protease, tác dụng chính của papain là xúc tác cho phản ứng thủy phân chất đạm, protein hay những phân tử sinh học có cấu trúc dạng polypeptide (papaya nghĩa là gì).

Cơ chế chính của phản ứng thủy phân protein là sự cắt đứt những liên kết peptid giữa các acid amin đơn phân tử. Do đó sản phẩm của phản ứng thủy phân thu được sẽ là những chuỗi peptide ngắn hơn hoặc các acid amin.

Điểm đặc biệt về cấu trúc hóa học của papain nói riêng và các protease nói chung là mặc dù có thể phân giải các phân tử protein nhưng bản chất chính của các enzyme này lại chính là protein. Theo phân tích của các nhà hóa học:

Papain có cấu trúc dạng protease thiol với thành phần các nguyên tố trong phân tử là khoảng 16% N, 1.2% S, còn lại đa phần là nguyên tố C và H.

Phân tử papain là một chuỗi polypeptide gồm khoảng 200 phân tử acid amin liên kết với nhau và có trọng lượng phân tử khoảng 20.900 Dalton.

Có khoảng 17 loại acid amin khác nhau cấu thành nên 1 phân tử enzyme papain, trong đó các acid amin có số lượng nhiều nhất là: Glycine, Aspartic acid, Valine, Methionine và Alanine.

Hoạt tính sinh học của papain được phát huy tối ưu nhất trong điều kiện môi trường có nhiệt độ trong khoảng 50-57 độ C. Khoảng pH tối ưu là 5,5-7,0 mặc dù enzyme này có thể hoạt động được trong nhiều môi trường pH khác nhau (khoảng 3,5-8,0).

Về tính chất vật lý, sau khi được cô đặc và sấy về dạng bột thì papain thường có màu. Papain khá bền với tác động nhiệt và gần như không tan trong hầu hết các dung môi hữu cơ nhưng tan một phần trong H2O hay glycerol.

Enzyme papain tự nhiên có ở đâu

Protease là nhóm enzyme tiêu hóa rất cần thiết cho các hoạt động sống của sinh vật nên có mặt ở rất nhiều nơi trong tự nhiên: từ các loài động vật, vi khuẩn, nấm, vi sinh vật đến một số loài thực vật…

Mặc dù là một protease nhưng enzyme papain trong tự nhiên lại không có nguồn gốc đa dạng như các protease khác (nguyên liệu enzyme papain). Papain là một loại enzyme thực vật được tìm thấy chủ yếu ở cây đu đủ.

Đu đủ có tên khoa học là Carica papaya. Đây là một loài cây có nguồn gốc từ vùng phía nam Mexico, phần phía đông của Trung Mỹ và phía Bắc của Nam Mỹ. Hiện nay giống cây này đã được trồng phổ biến ở các nước trên thế giới và Việt Nam là một trong số những quốc gia có mật độ trồng đu đủ nhiều nhất.

Papain có trong nhựa của cây đu đủ từ thân, lá cho đến quả. Tuy nhiên, papain có hàm lượng cao nhất là ở trong quả đu đủ khi còn xanh. Chính vì vậy mà quả đu đủ xanh thường được sử dụng để chiết tách và thu nhận enzyme papain.

Phương pháp thu nhận enzyme papain từ thiên nhiên

Để thu nhận enzyme papain từ thiên nhiên người ta sẽ sử dụng nhựa đu đủ. Nhựa của cây đu đủ nằm trong các ống dẫn nhựa có mặt và trải đều ở khắp toàn bộ cây trừ bộ phận rễ.

Giai đoạn đầu tiên cần làm là giai đoạn chiết lấy nhựa đu đủ. Các nhà sản xuất có thể thu mua lấy quả đu đủ xanh để ép lấy nhựa, tuy nhiên phương pháp này chỉ dùng được 1 lần và có hiệu quả kinh tế kém nên không thường được áp dụng.

Phương pháp có hiệu quả kinh tế và năng suất cao hơn là phương pháp chiết lấy nhựa từ trên cây đu đủ sống:

Quá trình lấy nhựa thường diễn ra vào giai đoạn quả đu đủ còn xanh.

Khoảng thời gian lấy nhựa tối ưu nhất là vào sáng sớm. Lúc này lượng nhựa thu được sẽ cao hơn những thời điểm khác.

Để lấy được nhựa, người ta sẽ dùng dầu nhọn rạch vài đường dọc trên phần thân của quả đu đủ. Lưu ý là rạch vừa đủ, tránh rạch sâu vì sẽ dễ bị lẫn dịch nước và tinh bột.

Thu lấy nhựa bằng lọ, can hoặc xô. Sau đó đập kín vào bảo quản ở nhiệt độ thấp trong phòng tối, không có ánh sáng mặt trời.

Trong nhựa của đu đủ, ngoài enzyme papain ra còn có nhiều thành phần tạp chất và các enzyme khác. Do đó cần phải có giai đoạn tách chiết và tinh chế sau đó thì mới thu được enzyme papain tinh khiết.

Công ty cổ phần hóa dược công nghệ sinh học Biogreen

Bài viết khác cùng Box :