Είναι η βρωμελίνη ένα ένζυμο;

Ναι, η βρομελίνη είναι ένα ένζυμο. Πιο συγκεκριμένα,καθαρή χύδην βρωμελίνηείναι ένα μείγμα πρωτεολυτικών ενζύμων (ένζυμα που διασπούν τις πρωτεΐνες) που βρίσκονται φυσικά στους ανανάδες (Ananas comosus). Αυτό το σύμπλεγμα ενζύμων έχει μελετηθεί ευρέως για τις βιολογικές του δραστηριότητες και εφαρμογές στην ιατρική, τα τρόφιμα και τα συμπληρώματα υγείας. Γιατί λοιπόν η βρομελίνη είναι ένζυμο;

Τι είναι η βρομελίνη;

Καθαρή χύδην βρωμελίνηαναφέρεται σε μια ομάδα πρωτεολυτικών ενζύμων που προέρχονται κυρίως από το στέλεχος και τον καρπό του φυτού ανανά. Απομονώθηκε για πρώτη φορά στα τέλη του 19ου αιώνα και έκτοτε έχει αναγνωριστεί ως ένα φυσικό σύμπλοκο ενζύμων με ποικίλες βιολογικές ιδιότητες. Οι δύο κύριοι τύποι βρομελίνης είναι.

• Βρομελίνη στελέχους (EC 3.4.22.32)

Η βρωμελίνη στελέχους εξάγεται από μίσχους ανανά και χρησιμοποιείται συνήθως σε εμπορικά ενζυμικά προϊόντα.

•Βρομελίνη φρούτων (EC 3.4.22.33)

Φρούτα Η βρωμελίνη βρίσκεται στα φρούτα, αν και λιγότερο άφθονα, και είναι επίσης βιολογικά ενεργή.

Και οι δύο τύποι μοιράζονται παρόμοιες ενζυματικές δραστηριότητες αλλά διαφέρουν ελαφρώς ως προς τη σύνθεση και το μοριακό βάρος. Η βρωμελίνη περιέχει πολλαπλές ενδοπεπτιδάσες θειόλης, φωσφατάσες, γλυκοσιδάσες, υπεροξειδάσες, κυτταρινάσες και αρκετούς αναστολείς πρωτεάσης.

Ο όρος ένζυμο αναφέρεται σε έναν βιολογικό καταλύτη-συνήθως μια πρωτεΐνη-που επιταχύνει τις χημικές αντιδράσεις σε ζωντανούς οργανισμούς χωρίς να καταναλωθεί.Καθαρή χύδην βρωμελίνηταιριάζει σε αυτόν τον ορισμό ακριβώς επειδή καταλύει τη διάσπαση (υδρόλυση) των πεπτιδικών δεσμών στις πρωτεΐνες, διευκολύνοντας την πέψη και άλλες βιοχημικές αντιδράσεις.

Γιατί η βρομελίνη ταξινομείται ως ένζυμο;

 

Η βρομελίνη αναγνωρίζεται ευρέως ως ένζυμο επειδή παρουσιάζει όλα τα βασικά χαρακτηριστικά που ορίζουν την ενζυματική δραστηριότητα-κατάλυση, τη σύνθεση που βασίζεται σε πρωτεΐνες-, την ειδικότητα του υποστρώματος και τη σταθερότητα σε πολλούς κύκλους αντίδρασης. Προερχόμενη από το φυτό ανανά (Ananas comosus), η βρωμελίνη ανήκει σε μια κατηγορία πρωτεολυτικών ενζύμων που ειδικεύονται στη διάσπαση των πρωτεϊνών σε μικρότερα πεπτίδια και αμινοξέα. Ας μιλήσουμε λοιπόν για τον λόγοκαθαρή χύδην βρωμελίνηταξινομείται ως ένζυμο.

Ενζυματική Φύση

Ο πιο θεμελιώδης λόγος για τον οποίο η βρομελίνη θεωρείται ένζυμο έγκειται στην ικανότητά της να καταλύει συγκεκριμένες βιοχημικές αντιδράσεις-δηλαδή τη διάσπαση των πεπτιδικών δεσμών στις πρωτεΐνες. Η βρωμελίνη επιταχύνει την υδρόλυση αυτών των δεσμών, μετατρέποντας σύνθετα μόρια πρωτεΐνης σε μικρότερα πεπτίδια και ελεύθερα αμινοξέα. Αυτός ο τύπος αντίδρασης είναι χαρακτηριστικός των πρωτεολυτικών ενζύμων (ονομάζονται επίσης πρωτεϊνάσες), που παίζουν ζωτικούς ρόλους στην πέψη, την επισκευή των κυττάρων και τη ρύθμιση της φλεγμονής.

Κάθε ένζυμο λειτουργεί μειώνοντας την ενέργεια ενεργοποίησης μιας αντίδρασης, η οποία είναι η ελάχιστη ενέργεια που απαιτείται για να συμβεί ένας χημικός μετασχηματισμός. Χωρίς ένζυμα όπως η βρωμελίνη, η διάσπαση των πρωτεϊνών στα ζωντανά συστήματα θα ήταν πολύ αργή για να διατηρήσει τις φυσιολογικές φυσιολογικές λειτουργίες. Με τη μείωση αυτού του ενεργειακού φραγμού, η βρωμελίνη επιτρέπει την ταχεία και αποτελεσματική υδρόλυση των μορίων πρωτεΐνης κάτω από ήπιες συνθήκες όπως η θερμοκρασία του σώματος και το ουδέτερο pH.

Χημικά, η βρωμελίνη δρα ως πρωτεάση κυστεΐνης, που σημαίνει ότι ένα υπόλειμμα αμινοξέος κυστεΐνης στη δραστική του θέση είναι υπεύθυνο για την κατάλυση. Όταν η βρωμελίνη συναντά ένα υπόστρωμα πρωτεΐνης, το άτομο θείου της κυστεΐνης σχηματίζει έναν προσωρινό ομοιοπολικό δεσμό με τον άνθρακα ενός πεπτιδικού δεσμού. Αυτό αποδυναμώνει τον πεπτιδικό δεσμό και επιτρέπει σε ένα μόριο νερού να τον διασπάσει, απελευθερώνοντας μικρότερα πολυπεπτίδια ή μεμονωμένα αμινοξέα. Μετά την αντίδραση, η δομή του ενζύμου αποκαθίσταται, έτοιμη να καταλύσει έναν άλλο κύκλο.

Αυτή η καταλυτική αποτελεσματικότητα και ακρίβεια αντικατοπτρίζουν τις καθοριστικές ιδιότητες των ενζύμων-βιολογικών καταλυτών που επιτρέπουν συγκεκριμένους βιοχημικούς μετασχηματισμούς με αξιοσημείωτη ταχύτητα και επιλεκτικότητα.

Δομή με βάση την πρωτεΐνη-

Ένα άλλο καθοριστικό χαρακτηριστικό που αποδεικνύει την ταυτότητα της βρομελίνης ως ενζύμου είναι η μοριακή δομή της που βασίζεται σε πρωτεΐνες. Όπως όλα τα ένζυμα, η βρομελίνη αποτελείται από μακριές αλυσίδες αμινοξέων διπλωμένες σε ένα μοναδικό τρισδιάστατο-σχήμα. Το μοτίβο αναδίπλωσης δεν είναι τυχαίο-είναι σημαντικό για τη λειτουργικότητα του ενζύμου. Μέσα σε αυτή τη δομή, σχηματίζεται μια ξεχωριστή περιοχή που ονομάζεται ενεργή θέση, όπου τα υποστρώματα συνδέονται και υφίστανται χημικό μετασχηματισμό.

Η ακριβής γεωμετρία του ενεργού ιστότοπου επιτρέπεικαθαρή χύδην βρωμελίνηνα αναγνωρίζουν συγκεκριμένα πρωτεϊνικά υποστρώματα και να καταλύουν αποτελεσματικά την υδρόλυση τους. Αυτή η σχέση κλειδώματος-και-κλειδιού μεταξύ ενζύμου και υποστρώματος εξηγεί γιατί η βρομελίνη δρα μόνο σε ορισμένους τύπους πεπτιδικών δεσμών.

Όταν η βρωμελίνη εκτίθεται σε δυσμενείς συνθήκες-όπως υψηλή θερμότητα, ακραία οξύτητα ή αλκαλικά περιβάλλοντα-η λεπτή πρωτεϊνική της δομή μπορεί να μετουσιωθεί. Η μετουσίωση διαταράσσει το σχέδιο αναδίπλωσης, αλλοιώνοντας το σχήμα της ενεργού θέσης και καθιστώντας το ένζυμο ανενεργό. Αυτή η ευαισθησία στους περιβαλλοντικούς παράγοντες είναι ένας σαφής δείκτης ότι η βρωμελίνη, όπως και άλλα ένζυμα, είναι πράγματι μια πρωτεΐνη της οποίας η δομή καθορίζει την καταλυτική της λειτουργία.

Αντίθετα, οι χημικοί καταλύτες που κατασκευάζονται από μέταλλα ή ανόργανες ενώσεις δεν χάνουν τη λειτουργία τους κάτω από τόσο ήπιες συνθήκες, ενισχύοντας περαιτέρω την ταξινόμηση της βρωμελίνης ως βιολογικό ένζυμο και όχι ως συνθετικό καταλύτη.

Ειδικότητα Υποστρώματος

Καθαρή χύδην βρωμελίνηεμφανίζει επίσης ένα βασικό χαρακτηριστικό κοινό σε όλα τα ένζυμα: την ειδικότητα του υποστρώματος. Αυτό σημαίνει ότι δρα μόνο σε ορισμένα μόρια ή τύπους χημικών δεσμών. Η βρωμελίνη δείχνει μια προτίμηση για πεπτιδικούς δεσμούς κοντά στα αμινοξέα λυσίνη, αλανίνη και γλυκίνη, υποδεικνύοντας έναν εκλεκτικό καταλυτικό μηχανισμό. Αυτή η ειδικότητα είναι απαραίτητη για τον βιολογικό έλεγχο, διασφαλίζοντας ότι τα ένζυμα εκτελούν μόνο τις επιδιωκόμενες αντιδράσεις χωρίς να βλάψουν άλλες ζωτικές κυτταρικές δομές.

Αυτή η εκλεκτική φύση είναι ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα της ενζυμικής δραστηριότητας και μια σημαντική διαφορά μεταξύ των ενζύμων και των γενικών χημικών καταλυτών. Ενώ οι χημικοί καταλύτες αντιδρούν συχνά με μια ευρεία ποικιλία ενώσεων, η βρομελίνη δρα μόνο σε συγκεκριμένες πρωτεΐνες ή πεπτιδικές αλληλουχίες που ταιριάζουν με τη δομή της ενεργής της θέσης.

Η ικανότητα επιλεκτικής στόχευσης πρωτεϊνών καθιστά τη βρωμελίνη χρήσιμη όχι μόνο στην πέψη αλλά και σε ιατρικές και βιομηχανικές εφαρμογές. Για παράδειγμα, στη βιομηχανία τροφίμων, η βρομελίνη μαλακώνει το κρέας υδρολύοντας τις μυϊκές πρωτεΐνες, ενώ στην ιατρική υποστηρίζει την επισκευή των ιστών διασπώντας τις κατεστραμμένες πρωτεΐνες. Αυτές οι εφαρμογές είναι δυνατές μόνο λόγω της συγκεκριμένης συμπεριφοράς του ενζύμου της βρομελίνης-.

Κατάλυση Αντίδρασης Χωρίς Κατανάλωση

Ένα καθοριστικό χαρακτηριστικό όλων των ενζύμων, συμπεριλαμβανομένης της βρομελίνης, είναι ότι δρουν ως καταλύτες χωρίς να καταναλώνονται ή να αλλοιώνονται μόνιμα στις αντιδράσεις που διευκολύνουν. Αυτή η ιδιότητα επιτρέπει σε ένα μόνο μόριο ενζύμου να καταλύει χιλιάδες κύκλους αντίδρασης, καθιστώντας τις ενζυμικές διεργασίες αποτελεσματικές και βιώσιμες.

Σε κάθε αντίδραση, η βρωμελίνη αλληλεπιδρά προσωρινά με το πρωτεϊνικό υπόστρωμα, σχηματίζει ένα σύμπλοκο-ενζύμου υποστρώματος και απελευθερώνει τα προϊόντα της αντίδρασης μόλις ολοκληρωθεί η υδρόλυση. Στη συνέχεια, το ένζυμο επιστρέφει στην αρχική του μορφή, έτοιμο να καταλύσει την επόμενη αντίδραση. Αυτή η επαναληψιμότητα διακρίνει τα ένζυμα από τα συνηθισμένα αντιδρώντα, τα οποία καταναλώνονται κατά τη διάρκεια χημικών αντιδράσεων.

Για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια της πέψης πρωτεϊνών,καθαρή χύδην βρωμελίνηδιασπά συνεχώς τις διατροφικές πρωτεΐνες σε μικρότερα πεπτίδια μέχρι να μετατραπούν όλα τα διαθέσιμα μόρια του υποστρώματος. Σε όλη αυτή τη διαδικασία, το ένζυμο παραμένει άθικτο και λειτουργικό όσο οι περιβαλλοντικές συνθήκες όπως η θερμοκρασία και το pH παραμένουν στο βέλτιστο εύρος του.

Αυτή η επαναχρησιμοποίηση και η καταλυτική αντοχή επιβεβαιώνουν το ρόλο της βρωμελίνης ως αληθινού ενζύμου. Χωρίς αυτή την ικανότητα, οι πρακτικές εφαρμογές του στην επεξεργασία τροφίμων, τα φαρμακευτικά προϊόντα και την υγειονομική περίθαλψη δεν θα ήταν οικονομικά εφικτές.

Τι ΕπιδράσειςBromelainEnzymeAδραστηριότητα?

Πέρα από τον μηχανισμό της, πολλές άλλες σειρές στοιχείων και χαρακτηριστικών επιβεβαιώνουν την ενζυματική δράση της βρωμελίνης.

Η ενζυματική δραστηριότητα της βρωμελίνης επηρεάζεται από πολλούς αλληλένδετους παράγοντες. Η θερμοκρασία και η ευαισθησία του στο pH αντικατοπτρίζουν τη φύση του που βασίζεται σε πρωτεΐνες-, ενώ η παρουσία συμπαραγόντων και ιόντων μετάλλων δείχνει πώς η καταλυτική του θέση κυστεΐνης πρέπει να προστατεύεται χημικά για να διατηρεί τη δραστηριότητα. Επιπλέον, η δράση της βρομελίνης μπορεί να ποσοτικοποιηθεί με ακρίβεια και να μοντελοποιηθεί, επιβεβαιώνοντας την κατάστασή της ως αληθινό ένζυμο.

Πώς ναΕκχύλισμα Βρομελίνη?

Καθαρή χύδην βρωμελίνηβρίσκεται σε όλο το φυτό του ανανά, αλλά είναι πιο άφθονο στο στέλεχος και τον καρπό. Η διαδικασία εξαγωγής συνήθως περιλαμβάνει τα ακόλουθα βήματα:

• Σύνθλιψη και πίεση:

Το στέλεχος ή ο καρπός συνθλίβονται για να απελευθερωθεί χυμός που περιέχει βρομελίνη.

• Φυγοκέντρηση:

Ο χυμός φυγοκεντρείται για να αφαιρεθούν τα αδιάλυτα υλικά.

• Καθαρισμός:

Το ένζυμο καθαρίζεται χρησιμοποιώντας τεχνικές όπως η καθίζηση με θειικό αμμώνιο, η υπερδιήθηση και η χρωματογραφία.

• Στέγνωμα:

Η καθαρισμένη βρωμελίνη ξηραίνεται με κατάψυξη- σε αΈνζυμο βρωμελίνηςμορφή σκόνης.

Το εξαγόμενο ένζυμο βρωμελίνης Η σκόνη διατηρεί την ενζυματική της δραστηριότητα και μπορεί να τυποποιηθεί με βάση ενζυματικές μονάδες, που συνήθως εκφράζονται ως GDU (Μονάδες Πέψης Ζελατίνης) ή FCCPU (Μονάδες Πρωτεάσης του Κώδικα Τροφίμων Χημικών Τροφίμων).

Σύναψη:

Η βρωμελίνη είναι αναμφίβολα ένα ένζυμο, πιο συγκεκριμένα ένα σύμπλεγμα πρωτεολυτικών (πρωτεϊνών{0}}χωνευτικών) ενζύμων που προέρχονται από τον ανανά. Πληροί όλα τα επιστημονικά κριτήρια που ορίζουν ένα ένζυμο - βασίζεται σε πρωτεΐνες-, καταλύει συγκεκριμένες βιοχημικές αντιδράσεις (υδρόλυση πρωτεΐνης), παραμένει αμετάβλητο μετά την κατάλυση και παρουσιάζει υψηλή εξειδίκευση υποστρώματος. Ο βιολογικός και βιομηχανικός του ρόλος, από τη βοήθεια της πέψης έως την αντιφλεγμονώδη θεραπεία, προκύπτουν από αυτήν την ενζυματική φύση.

Ως φυσικό ένζυμο με ευρεία-χρήσεις, η βρομελίνη ξεχωρίζει τόσο ως πολύτιμη βιοχημική ένωση όσο και ως ασφαλές, αποτελεσματικό συστατικό συμπληρώματος.

Η Guanjie Biotech είναι ένας προμηθευτής χύδην σκόνης ενζύμου βρωμελίνης, που προσφέρει υψηλή-καθαρότητα, σταθερή και ενεργή σκόνη βρωμελίνης για βιομηχανικές, διατροφικές και καλλυντικές συνθέσεις. Εάν ενδιαφέρεστε για το προϊόν μας, καλώς ήλθατε να ρωτήσετε μαζί μας στοinfo@gybiotech.com.

Αναφορές

[1] Maurer, HR (2001). Βρομελίνη: βιοχημεία, φαρμακολογία και ιατρική χρήση. Cellular and Molecular Life Sciences, 58(9), 1234-1245.

[2] Bhattacharyya, BK (2008). Bromelain: Μια επισκόπηση. Natural Product Radiance, 7(4), 359–363.

[3] Hale, LP, Greer, PK, Trinh, CT, & James, CL (2005). Δραστηριότητα πρωτεϊνάσης και σταθερότητα των φυσικών παρασκευασμάτων βρωμελίνης. International Immunopharmacology, 5(4), 783-793.

[4] Chobotova, K., Vernallis, AB, & Majid, FAA (2010). Η δραστηριότητα και η δυνατότητα της βρομελίνης ως αντικαρκινικού παράγοντα: τρέχοντα στοιχεία και προοπτικές. Cancer Letters, 290(2), 148-156.

[5] Tochi, BN, Wang, Z., Xu, SY, & Zhang, W. (2008). Θεραπευτική εφαρμογή της πρωτεάσης ανανά (βρωμελίνη): μια ανασκόπηση. Pakistan Journal of Nutrition, 7(4), 513–520.

[6] Pavan, R., Jain, S., & Shraddha, K. (2012). Ιδιότητες και θεραπευτική εφαρμογή της βρομελίνης: μια ανασκόπηση. Biotechnology Research International, 2012, 976203.

[7] Rathnavelu, V., et al. (2016). Πιθανός ρόλος της βρωμελίνης σε κλινικές και θεραπευτικές εφαρμογές. Biomedical Reports, 5(3), 283-288.