¿Cuál es el uso de la papaína inmoviliz?

La Papaya (Carica Papaya), también conocida como manzana de madera, fruta de la longevidad o fruta de leche, es un pequeño árbol perenne perteneciente a la familia Caricaceae y al género Carica. Tiene una importante área de cultivo en las regiones del sur de China [1]. Según las estadísticas del equipo de innovación de Papaya en el Instituto de investigación de cultivos subtropicales de la región autónoma de Guangxi Zhuang, el área de cultivo de Papaya en Guangxi es de aproximadamente 4.000 hectáreas, lo que representa alrededor del 60% de la superficie de cultivo nacional.

La papaína (EC: 3.4.22.2) es una clase de enzimas proteolíque contienen tiol derivadas de la papaya de frutas tropicales, ampliamente presente en las raíces, taly hojas de los árboles de papaya [2], y particularmente abundante en el látex fresco de frutas inmaduras [3]. La papaína es una única endopeptidasa de cadena polipeptídica compuesta de 212 aminoácidos, con el residuo de cisteína en la posición 25 y el residuo de histidina en la posición 158 ubicado en su centro activo [4]. La papaína exhibe una alta estabilidad térmica, un amplio rango de tolerancia al pH, y baja especificidad de sustr, por lo que es un catalizador biológico común utilizado en la tenderización de la carne, desgumado de seda, y la mejora de la calidad del alimento, entre otras aplicaciones. La industria de la enzima papaína en China todavía está en su infancia, sin embargo hay una demanda de mercado significativa, lo que indica un potencial de desarrollo sustancial y un fuerte impulso de crecimiento, lo que justifica una mayor investigación.

Debido a la naturaleza proteica de las enzimas, a menudo pierden su actividad catalítica y se vuelven inactivas después de aplicaciones a corto plazo o de un solo uso, haciéndolos inadecuados para su reutilización. Mediante la inmovilización de enzimas en portadores específicos usando métodos apropiados, la estabilidad de la enzima puede ser mejorada, la vida de almacenamiento extendida, la separación y la recuperación facilitada, las tasas de utilización mejor, y los tiempos de reacción acortados, reduciendo así los costos de producción. A través de la inmovilización, las propiedades enzimde la papaína también pueden ser significativamente mejoradas. Este artículo revisa la aplicación de la papaína inmovilizen diversas industrias, con el objetivo de proporcionar algunas referencias para el desarrollo y aplicación de la papaína inmoviliz.

1 Introduction to methods for immobilizing papain (en inglés)

A través de años de exploración y práctica, los investigadores han resumido numerosos métodos efectivos de inmovilización de enzimas, incluyendo métodos tradicionales tales como incrust, adsor, reticul, y conjug, así como nuevos métodos tales como la inmovilización de membrana [5], la inmovilización asistida por microondas [6], y la inmovilización libre de portadores [7]. Entre estos, el método de adsor, el método de incrust, y el método de enlace cruzado portador se utilizan comúnmente para la inmovilización de papaína [8]. Li Lin [9] utilizó materiales de bambmodificados como portadores y emplemétodos de adsory enlace covalente para inmovilizar la papaína, resultando en la papaína inmovilizcon una mejor estabilidad operacional, mayor estabilidad de almacenamiento, tolerancia alcaly resistencia a altas temperaturas.

Baidamshina et al. [10] la papaína inmovilizen en matrices de quitosano de peso molecular medio (200 kDa) y alto peso molecular (350 kDa), y la papaína inmovilizexhibiuna estabilidad térmica más alta y vidas medias más largas. Wei Meiping etal. [11] inmovilizpapaína en partículas magnéticas usando quelación de metales. La papaína inmovilizefectivamente degradó la proteína de horminegra. En comparación con las enzimas libres, las enzimas inmovilizexhiventajas tales como la facilidad de regeneración y la actividad enzimestable después de la regeneración. Estos resultados indican que la estabilidad térmica, la resistencia alcalina y otras propiedades enzimde la papaína inmovilizpueden ser optimiy mejor, haciéndola más adecuada para varias aplicaciones.

2 aplicaciones de papaína inmoviliz.

2.1 aplicaciones de la papaína inmovilizen la industria alimentaria

La bardana es una planta tradicional China medicinal y comesticon alto valor nutricional. Los polisacáride de bardana que contiene poseen propiedades antioxidantes, anticoaguly reducde azúcar en la sangre, entre otras actividades biológicas, por lo que son muy valiosos tanto para la alimentación y la salud. Mediante el uso de quitosano como un portador y el procesamiento de la papaína en condiciones adecuadas, se puede obtener la papaína inmoviliz. Usando esta papaína inmovilizpara extraer polisacáridos de bardana (parámetros de extracción: pH 6,5, tiempo 8 h, relación sólido-líquido 1:20, dosis de la enzima 1,8 g/g), se logró una tasa de extracción de 11,04%, y la enzima inmovilizretuvo más del 50% de su actividad enzimdespués de cinco usos repetidos. Este estudio ha establecido un método efectivo para la extracción de polisacáridos de bardana y proporciona una referencia para la extracción de componentes bioactivos de otras plantas medicinales y comestibles [12].

Los jugos, la cerveza y otras bebidas pueden presentar neblina fría (neblina fría) durante el almacenamiento a baja temperatura o almacenamiento prolongado, lo que afecta la calidad del producto. Ya en la década de 1990, los investigadores chinos comenzaron a estudiar la aplicación de las enzimas inmovilizpara abordar los problemas de la neblina fría en las bebidas. Xu Fengcai et al. [13] usaron papaína inmovilizcon nylonpara tratar la cerveza. Después del tratamiento con papaína inmoviliz, la turbidez de la cerveza disminuyó de 2 a 11 veces y el contenido proteico disminuyó en un 55% en comparación con la cerveza no tratada. Además, la cerveza conservó su sabor original, extendió su tiempo de almacenamiento a baja temperatura, y el fenómeno de niebla fría se mejoró significativamente. Además de usar nylon como portador, la cerveza también puede ser tratada con papaína inmovilizcon quitina. Jiang Yongming et al. [14] usaron quitina como un portador y glutaraldehído como un agente reticulpara preparar papaína inmovilizpara experimentos de claride cerveza. Los resultados experimentales mostraron que la cerveza tratada con papaína inmovilizcon quitina preparada en condiciones óptimas tuvo una concentración proteica reducida de 56,5 mg/L a 2,7 mg/L, con efectos significativos de clarificación, lo cual es beneficioso para mejorar la calidad de la cerveza y el valor comercial.

También se puede aplicar a la claride zumde fruta. Yava§ ER [15] utilizó N, n-metilenebis (acrilamida) metacride metilo reticul2-hidroxiéster y glutaraldehído reticulreticulgelquitosano congelado para inmovilizar la papaína, y utilizó la papaína inmovilizpara la claridel jugo de manzana. Bajo condiciones de reacción de pH 4,08, la tasa de clarificación de la papaína inmovilizalcanzó el 31,4%, mientras que la de la papaína libre fue sólo del 14,7%, significativamente menor que la de la enzima inmoviliz. La clarificación se aproximó al índice de clarificación alcanzado con sólo quitosano gelatinizado congelado (12,5%).

Leila et al. [16] realizaron investigaciones sobre la inmovilización de la papaína usando nanopartículas magnéticas y usaron papaína libre y papaína inmovilizpara tratar el jugo de granada. A 50°C, la turbidez del jugo de granada tratado con papaína libre y papaína inmovilizen el día 14 fue de 44,2 y 44,7, respectivamente, significativamente menor que la del jugo de granada no tratado (92,7). Entre estos, la papaína inmovilizretuvo aproximadamente el 40% de su actividad enzimdespués de 10 reutilizy mantuvo casi el 80% de su actividad enzimdespués de 20 días de almacenamiento, significativamente más alta que la de la papaína libre. En un ambiente donde las preocupaciones de seguridad alimentaria son cada vez más prioritarias, la papaína derivada de frutas se alinebien con los requisitos de seguridad de la industria alimentaria, por lo que es ventajopara su aplicación generalizada en este sector. Después de la inmovilización, la papaína exhibe una mayor estabilidad térmica, tolerancia alcaly propiedades regenerativas, lo que la hace cada vez más favorecida para ampliar aún más su ámbito de aplicación en la industria alimentaria.

2.2 aplicaciones de papaína inmovilizen la industria farmacéutica

La aplicación de la papaína inmovilizen la industria farmacéutica también ha logrado avances notables. Cat's Claw es el rizoma seco de la planta Smilax glabra, una medicina tradicional China común. Sus polisacáridos poseen ricas actividades biológicas, tales como anti-inflamatorio, anti-tumor, antioxidante, y efectos inmunomoduladores [17-19], lo que demuestra importantes beneficios medicinales y de salud. Liao Qiyuan et al. [20] usaron papaína inmovilizpara eliminar las proteínas de los polisacáridos crude cat' uña de s bajo condiciones óptimas: 12% de enzima inmoviliz, 60°C de temperatura de hidrólide de la enzima, 2 horas de tiempo de hidrólide de la enzima, y pH 6.0. Con una tasa de retención de polisacáridos del 73,2% y una tasa de eliminación de proteínas del 71,3%, reduciendo eficazmente la interferencia de las proteínas en la acción de cat' polisacáridos des Claw. Este estudio también proporciona un método de referencia para la extracción y purificación de componentes activos de las hierbas chinas tradicionales en el futuro.

La papaína inmoviliztiene un cierto efecto en el tratamiento de heridas [21]. Vasconcelos et al. [22] inmovilizpapaína en membranas de celulperoxibacteriana (OxBC). La papaína inmovilizoxbc extendió la membrana#39;s tiempo de acción sobre la piel inflamada simul, esta propiedad aumenta la membrana OxBC#Eficacia 39;s en la eliminación de pus y tejido necrótico de heridas crónicas de la piel, ofreciendo una nueva posibilidad para futuros biovendajes médicos.

Los fragmentos de Unión a antígenos (Fab) pueden servir como fármacos anticuerpo para el tratamiento de ciertas enfermedades específicas. La administración de alimentos y medicamentos de los Estados Unidos (FDA) ha aprobado varios fármacos anticuerpo basados en fab[23]. Armutcu et al. [24] utilizaron un biorreactor de papaína congelado gelinmovilizpara digerir los anticuerpos de inmunoglobulina G (IgG) humana y realizaron análisis cualitativos de los productos de digestión. Los resultados experimentales mostraron que la tasa de digestión de IgG alcanzó el 80,6%, siendo el fragmento Fab el 37,84%, siendo el fragmento más abundante en los productos de digestión. Este estudio demuestra que la papaína inmovilizpuede obtener eficazmente fragmentos terapéuticos de Fab a través de la digestión de inmunoglobulinas. Además de los estudios anteriores, numerosos informes han indicado que la papaína inmovilizha logrado resultados terapéuticos significativos en aplicaciones clínicas, lo que tiene implicaciones importantes para futuras investigaciones sobre la papaína en la industria farmacéutica.

Los biofarmacéuticos, caracterizados por abundantes recursos, naturaleza interdiscipliny bajos costos, han experimentado un rápido desarrollo y actualmente son uno de los puntos calientes de investigación. La papaína, como un producto natural derivado de una planta, ya ha demostrado cierto valor de utilización en esta industria. Después de la inmovilización, su rendimiento se mejora, lo que facilita una mayor exploración de sus funciones adicionales y vías de aplicación, con el objetivo de lograr más avances en los resultados biofarmacéuticos y la medicina clínica.

2.3 aplicaciones de papaína inmovilizen otras industrias

2.3.1 preparación de péptidos bioactivos

Los péptidos bioactivos generalmente se refieren a péptidos compuestos de aminoácidos con diferentes composiciones y arreglos, con un peso molecular de menos de 6000 D, y exhibialta actividad biológica y biocompatibilidad [25-28]. También poseen funciones tales como antibacteriano, antifatiga, y la regulación inmune [29], jugando un papel importante en el mantenimiento diario de la salud y la investigación clínica. Los péptidos de soja son péptidos cortos producidos por la hidrólisis de la proteína de soja, exhibifunciones fisiológicas tales como la reducción de la presión arterial, la reducción del colesterol, y la actividad antioxidante [30].

Cao Yuhua et al. [31] utilizaron el quitosano como un portador y la papaína cruzada con glutaraldehído para inmovilizarlo. Bajo condiciones de hidrólisis de 55°C, pH 7,8, concentración de sustrde 2,0-3,0 mg/mL, y una velocidad de flujo de 0,2 mL/min, prepararon con éxito péptidos de soja. Con un grado de hidrólisis del 42,6% y un contenido de péptido de soja de 1,453 mg/mL en el hidrolizado enzimático. Los péptidos antioxidantes poseen funciones tales como la inhibición de la formación de especies reactivas de oxígeno, la eliminación de radicales libres y la descomposición de peróxidos [32], hacide ellos antioxidantes naturales con alta seguridad.

Yang yuxing [33] utilizó material mesoporauto-preparado L-MCM-41 como un portador para inmovilizar la papaína y la proteína de concha hidrolizpara preparar péptidos antioxidantes de concha. Los resultados experimentales mostraron que los péptidos obtenidos después de la hidrólisis por la enzima inmovilizmostraron una alta actividad antioxidante, significativamente mayor que la de la enzima no inmoviliz. El máximo poder reductor de los péptidos de vieira obtenidos a través de la hidrólisis enzimutilizando enzimas inmovilizfue aproximadamente el doble que el de las enzimas libres, y el tiempo de hidrólienzimse redujo significativamente. Diao Wenjin et al. [34] usaron un porpoli súper grande (metacride meti) como transportador para inmovilizar la papaína para la hidrólicatalde la proteína de levadura para producir péptidos antioxidantes de levadura. Bajo la catálisis de la papaína inmoviliz, la mayor actividad antioxidante de los productos hidrolizados alcanzó 81,2 mol TE/g, superando con creces la de verduras y frutas. Además, después de 20 usos repetidos, la papaína inmovilizretuvo el 35% de su actividad enziminicial.

2.3.2 industria textil

La papaína se puede usar en procesos textiles como desgumado de seda, reblandecimiento del cuero y prevención de arruen de lana [35-36]. Y sus ventajas se pueden mejorar aún más después de la inmovilización. Xue et al. [37] la papaína modificada químicamente con anhídride 1,2,4-bencenetricarboxílico y benzoato tetrakis(2-hidroxietilo), luego se inmovilizó en un tejido de algodón activado. La enzima modificada inmovilizmostró una mejora significativa en la estabilidad térmica, resistencia alcaly resistencia al lavado. Cuando la concentración de detergente era de 20 mg/ml, la actividad de la papaína de tetramatista ftalato inmovilizretuvo aproximadamente el 40% de su actividad original, mientras que la papaína natural fue inhibida casi por completo. Este estudio demuestra el valor potencial de aplicación de la papaína modificada inmovilizen tejidos de algodón en el campo de textiles funcionales.

2.3.3 industria química

La adición de enzimas o preparados enzima los detergentes también puede servir como catalizadores. Las enzimas descomponen ciertas manchas orgánicas en moléculas más pequeñas, aumentando su solubilidad en agua y facilitando su eliminación. Las proteasas fueron las primeras enzimas aplicadas en detergentes [38]. Sangeetha et al. [39] inmovilizpapaína modificada con ácido ftálico sobre gel de almidón de maíz, logrando una tasa de fijación de 98%, significativamente más alta que otros portadores como el caolín. La actividad enzimretende la papaína modificada después de la fijación fue de aproximadamente 78%, mientras que su estabilidad térmica y el valor óptimo de pH también se mejoraron.

Cuando se añade al detergente de lavandería, la enzima inmovilizmostró una mayor actividad enzimen comparación con la papaína libre. Estos resultados experimentales demuestran el potencial de la papaína modificada para su aplicación en detergentes domésticos. Con la creciente concienciación sobre la protección del medio ambiente, también han aumentado las exigencias para la industria química. La papaína es una enzima derivada de una planta que no causa contaminación ambiental, por lo que es un catalizador amigable con el medio ambiente. Después de la inmovilización, puede ser reutilizado, reduciendo aún más la eliminación de residuos, lo que se alinecon el concepto de desarrollo verde y también facilita su desarrollo y aplicación en la industria química.

3 perspectivas

La Papaya se cultiva ampliamente en China, y la papaína tiene una larga historia de uso con una amplia gama de aplicaciones, ofreciendo un potencial de desarrollo significativo. En comparación con la papaína libre, la papaína inmovilizexhibe un rango de tolerancia de pH más amplio y una mayor estabilidad térmica, y puede ser reutilizada, reduciendo efectivamente los costos de uso, mejorando la eficiencia de producción y aumentando el valor de mercado de la papaya.

Basándose en estas características, la papaína inmovilizha logrado ciertos resultados en varios campos. Sin embargo, la investigación actual sobre la papaína y su inmovilización está todavía en una etapa temprana, y la capacidad de lograr la aplicación industrial sigue siendo limitada. Los logros actuales son insuficientes para satisfacer las demandas industriales en rápido crecimiento en China. Esto también indica que hay un espacio significativo para el desarrollo y el valor de producción en la papaína y su inmovilización. Por lo tanto, es urgente que los investigadores relevantes desarrollen más métodos de utilización, tales como técnicas innovadoras de inmovilización, el mejoramiento de cepas específicas de enzimas, la biosíntesis de enzimas, y la separación y purificación de enzimas, para aprovechar plena y eficientemente el potencial de la papaína, aumentar el valor añadido de la papaya, ampliar las vías de utilización de los recursos de papaya, promover aún más el crecimiento de la industria de la papaya, y acelerar la modernización de China#39;s subtropical Specialty agriculture.

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