Бромелайн — фермент из ананаса¶

Бромелайн (также бромелаин, от лат. Bromelia — род растений семейства бромелиевых) — группа протеолитических ферментов (протеаз), содержащихся преимущественно в плодах, стеблях и листьях ананаса (Ananas comosus). Относится к классу гидролаз, расщепляющих пептидные связи в белках. Бромелайн не является единственным индивидуальным соединением: под этим названием объединяют несколько близких по структуре ферментов, а также сопутствующие вещества растительного происхождения. Благодаря способности расщеплять белки бромелайн применяется в пищевой промышленности, медицине, косметологии и лабораторной практике.

¶История изучения

Действие сока ананаса на белки было замечено задолго до выделения самого фермента: в тропических странах его использовали для размягчения мяса. В 1875 году впервые было описано, что ананасовый сок препятствует желатинизации и переваривает фибрин. В 1891 году венесуэльский химик Висенте Маркано выделил из ананаса активное начало и назвал его «бромелайн». Систематическое изучение фермента началось в XX веке, когда были разработаны методы очистки и кристаллизации протеаз. В дальнейшем установили, что ананас содержит не одну, а несколько протеолитических фракций, различающихся по происхождению и свойствам.

¶Состав и разновидности

Бромелайн представляет собой смесь нескольких ферментов и небелковых компонентов. Основные фракции:

• Стеблевой бромелайн (stem bromelain) — преобладающая фракция, получаемая из стеблей растения; именно её чаще всего используют в промышленности и медицине.
• Плодовый бромелайн (fruit bromelain) — содержится в мякоти плода, отличается меньшей активностью и иным спектром действия.
• Анаин — фермент, выделяемый из листьев и стеблей.

Молекулярная масса стеблевого бромелайна составляет около 28 кДа. Фермент проявляет активность в широком диапазоне pH (примерно от 4,5 до 9,5), оптимум зависит от субстрата. Помимо протеаз, в состав препаратов бромелайна входят фосфатаза, гликозидазы, пероксидаза и другие сопутствующие соединения.

¶Свойства

Как протеаза, бромелайн катализирует гидролиз пептидных связей, преимущественно по остаткам лизина и аргинина. Он относится к цистеиновым протеазам: в активном центре ключевую роль играет остаток цистеина, поэтому активность подавляется тиоловыми реагентами и восстанавливается цистеином. Фермент термостабилен в умеренных пределах, но инактивируется при высоких температурах и в сильнокислой среде.

Бромелайн способен расщеплять коллаген, фибрин, казеин и другие белки. Это свойство лежит в основе большинства его практических применений.

¶Применение

¶Пищевая промышленность

Бромелайн используется как тендеризатор (размягчитель) мяса, а также в производстве белковых гидролизатов, при осветлении напитков и в хлебопечении. В ряде стран фермент входит в состав пищевых добавок. Аналогичную роль выполняет папаин, получаемый из папайи.

¶Медицина

Препараты бромелайна применяются как противовоспалительное и противоотёчное средство, в том числе после хирургических вмешательств и травм. Фермент используют при лечении ожогов, для очищения ран от некротических тканей, а также как муколитик при заболеваниях дыхательных путей. В ряде стран зарегистрированы комбинированные препараты, содержащие бромелайн вместе с другими ферментами и растительными экстрактами.

Эффективность бромелайна при отдельных состояниях остаётся предметом дискуссий: часть исследований подтверждает противовоспалительное и противоотёчное действие, тогда как по другим показаниям доказательная база ограничена. Как и любой ферментный препарат, бромелайн может вызывать аллергические реакции, особенно у людей с повышенной чувствительностью к ананасу.

¶Косметология и быт

В косметологии бромелайн вводят в состав пилингов, масок и средств для очищения кожи — он обеспечивает мягкое отшелушивание за счёт расщепления ороговевших белков. Фермент применяется в составе энзимных порошков и средств для ухода за кожей.

¶Лабораторная практика

В биологии и медицине бромелайн используют для обработки клеточных культур, дезагрегации тканей и выделения клеток, а также в иммунологических методах, где требуется мягкое расщепление белковых комплексов на поверхности клеток.

¶Получение

Промышленно бромелайн получают из стеблей ананаса, которые остаются как отход при сборе урожая. Сырьё измельчают, экстрагируют водными растворами, затем очищают методами осаждения, ультрафильтрации и хроматографии. Конечный продукт выпускают в виде порошка с нормированной протеолитической активностью, которую выражают в специальных единицах (например, GDU — желатин-разрушающие единицы).

¶Безопасность и регулирование

Бромелайн относится к веществам, которые в ряде юрисдикций рассматриваются как пищевые добавки или как компоненты лекарственных средств. При пероральном приёме возможны побочные эффекты: нарушения со стороны желудочно-кишечного тракта, аллергические реакции. Фермент может усиливать действие антикоагулянтов и влиять на свёртываемость крови, поэтому его приём требует осторожности при соответствующих заболеваниях и перед операциями. Беременным и кормящим женщинам, а также детям препараты бромелайна обычно не рекомендуются без консультации специалиста.

¶Сходные ферменты

Бромелайн — не единственная растительная протеаза, применяемая человеком. К близким по действию ферментам относятся:

Все они принадлежат к цистеиновым протеазам и обладают сходным механизмом действия, различаясь субстратной специфичностью и стабильностью.

¶Значение

Бромелайн — один из наиболее изученных и широко применяемых растительных ферментов. Его получают из возобновляемого сельскохозяйственного сырья, а спектр использования охватывает пищевую отрасль, медицину, косметологию и научные исследования. Дальнейшее изучение фермента связано с уточнением его терапевтических эффектов и стандартизацией препаратов.