BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS [624586]

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 1 –

BROMELINA,
COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS C OMOSUS

INTRODUCERE

Studiul compoziției chimice a organismelor vegetale a evidențiat existența unui număr uimitor de
mare de substanțe biochimic -active , substanțe organice, care se află într -o continuă transformare
datorită schimbului permanent de substanțe și energie al materiei vii cu mediul ambiant.
Cunoscând structura și proprietățile principalelor categorii de substanțe vegetale, me canismele
biochimice ale sintezei acestora, procesele de degradare pe care le suferă la nivel celular, funcțiile pe
care le îndeplinesc, căile de control ale principalelor procese biochimice în care sunt implicate,
bioch imia vegetală permite aplicarea cuno ștințelor dobândite prin studiul plantelor în industria
farmaceutică, cosmetică, alimentară, textilă, pentru îmbunătățirea calității vieții umane și sociale.
Cercetarea științifică a materiei vii, a structurii chimice și a proprietăților ei atât de complex e, a dus la
dezvăluiri dintre cele mai spectaculoase, care se înscriu în seria realizărilor de răsunet. Observația și
cercetarea științifică folosind metode moderne de studiu au reușit să pună în evidență proprietățile
materiei vii vegetale, substanțele cu activitate biologică și biochimic -activă.
Fiecare zonă geografică dispune de organisme vegetale cu proprietăți deos ebite care pot fi
cercetate din punct de vedere al potențialului biochimic, valorificate în diferite domenii de interes
(domeniul alimentar , farmaceutic, cosmetic) prin tehnologii de prelucrare -procesare (procesare primară
și secundară) pentru obținerea unor preparate fitoterapeutice, fitocosmetice, fitoalimentare. Fiecare
plantă aduce cu sine efectele benefice ale substanțelor existente în m ediul său de viață, care au fost
transformate în mod propriu, în nutrienți cu valoare sanogenă. Unele substanțe biologic -active mențin
starea de sănătate, o îmbunătățesc, influențează diferite procese fiziologice în organism, altele manifestă
efecte terape utice recunoscute. [1]
Compușii biochimici produși de organismele vegetale suferă transformări mai mult sau mai puțin
accentuate în timpul depozitării, prelucrării tehnologice și conservării , sub acțiunea factorilor fizici și
biochimici. Aceste transformări se reflectă atât asupra valorii nutritive, cât și asupra calit ăților
comerciale ale produsului finit. Principiile active din plant e sunt identificate, izolate, purificate cu
ajutorul metodelor moderne de anal iză instrumentală și transferate, valorificate în produse farmaceutice
și cosmetice. [2]

[1] Crivoi, A., Bacalov, I., Chirița, E., Para, I., Cojocari, L., Pozdneacova, I., Druța, V.: Substanțele biologic
active ca factori sanogeni ai organismelor vii , Universitatea de Stat din Moldova, Universitatea Pedagogică de
Stat ,,Ion Creangă”, Revista Studia Universitatis Moldaviae nr.1 (111), 2018 , pp. 3 -6,
http://oaji.net/articles/2017/2052 -1539931997.pdf , accesat la 21.04.2019, 12.52
[2] Oprică, L.: Biochimia produselor alimentare, Editura Tehnopress, Iași, 2011 , pp. 7,8,
https://www.researchgate.net/publication/237144032_biochimia_produselor_alimentare , accesat la 22.04.2019,
06.36

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 2 –
Tematica propusă î n cadrul lucrării ,,Bromelina, compus bioactiv din Ananas comosus ”
cuprinde informații generale cu privire alegerea sursei vegetale (ananasul), principiile active identificate
în acesta, substanțele extrase, izolate și purificate (bromelina și alte enzime proteolitice: ananaina și
comosaina), prezentarea efectelor benefi ce ale consumului de ananas și ale bromelinei din tulpină și
fruct, dar și a celor negative, în cazul consumului exagerat, descrierea metodelor optime de izolare și
purificare a compusului natural ales, precum, prezentarea posibilităților de valorificare a le acestui
compus cu activitate biologică, a produselor secundare și deșeurilor, tehnologia de obținere a
compusului, descrierea schemei de flux tehnologic, caracterizarea produsului formulat.
Lucrarea este structurat ă în trei capitole:
Capitolul I Anana sul cuprinde informații cu privire la originea, istoricul și taxonomia
(nomenclatura binară ) a acestei plante.
Capitolul al II -lea Bromelina tratează istoricul descoperirii acestei enzime, cuprinde informații
referitoare la compoziția chimică a acestui co mplex enzimatic proteolitic, menționează proprietățile
fizico -chimice enzimatice, structura acesteia, corelată cu activitatea sa biologică . În același capitol se
prezintă modalitățile de valorificare a bromelinei, domeniile de utilizare și modalitățile de valorificare.
Capitolul al III -lea Tehnologii . Procesarea ananasului și sinteza bromelinei prezintă
procesarea clasică/modernă (individuală și combinată) a ananasului și sinteza bromelinei, schemele de
flux tehnologic pentru valorificarea ananasului sub fo rmă de pudră de ananas, compost, suc de ananas,
sirop de ananas și obținerea bromelinei pri n diferite metode de extracție/separare/purificare/izolare/
concentrare , cu precizarea aspectelor comparative între procesarea modernă și cea clasică enzimatică.
Capitolul al IV-lea Formularea unui produs cu aplicații în cosmetică. Tehnologiile de
obținere a compusului formulat. Metodologia cercetării cuprinde tehnologia de obținere și
valorificare a compusului formulat, schemele de flux tehnologic pentru obținerea exfoliantului enzimatic
pentru față și corp cu pudră de ananas și eucalipt (Formula AP54877), standardele de calitate a
produsului cosmetic formulat, metodele de analiză și control a ingredientelor, produsului finit,
procesului tehnologic, metodele de anal iză și control în domeniul securității sanitare. Produsele
cosmetice sunt amestecuri de substanțe chimice, naturale sau sintetice, care se folosesc cu scopul
îngrijirii organismului, în vederea asigurării menținerii echilibrului fiziologic și a stării de s ănătate.

MOTIVAȚIA ALEGERII TEMEI

Fiecare zonă geografică dispune de plante cu proprietăți deosebite care pot fi valorificate. Deși
România are o bogată floră spontană a cărei principii nutritive pot fi valorificate eficient, trebuie precizat
că și alte regiuni ale globului beneficiază de plante specifice, cu un mare potențial sanogen, alimentar,
plante comercializate și în țara noastră, utilizate în alimentație, ale căror beneficii trebuie cunoscute.
Fiecare plantă aduce cu sine efectele benefice ale substanțelor existente în mediul său de viață, care au
fost transformate în mod propriu, în nutrienți cu valoare sanogenă. Unele substanțe biologic -active
influențează diferite procese fiziologice în organism, altele manifestă efecte terapeutice recunoscute.
Plantele din diferite zone geografic e pot fi cercetate din punct de vedere al potențialului biochimic, iar
rezultatele obținute trebuie aplicate în diferite domenii de interes, în care compușii identificați și extrași
au posibilitate maximă de valorificare.

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 3 –
Ananasul (Ananasus comosus ) este o plantă tropicală specifică Americii de Sud, zonei cuprinse
între sudul Braziliei și Paraguay. Ananasul crește și se cultivă numai în zonele calde, dar este importat și
în România, începând să -și facă cunoscute efectele asupra sănătății. Există mai multe varietăți de
ananas, printre care cel mai frecvent cultivat este Ananas comosus , plantă tropicală, erbacee, perenă, cu
flori roșietice sau portocalii, cu fructe comestibile, cărnoase, cu gust echilibrat dulce -acrișor, frunze
lungi, cărnoase, aspre, ascuți te, cu margini dințate, sub formă de suliță și o tulpină mare, care poate
atinge înălțimea de un metru, ce poartă în vârf o inflorescență sub formă de spic. Această plantă este
cultivată pentru substanțele pe care conține: vitaminele A și C, complexul B (B 1, B 6, B9), carbohidrați
(11% în stare coaptă), micro și macronutrienți (potasiu, magneziu, iod, calciu, sodiu, fosfor, fier, sulf,
mangan, cupru), fitonutrienți (acid cumaric, acid clorogenic), polifenoli (betacaroten), diverse
flavonoide, pectine, celuloză, poliz aharide, aminoacizi (triptofan, serotonină, glutamină), acid citric, acid
malic, acid folic, acid ferulic, folat, drojdie, compuși anticancerigeni, dar și un ferment digestiv în
tulpină și fruct numit bromelină ,,enzima care mănâncă grăsime și proteine ”.
Bromelina este enzima prezentă în toate părțile componente ale plantei, dar caracteristicile sale
depind de sursă. Astfel, există bromelină în coroana de frunze, în pulpa ananasului, în miezul acestuia,
chiar și în coaja lui, fiecare enzimă având anumite c aracteristici, o anumită compoziție chimică, anumite
proprietăți fizico -chimice și fiind prezentă într -o anumită cantitate. Cele mai mari cantități de bromelină
există în miezul fructului de ananas și tulpina acestuia. Studiile au arătat că, bromelina din tulpină este
cea mai importantă enzimă din această parte a plantei, are caracter bazic, fiind obținută prin extractul de
tulpină. Bromelina din fruct este enzima proteolitică majoră prezentă în sucul de ananas, enzimă ce are
un caracter acid. Concentrația mare de bromelină din tulpină face ca aceasta să fie utilizată în scop
medical, terapeutic, cosmetic, în timp ce bromelina din fruct este indicată a fi folosită în scop alimentar,
consumată împreună cu fructul de ananas. Bromelina din tulpină reprezintă o sursă ieftină de obținere a
bromelinei, deșeurile rezultate putând fi valorificate în industria textilă sau pentru compost. [3]
Studiile au arătat că, o ceașcă de ananas proaspăt conține 70 mg de vitamina C și 95 mg de
vitamina A, furnizând doza zilnică de vitamina C și 1/5 din doza zilnică de vitamina A. Prezența acestor
vitamine în compoziția chimică a ananasului asigură protecția celulelor sănătoase de acțiunea radicalilor
liberi, stimulează regenerarea celulară, determină buna funcționare a metabolismul ui celular, contribuie
la fortificarea sistemului imunitar, aceste vitamine fiind recunoscute ca substanțe antioxidante.
Substanțele active conținute de ananas sunt valorificare în industria farmaceutică (tablete pentru slăbit,
medicamente cu bromelină, ce ai de ananas, suplimente alimentare, pasta de dinți), industria cosmetică
(produse pentru îngrijirea pielii: cremă de ananas, pudră de ananas, agent exfoliant și purifiant, mască de
față, soluție pentru peeling enzimatic ), industria alimentară (gemuri, lic hior, preparate alimentare, pâine
cu ananas), dar mai nou, deșeurile obținute de la recoltarea sau procesare aceastuia sunt valorificate în
industria textilă (haine, covoare, coșuri, plase de pescuit).
Tema aleasă este interesantă, cu atât mai mult cu cât ananasul nu este o plantă specifică regiunii
noastre geografice, iar cunoștințele legate de biologia, ecologia acestei plante, pot fi corelate cu noțiunile
de chimie și biochimie, cunoștințe care permit identificarea, izolarea, purificarea compușilor natu rali
valoroși din fruct și tulpină, cu posibilitatea de transferare a rezultatelor obținute în diverse domenii de

[3] Omotoyinbo, O. V., Sanni, D. M.: Characterization of Bromelain from Parts of Three Different Pineapple
Varieties in Nigeria , American Journal of BioScience. Vol. 5, No. 3, 2017 , pp. 35 -41

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 4 –
activitate, mai ales în cel cosmetic și farmaceutic. Informațiile prezentate sunt preluate din articole de
specialitate din străinătate, anana sul fiind o plantă studiată pentru beneficiile sale aplicate în diferite țări
ale lumii, inclusiv în Europa. Încă din anul 1957, bromelina este introdusă ca supliment terapeutic în țări
din Asia, America Latină, Europa, iar în Germania, este cel mai utiliz at produs farmaceutic extras din
plante. Totodată, această temă permite stabilirea interdisciplinarității între biologia, ecologia plantei și
substanțele chimice pe care aceasta le conține, presupune aplicarea principiului ,,legării teoriei de
practică” , asigurând stabilirea unor corelații între cunoașterea necesarului în elemente nutritive ale
corpului uman, a reacțiilor chimice care se produc la nivel celular, efectelor fiziologice normale și
patologice, susținând consumul moderat de ananas, în funcție d e aspectele stării de sănătate.
Din punct de vedere pedagogic, tema aleasă indică faptul că, biochimia este o știință de graniță,
este știința de sinteză care permite abordarea interdisciplinară, intradisciplinară și transdisciplinară a
cunoștințelor.

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 5 –
I. ANANASUL

1.1. ORIGINI. ISTORICUL ANANASULUI [4]

Ananasul ( Ananasus comosus ) este numele comun atât pentru planta tropicală specifică Americii
de Sud, zonei cuprinse între sudul Braziliei și Paraguay, cât și pentru fructul acesteia. Ananasul crește și
se cultivă numai în zonele calde (Figura 1) . Ananasul a fost descoperit de Cristofor Columb pe insula
Guadalupe din Antile, în anul 1493, sub numele de ,, nana s”, denumire ce făcea referire la fructul
excelent, delicios și parfumat ce creștea în această zonă. Acesta îl duce în Spania, răspândindu -se și în
alte regiuni ale globului, în Africa și Asia. Fructul ajunge în Europa abia în anul 1650, fiind cultivat în
sere începând cu anul 1720 și devenind rapid un aliment preferat de europeni.

Figura 1 . Aria de răspândire a ananasului [5]

1.2. TAXONOMIE. NOMENCLATURA BINARĂ.

Taxonomia este o ramură importantă a biologiei care se ocupă cu prezentarea organismelor în
ordinea apariției lor, ținând cont de înrudirile care există între acestea. Ea este știința care stabilește
regulile și principiile clasificării lumii vii, oferind pe de o p arte, o imagine reală asupra diversității
organismelor vii, iar pe de altă parte, asigurând informațiile necesare construirii filogeniei vieții prin
furnizarea datelor utile necesare explicării fenomenelor evolutive.[6]
Nomenclatura binară reprezintă siste mul științific actual de denumire a speciilor. Conform
nomenclaturii binare, introdusă de Carl von Linne´ în lucrarea Species plantarum în anul 1753, precum
și sistemului binominal menționat de Sârbu în anul 1999, numele unui organism este format di n două
cuvinte în limba latină. Primul cuvânt reprezintă denumirea genului, scrisă întotdeauna cu majusculă, iar
al doilea cuvânt reprezintă specia, notată cu literă mică. Astfel, pot fi identificate cu precizie speciile din
întreaga lume. De multe ori, după denumirea speciei se adaugă, ca o recunoaștere a meritelor, numele
celui care a descris pentru prima dată specia respectiv ă.[7]

[4] https://ro.wikipedia.org/wiki/Ananas , accesat la 18.03.2019, 18.13
[5] https://www.google.com, accesat la 24.03.2019, 13.38
[6] Huțanu, E.: Manual de biologie pentru clasa a IX -a, Editura Didactică și Pedagogică, București, 2010 , p.3
[7] https://ro.wikipedia.org , accesat la 18.03.2019, 18.27

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 6 –
Respectând regulile taxonomice menționate, clasificarea științifică a ananasului este
următoarea: [8]
 Regn: Plantae
 Neclasificat: Angiosperme
 Neclasificat: Monocotiledonate
 Încrengătura: Magnoliophyta
 Clasă: Liliopsida
 Ordin: Poales , figura 2
 Familie: Bromeliaceae
 Sufamilie: Bromelioideae, Pitcaimioideae, Tillandsioideae
 Gen: Ananas
 Specie: A. comosus (sativus)
 Denumire științifică (nume binominal): Ananas comosus (sativus) , figurile 3, 4 și 5.
 Denumire comună: Ananas
 Origine: Brazilia, Bolivia, Paraguay, America de Sud

Figura 2 . Reprezentanții ordinu lui Poales [9]

[8] https://en.wikipedia.org/wiki/Pineapple , accesat la 18.03.2019, 20.28
[9] https://www.google.com/search?q=bromeliaceae&hl , accesat la 18.03.2019, 20.38

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 7 –

Figura 3 . Ordinul Poales și Familia Bromeliaceae . Varietăți de ananas.
Ananas comosus (sativus) [10]

Figura 4. Familia Bromeliaceae – Figura 5. Ananas comosus (Pineapple fruit) [11]
Ananas comosus (sativus) [12]

Ananas comosus (sativus) sau Ananas comosus (Pineapple fruit) este o plantă tropicală, erbacee,
perenă, cu o înălțime de 1 -1,5 m, plantă care produce până la 200 flori roșietice sau portocalii, cu fructe
de aproximativ 30 cm lungime, comestibile, cărnoase, cu gust echilibrat dulce -acrișor, cu frunze lungi,
cărnoase, aspre, ascuțite, cu margini dințate, sub formă de suliță și o tu lpină mare, ce poartă în vârf o
inflorescență sub formă de spic. În lume, există 84 soiuri de ananas, unele supuse cultivării, altele
ornamentale.

[10] https://www.google.co m/search?q=bromeliaceae&hl , accesat la 18.03.2019, 20.38
[11] https://www.google.com/ananas+bracteatus&oq=ananas+bract , accesat la 24.03.2019, 13.38
[12] https://www.google.com/search?q=bromeliaceae&hl , accesat la 18.03.2019, 20.38

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 8 –
II. BROMELINA -COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

2.1. CONSIDERAȚII GENERALE

Toate enzimele sunt proteine, însă nu toate proteinele sunt enzime.
Bromelina este o substanță organică care face parte din categoria enzimelor proteolitice sau
proteazelor. Bromelina este o substanță organică macromoleculară de natură proteică, cu proprietăți
catalitice, î naltă specificitate, care se manifestă atât în interiorul celulei vegetale, cât și în exteriorul
acesteia, determinând transformări asupra substratului proteic.
Bromelina este un biocatalizator vegetal care însoțește reacțiile chimice de la nivel celulei
ananasului, mărește viteza de reacție, asigură descompunerea totală a substanței asupra căreia acționează
și determină reacțiile enzimatice specifice. Aceasta este o macromolec ulă cu structură complexă, în care
atomii și grupele de atomi constituenț i sunt disp uși conform unui aranjament spațial conformaț ional , în
cadrul aceleiași configuraț ii a moleculei proteice. Configurația indică aranjarea în spaț iu a grupelor
substituente d in stereoizomeri, indică modalit atea dispunerii atomilor în spaț iul tridimensional, ca o
consecinț ă a rotirii acestora în jurul unei legături simple existente în molecula respectivă. S tructura
generală a proteinei este dete rminată de caracterul le găturii p eptidice (caracter parț ial de dublă legătură
datorită delocalizării electronilor π ai l egăturii C=O din vecinătate), de geometria acesteia (legătura
peptidică avâ nd caracter parț ial de d ublă legătură nu permite o rotaț ie liberă a atomilor de C și N în juru l
ei, fapt ce se repe rcutează asupra organizării spațiale a proteinelor), de natura catenelor laterale (-R) ale
aminoacizilor componenț i care pot prezenta grupări polar e (provenite din grupările funcț ionale –COOH,
-NH2, -OH, -SH) sau nepolare, de conformaț ia ei (organizarea stereospecifică).
Bromelina este un complex enzimatic format dintr -un număr mare de aminoacizi esențiali și
neesențiali. Funcția acesteia este dată de structura ei. Aminoacizii componenți reprezintă ,, cărămizile
care construiesc lanțul proteic ”. Este necesar să cunoaștem numărul aminoacizilor din bromelină, natura
acestora, frecvența lor în cadrul moleculei proteice, precum și grupările prostetice, deoarece acestea
imprimă enzimei anumite proprietăți catalitice.
Bromelina constituie un edificiu tridimensional complex a cărui conformație depinde de
dispoziția spațială a catenelor pol ipeptidice din care este formată. Orientarea în spaț iu a catenelor
polipeptidice componente poartă denumirea de conformație . Conformația re prezintă aranjarea spațială a
atomilor, rotația liberă a acestora în jurul unor legături simple, de această conformație depind în mod
direct funcțiile sale biologice conferite de existenț a celor patru nivel e de organizare: structură primară,
secundară , terțiară și respectiv cuaternară .
În funcție de nutrienții pe care îi descompune (protează, amilază, lipază) , de locul unde
acționează (gastrică, intestinală) , de proveniența ei (endogenă sau exogenă) , bromelina este un complex
enzimatic proteolitic, care acționează pe traiect ul tubului digestiv, este de origine exogenă vegetală,
preluată din tulpina sau fructul ananasului, cu influență importantă asupra metabolismului celular și
asupra procesului de digestie.
Comisia de Enzimologie din cadrul Uniunii Internaționale de Biochimie și Biologie Moleculară
(IUBMB, 1961) stabilește denumirea acestui complex enzimatic după tipul de reacție catalitică și după

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 9 –
substratul asupra căruia acționează, prin adăugarea sufixului ,,-ază” . Clasificarea după structura chimică
este evitată, deoarece în cazul multor enzime nu se cunoaște alcătuirea acestora.
Fiecare enzimă are un cod format din patru cifre, care indică poziția enzimei în sistemul de
clasificare. Prima cifră indică clasa căreia aparține enzima, a doua cifră indică subclasa, care face
referire la natura substratului, a grupărilor chimice ale substratului și tipul de legături chimice asupra
cărora enzima acționează. A treia cifră a codului indică sub -subclasa, aducând relații suplimentare cu
privire la reacția catalizată, iar a patra cifră reprezintă un număr de ordine sau poziția pe care enzima o
are în subclasa respectivă . Pe lângă cele patru numere de cod, fiecare enzimă are abrevierea EC. [13]
Conform normelor de cl asificare numerică a enzimelor (Sistemului de numerotare enzimatică),
bromelina din tulpina de ananas are codul EC 3.4. 22.32 , iar cea din fruct are codul EC 3.4.22.33 , ceea
ce înseamnă că este o enzimă ce face parte din categoria hidrolazelor (cod 3), a enzimelor care
descompun proteinele prin ruperea legăturilor peptideice dintre aminoacizi cu eliberarea unei molecule
de apă (cod 4), enzimă care conține aminoacidul cisteină (cod 22).
Clasa de enzime din care face parte bromelina conț ine 78 de tipuri enz imatice . Există 6 clase de
enzime (oxidoreductaze, transferaze, hidrolaze, liaze, izomeraze, ligaze), fiecare clasă cu mai multe
subclase și diviziuni, bromelina făcând parte din clasa hidrolazelor. [14]
Hidrolazele (Figura 6 ) constituie o clasă de enzime care realizează scindarea hidrolitică a
moleculei substrat, catalizează reacția de hidroliză, desfăcând în prezența apei, legături de tipul C -O, C –
N, P-N, C -S, C-C. Din această categorie fac parte peptidazele, lipazele, lecitinazele, colesterolesterazele,
fosfatazele, ribonucleazele, glicozidazele, sulfatazele, polizaharidazele, amidazele. Bromelina din
ananas face parte din această categorie, fiind o peptidază, care desface legăturile peptidice dintre
aminoacizi î n prezența unei molecule de apă.

Figura 6 . Acțiunea hidrolazelor (bromelina) [15]

[13] https://www.creative -enzymes.com/ , accesat la 31.03.2019, 10.44
[14] https://ro.wikipedia.org/wiki/Asparagin%C4%83 , accesat la 07.04.2019, 17.06
[15] https://www.slideserve.com/kali/enzimele , accesat la 07.04.2019, 15.15

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 10 –
2.2. ISTORICUL BROMELINEI [16]

Primele observații asupra unui proces biochimic enzimatic aparțin naturalistului francez René
Réaumur (1683 -1757) care a constatat că, sub acțiunea sucului gastric provenit de la ciori are loc
dizolvarea cărnii, atât in vivo , cât și in vitro. Antoine Lavoisier (1743 -1794) a arătat că, prin fermentația
glucozei rezultă alcool etilic și dioxid de carbon, iar hidrogenul, oxigenul și carbonul se regăsesc în
substanțele care rezultă în urma acesteia. Date referitoare asupra existenței unor substanțe cu proprietăți
speciale, în organismele vegetale, au fost obținute prin cercetările lui Kirchnoff (1812), care a a rătat că,
un extract din orz încolțit are proprietatea de a transforma amidonul în zahăr. Prima enzimă a fost izolată
de către Anselme Payen , în anul 1833, dintr -un extract apos de făină de malț, sub forma unei pulberi
amorfe, albe, solubilă în apă, insolu bilă în alcool concentrat. Această substanță avea proprietatea de a
zaharifica o cantitate de amidon de 2000 de ori mai mare decât propria greutate și a fost numită diastază,
iar mai târziu, amilază. Berzelius emite teoria conform căreia în organismele vii , există substanțe
chimice specifice, capabile să transforme substanțele chimice prin cataliză, în alte substanțe mai simple,
cu degajare de dioxid de carbon, de unde numele de fermenți. Termenul de enzimă a fost introdus de
Kühne , în 1878, și definește în limba greacă drojdiile. Astăzi, enzimele sunt considerate substanțele
chimice care manifestă proprietăți catalitice, atât în organismul viu, cât și în afara acestuia. Cercetările
asupra enzimelor s -au amplificat în secolul al XX -lea, ele fiind studiate o dată cu apariția metodelor
fizico -chimice moderne. În anul 1920 se cunoșteau 15 enzime, în anul 1972, au fost studiate 1770
enzime, dintre care 500 au fost obținute în stare pură, determinându -li-se caracteristicile. Astăzi,
numărul enzimelor descoperite e ste foarte mare, atât cele specifice regnului vegetal, cât și regnului
animal, dintre care cel puțin 200 au fost obținute în stare cristalină.
În anul 1891, Vincent Marcano izolează prima enzimă din fructul de ananas . În anul 1892, Joslin
și Meara , denumesc această enzimă bromelină , după numele familiei din care face parte ananasul, după
care, această denumire a fost extinsă tuturor enzimelor proteolitice produse de reprezentanții familiei
Bromeliaceae. Bromelina din tulpina de ananas a fost codifi cată în anul 1965 EC 3.4.4.24, în anul
1972 EC 3.4.22.4, iar în anul 1992 s -a stabilit codul EC 3.4.22.32 care se păstrează și astăzi. Bromelina
din fructul de ananas a fost codificată în anul 1965 EC 3.4.4.24, în anul 1972 EC 3.4.22.4, iar în anul
1992 s -a stab ilit codul EC 3.4.22.33 acceptat de Comisia de Enzimologie. Ananaina , o altă enzimă a
ananasului este o enzimă codificată EC 3.4.22.31 , în anul 1992. În anul 1957, acest complex enzimatic a
fost introdus sub această denumire ca supliment terapeutic în țări din Asia, America Latină, Europa. În
Germania, este cel mai utilizat produs farmaceutic extras din plante.

2.3. TAXONOMIA ENZIMATICĂ. TAXONOMIA BROMELINEI

Enzimele sunt substanțe organice macromoleculare de natură proteică, sintetizate numai de către
celula vie, vegetală și animală, care manifestă proprietăți catalitice, înaltă specificitate, atât în interiorul
celulei, cât și în exteriorul ei. Fiecare enzimă determ ină realizarea unei anumite transformări chimice,
care nu s-ar putea realiza în lipsa ei. Fermentarea sucurilor dulci, acrirea laptelui, fabricarea vinului,

[16] Ifrim , S.: Substanțe biologic -active , Editura Tehnică, București, 1997 , pp.92 -94

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 11 –
brânzei, descompunerea proteinelor, glucidelor, lipidelor din alimente, sunt transformări enzimatic e
determinate de enzime.
În afară de taxonomia organismelor vegetale, există și o taxonomie enzimatică (Figurile 7 și 8 )
care conferă posibilitatea cunoașterii unor caracteristici fizice, chimice și biologice ale enzimelor
diferitelor organisme care fac p arte din aceeași grupă taxonomică. Cercetările realizate asupra
taxonomiei enzimatice au arătat că, bromelina din fructul de ananas și bromelina din tulpina acestuia fac
parte din categoria hidrolazelor, acționează asupra legăturilor peptidice, sunt endope ptidaze care conțin
cisteină, fac parte din grupa EC 3.4.22 alături de alte enzime produse de microorganisme, organisme
vegetale sau animale. Deosebirile constau în acțiunea lor diferită asupra unor substraturi și în ceea ce
privește numărul de aminoacizi. Toate enzimele produse de același organism sau de organisme înrudite
manifestă câteva asemănări, dar și deosebiri . [17]
Enzimele se pot clasifica atât în funcție de nutrienții pe care îi descompun (proteaze, amilaze,
lipaze), de locul unde acționează (gastrice, intestinale), cât și în funcție de proveniența lor (enzime
endogene sau exogene). În funcție de această clasificare, bromelina este un complex enzimatic
proteolitic care acționează pe traiectul tubului digestiv, este de origine exogenă vegetală , preluată din
tulpina sau fructul ananasului, cu influență importantă asupra metabolismului celular și asupra
procesului de digestie. Bromelina este o enzimă care face parte din categoria poliprotidelor superioare
(proteide), substanțe rezultate din conde nsarea unui număr mare de aminoacizi. Bromelina din tulpina de
ananas conține 212 resturi de aminoacizi, iar bromelina din fructul de ananas conține 351 de aminoacizi.
Enzimele sunt proteine funcționale, compuși proteici cu funcții importante la nivel cel ular. Din
punct de vedere al structurii chimice, enzimele sunt substanțe macromoleculare, de natură proteică,
alcătuite numai din alfaaminoacizi (proteine simple sau holoproteine) sau din alfa aminoacizi și grupări
neproteice, prostetice (proteine conjugate , heteroproteine, proteide).

Figura 7 . Clasificarea proteinelor. Încadrarea bromelinei în categoria poliprotidelor [18]

[17] https://wikipedia.ro/, accesat la 24.04.2019, 18.30
[18] https://www.slideserve.com/kali/enzimele , accesat la 07.04.2019, 15.15

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 12 –

Figura 8 . Taxonomia enzimatică grupa EC 3.4.22 [19]

2.4. COMPOZI ȚIA CHIMICĂ A BROMELINEI [20]

Proteazele sunt consider ate cele mai importante enzime cu importantă aplicabilitate industrială
și terapeutică. Din punct de vedere chimi c, enzimele sunt proteine , substanțe cuaternare ce conțin C, H,
O, H la care se poate adăuga S, P, precum și unele metale Fe, Cu, Mg. În protidele din corpul plantelor,
carbonul se află în procent de 50 -54%, O 20 -23%, H 6 -8%, N 15 -17%. Protidele sunt compuși
macromoleculari care au ca unitate structurală aminoacizii. Proteidele reprezintă c lasa de substanțe care
prin hidroliză totală dau aminoacizi. Organismul animal este mai bogat în protide decât cel vegetal. În
plante, conținutul de protide variază mult în diferite părți ale plantei, pre cum și de la specie la specie.
Din această categorie face parte complexul enzimatic numit bromelină, care reunește de fapt, două
enzime cu localizare diferită în aceeași plantă, dar și alte tipuri de substanțe, unele încă incomplet
determinate.
Bromelina reprezintă numele generic dat setului derivat de endopeptidaze, care aparțin
indivizilor vegetali din familia Bromeliaceae, din care face parte specia Ananas comosus var. comosus ,
enzime care au proprietatea de a rupe proteinele în aminoacizi. [21]

[19] https://en.wikipedia.org/wiki/Category:EC_3.4.22 , accesat la 24.04.2019, 18 .30
[20] Arshad, Z., Amid, A., Yusof, F., Jaswir, I., Ahmad, K., Loke, P.: Bromelain: an overview of industrial
application and purification strategies , University Malaysia, Malaysia, 2014 , pp. 7283 -7293
[21] Martins, B., Rescolino, R., Coelho, D., Espindola, F., Zanchetta, R., Tambourgi, E., Silveira, E.: Studies of
stability and characterization this enzyme bromelain in pineapple (Ananas comosus), 5th Congress of the
Brazilian Biotechnology Society (SBBIOTEC) , Florianópolis, Brazil, Universidade Federal de Uberlândia,
Uberlândia, Brazil, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, Brazil.10 -14 November 2013,
http://www.biomedcentral.com/1753 -6561/8/S4/P137

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 13 –
Bromelina este un extract apos brut obținut din tulpina (SBM) și fructul (FBM) imatur al
ananasului, este un amestec complex de diferite endopeptidaze, de tioli și alte substanțe incomplet
caracterizate, precum fosfataze, glucozidaze, peroxidaze, celulaze, glicoproteine, hidrați de carbon.
Aceasta este o substanță naturală, un complex de enzime proteolitice digestive și alte câteva substanțe în
cantități mai mici. Deși mecanismul de acțiune a bromelainei la nivel celular nu este pe deplin cunoscut,
totuși a ceastă substanță continuă să fie considerată un important compus biochimic -activ, un agent
fitoterapeutic cu implicații medicale, un component prețios ale cărui proprietăți terapeutice s unt
recunoscute la nivel internațional .
Formula moleculară: C39 H66N2O29
Compoziția chimică a bromelinei a fost stabilită prin metodele de izolare -purificare, aceasta
depinzând de sursa de origine. Bromelina este enzima prezentă în toate părțile componente ale plantei,
dar caracteristicile sale depind de sursă. Astfel, există bromelină în coroan a de frunze, în pulpa
ananasului, în miezul acestuia, chiar și în coaja lui, fiecare enzimă având anumite caracteristici, o
anumită compoziție chimică, anumite proprietăți fizico -chimice și o anumită cantitate. Cele mai ma ri
cantități de bromelină se găses c în miezul fructului de ananas și tulpina acestuia.
Datele menționate au fost preluate din Sistemul Informațional Enzimatic Brenda care
cuprinde cea mai importantă bază de date de la nivel mondial în ceea ce privește studiul enzimelor.
Brenda este o resu rsă electronică care cuprinde informații taxonomice, moleculare, biochimice, genetice
despre enzimele clasificate de IUBMB. Fiecare enzimă este clasificată și caracterizată prin reacția pe
care o desfășoară. Brenda conține date specifice enzimelor extrase din manuale de profil, din literatura
științifică primară și date suplimentare derivate din metode de recuperare automată a informațiilor.
Aceasta oferă o interfață de utilizator bazată pe web care permite accesul convenabil și sofisticat la baza
de date. Brenda a fost înființată în 1987 la fostul Centru Național de Cercetare Biotehnologică din
Germania, astăzi Centrul Helmholtz din Braunschweig și a fost inițial publicată ca o serie de cărți.
Numele său a fost inițial un acronim pentru baza de date a enzim ei Braunschweig. În prezent, Brenda
este menținută și dezvoltată la Departamentul de Bioinformatică și Biochimie de la Braunschweig. O
actualizare majoră a datelor din Brenda se efectuează de d ouă ori pe an. Utilizarea Brenda este gratuită.
Brenda furnizea ză legături către mai multe baze de date, punând accent asupra enzimei, funcția
metabolică, structura enzimatică, informații ontologice privind gena co respunzătoare enzimei în cauză,
nomenclatura enzimei, reacția și specificitatea acesteia , izolarea și pr epararea ei, stabilitatea enzimei ,
parametrii cinetici, valoarea Km, apariția enzimei, localizarea genetică a acesteia, muta țiile și enzimele
fabricate, aplicarea enzimelor î n diverse domenii, organsimul sursă, secvența proteică a enzimei, liganzii
enzimati ci, substraturi, cofactori, inhibitori și stimulatori enzimatici, domeniile de utilizare ale enzimelor
respective . Alte baze de date enzimatic e sunt Frenda și Amenda, gratuite pentru utilizatorii non -profit.
[22]
Studiile au arătat că, bromelina din tulpină ,,stem bromelain ” (Figurile 9 -13) este cea mai
importantă enzimă din această parte a plantei, are caracter bazic , fiind obținută prin extractul de
tulpină. Bromelina din tulpină face parte din categoria hidrolazelor, descompune legăturile peptidice
dintre aminoacizi, fiind un complex enzimatic care conține cisteină. Ea manifestă specificitate largă
pentru substraturile proteice mici, care conțin arginină . Măsurătorile au arătat că , lungimea profilului

[22] https://en.wikipedia.org/wiki/BRENDA , accesat la 24.04.2019, 09.32

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 14 –
acestei enzime este 209, conține 212 aminoacizi , are ca site -uri active pozițiile 20, 26, 158, 174,
legăturile disulfurice au fost stabilite la pozițiile 23, 57, 63, 96, 152, 199, legăturile peptidice între
aminoacizii 2 -211, iar cele glicozidice la poziția 117. Activitatea enzimatică a bromelinei din tulpină
este inhibată de 2 -hidroxietildisulfit, cistatina de pui, E 64, etanol , clorura de mercur, acid iodacetic,
zaharoză, dioxid de sulf, trehaloză, acetat fenilmercuric, sulfhidril și stimulată de cisteina, DTT,
guanidină în combinație cu acidul clorhidric, uree, tioglicol. Albastrul de metilen produce oxidarea
bromelinei din tulpină, având ca rezultat pierderea parțială a activității sale enzimatice, chiar dacă
gruparea sulfhidril esen țială rămâne intactă și este protejată împotriva oxidării. Substanțele care produc
oxidarea tiolului din situsul activ conduc la formarea acidului sulfinic care este inactiv catalitic și
determină degradarea enzimei. Bromelina din tulpină este determinată genetic. Genele care codifică
sinteza acesteia și determină caracteristicile sale catalitice se găsesc pe cei 25 de cromozomi ai
ananasului, la anumite poziții numite locusuri, loci sau grupe linkage (5,7,11). [23]

Figura 9 . Reprezentarea grafică a profilului bromelinei din tulpină EC 3.4.22.32 [24]

Figura 10 . Pozițiile centrelor active (26,158) în cadrul structurii chimice a
bromelinei din tulpină [25]

Figura 11 . Reprezentare a grafică a centrelor active 26 și 158 din bromelina EC 3.4.22.32 [26]

[23] https://www.brenda -enzymes.org/3.4.22.32 , UniProt P14518, accesat la 23.04.2019, 15.44
[24] http://priam.prabi.fr/1psg271_3.4.22.32 , accesat la 22.04.2019, 12.06
[25] https://www.uniprot.org/blast/, accesat la 24.04.2019, 06.32
[26] https://www.uniprot.org/uniprot/P1451 8, accesat la 23.04.2019, 17.32

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 15 –

Figura 12 . Pozițiile legăturilor disulfurice (23,57, 63,96,152,199 )
în cadrul structurii chimice a bromelinei din tulpină [27]

Figura 13 . Poziți a legăturii glicozidice (117) în cadrul structurii chimice
a bromelinei din tulpină [28]

Bromelina din fruct (Figurile 14 -19) este enzima proteolitică majoră prezentă în sucul de
ananas, enzimă ce are un caracter acid , hidrolizează proteinele având o specificitate largă pentru
legăturile peptidice care se stabilesc între aminoacizii: Phe -Val-Arg, nu are acțiune asupra legăturilor
peptidice dintre arginină, așa cum are bromelina din tulpină. Măsurătorile au arătat că, lun gimea
profilului acestei enzime este de 216. Cercetările realizate asupra bromelinei din fruct au arătat că,
enzima conține 351 aminoacizi are ca centre active pozițiile 147 și 2 79, legăturile disulfurice sunt la
pozițiile 144, 178, 184, 217, 273, 325, propeptide sunt identificate între pozițile 25 -121, peptidele de
semnal sunt preze nte între 1 -24. Activitatea enzimatică este inhibată de cistatina, Fe3+, Hg2+, sulfhidril și
stimulată de K+, Ca 2+, Mg2+, Fe2+, Ag, Zn 2+, uree, ditioreitol, 2 -mercapetanol .

[27] https://www.uniprot.org/blast/, accesat la 24.04.2019, 06.32
[28] https://www.uniprot.org/blast/, accesat la 24.04.2019, 06.32

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 16 –

Figura 14 . Reprezentarea grafică a profilului bromelinei din fructul de ananas EC 3.4.22.33 [29]

Figura 15 . Pozițiile centrelor active (147,279 ) în cadrul structurii chimice a
bromelinei din fructul de ananas [30]

Figura 16 . Reprezentarea graf ică tridimensională a centrelor active 147 și 279
din bromelina EC 3.4.22.33 [31]

[29] http://priam.prabi.fr/1psg271_3.4.22.32 , accesat la 22.04.2019, 12.06
[30] https://www.uniprot.org/uniprot/O23791 , accesat la 24.04.2019, 06.32
[31] https://swissmodel.expasy.org/repository/uni prot/O23791, accesat la 23.04.2019, 17.32

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 17 –

Figura 1 7. Pozițiile legăturilor disulfurice ( 144, 178, 184, 217, 273, 325)
în cadrul structurii chimice a bromelinei din fruct [32]

Figura 18 . Reprezentarea grafică tridimensională a legăturilor disulfurice din bromelina
extrasă din fruct [33]

[32] https://www.uniprot.org/blast/ , accesat la 24.04.2019, 06.32
[33] https://swissmodel.expasy.org/repository/uni prot/O23791, accesat la 23.04.2019, 17.32

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 18 –

Figura 19 . Pozițiile peptidelor semnal și a propeptidelor din structura chimică

Sinteza comparativă a proprietăților chimice celo r două categorii de enzime din ananas sunt
sistematizate în tabelul 1.

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 19 –

Tabel 1. Sinteza comparativă a proprietăților chimice
ale bromelinei din tulpina ananasului (SBM) și bromelinei din fructul de ananas (FBM)

Nr.
crt. Tipul de
bromelină.
Cod Număr
aminoacizi Caracter
enzimatic Lungime
profil
enzimatic Aminoacidul/
specificitate
de substrat și
reacție Poziții
active Legături
disulfurice
(poziții) Legături
peptidice
(poziții) Legături
glicozidice
(poziții) Activitate
enzimatică
inhibată Activitate
enzimatică
stimulată
1 Bromelina
din tulpină
,,stem
bromelain”
EC
3.4.22.32 212 bazic 209 Arginina
Arg-Arg 20,26,
158,174 23,57,63,
96,152,199 2-211 117 Cistatina
de pui, 2
hidroxietild
isulfit,
etanol,
clorura de
mercur,
zaharoză,
trehaloză,
acetat
fenilmercur
ic,
sulfhidril DDT,
guanidină,
uree, acid
clorhidric,
tioglicol
2 Bromelina
din fructul
de ananas
,,fruit
bromelain”
EC
3.4.22.33 351 acid 216 Phe-Val-Arg 147, 279 144,178,184
217,273,325
25-121
(propepti
de)
1-24
(peptide
de
semnal) – Cistatină,
Fe3+, Hg2+,
sulfhidril K+, Ca2+,
Mg2+, uree,
2-
mercapetan
ol, argint,
zinc

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 20 –
Albastrul de metilen produce oxidarea bromelinei din tulpină, având ca rezultat pierderea parțială
a activității sale enzimatice, chiar dacă gruparea sulfhidril esențială rămâne intactă și este protejată
împotriva oxidării. Substanțele care produc oxidarea tiolului din situsul activ conduce la formarea
acidului sulfinic care este inactiv catalitic și determină degradarea enzimei. [34]
Concentrația mare de bromelină din tulpină face ca aceasta să fie utilizată în scop medical,
terapeutic, cosmetic, în timp ce bromelina din fruct este indicată a fi folosită în scop alimentar, împreună
cu fructul de ananas. Bromelina din tulpină reprezintă o sursă ieftină de obținere a bromelinei, deșeurile
rezultate putând fi valorificate în indust ria textilă sau pentru compost . Bromelina din fruct este
determinată genetic. Genele care codifică sinteza acesteia și determină caracteristicile sale catalitice se
găsesc pe cei 25 de cromozomi ai ananasului, la anumite poziții. Astfel, sunt precizate câteva dintre
pozițiile genelor ș i grupele de linkage de pe cromozomii 1,5,19.[35]
Studiile au arătat că, cantitatea de bromelină din fruct este mai mică decât în tulpină. Cele două
categorii de enzime sunt considerate enzime omoloage , dar și izoenzime . Izoenzimele sunt enzime care
provin din același organism, enzime localizate în aceeași celulă sau în celule diferite, îndeplinesc funcții
catalitice identice, au același mecanism de acțiune, specificitate de substrat identică, dar care diferă prin
proprietățile fizic o-chimice. Conform Uniunii Internaționale de Biochimie, termenul generic de forme
moleculare multiple trebuie utilizat numai î n cazul enzimelor izolate de la o singură specie și care
posedă aceeași activitate catalitică. Termenul de izoenzimă trebuie folos it numai pentru formele
enzimatice multiple care apar din diferențe determinate genetic în structura primară. Nu pot fi
considerate izoenzime acele forme moleculare rezultate prin modificarea aceleiași structuri primare.
Proprietățile izoenzimelor se studi ază prin electroforeză, cromatografie, cinetică enzimatică. Enzimele
se pot studia din punct de vedere chimic, genetic, structural și funcțional.
Bromelina din tulpina ananasului și fructul acestuia sunt proteine diferite care aparțin aceleiași
clase enzim atice, catalizează aceeași reacție, sunt izolate din surse biologice vegetale diferite, aparțin
aceleași specii ( Ananas comosus ), sunt separate prin electroforeză sau cromatografie, se deosebesc prin
masă moleculară, afinitate pentru substraturi, specificitate de substrat, constante cinetice și proprietăți
fizico -chimice. Se consideră că, apariția izoenzimelor se explică prin diferențele de la nivelul structurii
cuaternare, adică a legăturii diferite a subunităților structurale polipeptidice care n u sunt identice.
Formarea lor în organismul vegetal este determinată genetic. Izoenzimele prezintă interes pentru sfera
biologică, prezintă interes clinic, distribuția lor fiind în corelație cu starea fiziologică a țesutului cărora
le este caracteristic (î nvelișul fructului, pulpa sau tija ananasului). Fie că se găsește în fruct sau fie că
este prezentă în tulpina ananasului, bromelina reprezintă un complex enzimatic, un agregat enzimatic,
un sistem multienzimatic alcătuit din mai multe enzime a căror func ție catalitică este interdependentă.
Fiecare enzimă din agregat manifestă acțiunea catalitică specifică, rezultă produse noi, care constituie
substratul pentru alte enzime din agregat.[36]
Bromelaina brută, extrasă inițial din fructul de ananas conține pe l ângă enzimele numite proteaze
și alte categorii de substanțe precum săruri minerale, pigmenți, inhibitori proteici, acizi organici sau

[34] https://www.brenda -enzymes.org/3.4.22.32 , UniProt P14518, accesat la 23.04.2019, 15.44
[35] Omotoyinbo, O. V., Sanni, D. M.: Characterization of Bromelain from Parts of Three Different Pineapple
Varieties in Nigeria , American Journal of BioScience. Vol. 5, No. 3, 2017 , pp. 35 -41
[36] https://en.ppt -online.org/132578 , slide 57, accesat la 07.04. 2019, 17.45

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 21 –
solvenți organici. Proteazele reprezintă cele mai active fracțiuni de substanțe organice din bromelaina
brută, cu o valoa re de 2%. Bromelina își exercită f uncția la un pH cuprins între 4. 5-9.5, are o compoziție
chimică ușor diferită față de a celorlalte enzime proteolitice din a nanas, conține aminoacizi esențiali și
neesențiali , dintre care cei mai importanți sunt alanina și glicina, în timp ce histidina , fenilalanina și
metionina sunt în cantitate mai mică. Lizina, arginina și izoleucina sunt alți aminoacizi prezenți în
molecula de bromelină. Cisteina este un aminoacid neesențial, important pentru activitatea catalitică a
bromelinei și prezent în cele două categorii de enzime (t abel 2). Totodată, ea conține hexozamine,
carbohidrați. Carbohidrații identificați în compoziția chimică a bromelinei sunt manoza, fructoza, xiloza
și glucozamina în raport de 3:1:1:4, raport pus în ev idență prin analiza cromatografică cu gaz. Dintr -un
gram de bromelină se pot izola 30 mg de glicopeptid e, utilizând ca substrat un gel Murachi (1967) și
Yasuda (1970).
Corpul uman nu stochează aminoacizi, fie îi produce (aminoacizi neesențiali), fie îi preia din
alimente (aminoacizi esențiali). Aminoacizii esențiali nu sunt produși de organismul uman și este
necesară prezența lor în dietă pentru asigurarea unei stări bune de sănătate, pentru asigurarea creșterii și
dezvoltării, fiind procurați din hrana de origine vegetală. Aminoacizii neesențiali sunt aminoacizii care
pot fi produși de către organism, din produși intermediari simpli, nu este necesar să fie introduși în dietă,
dar împreună cu cei din prima categorie asigură buna funcționare a organismului. Deși corpul poate
produce aminoacizi neesențiali, acesta este un aspect condiționat de c onsumul personal al fiecăruia
dintre aminoacizi ese nțiali. Acești aminoacizi sunt importanți pentru orga nism pentru că reprezintă
elementele structurale ale proteinelor, iar organismul uman are nevoie de ele, pentru orice aspect al
metabolismului. Există 20 de aminoacizi de bază , aceștia intrând în structura organismelor vii, formând
un număr mare de proteine în regnul vegetal și animal. Fiecare aminoacid are o structură chimică
caracterist ică și un rol la nivel celular. Dintre cei 20 de aminoacizi, cei 8 aminoacizi esențiali sunt
prezenți în fructul și tulpina ananasului, aminoacizi cu rol deosebit pentru starea de sănătate . Din acest
punct de vedere, putem preciza că, ananasul este un aliment complet, dacă este consumat în cantități
moderate (Figura 20 ).

Tabel 2 . Compoziția chimică în aminoacizi a bro melinei [37]

Nr.
crt. Aminoacid Bromelină Tipul de aminoacid
1 Acid aspartic (Asp) 18 neesențial
2 Treonină (Thr) 9 esențial
3 Serină (Ser) 17 neesențial
4 Acid glutamic (Glu) 16 neesențial
5 Glicină (Gly) 22 neesențial
6 Alanină (Ala) 25 neesențial
7 Valină (Val) 14 esențial
8 Metionină (Met) 3 esențial
9 Izoleucină (Ile) 17 esențial

[37] Arshad, Z., Amid, A., Yusof, F., Jaswir, I., Ahmad, K., Loke, P.: Bromelain: an overview of industrial
applica tion and purification strategies , University Malaysia, Malaysia, 2014 , p. 7284

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 22 –
10 Leucină (Leu) 6 esențial
11 Tirozină (Tyr) 14 neesențial
12 Fenilalanină (Phe) 6 esențial
13 Histidină (His) 1 esențial
14 Lizină (Lys) 15 esențial
15 Arginină (Arg) 6 neesențial
16 Cisteină (Cys) 7 neesențial

Figura 20 . Reprezentarea grafică a compoziției în aminoacizi
a enzimelor proteolitice din ananas

Aminoacizii prezenți în complexul enzimatic SBM sau FBM sunt compuși cu funcțiune mixtă,
compuși care au grupe funcționale diferite în molecula lor și anume grupările -NH 2 și -COOH .
Toți aminoacizii sunt organizaț i în același mod. Fiecare aminoacid are un atom central de carbon, cu
aceleași trei legături. Natura radicalului diferențiază un aminoacid de un altul, cu efect profund asupra
comportamentului chimic: bazic, acid, hidrofob, hidrofil. Aminoacidul poate conține sulf sau poate avea
o structură de inel aromatic. Sulful este important, pentru că este o componentă a acizilor
nucleici, ADN și ARN .

Bromelina din tulpina de Ananas comosus este formată din următoarea secvență de aminoacizi
(Figura 21) :

Ala-Val-Pro-Gln-Ser-Ile-Asp-Trp-Arg-Asp-Tyr-Gly-Ala-Val-Thr-Ser-Val-Lys-Asn-Gln-Asn-
10 20
Pro-Cys-Gly-Ala-Cys-Trp-Ala-Phe-Ala-Ala-Ile-Ala-Thr-Val-Glu-Ser-Ile-Tyr-Lys-Ile-Lys-Lys-Gly-Ile-
30 40
Leu-Glu-Pro-Leu-Ser-Glu-Gln-Gln-Val-Leu-Asp-Cys-Ala-Lys-Gly-Tyr-Gly-Cys-Lys-Gly-Gly-Trp-Glu
50 60
Phe-Arg-Ala-Phe-Glu-Phe-Ile-Ile-Ser-Asn-Lys-Gly-Val-Ala-Ser-Gly-Ala-Ile-Tyr-Pro-Tyr-Lys-Ala-
70 80 90
Ala-Lys-Gly-Thr-Cys-Lys-Thr-Asp-Gly-Val-Pro-Asn-Ser-Ala-Tyr-Ile-Thr-Gly-Tyr-Ala-Arg-Val-Pro-
100 110
0510152025
Acid aspartic:…
Treonină: Thr
Serină: Ser
Acid glutamic:…
Glicină: Gly
Alanină: Ala
Valină: Val
Metionină: Met
Izoleucină: Ile
Leucină: Leu
Tirozină: Tyr
Fenilalanină:…
Histidina: His
Lizină: Lys
Arginină: Arg
Cisteină: Cys
crt. 12345678910111213141516Bromelină
Ananaină
Comosaină

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 23 –
Arg- Asn-Asn-Glu-Ser-Ser-Met-Met-Tyr-Ala-Val-Ser-Lys-Gln-Pro-Ile-Thr-Val-Ala-Val-Asp-Ala
120 130
Asn-Ala-Asn-Phe-Gln-Tyr-Tyr-Lys-Ser-Gly-Val-Phe-Asn-Gly-Pro-Cys-Gly-Thr-Ser-Lys-Asn-His-Ala
140 150
Val-Thr-Ala-Ile-Gly-Tyr-Gly-Gln-Asp-Ser-Ile-Ile-Tyr-Pro-Lys-Lys-Trp-Gly-Ala-Lys-Trp-Gly-Glu-
160 170 180

Ala-Gly-Tyr-Ile-Arg-Met-Ala-Arg-Asp-Val-Ser-Ser-Ser-Ser-Gly-Ile-Cys-Gly-Ile-Ala-Ile-Asp-Pro-Lys
190 200
Tyr-Pro-Thr-Lys-Glu-Glu
210 212

Figura 21 . Compoziția chimică în aminoacizi a bromelinei din tulpina de ananas sub formă codificată
[38]

[38] Ritonja, A., Rowan, A., Buttle, D., Rawlings, N., Turk, V., Barrett, A.: Stem bromelain: amino acid sequence
and implications for weak binding of cystatin , volum 247, nr.2, England, 1989 , pp.419 -424

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 24 –
Bromelina din fructul de Ananas comosus este for mată din 351 aminoacizi , dispuși în
următoarea succesiune (Figura 22 ):

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 25 –

Figura 22 . Compoziția în aminoacizi a bromelinei din fructul de ananas [39]

[39] Azura, A., Yusof, F., Ismail, A.: Method for producing recombinant stem bromelain, Patent application
publication, Pub. No.: US 2011/0151541 A1, Malaysia, 2011 ,
https://patents.google.com/patent/US20150238576A1/en , 23.11.2019, 06.44

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 26 –
2.5. PROPRIETĂȚILE FIZICO -CHIMICE ALE BROMELINEI

Proprietățile fizice, chimi ce, biologice ale proteinelor și enzimelor se datorează structurii
macromoleculare, grupărilor polare și apolare prezente la suprafața acestor molecule. Proteinele și
enzimele , atât cele din regnul vegetal, cât și cele din regnul animal , prezintă o serie de proprietăți
fizico -chimice deo sebite determinate de structura lor.
Enzimele sunt poliprotide superioare solubi le, termolabile, cu un randament foarte mare,
deoarece nu se formează produse secundare. Enzimele purificate se prezintă sub formă de pulbere albă
sau gălbuie, în stare cristalină, unele sunt solubile în apă sau solvenți organici polari, altele puțin
solub ile în etanol, acetonă. Sub acțiunea unor factori externi, enzimele se pot distruge sau deteriora
reversi bil sau ireversibil . Fiind compuși macromoleculari proteici, în soluție, enzimele au caracter de
coloizi amfoteri, cu sarcina electrică variabilă în fu ncție de pH. Punctele izoelectrice ale enzimelor sunt
diferite și caracteristice pentru fiecare enzimă. Fiind catalizatori, enzimele respectă legile catalizei.
Enzimele prezintă o temperatură optimă, un pH optim de funcționare, nu sunt produse sau consumat e în
timpul unei reacții chimice, nu declanșează o reacție chimică, ci doar intensifică viteza de reacție, fără a
modifica constanta de echilibru a reacției catalizate. E nzimele reduc energia de activare (energia
necesară energizării unui substrat pentru a atinge o anumită stare de tranziție în care există o mare
probabilitate ca o legătură chimică să se formeze sau să se rupă), fără să afecteze energia liberă a
reacției, acționează prin scăderea energiei de activare și nu prin creșterea energiei reactanțil or,
combinându -se cu substratul, astfel încât să permită trecerea acestuia în starea de tranziție (Figura 23) .
Energia de activare este o barieră energetică pentru reacțiile chimice, moleculele cu o energie de
activare mare fiind mult mai stabile. Fără ace astă barieră energetică, complexele macromoleculare ar
reveni spontan la moleculele simple care le compun. Eficiența biocatalitică a enzimelor este cu mult
mai mare față de cea a catalizatorilor chimici obișnuiți, eficiența lor exprimându -se prin fenomenul de
turnover, care reprezintă numărul de moli de substrat transformat într -un minut de un mol de enzimă.
Acest număr variază foarte mult, de la 100 la 3 milioane. Cantități minime de enzime produc
transformarea unor cantități foarte mari de substrat.

Figura 23 . Proprietățile enzimelor [40]

Masa moleculară a enzimelor variază în limite foarte largi, cea mai mică masă moleculară o are
ribonucleaza, iar cea mai mare se regăsește în agregatele moleculare, în lanțurile polipeptidice ale
enzimelor. Determinarea masei moleculare a proteinelor și enzimelor se face p rin măsurarea presiunii

[40] https://en.ppt -online.org/132578 , accesat la 07.04.2019, 17.58

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 27 –
osmotice, măsurarea vitezei de sedimentare, măsurarea vitezei de difuziune, măsurarea difracției
luminii, analiza c u raze X, analiza gel -filtrare. Masa moleculară a bromelinei din tulpina și fructul de
ananas ( Ananas comosus ) utiliz ând tehnici dive rse este redată în tabelele 3 și 4 :

Tabel 3. Masa moleculară a bromelinei identificată prin diverse tehnici,
din anumite părți de plantei de ananas [41]

Tipul de
bromelină
din Ananas
comosus Metode și tehnici de măsurare a gre utății moleculare
pentru bromelina din tulpina și fructul de ananas
Gel
filtrare

[Da] SDS-
PAGE

[Da] Ultracentrifugare

[Da] Spectroscopia
de masă

[Da] Sedimentare

[Da] Sedimentare cu
ultracentrifugare

[Da] Centrifugare,
precipitare,
dializă,
schimb ionic
[Da] Enzime
recombinate

[Da]
Bromelina
din tulpina
de ananas 18.000
28.000
18.800
19.700
22.500 35.000
35.300
28.500
25.600
23.000
27.000 28.400 23.430
24.470
23.550
23.560 28.000 28.400 – 36.000
43.000
57.000
Bromelina
din fructul
de ananas 18.000
19.000
28.000
32.000 23.000
27.000
31.000
34.000 – – – – 30.000 –

Prin gel filtrare , greutatea moleculară a bromelinei se încadrează între 18.000 -22.500 [Da]
pentru bromelina din tulpina de ananas și între 18.000 -32.000 [Da] pentru br omelina din fructul de
ananas.
Prin SDS-PAGE , electroforeză cu gel de poliacrilamidă și dodecil sulfat de amoniu, GM a
bromelinei din tulpina de ananas este cuprinsă între 27.000 -35.300 [Da] și a bromelinei din fructul de
ananas este între 27.000 -34.000 [Da]. Valoare a de 34.000 se obține prin cromatografie de contracurent
de mare viteză cuplată cu sistemul de micele inverse folosind solvent 0,10g/ml și tampon de fosfat de
sodiu 0.05M aplicată cu succes pe bromelina separată din fructele de ananas.
Ultracentrifugarea este o metodă care se folosește puțin, doar dacă este urmată de alte metode
precum precipitare, dializă, schimb ionic, prin care s -a stabilit greutatea moleculară de 30.000 [Da].
Prin acest lanț de metode aplicate succesiv, cu utilizare de dietilaminoetil, se menține integritatea
structurală a bromelinei purificate și astfel , produsul prezintă o activitate proteolitică mai mare decât
extractul brut. Cele mai utilizate metode s unt gel filtrarea și SDS -PAGE.
Spectroscopia de masă pune în evidență numai masa moleculară a bromelinei din tulpina de
ananas între limitele 23.430 -23.560 [Da].
Alte studii efectuate asupra proprietăților fizice ale bromelinei au arătat că identitatea între aceste
enzimei se încadrează între 44 -49%, iar similaritatea acestora este de 60-65%.

[41] https://www.brenda -enzymes.org/literature.php?e=3.4.22.33&r=717625

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 28 –
Tabel 4. Proprietățile fizico -chimice ale tipurilor de bromelină [42]
Nr.
crt. Tipul de
bromelină Număr de
aminoacizi Greutate
moleculară
a enzimei Greutatea
moleculară a
reziduurilor Punctul
izoelectric Identitate Similaritate
1 Bromelina
din tulpină
,,stem
bromelain”
EC 3.4.22.32 212 22830.93 107.693 8.4361 49% 65.9%
2 Bromelina
din fructul de
ananas
,,fruit
bromelain”
EC 3.4.22.33 351 39054.78 111.267 4.7261 44% 60.4%

Alte studii arată că, bromelina din tulpina de ananas are o greutate moleculară între 18.000 –
35.300 [Da], iar cea din fructul de ananas are o greutate moleculară între 18.000 – 34.000 [Da].
Bromelina recombinată are o masă moleculară între 36.000 -57.000, datorită substanțelor adăugate
pentru stabilitatea și comercializarea ei, față de bromelina naturală, sensibilă la factorii de mediu.
Conform normelor de clasificare numerică a enzimelor ( Sistemului de numerotare enzimatică),
bromelina din tulpina de ananas are codul EC 3.4. 22.32 , iar cea din fruct are codul EC 3.4.22.33 , ceea
ce înseamnă că este o enzimă ce face parte din categoria hidrolazelor, a enzimelor care descompun
diferite substra turi.
Bromelina din tulpină (SBM) este cea mai mare endopeptidază care conține cisteină, prezintă
specificitate largă pentru scindarea proteică, are preferință pentru legăturile care se stabilesc între
aminoacizii arginină Z -Arg-Arg-|-NH și substraturi mo leculare mici.
Bromelina din fruct (FBM) manifestă specificitate pentru ruperea legăturilor peptidice dintre
Phe-Val-Arg-|-NH, descompune ușor glucagonul, lanțurile de acizi, acidul glutamic, acidul aspartic,
lizina, dar nu atacă complexul arginină -arginină sau lizină -tirozină, substraturi specifice pentru SBM.
Acțiunea digestivă este dată de gruparea sulfhidril liberă dintr -o catenă laterală de cisteină. Activitatea
enzimatică cuprinde un spectru larg. Ea își desfășoară activitatea efectivă la un pH cuprins între 4.0 –
8.0, dar activitatea optimă se înregistrează la pH 4.5 -5.5., la o temperatură cuprinsă între 40 -60°C, cu
un optim între 50-60°C. Temperatura de dezactivare este la valori mai mari de 65°C. Spectrul
substratului este larg, de la amidele sintetice cu masă moleculară mică și dipe ptide, până la substanțe cu
masă moleculară mare (fibrină, albumină, cazeină, gelatină, hemoglobină, cazeinat de sodiu).
Bromelina se descompune preferențial în glicină, alanină, leucină și este absorbită prin mucoasa
gastrointestinală. Activitatea bromel inei este stimulată de acidul aminotetraacetic și cisteină, în timp ce
clorura de mercur reduce activitatea enzimatică a acesteia . Această enzimă este o endoprotează care
descompune lanț ul proteic în peptide mai mici. Bromelina prezintă caracteristicile ge nerale ale

[42] Omotoyinbo1,O.V., Ekpenyong, E., Fatoki, T., Sanni, M.: In Silico evaluation of bromelain from stem and
fruit of pineapple ( Ananas comosus ), Nigeria, Journal of Agricultural Science and Food Technology , Vol. 4 (2),
March, 2018 , pp.34-37

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 29 –
enzimelor (specificitatea de substrat, specificitatea de reacție, specificitatea sterică, influența
temperaturii: denaturare, renaturare, influența pH -ului, influența electroliților, influența concentrației
enzimei, influența concentrației subst ratului, influența efectorilor, solubilitatea, punctul izoelectric,
greutatea moleculară, precipitarea, hidroliza proteinelor ), dar are și anumite particularități specifice .
 Specificitatea enzimelor reprezintă proprietatea enzimelor de a selecta substraturile la nivelul
cărora acționează, selectează anumite structuri chimice pe care le transformă ( specificitate de substrat
absolută sau relativă) , sunt implicate în anumite reacții chimice, catalizează un anumit tip de reacție
datorită cofactorului, (specificitate de reacție, de acțiune ), recunosc un anumit tip de legături chimice
(specificitate de legătură ) sau catalizează reacția unui compus optic activ, contribuind la separarea
izomerilor optici ( specificitate sterică ). Specificitatea de substrat relativă se referă la enzimele care
pot acționa asupra unor substraturi asemănătoare, în timp ce specificitatea de substrat absolută este
caracteristică enzimelor care acționează numai asupra unui singur tip de substrat. Peptidazele, așa cum
este bromelina , manifestă specificitate de substrat relativă, deoarece acționează asupra legăturilor din
peptide și proteine. Astfel, o enzimă catalizează transformarea biochimică a unei singure su bstanțe sau
a mai multora, dacă au structură chimică apropiată, conțin ac elași tip de legături chimice, determină
reacții chimice asupra unor legături chimice sau determină obținerea izomerilor optici. Specificitatea
sterică a enzimelor se manifestă atât în cazul izomerilor optici, cât și în cazul izomerilor geometrici.
Această proprietate determină posibilitatea acțiunii selective a unor enzime asupra unui izomer sau
asupra altuia. Enzima leagă substratul pe baza complementarității între centrul activ și un fragment din
moleculă, respectată numai în cazul unuia dintre izomeri. Celălalt izomer, având o poziție spațială
diferită, nu poate lega enzima. Enzimele pot să determine formarea unor izomeri geometrici cis și trans,
formarea unui izomer geometric sau optic, transformarea unui substrat D sau L. Aminoacizii care
formează prot einele și enzimele sunt formate din atomi de carbon asimetrici. Soluțiile proteinelor sunt
optic active, levogire (deviază planul l uminii polarizate spre stânga) sau dextrogire (deviază planul
luminii polarizate spre dreapta). Activitatea optică poate fi i dentificată și măsurată prin metoda
spectrofotometrică. Unele enzime prezintă specificitate de grup , adică acționează asupra unui grup de
substanțe cu structuri chimice apropiate. Bromelina se înc adrează în toate aceste criterii a le
specificității împreună cu analogii ei naturali (ananaina, papaina, chimopapaina, caricaina, actinidaina)
sau artificiali (recSBM, bromelina obținută pe cale chimică). Specificitatea enzimelor prezintă
importanță vitală pentru activitatea acestora .
 Influen ța temperaturii asupra activității bromelinei. Denaturare. Renaturare. Cercetările au
arătat că, activitatea enzimatică a bromelinei din diferite părți componente ale ananasului (coroana de
frunze, miezul fructului, pulpa și pielița) este diferită, valorile fiind totuși destul d e apropiate. Astfel, se
constată, creșterea graduală a activității enzimatice între 30 -35°C, obținându -se un vârf al temperaturii la
40°C, când bromelina din t oate părțile plantei manifestă activitate maximă. Acest rezultat este susținut
de Harrach și colaboratorii săi care au raportat intervalul de activitate al acestei enzime din tulpină
cuprins între 40-65°C, temperatura sa optimă fiind înregistrată la 45 °C și finalizându -se la 65°C.

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 30 –
Bromelina din tulpina de ananas are un optim de pH cuprins înt re 6-7 și un interval optim de
temperatură 50 -60 șC, în timp ce bromelina din fructul de ananas are o activitate optimă la un pH 3 -8 și
o temperatură 37 -70 șC. [43]
Bromelina din tulpină își păstrează structura chimică intactă și proprietățile fizico -chimic e la un
interval de temperatură cuprins între 40-60°C. După acest interval, activitatea enzimatică dispare,
enzima se dezintegrează, deoarece suferă procesul de denaturare. Studiile au arătat că, bromelina din
tulpină își pierde aproximativ 27% din activitatea enzimatică la o temperatură de 4 °C, la 50°C situația se
stabilizează, urmând ca la 55°C să -și piardă 50% din activitatea enzimatică. Expansiunea termică a
enzimei se p oate extinde până la 63°C, la 70°C, deține doar 53% din activitatea enzimatică. Bromelina
recombinantă pe care s -a realizat studiul nu mai prezintă activitate enzimatic ă la 100°C. Alte studii au
arătat că, după o oră de expunere la 50°C (122°F), 83% din en zimă rămâne activă, în timp ce la 40°C
(104°F), enzima rămâne 100% activă. După supunerea enzimei timp de 8 minute la 80°C (176°F),
aceasta se inactivează aproape complet. Activitatea proteolitică a soluțiilor concentrate de bromelaină
rămâne relativ stabi lă timp de cel puțin o săptămână la temperatura camerei, cu o inactivare minimă prin
cicluri multiple de înghețare -dezghețare sau expunere la enzima digestivă tripsină. [44]
Bromelina din coaja de ananas (Figur a 24, Tabel 5 ) suportă mai greu temperaturile ridicate, se
află în cantitate mai mică în această parte a plantei, intervalul ei optim de activitate încadrându -se între
30-40°C. [45]
La 40°C, bromel ina din toate organele plantei are activitate maximă (100%). Cea mai rezistentă
la temperaturile de până la 60°C este bromelina din coroana de frunze, dar peste această valoare a
temperaturii, activitatea catalitică a enzimei scade cu 50%. La 70°C, activitatea enzimatică a bromelinei
la această temperatură este slabă, dar prezentă în miezul și coaja fructului.

Figura 2 4. Efectul temperaturii asupra activității bromelinei
din diferite părți ale speciei Ananas comosus (Local pineapple) [46]
crown (coroana de frunze), core (miez), flesh (pulpă), peel (coajă)

[43] Manzoor, Z., N awaz1, A., Mukhtar, H., Haq, I.: Bromelain: Methods of Extraction, Purification and
Therapeutic Applications, Pakistan, 2016, pp. 1-16
[44] https://en.wikipedia.org/wiki/Bromelain , accesat la 23.04.2019, 18.50
[45] Omotoyinbo , O. V., Sanni , D. M.: Characterization of Bromelain from Parts of Three Different Pineapple
Varieties in Nigeria , American Journal of BioScience. Vol. 5, No. 3, 2017 , pp. 35 -41
[46] Omotoyinbo , O. V., Sanni , D. M.: Characterization of Bromelain from Parts of Three Different Pin eapple
Varieties in Nigeria , American Journal of BioScience. Vol. 5, No. 3, 2017 , p. 5

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 31 –
Tabel 5 . Influența temperaturii asupra activității catalitice a bromelinei din diferite părți ale
speciei Ananas comosus (Local pineapple) [47]

Nr.
crt. Specia de
ananas studiată Temp.
°C Activitatea catalitică a bromelinei
din diferite părți ale plantei %
Coroana de
frunze Miezul
fructului Pulpa
fructului Coaja
fructului
1 Ananas comosus
(Local pineapple) 40°C 100 100 100 100
50°C 80 60 45 50
60°C 85 80 45 50
70°C 20 50 45 50
50°C 60 60 50 60
60°C 60 60 60 60
70°C 35 35 80 50

Sub acțiunea unor agenți fizico -chimici , enzimele suferă modificări structural e care duc la
dezorganizarea structurii spațiale, fără a fi afectată structura primară sau masa moleculară. Această
proprietate se realizează doar la nivelul structurii secundare și terțiare, prin ruperea legăturilor de
hidrogen. Dacă gradul de afectare este foarte mare, dacă sunt afectate proprietățile fizice și biologice ale
proteinei, atunci denaturarea este ireversibilă . Dacă gradul de afectare este unul redus, atunci
denaturarea este reversibilă , proteinele suferă procesul de renaturar e sau de revenire la structura
normală, la proprietățile anterioare. Denaturarea constă în transformarea configurației native , cea mai
stabilă din punct de vedere termodinamic, într -o structură dezordonată. Denaturarea se datorează
faptului că structura terțiară este stabilită prin forțe slabe. Factorii care determină denaturarea sunt
valorile extreme de pH, temperaturile crescu te, substanțele chimice, radiațiile, a căror acțiune determină
denaturare totală sau parțială. Având structură proteică, enzimele sunt foarte sensibile la modificarea
temperaturii. În funcție de acest factor, enzima își modifică conformația. Viteza de reacție crește cu
ridicarea temperaturii, dar până la o anumită limită, când viteza reacției enzimatice începe să scadă,
datorită denaturării enzimei. Prin scăderea temperaturii, viteza reacțiilor chimice se micșorează, iar
enzima își conservă p roprietățile catalitice. Dacă temperatura începe să crească, reapare activitatea
enzimatică. Temperaturile scăzute determină o inactivare reversibilă a enzimelor, spre deosebirile de
temperaturile ridicate de 1 00°C care produc transformări ireversibile. În tre două temperaturi limită,
deasupra și dedesubtul cărora enzimele își pierd activitatea, există un domeniu de temperatură la care
enzimele sunt active, iar în acest domeniu apare o temperatură la care activitatea catalitică a enzimei este
maximă. Aceasta se numește temperatura optimă de acțiune a enzimei. S -a constatat că, ridicarea
temperaturii cu 10 °C determină dublarea vitezei de reacție. Mărimea care arată creșter ea vitezei reacției
enzimatice pentru o creștere a temperaturii cu 10°C poartă numele de coeficient de temperatură. Prin
creșterea temperaturii are loc creșterea energiei de activare, sporirea agitației moleculare, creșterea
numărului de ciocniri eficace, creș terea vitezei de reacție. Dacă maximum de tempe ratură produce
denatur area progresivă, ireversibilă a enzimei, temperatura mai scăzută poate determina denaturarea
reversibilă a acesteia . Denaturarea enzimelor implică scăderea activității lor catalitice, imposibilitatea de

[47] Omotoyinbo , O. V., Sanni , D. M.: Characterization of Bromelain from Parts of Three Different Pineapple
Varieties in Nigeria , American Journal of BioScience. Vol. 5, No. 3, 2017 , p.5

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 32 –
a cristaliza, determină modificări fizice (solubilitate, vâscozitate) și se caracterizează prin reversibilitate
sau ireversibilitate. Mecanismele de denaturare sunt proprii pentru fiecare agent în parte. Enzimele au o
mare sensibilitate față de variațiile de temperatură. Încălzite peste o anumită temperatură, enzimele își
pierd activitatea lor catalitică. Toate enzimele sunt inactive la temperatura de peste 80 °C , denaturându –
se. Temperaturile scăzute conservă activitatea enzimatică. Fiecare enzimă are o anumită temperatură
pentru activitatea optimă. Până la această temperat ură optimă, activitatea enzimei crește cu ridicarea
temperaturii, peste această temperatură, activitatea enzimei scade, deoarece suferă procesul de
denaturare. Cele mai multe enzime își desfășoară activit atea la temperatura de 37 °C sau la temperatura
medi ului ambiant. La creșterea temperaturii, crește și activitatea enzimatică. La temperaturi prea mari,
enzimele se descompun. Determinarea activității unei enzime trebuie să se facă la o temperatură de 25 –
37 C°. Temperatura optimă pentru enzimele plantelor e ste cuprinsă între 50 -60 C°. Renaturarea
reprezintă procesul invers denaturării care este posibil numai dacă denaturarea proteinelor este
reversibilă și constă în revenirea enzimelor la structura ordonată cu încetarea acțiunii agentului
denaturant.
 Rolul pH-ului asupra activității enzimei [48] (Figura 2 5, Tabel 6 ). Bromelina își manifestă
activ itatea la un pH cuprins între 4. 6-7, activitatea optimă a fost înregistrată la un pH de 7, dar după
această valoare, activitatea enzimatică scade, în toate părțile plantei și la toate soiurile de ananas . Acest
rezultat este susținut de studiile realizate de Corzo și colaboratorii care menționează că bromelina este
activă la un pH cuprins între 3 -7 și inactivă la pH -ul 8. Adsorbția bromelinei pe substrat scade la un p H
mai mare. Pentru cercetarea activității br omelinei la diferite temperaturi și valori de pH, enzima a fost
supusă unor metode de purificare cu etanol precipitat 70% și centrifugare în etape. S -a constatat că,
există o corelație între valoarea temperaturii și valoarea pH -ului. Bromelina are activitate catalitică la
30-70 șC și pH 5 – 8. Prin precipitare, bromelina poate fi recuperată și valorificată din punct de vedere
calitativ pentru diferite scop uri, în industrie. La un pH cuprins între 0. 8-2, bromelina din tulpină își
pierde aproximativ 80% din structura secundară, în totalitate structura terțiară, rămânând doar structura
primară a enzimei care nu -i permite activitate enzimatică. La un pH cuprins între 3 -7 se păstrează 40%
din activitatea enzimatică iniț ială, activitate care se stabilizează până la valoare de pH 10. După această
valoare, enzima își pierde ireversibil structurile secundare și terțiare, astfel încât ea devine inactivă.
Datele statistice ar ată că la pH 7 , activitatea enzimei este ma ximă, în toate părțile plantei și minimă la
pH 4 și 8. Bromelina din Ananas comosus are activitate maximă la pH 7 și minimă la pH 5, cea mai
rezistentă este cea din coaja fructului și cea mai sensibilă es te cea din coroana de frunze . Acțiunea
enzimelor este influențată de pH. Activitatea enzimatică este în strânsă legătură cu pH -ul mediului în
care se află. Pentru fiecare enzimă există o zonă de pH în interiorul căreia își poate exercita activitatea
catalitică, existând o valoare a pH -ului pentru care activi tatea enzimei este maximă. Această valoare
reprezintă pH –ul optim de activitate. Fiecare enzimă acționează într -un pH optim acid, neutru sau
bazic. Enzimele care acționează asupra mai multor substraturi au limite foarte largi de pH. Astfel,
pepsina acțione ază în mediu acid, la un pH cuprins între 2 ș i 5, însă este activă la pH 2 -2.5. Valoarea
pH-ului la care enzima poate acționa este în funcție de temperatură, de prezența diferiților ioni, de
substrat, de concentrația substratului, de proveniența enzimei, d e natura și proveninența enzimei, durata

[48] Corzo și colab.

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 33 –
de acțiune a enzimei asupra substratului, de mediul de reacție, de prezența în mediu a unor substanțe
străine.
Tabel 6 . Influența pH -ului asupra activității catalitice a bromelinei din diferite părți a speciei
Ananas comosus (Local pineapple) [49]

Nr.
crt. Specia de
ananas studiată pH
Activitatea catalitică a bromelinei
din diferite părți ale plantei %
Coroana de
frunze Miezul
fructului Pulpa
fructului Coaja
fructului
1 Ananas comosus
(Local pineapple) 4 65 40 40 65
5 50 60 60 80
6 55 80 80 70
7 90 100 90 80
8 40 60 60 60

Figura 25 . Efectul pH -ului asupra activității bromelinei din diferite părți ale soiului
Ananas comosus (Local pineapple) [50]
crown (coroana de frunze), core (miez), flesh (pulpă), peel (coajă)

Bromelina își desfășoară activitatea optimă la un pH cuprins între 6.5 – 8.0, la o temperatură de
55-60°C, având o activitate intensă într -un mediu acid. Valorile extreme de pH produc și ele o
modificare a stării de ionizare a resturilor de aminoacizi care pot fi implicați în menținerea structurii
ordonate. Alți agenți denaturanți modifică miezul hidrofil al enzimei, reorientează radicalii din structura
amin oacizilor, acționează ca solvenți organici, determină mișcări de rotație și vibrație a atomilor
constituent, dezorganizând molecula. Valoare pH -ului de stabilitate reprezintă valoarea concentrației
protonilor la care enzima își păstrează structura și activ itatea catalitică intacte. La pH -ul optim, enzima
este cea mai stabilă, neexistând posibilitatea denaturării. În soluție, enzimele se comportă ca
polielectroliți macromoleculari. Bromelina catalizează scindarea hidrolitică a proteinelor la pH -ul
izoelectri c.

[49] Omotoyinbo , O. V., Sanni , D. M.: Characterization of Bromelain from Parts of Three Different Pineapple
Varieties in Nigeria , American Journal of BioScience. Vol. 5, No. 3, 2017 , p. 5
[50] Omotoyinbo , O. V., Sanni , D. M.: Characterization of Bromelain from Parts of Three Different Pineapple
Varieties in Nigeria , American Journal of BioScience. Vol. 5, No. 3, 2017 , p. 6

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 34 –
 Influența electroliților. Enzimele sunt substanțe chimice foarte sensibile față de electroliți. Ionii
metalelor grele inhibă acțiunea catalitică a unor enzime, determină blocarea centrilor enzimatici activi,
denaturează enzimele. Inhibarea poate fi ireversibilă sau reversibilă. Inhibiția ireversibilă (Figura 26 )
este procesul care determină alterarea definitivă a structurii enzimei, ca urmare a acțiunii unor ioni ai
metalelor grele, RUV, acizi și baze concentrate. În acest caz, se formează un complex ES stabil,
nedisociabil, inhibiț ia se p roduce progresiv până la înlăturarea completă a activității enzimatice, până la
anularea grupărilor funcționale, proces care nu poate fi anulat prin îndepărtarea inhibitorului. Ionii
metalelor grele sunt inhibitori ireversibili pentru enzimele care conțin sulf în centrul activ, așa cum este
bromelina. Inhibiția reversibilă (competitivă, necompetitivă) determină modificarea temporară a
structurii enzimei produsă de antibiotice, antivitamine, antienzime, metaboliți. În inhibiția
competitivă , inhibitoru l reacționează cu centrul activ, prezintă analogie structurală cu substratul, având
afinitate pentru situsul catalitic al enzimei. În inhibiția necompetitivă , inhibitorul reacționează cu
centrul alosteric, nu se leagă la același situs cu substratul, nu pre zintă asemănare structurală cu acesta,
efectul acestuia nu poate fi înlăturat prin creșterea concentrației de substrat, dezintegrează enzima și o
inactivează. Inhibitorii necompetitivi sunt inhibitorii grupelor SH -libere ale enzimei precum acidul
iodacetic , Ag, Hg, Pb, agenți de chelatare.

Figura 26 . Inhibiția ireversibilă [51]

 Influența concentrației enzimei. Viteza de reacție enzimatică este direct proporțională cu
concentrația enzimei, între anumite limite. La concentrații ridicate de enzimă, efectul catalitic nu mai
este proporțional cu concentrația enzimei și viteza de reacție crește foarte puțin. Prezența în mediul de
reacție a unor inhib itori sau metale grele scade viteza de reacție. Enzimele proteolitice sunt elaborate
sub formă inactivă, ca precursori enzimatici. Transformarea precursorilor în enzimă activă presupune
procesul prealabil de scindare a precursorului, ceea ce va influența v iteza de reacție, diminuând -o la
concentrații mai ridicate de enzimă.
 Influența concentrației substratului (Figura 27 ). Concentrația substratului are o influență
deosebită asupra vitezei reacțiilor enzimatice. S -a constatat că, în reacțiile cu un singur substrat,
creșterea substratului determină mărirea vitezei de reacție, până când se atinge o valoare maximă peste
care oricât ar crește concentrația substratului, viteza reacției enzimatice rămâne nemodificată. La
concentrații mici de substrat, vit eza de reacție este proporțională cu substratul. La concentrații mari de
substrat, viteza de reacție devine independentă de concentrația substratului, enzima saturându -se cu

[51] https://en.ppt -online.org/132578, slide 24, accesat la 07.04.2019, 16.18

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 35 –
substrat. La creșterea concentrației substratului, activitatea enzimatică crește. Teoria lui Michaelis –
Menten arată că, în desfășurarea reacțiilor enzimatice, între enzimă și substrat se formează un complex
enzimă -substrat, bogat în energie, instabil, numit complex ul Michaelis. Acest complex se consumă
treptat rezultând energie. Constan ta Michaelis Km, reflectă afinitatea enzimei față de substrat. Dacă
această constantă are valoare mare, se deduce că enzima analizată are proprietatea de a cataliza mai
multe substraturi apropiate ca structură chimică. Pe măsură ce crește concentrația subs tratului, enzima
se saturează, toate centrele catalitice sunt ocupate, crește viteza reacției enzimatice.

Figura 27 . Influența concentrației substratului asupra activității enzimatice [52]

 Influența efectorilor enzimatici . Efectorii enzimatici sunt substanțe cu structuri chimice variate,
care aduse în mediul de reacție pot influența activitatea enzimei , catalizează reacția, mărind sau
micșorând activitatea acesteia, implicit viteza de reacție. Substanțele care măresc viteza de reacție se
numesc activatori enzimatici , iar cele care micșorează viteza de reacție se numesc inhibitori
enzimatici . Activatorii enzimatici transformă proenzima în enzimă, îndepărtează unele fragment e din
forma inactivă a enzimei transformând -o în enzim ă activă. Inhibitorii enzimatici (oxid de carbon,
compuși cu arsen, mercur, anioni, cationi ai metalelor grele, acizi, baze co ncentrate) sunt substanțe care
introduse în sistemul enzimatic determină scăderea activității catalitice a enzimelor sau anihilare a
acesteia. Inhibitorii formează cu enzima un complex ce nu poate fi disociat, legându -se covalent sau
coordinativ cu aminoacizii din constituția enzimei, in fluențând structura acesteia și anulând
proprietățile catalitice. Ei pot afecta situsul catalitic a l enzimei sau orice altă regiune a moleculei,
influențând legarea substratului de enzimă. În acest caz, inhibitorul nu se poate îndepărta. Inhibitorul
ireversibil determină inactivarea enzimei, blocarea centrilor activi enzimatici și afectarea structurii
chimice.
 Solubilitatea. Această proprietate fizică depinde de mai mulți factori, precum structura terțiară a
proteinei. Proteinele sunt substanțe solide, macro moleculare, solubile în apă și insolubile în solvenți
organici nepolari. Unele proteine sunt solubile în apă, dar insolubile în alcool, altele sunt solubile în
soluții apoase de electroliți, acizi organici. Datorită gradului diferit de solubilitate în diferiți solvenți,
proteinele se pot izola, identifica și separa. Solubilitatea lor depinde foarte mult de legăturile care se

[52] Prof. Tatu, N.: Enzimele ppt ., slide 15, accesat la 07.04.2019, 17.06

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 36 –
stabilesc între grupările libere de la suprafața macromoleculelor și moleculele solv entului. La suprafața
macromoleculelor proteice se găse sc grupări libere de tip polar -COOH, -NH 2, -OH, -SH, -NH, grupări
cu caracter hidrofil care favorizează dizolvarea proteinelor în apă. De asemenea , există grupări de tip
apolar, hidrofobe, de regulă r adicali de hidrocarburi -CH 3, -C6H5, -C2H5 care favorizează dizolvarea
proteinelor în alcool. Însă, în marea lor majoritate, predomină grupările polare, determinante pentru
caracterul hidrofil. În contact cu apa , proteinele greu solubile manifestă fenomenu l de gonflare ,
datorită tendinței de hidratare datorată grupărilor polare. La dizolvarea proteinelor în apă, are loc
fenomenul de formare a coloizilor hidrofili. S-a constatat că , în soluții diluate se găsesc macromolecule
proteice izolate, iar în cazul soluțiilor concentrate se formează agregate de macromolecule proteice.
Proteinele globulare sunt ușor solubile, cele fibrilare sunt greu solubile sau chiar insolubile.
Solubilitatea depinde de potențialul de hidrogen al soluției respective. Când proteina este neutră din
punct de vedere electric, solubilitatea ei este minimă, hidratarea ei este foarte scăzută și ea se poate
obține sub formă precipitată. Acest punct se numește punct iz oelectric. La acest punct , particulele
proteinei se află sub formă de amfiioni. În mediu l acid, proteinele se comportă ca baze slabe, primesc
protoni și formează cationi proteici. Astfel, proteina es te electropozitivă. În mediul bazi c, proteinele se
compor t ca acizi slabi, cedează protoni și formează anioni proteici. Proteina devine electronegativă.
Datorită caracterului amfoter , proteinele pot neutraliza cantități mici de substanță acidă sau bazică,
având rol de soluție tampon , contribuind la menținerea ec hilibrului acido -bazic al organismului. În
general, caracteru l amfoter este imprimat de grupările -NH 2 și -COOH libere care nu sunt implicate în
legăturile peptidice. Dacă în molecula proteinei există mai mulți aminoacizi dicarboxilici, atunci
molecula se va comporta ca un acid slab, iar în cele în care predomină aminoacizii diaminați se
comportă ca baze slabe. Chiar dacă într -o moleculă există un număr egal de gr upări amino și carboxil,
iar molecula ar trebui să fie neutră, în realitate , datorită gradului de ionizare mult mai mare a grupării
carboxil față de gruparea amino, molecula proteinei va avea un caracter slab acid, în soluția ei ,
întâlnindu -se amfiioni proteici, anioni proteici și protoni (H+).
 Punctul izoelectric al proteinelor e ste dat de structura lor primară. Dacă aminoacizii care intră în
structura proteinei sunt bazici, acest punct este în domeniul bazic. Dacă aminoacizii care intră în
structura proteinei sunt acizi, acest punct este în domeniul acid. Fiecare proteină la punc tul izoelectric
are un comportament specific, având o solubilitate și reactivitate chimică minimă. De asemenea,
hidratarea particulelor coloidale, vâscozitatea și presiunea osmotică sunt minime. Sub acțiunea
diferiților factori fizici (ultrasunete, radiații cu diferite lungimi de undă, căldură), factori chimici (acizi,
baze, diferiți solvenți organici) sau mecanici (agitare) are loc fenomenul de precipi tare a proteinelor,
precipitare care poate f i reversibilă sau ireversibilă. Punctul izo electric al bromelinei la pH 9.55 este de
4.6. [53] Punctul izoelectric al bromelinei d in tulpină este cuprins între 4.8 -4.9, iar cel al bromelinei din
fruct este de 4.6 -4.7. [54]
 Greutatea moleculară a bromelinei din tulpină identificată pe diverse substraturi este cuprinsă
între 18.00 -57.00 kDa, a bromelinei din fruct este cuprinsă între 18.00 -39.00 kDa. (Tabel 7 ).

[53] https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_enzymes , accesat la 30.03.2019, 17.04
[54] https://www.brenda -enzymes.org/3.4.22.33, accesat la 23.04.2019, 18.44

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 37 –
Tabel 7 . Greutatea moleculară a diferitelor forme de bromelină [55]

Nr.
crt. Numele proteinei Greutate moleculară
(Da)
1 Bromelină, forma 1 24442 ±2
2 Bromelină, forma 2 24517±2
3 Bromelină, forma 3 23835 ±2
4 Acid bromelinic, forma 1 23558 ±2
5 Acid bromelinic, forma 2 23574 ±2

 Precipitarea reversibilă se poate produce sub acțiunea soluțiilor concentrate ale sărurilor
alcaline, dar și în prezența unor dizolvanți organici miscibili cu apa în orice proporție, cum sunt de
exemplu acetona și alcoolul. În cadrul acestei precipitări, molecula proteinei suferă unele modificări
fizico -chimice, dar nu are loc afectarea structurii moleculare. Solvenții de tipul alcoolului sau acetonei,
în funcție de concentrația lor, pot forma fie precipitate reversibile, fie ireversibile. Sărurile alcaline au un
comportament dife rit față de proteine, în soluții diluate mărind solubilitatea proteinelor, iar în soluții
concentrate, determinând precipitarea lor reversibilă. De altfel , soluțiile sărurilor alcaline de diferite
concentrații se folosesc pentru precipitarea fracționată a proteinelor din amestecuri. În precipitarea
ireversibilă , molecula proteinei suferă modificări fizico -chimice ireversibile avâ nd loc și modificarea
structu rii moleculare. De regulă, se produce la adăugarea de soluții ale metalelor grele (Cu,Pb, Hg, Fe), a
acizilor minerali tari (HNO 3, H 2SO 4), la acidul tricloracetic, la soluțiile concentrate de alcool sau
acetonă sau în prezența căldurii. Prin precipitare i reversibilă , proteinele își pierd activitatea biologică
(enzimatică, hormonală), are loc o descreștere a solubilității, modificarea acti vității optice, sunt mai ușor
de degradat sub acțiunea unor enzime proteolitice. Prin îndepărtarea factorilor care au du s la precipitare,
proteinele nu revin la forma lor inițială și nu iși pot reface structura moleculară. Proteinele precipitate își
pierd din proprietățile hidrofile obținând proprietăți hidrofobe. Astfel, proteina va avea un caracter slab
acid, în soluția e i întâlnindu -se amfiioni proteici, anioni proteici și protoni (H+). Proteinele au o
reactivitate chimică ridicată, datorată grupărilor funcționale libere ale aminoacizilor, nucleelor aromatice
și resturilor hidrocarburice.
 Hidroliza proteinelor se poate re aliza cu ajutorul acizilor, bazelor, enzimelor. Acest proces
chimic constă în desfacerea legăturil or peptidice dintre aminoacizi rezultând aminoacizi. Proteinele sunt
supuse procesului de hidroliză enzimatică cu ajutorul exopeptidazelor , care rup legăturile marginale ale
catenelor polipeptidice și endopeptidazelor , care rup legăturile formate în înteriorul catenei. Hidroliza
proteinelor poate fi acidă sau bazică. Prin ea se descompun proteinele în aminoacizii din care s -au
format. Proteine le sunt formate din 20 de aminoacizi esențiali între care se stabilesc legături. Aceste
legături se realizează între gruparea carboxil a unui aminoacid și gruparea amino a celuilalt aminoacid.
Grupările carboxil se pot combina cu grupările amino formând le gături peptidice și lanțuri polipeptidice.
Reacțiile de culoare sunt date de aminoacizii care formează proteina și care se colorează specific în
prezența anumitor coloranți și reactivi. În lanțul polipeptidic, aminoacizii formează legăturile peptidice
prin cuplarea grupei carboxil cu o grupă amino. Odată legat în lanțul proteic , aminoacidul se

[55] https://www.google.com , accesat la 21.04.2019, 16.00

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 38 –
"transformă" în aminoacid "rezidual" , iar atomii de carbon, azot, hidrogen și oxigen implicați în legături
formează "scheletul " proteinei. Atunc i cînd lanțul proteic se termină cu o grupă carboxil poartă
denumirea de carboxi -terminus (C-terminus), iar dacă se termină cu gruparea amino, devine amino –
terminus (N-terminus). Responsabile de proprietățile chimice sunt aceleași grupări carboxil și amino
libere, neimplicate î n formarea legăturilor peptidice, însă mai intervin și diferiții radicali grefați pe
scheletul proteinei. Datorită grupărilor carboxil și amino libere , ele dau aceleași reacții ca și la
aminoacizi. Caracterul amfoter este respo nsabil de formarea de săruri atât cu bazele , cât și cu acizii.
Legătura peptidică este responsabilă de formarea de combinații complexe denumi te chelați. Prezența
diferiților radicali alchilici sau arilici determină formarea unor derivați ai substanțelor proteice (derivații
halogenați și nitrici sunt cei mai importanți). Atât proteinele, cât și aminoacizii sunt substanțe chimice
puse în evidență prin reacțiile de culoare. Aceste reacț ii sunt prezentate în figura 28 .

Figura 28 . Reacțiile de culoare ale proteinelor și aminoacizilor [56]

[56] https://ro.wikipedia.org , accesat la 02.04.2019, 17.21

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 39 –
2.6. STRUCTURA ENZIMATICĂ. RELAȚIA STRU CTURĂ -ACTIVITATE A BIOLOGICĂ A
BROMELINEI

Cunoașterea structurii proteinelor și enzimelor permite depistarea unor criterii biochimice de
diferențiere certă î ntre speciile enzimatice, între indivizi sau grupe de indivizi aparținând aceleași specii,
de evidențiere a unor ,, defecte moleculare ”, de stabilire a unor mecan isme metabolice și fiziologice de
mare finețe.
Structurile tridimensionale ale moleculelor proteice enzimatice din soluție pot fi determinate
prin spectroscopia de absorbție în infraroșu, dispersia rotativă optică, reacții de schimb hidrogen –
deuteriu. Proteinele prezintă spectre de absorbție caracteris tice, în infraroșu, numărul și poziția benzilor
spectrale fiind în funcție de structura secundară a lanțului polipeptidic. Tranziția unei structuri proteice
din stare dezordonată în conformație alfa -helix sau de structură pliată este însoțită de modificări
spectrale. Procentul de structură alfa -helix dintr -o proteină reprezintă o caracteristică structurală deosebit
de importantă care se determină prin studierea dispersiei rotatorii optice. Dispersia rotatorie optică
reprezintă variația rotației optice în fu ncție de lungimea de undă a luminii monocromatice, în funcție de
structura secundară. Dacă compoziția în aminoacizi a enzimei este cunoscută, se poate aprecia proporția
în care polipeptida este alfa -helicată, prin compararea unei proprietăți caracteristice alfa-helixului cu
valoarea unei polipeptide sintetice helicate. [57]
SBM reprezintă proteaza majoră prezentă în extractele de tulpină ale ananasului, în timp ce
FBM reprezintă fracțiunea enzimatică prezentă în sucul fructului de ananas. Ananaina și comosaina sunt
alte enzime, endopeptidaze cisteinice minore prezente în ananas, mai exact în tulpina acestuia. Deși,
bromelina din fruct a fost descoperită inițial, caract erizarea bromelinei din tulpină a fost făcută mai
detaliat. [58]
Formula structurală a bro melinei este redată în figura 29 și a fost stabilită prin tehnici de
proiectare computațională (Figura 30 ).
Bromelina este o enzimă cu o structură complexă, formată din două componente, una proteică și
alta neproteică, legate între ele prin legături stabile. Fiecare enzimă are un cod format din patru cifre,
care indică poziția enzimei în sistemul de clasificare. Prima cifră i ndică clasa căreia aparține enzima, a
doua cifră indică subclasa, care face referire la natura substratului, a grupărilor chimice ale substratului
și tipul de legături chimice asupra cărora enzima acționează. A treia cifră a codului indică sub -subclasa,
aducând re acții suplimentare cu privire la reacția catalizată, iar a patra cifră reprezintă un număr de
ordine sau poziția pe care enzima o are în subclasa respectivă . Pe lângă cele patru numere de cod,
fiecare enzimă are abrevierea EC. [59]
Conform normelor de clasificare numerică a enzimelor (Sistemului de numerotare enzimatică),
bromelina din tulpina de ananas are codul EC 3.4. 22.32 , iar cea din fruct are codul EC 3.4.22.33 , ceea
ce înseamnă că este o enzimă ce face parte din categoria hidrolazelor (cod 3) , a enzimelor care

[57] Dumitru, I.F., Iordăchescu, D.: Enzime, structură și mecanisme de acțiune , Editura Medicală, București, 1974 ,
p. 119
[58] Nurul, A., Hamzah, S., Maizirwan, M., Azura, A: Bromelain Production: Current Trends and Perspective,
University Malaysia, 2012, https://www.researchgate.net/publication/234077305 , accesat la 07.04.2019, 14.02
[59] https://www.creative -enzym es.com/ , accesat la 31.03.2019, 10.44

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 40 –
descompun proteinele prin ruperea legăturilor peptideice dint re aminoacizi cu eliberarea unei molecule
de apă (cod 4), enzimă care conține aminoacidul cisteină (cod 22). Această clasă de enzime conține 78
de tipuri dintre care amintim an anaina, bromelina, papaina, asparagina etc.[60]

Figura 29. Formula structurală a Figura 30 . Structura chimică a bromelinei prin
bromelinei [61] tehnici de proiectare computațională [62]

În cazul enzimelor monocomponente (formate numai din aminoacizi), centrul activ este alcătuit
numai din resturi de aminoacizi care pot fi situați în poziții diferite ale catenei polipeptidice, printr -un
proces de pliere a macromoleculei proteice. Denaturarea ireversibilă a enzimei determi nă modificarea
configurației centrului activ datorită schimbărilor care apar în structura secundară, terțiară sau cuaternară
a enzimei și se soldează cu reducerea sau pierderea activității enzimatice, dar cu menținerea capacității
de a lega substratul. Cân d denaturarea proteinei este reversibilă, structura centrului activ se reface.
În cazul enzimelor policomponente (formate din două componente), centrul activ al enzimei își
complică structura, cuprinzând și gruparea prostetică care are un rol deosebit de important în legarea
substratului și care participă efectiv la mecanismul catalizei enzimatice. Structura centrului activ al
enzimei se poate determina prin studiul influenței diferiților reactivi chimici asupra activității catalitice a
enzimei. Cu cât rea ctivul este mai specific, cu atât se obțin informații mai sigure asupra naturii chimice a
centrului activ enzimatic. Pentru depistarea grupărilor aflate în centrul activ al enzimei se folosesc
molecule fluorescente cu ajutorul cărora se evaluează regiunilo r polare, nu provoacă disocierea enzimei,
nu influențează viteza de sedimentare enzimatică, nu modifică valorile dispersiei optice rotatorii. [63]
Enzimele nu acționează după un singur mecanism de reacție, universal valabil. Nu s -au putut
stabili mecanisme de reacție comune, nici pentru enzimele care catalizează același tip de reacție.
Cunoașterea structurii enzimatice și compoziției în aminoacizi, elucidează mecanismul de acțiune al
enzimelor , modul în care acestea reacționează cu substratul, modul în care se manifestă activitatea
catalitică, rolul lor și modul de produce re a regenerării enzimatice . [64]

[60] https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_enzymes , accesat la 30.03.2019, 17.04
[61] https://www.google.com , 16.02.2019, 14.20 ;
[62]***Revi sta Colombiana de Biotecnologia,
pp. 19 -28, https://revistas.unal.edu.co/index.php/biotecnologia/article, accesat la 30.03.2019
[63] Dumitru, I.F., Iordăchescu, D.: Enzime, structură și mecanisme de acțiune , Editura Medicală, București, 1974 ,
pp. 121 -129
[64] Dumitru, I.F., Iordăchescu, D.: Enzime, structură și mecanisme de acțiune , Editura Medicală, București, 1974 ,
pp. 281,282

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 41 –
Ca orice enzimă, bromelina are următoarele componente:
 Complementul activ sau catalitic din figurile 31 și 32 (coenzimă, cofactor, conferment, agon)
reprezintă partea chimică a enzimei cu activitate catalitică, partea care acționează asupra substratului,
termostabilă, parte neproteică. Centrul activ reprezintă totalitatea grupărilor chimice din molecula
enzimei care recunosc substratul, leagă specific și transformă molecula de substrat, se găsește în partea
internă, hidrofobă, a moleculei proteice. Acesta conferă enzimelor specificitate pentru substrat. La
enzimele monocomponente, centrul activ este reprezentat doar de aminoacizi, la enzimele
bicompone nte, centrul activ este format din aminoacizi și cofactori.

Figura 31 . Centrul activ al enzimelor Figura 32 . Centrul activ al bromelinei [65]
bicomponente [66]

Bromelina este o enzimă bicomponentă, deoarece aceasta prezintă atât aminoacizi, cât și alte
substanțe. Funcția de cofactor pentru o enzimă poate fi îndeplinită și de alte substanțe precum: vitamine
și derivații lor, ioni metalici, derivați ai nucleotidelor, metale și c ompușii lor, glutation. Cofactorii sunt
termostabili, au masă moleculară relativ mică, participă la formarea contactului între enzimă și substrat,
stabilizează apoenzima, nu răspund de spec ificitatea și tipul de reacție. Coenzima determină
specificitatea d e acțiune a enzimei, influențează viteza de reacție. Centrul activ -enzimatic reprezintă o
regiune bine delimitată de la nivelul enzimei, care participă la actul catalizei, de care se fixează
substratul formând complexul enzimă -substrat. Regiunea care permi te fixarea de substrat are o aranjare
specială a aminoacizilor, astfel încât să permită o interacțiune adecvată, regiune numită ligand.
Complexul enzimă -substrat este o entitate tridimensională de la nivelul enzimei, stabilizată prin atracții
electrostatic e, legături de hidrogen, interacțiuni hidrofobe, conține resturi de aminoacizi care transformă
substratul (resturi catalitice), dar și resturi care recunosc substratul (resturi de specificitate). După
formarea acestuia, enzima este eliberată. Substratul tr ebuie să aibă o formă potrivită pentru a intra în
centrul activ al enzimei și pentru a avea loc procesul catalitic, așa cum prevede mecanismul cheie –
broască a lui Fischer (1890), dar și mecanismul potrivirii induse enunțat de Koshland (1958) , din
figurile 33 și 34 . [67]

[65] https://www.slidese rve.com/kali/enzimele , slide 29, accesat la 07.04.2019, 15.54
[66] https://en.ppt -online.org/132578, accesat la 07.04.2019, 16.18
[67] Fischer ( 1890 ), Koshland ( 1958)

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 42 –

Figura 33 . Mecanis mul cheie -broască Figura 34 . Mecanismul potrivirii induse
(Fischer, 1890) [68] (Koshland, 1958) [69]

Pentru enzimele binare, așa cum este bromelina, formată din aminoacizi și grupări prostetice,
acestea își desfășoară activitatea catalitică prin toate componentele ei. În această situație, centrul activ al
enzimei este mai larg, el fiind alcătuit din situs ul activ, coenzima și atomii metalici existenți. Cofactori
pot fi derivați vitaminici, ioni metalici (Fe -enzime: c itocromi, catalaze, peroxidase; Cu-enzime:
citocromoxidaza, superox iddismutaza, tiroxin -hidrolaza; Mn -enzime: peptidaza, arginaza; Co-enzime:
cobalaminenzime etc.). Coenzima este componentul care conferă activitate enzimatică apoenzimei. În
reacțiile catalizate de enzime care necesită prezența coenzimelor, acestea sunt considerate al doilea
substrat. Aminoacizii care alcătuiesc centrele active s unt prezenți în mai multe catene polipeptidice, care
trebuie să fie apropiate, pentru ca enzima să -și mențină structura terțiară sau cuaternară intactă. Un
centru activ este alcătuit dintr -o secvență de 3 -6 aminoacizi, plasați într -o anumită poziție în ca drul
structurii enzimatice. Resturile de aminoacizi formează o geometri e spațială ordonată , la nivelul căreia
se exercită pro prietatea catalitică a enzimei care interacționează cu moleculele substratului. Gruparea de
aminoacizi care formează centrul catali tic se găsește în porțiunea internă a enzimei unde interacțiunile
dintre enzimă și substrat sunt favorizate.
Grupările polare libere –OH, -SH, -COOH, sunt grupări bogate în electroni și ele participă la
fixarea de substrat a enzimei. Aminoacizii din situs ul catalitic au funcții diferite față de ceilalți
aminoacizi din componența enzimei. În funcție de participarea lor la interacțiunile stabilite între enzimă
și substrat, există aminoacizi de contact care formează situsul catalitic și determină transformare a
biochimică a substratului, au rol de donori sau acceptori de electroni sau protoni, stabilesc interacțiuni
cu molecula -substrat prin punți de hidrogen sau electrostatice, aminoacizi conformaționali care
determină o anumită conformație necesară pentru pro cesul biocatalitic, aminoacizi auxiliari care permit
o anumită flexibilitate zonelor adiacente situsului catalitic, nu participă direct la intercațiune, dar o
favorizează prin efectele pe care le induc, aminoacizi esențiali care nu au rol în procesul catalitic, pot fi
îndepărtați fără ca activitatea enzimatică să se reducă, însă au importanță în funcționarea celulei, dar
determină și proprietățile enzimei (solubilitate, stabilitate etc) . Substr atul intrat în reacție suferă
modificări electronice sub ac țiunea centrului activ al enzimei, rezultând produsul de reacție. Coenzima
manifestă specificitate de acțiune, deoarece reacționează doar într -un anumit fel, în anumite condiții
(Figurile 35, 36 ).

[68] https://en.ppt -online.org/132578, slide 19, accesat la 07.04.2019, 16.18
[69] https://en.ppt -online.org/132578, slide 19, accesat la 07.04.2019, 16.25

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 43 –

Figura 35 . Interacțiunea enzimă -substrat [70 Figura 36 . Mecanismul de acțiune al enzimelor [71]

 Complement ul activant (apoenzimă, apoferment, feron) , component proteic, partea coloidală,
inactivă, prin intermediul căreia enzima se fixează de substrat, asupra căreia enzima își manifestă
proprietățile catalitice, component lipsit de activitate catalitică, termolabilă. Apoenzima selectează
substratul asupra căreia acționează enzima și devine activă numai la contactul cu anumite substanțe de
natură neproteică, aceasta având specificitate de substrat (rec unoaște doar anumite substanțe);
 Holoenzima (Figura 37 ) reprezintă macromolecula rezultată din unirea coenzimei cu apoenzima.
Aceste componente, luate separate, nu au activitate enzimatică, dar împreună, sub formă de holoenzimă,
sunt active. Componentele unei enzime și rolul acestora au fost enunțate în teoria suportului elaborate
de Richard Willstätter (1872 -1942), dar și de teoria dualistă a enzimelor propusă de chimistul Hans
Karl von Chelpin.

Figura 37 . Structura holoenzimei numită bromelină (enzimă compusă) [72]

Bromelina , ca m ajoritatea enzimelor, are o structură complexă , fiind formată din două
componente, una proteică și alta neproteică, legate foarte bine între ele prin legături stabile FMN, FAD.
Enzimele sunt formate dintr -o componentă proteică numită apoenzimă și o componentă
neproteică numită cofactor enzimatic. Cofactorii enzimatici pot fi grupări prostetice (substanțe organice
fixate pe moleculele de apoenzimă și care nu pot fi separate de ace stea), coenzime (substanțe organice
care pot trece ușor de la o apoenzimă la alta, de care se pot separa relativ ușor) și activatori (substanțe
nespecifice care mediază trecerea enzimei din starea inactivă în cea activă, participând la stabilizarea și
form area structurilor terțiare și cuaternare, fiind numite cofactori anorganici). Grupările prostetice sunt
legate de apoenzimă formând împreună anumite regiuni ale m oleculei, ale situsului activ. Coenzimele
participă la reacțiile de transfer, realizând joncțiunea dintre enzimă și substrat. Coenzimele reprezintă

[70] https://www.slideserve.com/kali/enzimele , slide 30, accesat la 07.04.2019, 16.00
[71] https://www.slideserve.com/kali/enzimele , slide 32, accesat la 07.04.2019, 17.31
[72] https://en.ppt -online.org/132578, slide 11, accesat la 07.04.2019, 18.06

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 44 –
categoria de cofactori enzimatici care nu sunt legați stabil de componentele situsului catalitic activ al
enzimei, dar participă la transpo rtul de electroni sau al unei grupări chimice relativ active, de la o reacție
enzimatică la alta.
După numărul d e aminoacizi încatenați există: oligopeptide (conțin mai puțin de 10 aminoacizi),
polipeptide (conțin 100 de aminoacizi) și macromolecule proteice care conțin peste 1 00 de aminoacizi.
Din acest punct de vedere, bromelina este o macromoleculă proteică , cu o greutate moleculară mare,
care conține 212 aminoacizi (bromelina din tulpina de ananas), respectiv 351 aminoacizi (br omelina din
fructul de ananas). Indiferent de lungimea catenei polipeptidice, aceasta are la un capăt o grupare
aminică liberă, iar la celălalt capă t o grupare carboxilică liberă. Catena polipeptidică de bromelină
prezintă, în afara grupelor amino și carboxil marginale, un nu măr de grupe acide și bazice ce aparțin
resturilor laterale de aminoacizi. Catenele polipeptidice sunt construite din unități CH -CO-NH 2, legate
cap la cap, deosebindu -se prin catenele laterale ale aminoacizilor componenți. Aceste resturi pot fi
polare, nepolare, acide sau bazice. Amino acizii din SBM sau FBM au fost puși în evidență prin metoda
cromatografică, cromatografia de repartiție, cromatografia pe hârtie, spectrofotometrie în infraroșu.
Bromelina din tulpină (SBM) EC 3.4. 22.32 are preferință pen tru legăturile care se stabilesc
între aminoacizii arginină Z -Arg-Arg-|-NH și substraturi moleculare mici. Bromelina din tulpina de
ananas conține un număr mare de resturi de aminoacizi precum : 25 resturi de alani nă, 6 resturi arginină,
10 resturi asparagină , 8 resturi acid aspartic , 7 resturi cisteină , 7 resturi glutamină , 9 acid glutamic , 22
glicină , un rest de histidină , 17 resturi izoleucină , 6 resturi leucină , 15 lizină , 3 metionină , 6 resturi
fenilalanină , 11 prolină , 17 serină , 9 treonină , 5 triptofan , 14 tirozi nă, 14 valină . Secvența de aminoacizi
a întregii molecule și compoziția bromelinei a fost determinată prin degradarea Edman, folosind
endoproteina Lys -C (K1 -K8) asupra a opt peptide (CN1 -CN3; CAN -CNE) și proteaza V8 asupra unui
număr de 13 peptide (E1 -E13). Reziduurile care nu au fost identificate sunt marcate cu X. Reziduurile
cu cisteină au fost identificate prin radioactivitate.
Bromelina din fruct (FBM) EC 3.4.22.33 manifestă specificitate pentru ruperea legăturilor
peptidice dintre Phe -Val-Arg-|-NH, descompune ușor glucagonul, lanțurile de acizi, acidul glutamic,
acidul aspartic, lizina, dar nu atacă complexul arginină -arginină sau lizină -tirozină, substraturi speci fice
pentru SBM. Acțiunea digestivă este dată de gruparea sulfhidril liberă dintr -o catenă laterală de cisteină.
Activitatea enzimatică a acestor enzime cuprinde un spectru larg. Proteinele, precum bromelina, sunt
compuse din catene polipeptidice, unite în agregate mai mari. Catenele polipeptidice ce iau naștere prin
disocierea acestor agregate sunt identice între ele. Cercetarea chimică a proteinelor a arătat că fiecare
catenă polipeptidică a unei proteine este compusă dintr -un număr exact definit de restu ri de aminoacizi,
iar aceștia sunt organizați în catena polipeptidică într -o succesiune bine determinată. Determinarea
succesiunii aminoacizilor în peptide și proteine se face prin diferite metode: determinarea grupelor
marginale ale catenelor polipeptidic e prin condensarea cu 2,4 -dinitro -fluorbenzen, un reactiv eficient
folosit pentru punerea în evidență a grupării amino de la marginea peptidei, detașarea resturilor de
aminoacizi de la marginea aminică a catenei polipeptidice prin condensarea peptidei cu i zocianat de
fenil, hidroliza enzimatică pentru determinarea poziției aminoacizilor în catenele polipeptidice utilizând
amin opeptidaze și carboxipeptidaze. Pentru determinarea succesiunii aminoacizilor, catenele
polipeptidice ale bromelinei suferă un proces de rupere. Acestea sunt separate apoi prin cromatografie
sau electroforeză și cercetate separat. Mărimea moleculei proteice se stabilește în funcție de numărul

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 45 –
fragmentelor obținute la hidroliză. Catenele polipeptidi ce pot fi rupte și cu bromcian care des face
legătura peptidică a metioninei. Secvențializarea proteinei se poate face și prin ruperea punților
disulfitice cu mercaptoetanol, iar grupările SH de la nivelul cisteinei bromelinei sunt alchilate prin
tratare cu acid iodoacetic pentru împiedicarea re facerii lor. Pentru determinarea structurii primare a
bromelinei se inițiază o hidroliză enzimatică specifică, în urma căreia se obțin peptide, cărora li se
determină secvența de aminoacizi. Numărul de aminoacizi N -terminali determină numărul de lanțuri
polipeptidice prin metoda Edman și Sanger. [73]
Metoda Sörensen este metoda care constă în formoltitrarea aminoacizilor, adică în tratarea
aminoacidului cu formaldehidă rezultând un derivat cu caracter acid. Această metodă este folosită pentru
dozarea aminoacizilor din lichidele biologice sau soluții de aminoacizi, pr ecum și pentru dozarea
aminoacizilor totali din proteine care au fost în prealabil hidrolizate. Aminoacizii dau reacții generale
determinate de grupările amino și carboxil , dar și reacții specifice datorate anumitor grupări existente în
radicalul legat de C. Aceste reacții sunt utile pentru identificarea aminoacizilor, dar și pentru
determinarea cantitativă a anumitor grupări sau resturi de aminoacizi din molecula proteică.
Identificarea și determinarea cantitativă a diverselor resturi de aminoacizi într -o catenă pot da relații
importante cu privire la structura și proprietățile proteinelor.
Pentru determinarea aminoacizilor, proteina este supusă denaturării, adică suferă un proces de
dezorganizare a conformației native, ca urmare a ruperii legăturii dintre catenele polipetidice prin
aplicarea unor factori denaturanți. Acestea își modifică proprietățile fizice și chimice, ceea ce conduce la
modificări ale activității biologice. Aceste modificări sunt: pierderea capacității de cristalizare, apariția
unor grup ări chimice (SH), scăderea solubilității proteinei, modificarea proprietăților optice, a
vâscozității, presiunii osmotice, proprietățile electroforetice, pierderea specificității biologice,
schimbarea capacității de a absorbi molecule mici. Hidroliza enzim atică specifică se realizează prin
ruperea legăturilor peptidice dintre aminoacizi i din catena polipeptidică aflată în imediata vecinătate a
unei grupări amino libere. În acest fel, se pot stabili resturile de aminoacizi N -terminali. Într -o catenă
polipept idică, resturile de aminoacizi se numerotează întotdeauna începând cu restul aminoacidului
situat la extremitatea NH 2 terminală. Scindarea aminoacizilor C -terminali se face cu ajutorul
carboxipeptidazei, o enzimă izolată din pancreasul de porc, care scinde ază legătura peptidică din
vecinătatea C -terminal a peptidelor și proteinelor. Enzima este activă numai în prezența grupărilor
carboxil libere.
Prin aparatul numit analizor de aminoacizi (Figurile 38 și 39 ) trece hidrolizatul prin
cromatografie de schimb ionic pe coloană. Soluția rezultată este tratată cu ninhidrină și în funcție de
timpul de absorbție sunt identificați aminoacizii. Punțile sulfurice se rup, lanțurile peptidice s -au
individualizat, aminoaciz ii sunt identificați. Pentru a analiza compoziția proteinei în aminoacizi, lanțul
peptidic este hidrolizat complet prin fierberea acestuia 24 ore în HCl 6M.

[73] Atanasiu, V., Mohora, M., Dogaru, C., Duță, C., Gaman, L., Lixandru, D., Muscurel, C., Pîslaru, L., Stoian, I.,
Vîrgolici, B.: Biochimie medicală, Ghid pentru lucrări practice , Ed. Niculescu, Ediția a 2 -a, 2012 , pp. 133 -152

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 46 –

Figura 38 . Analiza aminoacizilor componenți ai bromelinei cu ajutorul analizorului [74]

Figura 39 . Compoziția în aminoacizi din tulpina de ananas și fructul de ananas
din baza de date NCBI [75]

Bromelina este o endopeptidază care hidrolizează legăturile interne ale substratului, legăturile
alfa-peptidice, începând de la N -terminal la C -terminal.
Bromelina este o en dopeptidază, dar și o enzimă care conține cisteină. SB este enzima principală
prezentă în extrac tele de tulpină, iar FB este fracția enzimatică prezentă în sucul de ananas. Aceasta
conține 7 reziduuri de cisteină , dintre care una este implicată în cataliză. Celelalte șase reziduuri de
cisteină sunt asociate în perechi formând trei punți disulfitice. Cisteina este principalul compus activator

[74] Ritonja, A., Rowan, A., But tle, D., Rawlings, N., Turk, V., Barrett, A.: Stem bromelain: amino acid sequence
and implications for weak binding of cystatin , volum 247, nr.2, Eng land, 1989, pp.419 -424
[75]https://www.researchgate.net/publication/325447665_Comparative_structural_analysis_of_fruit_and_stem_bro
melain_ from_Ananas_comosus , 08.11.2019, 16.27

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 47 –
al bromelinei. FB este o proteină cu o activitate proteolitică mai mare decât SB și o specificitate mai
largă pentru legăturile peptidice. Bromelina din tulpin ă are o singură grupare sulfhidril reactivă
identifica tă prin titrarea cu cloromercurbenzoat, fiind esențială pentru activitatea catalitică. Aceasta
hidrolizează substraturi naturale precum cazeina și hemoglobina, dar și substraturi sintetice care au pH
7. Bromelina are patru reziduuri de metionină, unul din cei 19 aminoacizi valină se găsește la capătul N –
terminus (amino -terminal) în partea stângă, iar glicina este prezentă la capătul C -terminus (carboxil –
termina l), în partea dreaptă (Figura 40 ).

Figura 40 . Modalitatea de legare a aminoacizilor și formarea peptidelor [76]

Studiile röntgenografice realizate de chimistul german Fischer , în anul 1902 asupra moleculelor
proteice și enzimelor au arătat că există patru nivele de organizare a moleculelor proteice, n ivele ce sunt
menționate în teoria polipeptidică a structurii chimice a proteinelor , conform căreia, moleculele
proteice sunt alcătuite din catene polipeptidice l ungi, în care resturile de alfa aminoacizi sunt unite prin
legături peptidice de tipul –CO-NH, formate prin eliminarea unei molecule de apă între grupele –NH 2 și
–COOH, aparținând moleculelor diferite de aminoacizi. Aceste nivele sunt denumite structuri primare,
secundare, terțiare și cuaternare , specifice enzimelor (Figura 43 ). Acestea redau comple xitate a
structurală și funcțională a enzimelor . [77]
Stabilirea structurii chimice a proteinelor și enzimelor implică mai multe etape: izolarea și
purificarea proteinei, determinarea masei moleculare, hidroliza parțială, identificarea polipeptidelor
rezultate, identificarea cantitativă și calitativă a aminoacizilor componenți, determinarea secvenței de
aminoacizi, stabilirea conformației spațiale a macromoleculelor și a structurii supramol eculare a
compusului analizat.
Studii privind reprezentarea în spațiu a macromoleculelor proteice au fost întreprinse de Herzog
și Janke , iar Pauling și Corey au demonstrat că macromoleculele proteice au o structură spațială
helicoidală.
Structura primară (Figura 41 ) se referă la numărul și succesiunea specifică a aminoacizilor din
catena polipeptidică, conform teoriei lui Fischer . Aminoacizii sunt legați între ei prin legături peptidice.
Această structură precizează care aminoacizi intră în structura proteinei, stab ilește numărul lor și modul
în care ei se succed. Moleculele proteinelor se aseamănă prin catena principală ș i se deosebesc prin
atomii sau radicalii existenți pe catenele laterale. Scheletul catenelor polipeptidice este alcătuit din
atomi de carbon și ato mi de azot coplanari, dar există și resturi de aminoacizi grefați alternativ deasupra

[76]https://www.researchgate.net/publication/325447665_Comparative_structural_analysis_of_fruit_and_stem_bro
melain_from_Ananas_comosus , 08.11.2019, 16.27
[77] Fischer ( 1902 )

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 48 –
și dedesubtul legăturii peptidice. Apare izomeria cis și trans . În proteinele naturale există doar izomerul
trans . Acest tip de structură se întâlnește la toate proteinel e, mai ales la proteinele simple . [78]

Figura 41 . Structura primară a unei enzime [79]

Structura primară a bromelinei este dată de succesiunea aminoacizilor din catena polipeptidică și
de natura legăturilor covalente, peptidice și disulfurice. Eluci darea structurii primare reprezintă un
proces laborios și se realizează prin parcurgerea mai multor etape: izolarea în stare omogenă a proteinei
sau enzimei a cărei secvență urmează să fie cercetată, scindarea macromoleculei proteice în lanțurile
polipeptidice componente, precum ș i determinarea numărului lor, hidroliza specifică, enzimatică, a unor
legături peptidice și separarea peptidelor mai mici, hidroliza totală a peptidelor obținute și determiarea
secvenței de aminoacizi, cercetarea reasamblării peptidelor în secvența primară a lanțului polipeptidic,
evidențierea pozițiilor în care se stabilesc legături intercatenare. [80]
Aminoacizii care apar în structura bromelinei native, brute, naturale, prezintă roluri structurale
sau funcționale diferite, în raport cu structura lor chimi că. Aceste funcții sunt amplificate sau diminuate
de interacțiile acestora cu mediul înconjurător. Proprietățile fizice și chimice ale resturilor de aminoacizi
înglobați într -o structură proteică de natură enzi matică diferă mult de cele ale celor lalți amin oacizi, în
stare liberă. Resturile de alanină, valină, leucină și izoleucină , datorită catenelor laterale R nepolare
sunt orientate spre interiorul moleculei proteice, în timp ce resturile de serină și treonină, conținând
grupări hidroxil în structura cate nei laterale interacționează cu moleculele de apă din mediul
înconjurător și se găsesc la suprafață. Serina și treonina pot forma legături de hidrogen cu atomul de
azot iminic sau cu atomul de oxigen carbonilic din lanțul polipeptidic. Cisteina , prin grupa rea ei
sulfhidril, este un aminoacid deosebit de reac tiv. Acesta are funcție polară, la pH 7 nu ionizează și nu ia
parte la formarea legăturilor de hidrogen. Gruparea SH a cisteinei din bromelină intră în constituția
centrului activ enzimatic, participând la legarea substratului și la mecanismul de reacție. Prin oxidarea a
două resturi de cisteină din aceeași catenă polipeptidică sau din catene vecine, se formează o punte
disulfurică care joacă un rol deosebit de important în stabilizarea structurilor prote ice și în activitatea
bromelinei. Acizii glutamic și aspartic conțin catene laterale cu grupări carboxil ionizate și contribuie
la stabilirea sarcinilor electrice totale ale moleculei proteice. Lizina și arginina conțin grupări amino

[78] Ifrim, S.: Substanțe biologic -active , Editura Tehnică, București, 1997 , p. 99
[79] https://www.google.ro/search?q=enzima+structura+primara , accesat 30.03.2019, 17.27
[80] Dumitru, I.F., Iordăchescu, D.: Enzime, structură și mecanisme de acțiune , Editura Medicală, București, 1974 ,
p. 90

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 49 –
ionizate la valoarea f iziologică a concentrației ionilor de hidrogen. Acești aminoacizi fac parte din
situsul activ al enzimei. Tirozina și triptofanul pot lua parte la formarea legăturilor de hidrogen.
Histidina este un aminoacid care își poate modifica starea de ionizare și d evine aptă pentru a forma
complexe enzimatice, participând efectiv la mecanismele de cataliză enzimatică, intrând în constituția
centrului activ al enzimei.
Legăturile peptidice sunt legături chimice puternice de tip covalent, în care atomii de C, O, N,
H sunt coplanari, ca rezultat al stabilizării energiei de rezonanță formată din interacția perechii de
electroni ai atomului de azot cu electronii dublei legături dintre C și O. Distanța dintre atomii de C și N
care participă la formarea legăturii peptidice este de 1.32 Å, ceea ce corespunde unui caracter parțial de
dublă legătură. Legătura peptidică este o legătură rigidă care determină formarea structurii
tridim ensionale a moleculei proteice, dar și apariția izomerilor cis și trans. În peptidele naturale și native
nu există decât izomerul trans.
Legăturile disulfurice mențin configurația activă a enzimei, reducerea lor conducând la
pierderea activității enzimatice. Acestea se formează în urma reacției de oxidare dintre două resturi d e
cisteină, situate adiacent în urma plierii moleculei proteice. Aceste legături pot fi i ntracatenare sau
intercatenare. Atomii de sulf participă la formarea legăturilor disulfurice, necesare menținerii
configurației moleculei enzimatice sau participă la formarea grupărilor sulfhidril libere care pot fi
implicate direct în actul de cataliză enzimatică. Scindarea punților disulfurice prin reacții de oxidare se
poate face cu ajutorul unui agent oxidant puternic care acționează asupra cisteinei, triptofanului ,
metioninei, tirozinei. Scindarea punților disulfurice prin reacții de reducere se realizează cu ajutorul unor
compuși tiolici (acidul tioglicolic) pentru precizarea numărului acestor punți la nivelul moleculei
enzimatice și pentru precizarea poziției ace stora la nivelul bromelinei. [81]
Legăturile de hidrogen au un rol esențial în menținerea structurii secundare ale proteinelor.
Aceste legături iau naștere în urma atracției electrostatice dintre electronii neparticipanți ai unor atomi
electronegativi (azot ul și oxigenul) și atomul de hidrogen. Numărul acestor legături scade cu creșterea
temperaturii, în stare solidă înregistrând o valoare maximă. Legăturile de hidrogen pot fi intramoleculare
sau intermoleculare. Studiul modelelor moleculare realizate cu pro teine sinte tice a demonstrat că în
cadrul aceluiași lanț polipeptidic este imposibilă formarea unei legături de hidrogen între oxigenul
carbonilic și gruparea amino care provin de la două resturi de aminoacizi vecini. Dacă legarea
intramoleculară a hidroge nului are loc, ea poate fi realizată numai între resturi de aminoacizi separate
între ele de cel puțin o legătură peptidică. Numărul maxim pos ibil de legături de hidrogen poate fi
realizat numai în cazul în care lanțul polipeptidic prezintă o structură rep etitivă, adică dublu helix.
Interacțiile ionice se stabilesc între ionii de semn contrar sau de același semn, între grupările
carboxil și amino terminale, între grupările carboxil ale acizilor monoaminocarboxilici și grupările
amino ale acizilor diaminomonocarboxilici. Acest tip de legătură este stabil ă numai în absența apei, în
prezența acesteia grupările ionizate fiind puternic hidratate.
Interacțiile hidrofobe asigură stabilitatea catenei polipeptidice, legarea lanțurilor polipeptidice,
formarea complexului enzimă -substrat. Aceste interac ții sunt fo rmate de catenele laterale ale
aminoacizilor: alanina, valina, leucina, izoleucina, fenilalanina, metionina. Apariția acestor legături

[81] Dumitru, I.F., Iordăchescu, D.: Enzime, structură și mecanisme de acțiune , Ed. Medicală, București, 1974 ,
p.90

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 50 –
favorizează stabilirea interacțiilor hidrofile. Cele două forme de legături acționează cooperativ,
contribuind la stabili zarea structurii tridimensionale ale moleculei proteice. [82]
Bromelina din tulpina de ananas și bromelina din fructul de ananas prezintă anumite regiuni
hidrofob e.
Rezultatele testelor arată că, bromelina din tulpina de ananas prezintă o proporție mai mare de
aminoacizi hidrofobi/nepolari decât bromelina din fructul de ananas. Bromelina din tulpina de ananas
poate fi o proteină de membrană sau o proteină care interacționează foarte bine cu lipidele membranare,
spre deosebire de bromelina din fruct. Bromelin a din fruct are mai multe regiuni hidrofile și este mai
solubilă în apă decât cea din tulpină. Bromelina din tulpină are mai multe reziduuri hidrofobe și mai
puține reziduuri hidrofile în interiorul structurii sale. Hidrofobicitatea sau hidrofilitatea dint re
aminoacizii celor două categorii de enzime mărește forța termodinamică a proteinei și determină plierea
acesteia. Hidrofobicitatea sau hidrofilitatea reprezintă una dintre cele mai importante proprietăți ale unei
proteine care îi conferă acesteia forța de pliere. Aminoacizii hidrofobi au tendința de a se orienta spre
interiorul moleculei de bromelină, în timp ce aminoacizii hidrofilici se orientează către exterior, fiind
mult mai expuși la solvent. Aminoacizii hidrofobi, nepolari sunt: valina, leucina, i zoleucina,
fenilalanina, metionina (Tabel 8 , Figurile 42 și 43 ). Studiile de hidrofobicitate au arătat că, în bromelina
din tulpina de ananas , din cei 150 -200 de aminoacizi mai mulți sunt hidrofobi decât în bromelina din
fruct. Componentele hidrofobe de ba ză stabilizează structura terțiară a enzimei, în timp ce componentele
polare fixează și atrag moleculele de apă pe suprafața lor, interacționând cu mediul exterior. [83]
Diferența de hidrofobicitate între asparagină și fenilalanină din bromelina ananasului poate
determina o specificitate de substrat unică asupra unor substraturi sintetice. [84]
Structura bromelinei din tulpina și fructul de ananas au fost studiate folosind diferite instrumente
bioinformatice și baze de date. S -a demonstrat că, SB este o glicoproteină, în timp ce FB nu este o
glicoproteină. Analiza filogenetică a arătat că, secvențele amino ale celor două enzime sunt aproape
similare și strâns legate. SB se aseamănă din punct de vedere structural cu chimopapaina, iar FB are
similitudine structurală cu procaricaina. [85]

Tabel 8. Caracteristicile aminoacizilor din bromelină ob ținuți prin retrosinteză
Nr.
crt. Aminoacid Tip de aminoacid Puncte izoelectrice /constanta de
aciditate
pK 1 COOH pK 2 NH 2
1 Alanina Nepolar neutru 2.4 9.9
2 Arginina Bazic polar 1.8 9.4

[82] Dumitr u, I.F., Iordăchescu, D.: Enzime, structură și mecanisme de acțiune , Ed. Medicală, București , 1974 , pp.
87, 88
[83] Aizi Nor Mazila Ramli, Azzmer Azzar Abdul Hamid, Nor Hasmaliana Abdul M anas, Hazrulrizawati Abd
Hamid: Comparative structural analysis of fruit and stem bromelain from Ananas Comosus, Malaysia, pp.183 –
191
[84] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1218781/ ,09.11.2019, 05.29
[85]https://www.researchgate.net/publication/In_Silico_evaluation_of_bromelain_from_stem_and_fruit_of_pineap
ple_Ananas_comosus , 08.11.2019, 14.50

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 51 –
3 Asparagina Neutru polar 2.1 8.8
4 Acid aspartic Acid polar 2.0 9.9
5 Cisteina Neutru polar 1.9 10.8
6 Acid glutamic Acid polar 2.1 9.5
7 Glutamina Neutru polar 2.2 9.1
8 Glicina Neutru nepolar 2.4 9.8
9 Histidina Bazic polar 1.8 9.2
10 Izoleucina Neutru polar 2.3 9.8
11 Leucina Neutru polar 2.3 9.7
12 Lizina Bazic polar 2.2 9.2
13 Metionina Neutru nepolar 2.1 9.3
14 Fenilalanina Neutru nepolar 2.2 9.2
15 Prolina Neutru nepolar 2.0 10.6
16 Serina Neutru polar 2.2 9.2
17 Treonina Neutru polar 2.1 9.1
18 Triptofan Neutru polar 2.4 9.4
19 Tirozina Neutru polar 2.2 9.1
20 Valina Neutru nepolar 2.2 9.7

Figura 42 . Regiunile aminoacizilor hidrofobi din structura bromelinei din tulpina ananasului [86]

Figura 43 . Regiunile aminoacizilor hidrofobi din structura bromelinei din fructul de ananas [87]

[86] Omotoyinbo1,O.V., Ekpenyong, E., Fatoki, T., Sanni, M.: In Silico evaluation of bromelain from stem and
fruit of pineapple ( Ananas comosus ), Nigeria, Journal of Agricultural Science and Food Technology , Vol. 4 (2),
March, 2018 , p.35

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 52 –
Structura secundară a bromelinei este rezultatul formării legăturilor de hidrogen intercatenare
și intracatenare. Structura secundară (Figura 44 ) se referă la dispunerea tridimensională în spațiu a
proteinelor. Această structură a fost ilustrată de Max Perutz și Kendrew , în anul 1958, cu ajutorul
cristalografiei cu raze X. Teoria plierii și răsucirii lanțului polipeptidic a fost elaborată de Corey și
Pauling în anul 1943, fiind stabilită cu ajutorul spectrelor de difracție cu raze X, microscopului
electronic, măsurarea u nghiurilor de valență, distanțelor interatomice. [88]
Legăturile de hidrogen intramoleculare determină structura helicală a enzimei, în timp ce
legăturile de hidrogen intermoleculare generează structuri pliate ale moleculei. Stabilitatea alfa –
helixului apar e datorită formării punților de hidrogen intracatenare, între atomul de hidrogen de la
azotul unei legături peptidice și oxigenul carbonilic al altei legături peptidice. Structura pliată
enzimatică se formează datorită legăturilor de hidrogen care se stabi lesc între lanțurile polipeptidice
constituente. Lanțurile polipeptidice pot fi orientate paralel sau antiparalel. Structura cea mai stabilă
este alfa -helixul format datorită punților de hidrogen intracatenare, între atomul de hidrogen de la
azotul unei le gături peptidice și oxigenul carbonilic ce aparține unei alte legături peptidice. Catenele
laterale ale enzimei ies în afara helixului, intrând în reacții reciproce sau reacționând cu solventul.
Helixul ,,spre stânga” se formează în urma unui contact între gruparea metil sau metilen și oxigenul
carbonilic din lanțul principal, iar helixul ,,spre dreapta” este considerat o structură mai stabilă. [89]
Proteinele și enzimele se pot orienta în spațiu după modelul helicoidal sau după modelul foaia
îndoită . Această structură se referă la configurația spațială a lanțului polipeptidic datorită legăturilor de
hidrogen ce se formează între grupările –CO- și –NH-, ce aparțin diferitelor legături peptidice din
catenele polipeptidice sau din aceeași catenă. Unele pr oteine își orientează catenele în dublu helix. Ele
se înfășoară helicoidal una în jurul celeilalte și ambele în jurul unui ax comun formând ,, spirala vieții ”.
Structura secundară a proteinelor a fost stabilită de Pauling și Corey, care au arătat că, stabil itatea
acestei structuri este dată de legăturile de hidrogen care se stabilesc între cele două catene polipeptidice.
Plierea catenei are loc prin formarea legăturilor de hidrogen între gruparea carboxilică a unui aminoacid
și gruparea aminică a aminoacidul ui vecin . Lanțul polipetidic pliat se prezintă ca o panglică îndoită
alternativ la dreapta și la stînga, plierea având loc în dreptul carbonilor metinici. Mai multe lanțuri pliate
polipeptidice dau naștere unei rețele, între aceste lanțuri pliate putându -se forma legături de hidrogen,
acestea fiind în număr mai ma re când grupările terminale a două lanțuri sunt aranjate diferit. Pot exista
două posibilități pentru această structură: model paralel și model antiparalel . În modelul paralel ,
lanțurile polipeptidice sunt așezate paralel, cu resturile în același sens , catenele sunt orientate în aceeași
direcție . În modelul antiparalel , catenele sunt așezate față în față, în sens contrar , au polaritate opusă .
Structură secundară au proteinele globulare și fibrilare. Prolina și glicina sunt aminoacizi care afectează
structura secundară a proteinelor, dar aminoacizii metionină, alanină, leucină, lizină favorizează
existența acestei configurații. Modelul alfa -helix rezultă din spiralarea catenei polipetidice î ntr-o elice

[87] Omotoyinbo1,O.V., Ekpenyong, E., Fatoki, T., Sanni, M.: In Silico evaluation of bromelain from stem and
fruit of pineapple ( Ananas comosus ), Nigeria, Journal of Agricultural Science and Food Technology ,Vol. 4 (2) ,
March, 2018 , p.35
[88] http://www.medinfo.umft.ro , Structura secundară, terțiară, cuaternară a proteinelor, lucrare de laborator,
pp.1-19
[89] Dumitru, I.F., Iordăchescu, D.: Enzime, structură și mecanisme de acțiune , Ed. Medicală, București , 1974 , pp.
102, 103

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 53 –
orientată de la stânga la dreapta (orientare care predomină în structura proteinelor native și este mai
stabilă din punct de vedere energetic). Structura secundară β este o catenă polipeptidică β pliată , este
stabilizat ă prin legături de hidrog en care se formează între l anțuri polipeptidice învecinate, se prezintă ca
o foaie de hârtie împăturită în evantai și este caracteristică bromelinei, ca proteină globulară. În această
structură, catenele polipeptidice au dispunere paralelă, sunt unite prin punți de hidrogen care aparțin la
catene diferite. Catenele au formă de zig -zag. Resturile de aminoacizi încatenați se găsesc alternativ de o
parte și de alta a catenei polipeptidice. Proteinele cu structură β -pliată (Figur a 45 ) sunt flexibile și
stabile. Enzimele prezintă un procent ridicat de structuri cu conformaț ie alfa -helicoidală , un procent mai
mic de structură cu conformație pliată sau structură beta și un alt proc ent cu structuri dezorganizate.

Figura 44 . Structura secundară a proteinelor, ,,dublul helix”
(model paralel și antiparalel)[90]

Figura 45 . Structura proteică ,,foaia pliată beta -antiparalelă ” [91]

[90] Ifrim, S.: Substanțe biologic -active , Editura Tehnică, București, 1997 , p. 99
[91] https://voifidoctor.files.wordpress.com , 22.03.2019, 15.40

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 54 –
Structura terțiară (Figurile 46, 47, 48 și 49 ) a unei enzime reprezintă un stadiu avansat de
organizare spațială, care este menținută cu ajutorul legăturilor de hidrogen intramoleculare, legăturilor
de hidrogen intermo leculare, legăturilor ionice între grupările polare (-NH3 + și –COO-) din diferiți
aminoacizi , legăturilor hidrofobe , interacțiunilor dintre resturile de aminoacizi din catenele poli peptidice
cu structură proprie, legăturilor disulfurice (-S-S-), legăturilor de tip dipol -dipol stabilite între grupările
–OH din serină și treonină , legăturilor apolare sau prin forțe van der Waals. Ea se referă la modul de
aranjare spațială, într -o anumită ordine a lanțurilor polipeptidice spiralate sau a fragmentelor lor, pentru
a forma o moleculă proteică propriu -zisă, compactă. Radicalii nepolari din structura aminoacizi lor sunt
orientați spre interiorul moleculei compacte, în timp ce catenele hidrofile polare sunt localizate la
suprafața moleculei. Determinarea aranjamentului atomic al acestor compuși organici se face cu ajutorul
razelor X. Legătura de hidrogen nu este o legătură puternică, dar are suficientă energie pentru a asigura
stabilitatea moleculei de proteină, având o răspândire uniformă de -a lungul scheletului proteic.
Legăturile de hidrogen interne constituie o bază structurală pentru plierea catenelor polipeptidice .
Forțele hidrofobe sunt cele care determină substanțele nepolare să își minimizeze contactul cu apa și
moleculele amfipatice (cu o parte polară și una apolară) să formeze micele în soluții apoase. Datorită
faptului că proteinele formează un f el de micele intramoleculare, în care catenele laterale ale
aminoacizilor nepolari sunt departe de contactul cu moleculele de apă, interacțiile hidrofobe sunt
importante pentru structura proteinelor. Deși aceste forțe sunt mai slabe și decât forțele van de r Waals,
în ansamblurile moleculare care implică un număr mare de contacte nepolare, ele constituie o reală forță
și influențează major plierea proteinelor în conformația nativă.[92]
Legăturile menționate sunt legături slabe (cu excepția celor covalente) , care conferă structurii
terțiare o anumită labilitate și care se pot desface sub acțiunea unor factori fizici sau chimici, fenomen
cunoscut sub denumirea de denaturarea proteinelor, proces însoțit de cele mai multe ori de pierderea
proprietăților biologice enzimatice . [93]
Legătura disulfitică este o legătură foarte puternică, are rol important în stabilizarea arhitecturii
spațiale a moleculei proteice. Această legătură este prez entă la proteinele structurale care necesită o
rezistență mecanică mare. Legăturile ionice se stabilesc între grupările aminice și cele carboxilice
ionizate, legăturile de tip van der Waals sunt legături electrostatice slabe care se stabilesc între radicalii
hidrofobi, legăturile fosfod iesterice se realizează între două resturi de serină și ac id fosforic, iar
legăturile eterice se gă sesc la nivelul aminoacizilor cu grupări hidroxilice.
Legăturile din structura terțiară sunt mai labile decât legăturile chimice obișnuite, ceea ce
determină labilitatea proteinelor sub influența fa ctorilor fizici și chimici. Structurile terțiare sunt
caracteristice și s -au pus în evidență pentru proteinele globulare. Cele mai multe enzime sunt proteine
globulare. Prezența unui număr mare de legături transversale determină o structură supramoleculară
compactă. În procesul catalitic al enzimelor, unele legături necovalente se desfac și funcțiile chimice
eliberate contribuie la legarea e nzimei de substrat . [94]

[92] http://www.bio.unibuc.ro , 24.03.2019, 12.20
[93] http://www.horticultura -bucuresti.ro , Universitatea de Științe Agronomice și Medicină Veterinară București,
Facultatea Horticultură, Conf, Dr. Liliana Bădulescu, Biochimie Horticolă , București, 2010 , p.57
[94] Ifrim, S.: Substanțe biologic -active , Editura Tehnică, București, 1997 , p.103

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 55 –

Figura 46 . Structura terțiară a proteinelor [95] Figura 47 . Structura terțiară a bromelinei (C –
terminal COO-; N-terminal NH 3+) [96]

Figura 48 . Interacțiuni chimice care stabilizează structura terțiară [97]

Figura 49 . Structura ter țiară a bromelinei obținută prin degradarea Edman [98]

[95] http://www.bio.unibuc.ro , 11.02.2020, 16.41
[96] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1218781/ ,09.11.2019, 05.29
[97] http://www.bio.unibuc.ro , accesat la 30.03.2019, 18.52
[98] Tap, M., Majid, F., Nurul Bahiyah Ahmad Khairudin:
Tertiary structure prediction of bromelain from Ananas Comosus using comparative modelling method,
Malaysia , pp.31 -35

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 56 –
Structura cuaternară (Figura 50 ) se referă la modul în care mai multe catene polipeptidice
terțiare se asociază în spațiu pentru a forma o structură biologic -activă. Structura cuaternară a
proteinelor reprezintă cel mai înalt nivel de organizare a macromoleculelor proteice și constă în
agregarea specifică a polipeptidelor, în agregate sau edificii moleculare și supermoleculare. Această
structură complexă este menținută cu ajutorul legăturilor chimice de tip covalent, legăturilor de tip polar,
legăturilor de hidrogen, forțelor van der Waals. Fiecare catenă po lipeptidică care intră în alcătuirea unei
enzime posedă structură primară, secundară și terțiară proprie. [99]
Structura cuaternară rep rezintă cel mai înalt nivel de organizare a proteinelor și enzimelor care
rezultă din asocierea mai multor structuri terțiare, fără ca între acestea să se stabilească legături
covalente. Această structură este caracteristică numai pentru anumite proteine și enzime, mai ales cele
globulare, a căror masă moleculară depășește 50000 [Da]. Enzimele au structuri cuaternare formate din
mai multe subunități, numite monomeri sau protomeri, unite între ele prin diferite legături covalente.
Din acest agregat mol ecular se pot separa monomerii care pot conține o singură catenă polipeptidică
sau mai multe, unite covalent sau electroval ent. Fragmentele proteice pot suferi transformări în
structura cuaternară, transformări care se reflectă fie în structurile individuale, fie în reorientările
fiecărei subunități proteic e. Se formează astfel monomeri, dimeri, trimeri, t etrameri, pentameri,
hexameri. Structura cuaternară a enzimelor reprezintă o conformație supramoleculară proteică
caracterizată printr -un grad specific de organizare și o deosebită complexitate chimică. Structura
cuaternară se realizează ca urmare a asocierii mai multor catene polipeptidice, cu structură primară,
secundară, terțiară caracteristică. Se formează agregate de molecule individuale unite între ele prin
legături disulfurice, ionice, de hidrogen. Această struct ură reprezintă unitatea rezultată prin asocierea
mai multor lanțuri polipeptidice. Se asociază un număr par de subunități, identice sau diferite, astfel
încât să se formeze un centru de simetrie. Aceste asocieri conferă proteinei proprietăți speciale.

Figura 50 . Structura cuater nară a enzimelor [100]

Structura cuaternară a proteinelor reprezintă asocierea ordonată a subunităților globulare pentru a
forma un agregat funcțional. Aceasta implică două tipuri de ansambluri proteice. Primul tip, în care
subunitățile sunt din punct de vedere structural, foarte diferite, iar organizarea lor spațială depinde de
natura specifică a interacțiilor dintre subunitățile diferite. În general, aceste ansambluri prezintă form e
geometrice foarte neregulate . Al doilea tip, în care agregatele moleculare sunt alcătuite din copii

[99] Pelmuș Giersch, Ș., Țapu, P., Bulcu, D., Iliescu -Bulcu, C.: Manual de Științe pentru clasa a XII -a, Filiera
Teoretică, Profilul Umanist, Specializarea Filologie, Editura CD Press, București, 2008 , p.16
[100] http://www.bio.unibuc.ro , accesat la 30.03.2019, 18.52

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 57 –
multiple ale unuia sau mai multor tipuri de subunități diferite. Datorită recurenței interacțiilor structurale
specifice dintre subunități, asemenea agregate formează, în general, aran jamente regulate din punct de
vedere geometric. Proteinele alcătuite din subunități identice se numesc oligomere , iar subunitățile
respective se numesc protomeri . Un protomer poate fi constituit dintr -un singur lanț polipeptidic sau
din mai multe lanțuri d iferite. Importanța acestui grad de organizare a proteinelor și enzimelor se referă
la economisirea materialului genetic, scăderea posibilității de apariție a erorilor în procesul de transcriere
a materialului genetic, asigurarea unei stabilități crescute a enzimelor, apariția unor variații în activitatea
catalitică a enzimelor. Activitatea catalitică a unei enzime și complexitatea sa funcțională este redată d e
structura acesteia (Figura 51 ).

Figura 51 . Formarea structurii primare, secundare, terțiare a enzimelor [101]
primary structure (structură primară), secondary structure (structură secundară),
tertiary structure (structură terțiară), quaternary structure (structură cuaternară)

Bromelina din tulpina de ananas este proteina majoră care conține cisteină , este o enzimă care
nu are o structură foarte asemănătoare cu cea a celorlalte enzime din această clasă. Conform studiilor,
aceasta conține o secvență completă de 212 aminoacizi, po ziții active, legături disulfurice, legături
peptidice, legături glicozidice. Pentru stabilirea structurii chimice s -a realizat degradarea Edman și au
fost analizați aminoacizii componenți, în ordinea legării lor. Această degradare folosește substanțe
chim ice avizate pentru aplicarea în biosisteme (acid iodacetic, endoproteina Lys -C și proteaza V8
eliberată de S. aureas). Bromelina a fost purificată și obținută pentru comercializare. Proteina a fost
redusă cu 2 -mercapeta nol în guanidină și carboxilată cu ac id iodacetic. Peptidele au fos t purificate prin
cromatografie pe gel și HPLC pe coloană eluată cu apă, acetonitril și acid trifluoracetic. Probele au fost
analizate cu un secvențiator model 470, la un pH 6.8, incubație 5 min., la 40 °C. Rezultatele au arăt at că,
bromelina este formată dintr -un singur lanț polipeptidic care conține cele 212 aminoacizi. Reziduul din
poziția 117 nu este un aminoacid n ormal (acid feniltiohidantoin) din a cărui derivare rezultă acidul
aspartic, sugerând faptul că acesta are rol de legătură glicozidică. Pozițiile 117 -119 sunt reprezentate de
aminoacizii Asn -Glu-Ser.

[101] http://www.bio.unibuc.ro , accesat la 30.03.2019, 18.52

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 58 –
Modelarea structurilor 3D (Figura 52 ) a celor două enzime s -a realizat folosind baza de date
Swiss Model, iar structura modelată a fost vizualizată folosind Hex Softw are versiunea 8.0.0. Structura
secundară a bromelinei prezintă spirale (40%), regiuni superspiralizate (39%) și catene beta (11%) .

a) b )
Figura 52 . Structura tridimensională a SB (a) și a FB (b) modelată și vizualizată cu Hex Software [102]

Bromelina din fructul de ananas poate fi extrasă din sucul de ananas și folosită în industria
alimentară, însă bromelina din tulpina de ananas se obține prin măcinarea reziduurilor de ananas, având
la bază o tehnologie mult mai ieftină. Cea mai mare concentrație de bromelină se regăseșt e în tulpina de
ananas și de aceea, este comercializată mai mult decât bromelina din fruct. Bromelina recombinată se
obține prin înlocuirea sau modificarea secvenței 213 naturale cu o se cvență artificială. Masa moleculară
a bromelinei purificate din tulpin a de ananas este de 23.40 -35.73 kDa, în timp ce a bromelinei din fruct
este de 25 -31.00 kDa. Punctul izoelectric al bromelinei purificate din tulpina de ananas este de 9.55, iar
a celei din fruct este de 4.6. Activitatea enzimatică optimă se înregistrează la un pH cuprins între 5.0 -8.0.
Când este expusă la temperatură normală, urmată de pasteurizare, enzima suferă un proces de denaturare
și își modifică structura în mod ireversibil. Studierea aminoacizilor din compoziția chimică a celor două
categorii de br omelină, aduc informații cu privire la le gătura între cele două enzime. Există diferențe
minime între cele două categorii de enzime. În cantitatea cea mai mare se găsesc aminoacizii alanin ă,
glicină, serină, în timp ce histidina se gă sește în cantitatea ce a mai mică în cele două tipuri de enzimă.
Glucozamina este prezentă în SB, în timp ce aceasta nu se regăsește în FB. Prin gaz -cromatografie,
cromatografie automată, s -au pus în evidență patru hexozamine și carbohidrați în SB, ceea ce indică
faptul că aceas tă enzimă este o glicoproteină. Bromelina din fruct este o proteină simplă, de natură
acidă, în timp ce bromelina din tulpină este o en zimă complexă, o glicoproteină.
Cisteina este considerat cel mai eficient compus pentru activitatea bromelinei, alături de alți
compuși precum peroxidase, fosfataza acidă, celulază, glicoproteine, carbohidrați, glucozidaza, ionul de
calciu. Oxidarea cisteinei modifică proprietățile importante ale enzimei, modifică activitatea sa

[102] Omotoyinbo1,O.V., Ekpenyong, E., Fatoki, T., Sanni, M.: In Silico evaluation of bromelain from stem and
fruit of pineapple ( Ananas comosus ), Nigeria, Journal of Agricultu ral Science and Food Technology, Vol. 4 (2),
March, 2018 , p.39

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 59 –
catalitică, reduce capacitatea de legare a su bstratului, reduce stabilitatea structurii, provoacă modificări
ale situsului activ și astfel, enzima își pierde activitatea enzimatică. [103]
Efectele procesului de oxidare a grupului de cisteină vor modifica proprietățile importante în
legarea substratului , stabilizarea structurii și, prin urmare, vor provoca modificări ale locului activ care
duce la pierderea activității sale catalitice.
Bromelina este un extract vegetal care conți ne diverse componente (proteinaze, peroxidaz e,
fosfați, calciu) în rapoarte diverse, în funcție de compoziția solului pe care cresc plantele, de soiul
cultivat, de procesul de extracție. Studierea acestor aspecte orientează bromelina către diferite acțiuni
farmacologice sau către încorporarea ei în alimente.
De la descoperirea b romelinei s-au înregistrat progrese mari în ceea ce privește funcționare a și
modul de acțiune al enzimelor. Cunoașterea structurii acesteia, a proprietăților sale explică funcția
biologică pe care o exercită asupra organismului. Structura unică a bromeline i face cunoscut modul de
acțiune al enzimelor și deschide perspectiva apariției unor enzime recombinate. Informațiile despre
enzimele din Ananas comosus fac posibilă aplicarea lor în industria alimentară, cosmetică, farmaceutică,
textilă etc.

2.7. ACTIVITATEA BIOLOGICĂ A BROMELINEI. VALORIFICAREA BROMELINEI.
DOMENII DE UTILIZARE.

Bromelina este un compus cu potențială activitate biologică, o substanță cu acțiuni antagonice ,
cu efecte pozitive, benefice asupra anumitor categorii de persoane și afecț iuni, dar și negative, în cazul
altora (Figu ra 53 ).
Efectele benefice ale bromelinei sunt menționate în domenii precum medicină, nutriție, industria
farmaceutică, industria alimentară, textil ă, industria de panificație etc.

Figura 53 . Modalități de valorificare a bromelinei în diferite industrii [104]
(tenderizarea cărnii, igienizarea danturii, solubilizarea unor substanțe, produse cosmetice, prelucrarea
lânii, prevenirea deteriorării microbiene a fructelor)

[103]https://www.researchgate.net/publication/319096761_Structure_prediction_of_stem_bromelain_from_pineapp
les_Ananas_comosus_using_procaricain_enzyme_as_a_modelling_template , 09.11.2019, 07.01
[104] https://www.google.ro/search?q=chemical+synthesis+of+bromelain&source , 03.11.2019, 07.15

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 60 –
Substanțele active conținute de ananas sunt valorificare în industria farmaceutică (tablete
pentru slăbit, medicamente cu bromelină, ceai de ananas, suplimente alimentare, pastă de dinți),
industria cosmetică (produse pentru îngrijirea pielii: cremă de ana nas, pudră de ananas, agent exfoliant
și purifiant, mască de față, soluție pentru peeling enzimatic ), industria alimentară (gemuri, lichior,
preparate alimentare), dar mai nou, deșeurile obținute de la recoltarea acestuia sunt valorificate în
industria tex tilă (haine, covoare, coșuri, plase de pescuit) și pentru producerea compostului ș i
biogazului, figura 54 .

Figura 54 . Aplicațiile principiilor active ale ananasului [105]
beverage (băutură), food color (coloranți alimentari), functional foods (alimente), cosmetics
(cosmetice), supplement (suplimente), powdered drink (prafuri alimentare)

 Medicină. Bromelaina are rol antiinflamator, este un eficient antitrombotic, antiedematos,
antimetastatic, are acțiune anticanc eroasă și imunomodulatoare, fiind folosită în viitoarele tratamente
oncologice . Ea crește rezistența sistemului imunitar, determină reactivitatea macrofagelor care
neutralizează celulele străine sau canceroase, mărește și grăbește răspunsul celulelor supuse stării de
stres. Bromelina este complexul enzimatic care inhibă factorul ce determină translocații la nivelul
materialului genetic al celulelor pielii, evitând apariția unor tipuri de cancere (carcinoame și
melanoame). Administrarea bromelainei în t ratamentul cancerului se face pentru inhibarea aderenței
dintre tro mbocite și celulele canceroase care încearcă să se apere de acțiunea sistemului imunitar prin
fenomene de agregare și aderență de diferite țesuturi. În acest fel, celulele canceroase sunt s upuse
acțiunii sistemului imunitar. Bromelina este utilizată pe scară largă ca agent chimio -preventiv împotriva
cancerului uman. Deoarece proteinele sunt sens ibile la pH acid și denaturare, s-au conceput și formulat
capsule ce co nțin nanoparticule cu brome lină BR-PLGA (bromelină și acid poli -lactid-glicolic)
acoperite cu un polimer rezistent la pH acid. Aceste capsule și -au dovedit eficacitatea antitumorală in
vitro și in vivo , iar bromelina și -a pă strat activitatea proteolitică , integritatea structurală și după
încapsulare. Nanoparticulele încărcate cu bromelină acoperite de Eudragit ar putea fi un sistem
promițător pentru tratamentul cancerului (Figura 57) . [106]

[105] http://ro.nfnatural.com/super -foods/pineapple -juice -powder.html , accesat la 25.03.2019, 07.12
[106] Bhatnagar, P., Chand Gupta , K.: Oral Administration of Eudragit Coated Bromelain Encapsulated PLGA
Nanoparticles for Effective Delivery of bromelain for chemotherapy in vivo , USA, 2013

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 61 –
Totodată, ea îmbunătățește funcția circulatorie, reduce riscul de infarct miocardic, de angină
pectorală, accident vascular cerebral, permițând fluxul sanguin prin artera aortă și arterele coronare.
Această enzimă previne sau minimizează severitatea angin ei pectorale și atacul ischemic asupra
miocardului, fiind folosită și în tratamentul tromboflebitei. Ea descompune plăcile de colesterol de pe
vasele de sânge și exercită o activitate fibrinolitică puternică. Bolile cardiovasculare reprezintă
principala ca uză de deces, mai ales în cazul persoanelor cu diabet zaharat (65%). Bolile cardiovasculare
(BCV) includ tulburări ale vaselor de sâng e și ale inimii, atacuri de cord, accidente vasculare cerebrale,
tensiune arterială crescută (hipertensiune), afecțiuni ar teriale, boli reumatice cardiace, insuficiență
cardiacă și boli cardiace congenitale. [107]
Studiile de laborator au demonstrat că, bromelina generează autofagie asupra celulelor
canceroase și reduce excreția citokinelor inflamatorii în cazul colitei ulceroa se, intestinelor inflamate, a
bolii Crohn. În Germania, bromelaina este unul dintre suplimentele cele mai populare, fiind deja folosită
în tratamentul inflamației mucoasei nazale sau a sinuzitei.[108]
Bromelina își exercită acțiunea antimicrobiană prin neutr alizarea toxinelor bacteriene produse de
Escherichia coli, Vibrio Cholerae, Staphylococcus epidermidis și stimularea acțiunii bacteriilor din flora
intestinală ( Lactobaccillus casei, Saccharomyces cerevisiae ), Staphylococcus aureus, Bacillus cereus,
împiedică acțiunea paraziților intestinali, este un excelent agent antifungic și antihelmintic, fagocitează
agenții patogeni din tractul respirator. În sucul de ananas, activitatea bactericidă a acestei enzime se
dovedește pe o perioadă de 180 zile. [109]
Asociată cu antibiotice, uleiuri esențiale, bicarbonat de sodiu sau alte enzime (tripsina), în
tratamentul diferitelor afecțiuni (afecțiuni intestinale, pancreatită, pneumonie, bronșită, nefrită, abcese
rectale, sinuzită) determină potențarea efectului, avân d numeroase aplicații în practica medicală.
Bromelaina din componența ananasului reduce flegma și mucusul de la nivelul căilor respiratorii, susține
abilitatea organismului de a elimina secrețiile, reduce susceptibilitatea acestuia la infecții, calmează
tusea, împiedică declanșarea reacțiilor alergice în timpul crizelor de astm, mărește reactivitatea
leucocitelor și a eozinofilelor, micșoreaz ă durata reacțiilor imunitare. Potențarea efectelor antibioticelor
este una d intre principalele utilizări ale bromeli nei în mai multe țări. Bromelaina poate modifica
permeabilitatea organelor și țesuturilor pentru diferite medicamente. La oameni, bromelina crește nivelul
antibioticelor în sânge și urină de peste 16 ori. Acest lucru s -a identificat în cazul persoanelor cu
pneumonie, bronșită, infecție cutanată cu stafilococ, trombofle bită, celulită, pielonefrită, abcese
perirectale și rectale. Bromelina are capacitatea de a îmbunătăți modul în care corpul își utilizează
resursele proprii. În testele clinice efectuate pe oa meni, reacții adverse la bromelină nu au fost observate.
Aceasta este o substanța tolerată de organism. Suplimentele cu bromelină 460 mg nu au efect asupra
ritmului c ardiac sau tensiunii arteriale. Însă, la valori de 1840 mg/zi s -a dovedit creșterea propor țională a
ritmului cardiac. Efecte maxime au fost observate la 2 ore după administrare, dar un efect rezidual s-a
înregistrat la 24 de ore. La doze peste 700 mg, palpitațiile și disconfortul subiectiv a fost raportat.

[107] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23304525 , 09.11.2019, 05.46
[108] *** Sarcina și consumul de ananas , 01.08.2018, http://www.desprecopii.com , accesat la 18.03.2019, 19.53
[109]https://www.slideserve.com/holleb/investigating -the-effects -of-bromelain -and-papain -on-pathogens -and-
probiotics , accesat la 07.04. 2019, 13.03

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 62 –
Cercetările disponibile nu demonstrează o eficacitate sporită a bromelinei atunci când se
administrează între mese. Este recomandat ca aceasta să fie administrată separat de alimente, la mare
distanță de mese, deoarece se crede că în caz contrar, va tinde să acționeze ca o enzimă di gestivă, iar
beneficiul său terapeutic poate fi diminuat. Bromelaina a arătat beneficii terapeutice în doze mici de 160
mg/zi. Cele mai bune rezultate s -au obț inut la o doză începând cu 750 -1000 mg / zi. [110]
Bromelina reprezintă o alternativă inofensivă în tratamentul artritei, osteoartritei. Ea este un
analgezic puternic, prezintă efect direct asupra unor mediatori ai du rerii, fiind utilizată conjugată cu alte
substanțe, inclusiv turmericul, în tratamentul bolilor degenerative articulare. [111]
Bromelina bru tă asociată cu ciclosporine, reduce activitatea distructivă asupra articulațiilor,
reduce durerea și activitatea inflamatorie caracteristice osteoartritei cronice. Deci, bromelina este
folosită ca adjuvant în diferite afecțiuni. [112]
Studiul ,, Der Pharma Chemica ” (2010) arată efectele benefice ale ananasului în cazul
persoanelor cu tuberculoză pulmonară, la care s -a reușit dizolvarea mucusului din plămâni. Extractele
crude de ananas reduc mucusul mult mai rapid decât alt sirop de tuse, reduc simptomele leg ate de tuse,
în special tusea seacă (Figura 55 ). [113]

Figura 55 . Ananasul în tratamentul afecțiunilor respiratorii [114]

Bromelina este enzima utilizată și în tratamentul afecțiunilor respiratorii precum rinosinuzita
cronică, inflamația sinusurilor nazale, fiind un agent mucolitic eficient. Aceasta reduce umflarea
pasajelor nazale, scade producția de mucus, ajută la drenarea mucusului, previne edemul și inflamația în
rinita alergică. [115]

[110] https://www.foundationalmedicinereview.com/wp -content/uploads/2019/02/v1 -4-243.pdf , 03.11.2019, 13.17
[111]https://www.researchgate.net/publication/301923082_Bromelain_Methods_of_Extraction_Purification_and_T
herapeutic_Appli cations , 09.11.2019, 06.33
[112] Brien, S., Lewith, G., Walker, A.F., Middleton, R., Prescott, P., Bundy, R.: Bromelain as an adjunctive
treatment for moderate -to-severe osteoarthritis of the knee: a randomized placebo -controlled pilot study , Oxford
Univers ity Press, SUA, 2006 , pp. 842 -849
[113] Taussig, S., Batkin, S.: Bromelain, the enzyme complex of pineapple (Ananas comosus) and its clinical
application , Biomedical Reports, 1988, pp. 191-203
[114] https://www.google.ro , accesat la 19.03.2019, 09.01
[115]
https://www.researchgate.net/publication/301923082_Bromelain_Methods_of_Extracti on_Purification_and_Ther
apeutic_Applications , 09.11.2019, 06.16

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 63 –
Administrată după o operație chirurgicală, această substanță reduce numărul zilelor necesare
refacerii, reduce durerea și inflamația postoperatorie, face posibilă retragerea umflăturilor și e chimozelor
(Figura 56 ). În cazul arsurilor , aceasta determină refacere a țesutului, împiedică necroza. În cazul
animalelor, doza toxică este de 10g/kg corp la șoareci și iepuri, dozele mai mici nu determină efecte
semnificative. În Europa și America, bromel ina este considerată un supliment alimentar destinat
publicului larg , vândut în magazine cu specific sau în farmacii. Ea se extrage din sucul de ananas prin
centrifugare, ultrafiltrare, liofilizare, folosind ca substrat cazeina, gelatina sau tripeptide. Ca ntitatea
zilnică necesară de bromelină este de 12 mg, fără să apară efecte adverse. [116]

Figura 5 6. Efectele bromelinei asupra unor mediatori implicați în procesul inflamator acut [117]
(scăderea permeabilității vasculare și a durerii, scăderea agregării plachetare, scăderea
vasoconstricției, scăderea vasodilatației, creșterea adeziunii leucocitelor)

Implicarea bromelinei în tratamentul persoanelor care suferă de Alzhei mer se face cu scopul
distrugerii peptidelor amiloide care produc daune neurologice la nivel cerebral, precum și a depozitelor
deja formate. Prin analiza spectroscopică de masă, da r și prin tehnici de laborator sau tehnici de
microscopie electronică s -a observat efectul bromelinei asupra depozitelor dă unătoare de la nivel
cerebral. Afecțiuni în care bromelina și -a dovedit în mod științific efectele benefice asupra organismului
sunt: angina pectorală, artrita reumatoidă, infecții bacteriene, bronșită, celu lită, infecții cutanate cu
stafilococi, afecțiuni pancreatice, tromboflebită, afecțiuni respiratorii. [118]
Bromelina (EC 3.4.22.32) este un extract brut din planta ananasului ( Ananas comosus ) care
conține, printre alte componente, diverse proteine înrudite (bromelina tulpină, bromelaina din fruct,
comosaina și ananaina) care demonstrează atât in vitro , cât și in vivo , mai multe proprietăți terapeutice
recunoscute. Aceasta oprește creșterea celulară malignă, previne formarea trombului, previne inflamația,
asigură controlul diareei, previne afecțiuni le dermatologice . Bromelaina conține, de asemenea,

[116] Pavan, R., Jain, S., Kumar, A.: Properties and therapeutic application of bromelain (Review) , Mangalayatan
University, Aligarh, 2012 , pp. 2 -4
[117]https://www.researchgate.net/publication/Bromelain_Methods_of_Extraction_Purification_and_Therapeutic_
Applications , 09.11.2019, 06.25
[118] Gregory S. Kelly, N.D.: Bromelain: A Literature Review and Discussion of its Therapeutic Applications

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 64 –
peroxidază, fosfatază acidă, ma i multe proteaze, inhibitori, calciu legat organic și rămâne stabilă pe o
gamă largă de pH 2 până la 9. Bromelina este un suplimen t alimentar eficient. [119]
Bromelina este substanța studiată și pentru încercarea distrugerii structurii exterioare a virusului
imunodeficienței umane (HIV). Această structură este formată din proteine ș i lipide. Alături de
bromelină sunt folosite lipaza, e nzimă pentru distrugerea lipidelor, trigliceridelor și fosfolipaza, enzimă
pentru degradarea fosfolipidelor. Cercetarea a fost realizată prin incuba rea serului seropozitiv la 37 ° C
cu diferite enzime: bromelina din tulpina ananasului, lipaza din Candida ru gosa și fosfolipază din
mitocondriile hepatice de șobolan. Rezultatul experimentului arată că lipaza crește ușor activitatea
bromelinei, în timp ce fosfolipaza inhibă activitatea acesteia. [120]

Figura 5 7. Modalități de valorificare a bromelinei în domeniul medical [121]
(artrita reumatoidă, activitate anti -canceroasă, activitate anti -microbiană, activitate antibiotică,
imunomodulatoare, distrugerea agenților patogeni intestinali, afecțiuni cardiovasculare)

 Nutriție. Bromelina este cheia valorii nutriționale care facilitează buna desfășurare a proceselor
digestive, favorizează digestia proteinelor, accelerează metabolismul, favorizează arderea grăsimilor,
asigură absorbția completă a nutrienților din hrană, stimulează mișcările peristaltice, asigură eliberarea
sucurilor gastrice, împiedică balonarea, durerile digestive, inflamațiile mucoasei intestinale, are
proprietăți antiinflamatoare, anticoagulante, anticancerigene, reduce riscul formării cheagurilor de
sânge, previne apariția accidentelor vasculare cerebrale, stopului cardio -respirator, reduce inflamațiile
asociate artrozei, entorselor, efortului fizic, are efect bactericid și bacteriostatic. Acest nutrient util ajută
organismul să folosească toate enzimel e vitale care reglează metabolismul și dau energie. Bromelaina
nu este doar un compus folosit la tratarea diferitelor afecțiuni, dar este considerată un supliment
nutrițional care îmbunătățește starea de sănătate a organismului. Studiile au arătat că, acea sta se
absoarbe de la nivelul intestinului subțire și rămâne ac tivă în organism între 6 -9 ore. Ananasul se

[119] Nipa Tochi, B., Zhang Wang, S., Ying, Xu., Wenbin, Z.: Therapeutic Application of Pineapple Protease
(Bromelain): A Review , Department of Food Science and Engineering, School of Food Science and Technology,
Jiangnan University, PR China
[120] https://ieeexplore.ieee.org/document/6108608 , 08.11.2019, 09.29
[121] https://www.google.ro/search?q=chemical+synthesis+of+bromelain&source , 03.11.2019, 07.52

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 65 –
prelucrează, se valorifică bromelina, obținându -se produse alimentare specific e cu conținut de
bromelină precum : gem de ananas (Figura 58), lichior de ananas (Figura 59 ), dressing pentru salată din
ananas , prăjituri de ananas (Figura 60 ), rondele de ananas (Figura 61 ) etc.

Figura 58 . Gem de ananas [122] Figura 59 . Lichior de ananas [123]

Figura 60 . Prăjitură din ananas [124] Figura 61 . Rondele de ananas deshidratat [125]

Bromelina intervine în tratamentul obezității sau în menținerea greutății corporale, deoarece
aceasta ajută la arderea grăsimilor, având acțiune echivalentă cu sucul gastric. Dieta cu ananas și
bromelină are un efect puternic de detoxifiere, este un regim de slăbit hipocaloric care reușește să
asigure vitaminizarea organismului, menținerea nivelului energetic, stimularea procesului de ardere a
grăsimilor. Scăderea rapidă în greutate survine prin eliminarea reziduurilor alimentare din colon și a
lichidelor r eținute în țesuturi. Dieta cu ananas și bromelină (figura 6 2) nu este recomandată a se practica
o mare perioadă de timp, deoarece prin procesele puternice de pierdere în greutate pot să deterioreze
starea de sănătate. Ananasul are calorii negative, adică s e consumă mai multă energie pentru digestia
lui, datorită conținutului ridicat de fibre. Sucul proaspăt de ananas este sărac în calorii, de mare ajutor

[122] https://extravita.ro/2015/03/23/ananas -african -de-azore -savoare -garantata/, accesat la 23.03.2019, 18.30
[123] https://www.google.com/ , accesat la 25.03.2019, 07.12
[124] https://extravita.ro/2015/03/23/ananas -african -de-azore -savoare -garantata/, accesat la 23.03.2019, 18.30
[125] https://www.google.com/ , accesat la 25.03.2019, 07.12

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 66 –
în curele de slăbire, are un ușor efect diuretic și contribuie la reducerea apetitului. Acest fruct nu
conține colesterol, are un indice glicemic mediu (45 -50 calorii la 100g), puține calorii, inhibă senzația
de foame, este un laxativ natural. Compoziția sucului de ananas variază în funcție de regiunea
geografică de creștere a fructului, de sezonul fabricări i și recoltării, de procesul prin care se
produce.[126]

Figura 6 2. Sucul de ananas și implicațiile sale în cura de slăbire [127]

 Industria farmaceutică. Cea mai mare concentrație de bromelaină se înregistrează în sânge
după aproximativ 4 ore de la administrare. Cercetările întreprinse încă din anul 1986, arată că,
bromelaina acționează prin inhibarea sintezei mediatorilor inflamatori, iar studiile efectuat e în
Germania, în anul 1999, arată efectul substanței asupra reducerii agregării plachetare, bromelaina fiind
numită factorul antiplachetar indicat în tratamentul trombozei. Studiile arată că, acest compus se
regăsește în toate părțile plantei, dar coada a re un conținut mai mare de bromelaină. Această substanță
este utilizată de companiile farmaceutice pentru obținerea unor medicamente destinate curelor de
slăbire. Necesarul zilnic de bromelaină se poate obține fie din consumul zilnic al ananasului, fie din
suplimentele alimentare existente în comerț. [128]
Bromelina împiedică formarea plăcii bacteriene și a tartrului pe suprafața dinților, tratează
acneea, estompează ridurile, asigură curățarea pielii, reduce inflamarea și umflăturile (Levy și Emer
2012). Ka lyana (2011) a demonstrat eficiența bromelinei în pasta de dinți. Ea împiedică acumularea
resturilor alimentare, pătarea suprafeței dinților, schimbarea culorii acestora, în detriment ul folosirii
agenților abrazivi. [129]
Valoarea farmaceutică a bromelinei a fost demonstrată în diferite sub -specialități chirurgicale.
În Europa este aprobată pentru administrare orală și utilizarea de actualitate, în principal pentru
răni chirurgicale, inflamație, traumatisme și a intervenți i chirurgicale, arsuri. Literatura sugerează un rol

[126] Nauman, K., Hafiz, R., Iftikar, A.: Pineapple Juice, University of Management and Technology from
Pakistan, University of Melbourne, Pakistan Agricultural Research Council, march 2016 , pp. 1-3
[127] https://www.google.ro , accesat la 19.03.2019, 09.01
[128] Rathnavelu, V., Alitheen, N., Sohila, S., Kanagesan, S., Ramesh, R.: Potential role of bromelain in clinical
and therapeutic application (Reiew), Biomedical Reports, 2016, pp. 284-286
[129] Levy și Emer 2012

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 67 –
promițător al bromelinei în îngrijiri chirurgicale. Mai multe studii clinice s -au făcut pentru a -i stabili
utilitatea ca un agent antiinflamator în îngrijirile chirurgicale (Figura 63 ). [130]

Figura 63 . Aplicațiile medicale și comerciale ale bromelinei [131]
(agent anti -inflamator, anti -coagulant, distrugerea viermilor intestinali, prevenirea afecțiunilor
gastrointestinale, îmbunătățește absorbția substanțelor, industria cosmetic ă, alimentară, domeniul
veterinar)

 Industria alimentară [132]. Bromelina din sucul de ananas, împreună cu papaina din papaya
reprezintă un agent natural de frăgezire. Folosirea în exces nu este totuși benefică pentru carne, aceasta
devenind prea moale sau rigidă. Ananasul este un fruct bogat în enzime.[133].
Hidrolizarea proteinelor din carne și a celor din pește, inhibă oxidarea fenolică a fructelor,
stabilizează proteinele din bere, previne formarea gazelor. Frăgezimea, savoarea, suculența cărnii sunt
criterii importante pentru st abilirea calității acesteia. În prepararea tradițională a cărnii se aplică un
tratament enzimatic, se adaugă timp de 10 zile bromelină pentru ca aceasta să capete calitățile indicate
(carnea de vită Angus). Studiile realizate de Lizuka și Aishima (1999) [134] indică modificările
structurale apărute la nivelul proteinelor din carne, după tratarea ace steia cu suc de ananas (Figura 6 4).
Cercetările au fost extinse și asupra cărnii de pui și fructelor de mare. Bromelina reprezintă un substitut
eficient pentru aci dul clorhidric sau orice agent care metabolizează carnea, pentru producerea sosurilor
alimentare. Se încearcă obținerea de zahăr, sare, sosuri , bitter , bulion , ca produse antioxidante,
hipoantigenice și antimicrobiene. Fermentația determinată de bromelină asupra fasolei și surimi a făcut
posibilă obținerea mai multor aminoacizi precum arginină, lizină, leucină, dar și a unui sos folosit la
consumarea fructelor de mare. Lamsal (2007) și Tanuja (2012)[135] au demonstrat potențialul

[130] Muhammad,Z.,Tashfeen, A. : Therapeutic uses of pineapple -extracted bromelain in surgical care — A review
[131] Arshad, Z., Amid, A., Yusof, F., Jaswir, I., Ahmad, K., Loke, P.: Bromelain: an overview of industrial
application and purification strategies , University Malaysia, Malaysia, 2014 , pp. 7283 -7293
[132] Arshad, Z., Amid, A., Yusof, F., Jaswir, I., Ahmad, K., Loke, P.: Bromelain: an overview of industrial
application and purification strategies , University Malaysia, Malaysia, 2014 , pp. 7283 -7293
[133] https://www.beko.ro/blog/2017/08/08/cum -se-fragezeste -corect -carnea/ ,accesat la 25.03.2019, 17.19
[134] Lizuka și Aishima (1999 )
[135] Lamsal ( 2007 ) și Tanuja ( 2012 )

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 68 –
antioxidant al substanțelor din pește, substanțe obținute după descompunerea enzimatică produsă de
bromelină;

Figura 64 . Mecanismul ruperii peptidelor de către bromelină [136]

Bromelina este folosită la tenderizarea cărnii de vită. Bromelina din ananas reprezintă un agent
natural de frăgezire. Proporția ar fi de aproximativ 60 ml suc de ananas (poate fi și din conservă)
adăugat în marinată pentru fiecare 1/2 kg carne de vită. Este necesar ca produsul alimentar să fie ținut
cel puțin trei ore, pentru a permite enzimelor să acționeze. [137]
Carnea de vită a fost tratată cu bromelină asigurându -se următoare le condiții: pH 5.6,
temperatura de imersiune 60șC, concentrația soluției de bromelină 0.17%, timp de imersi une 10 minute.
S-a constat at că, bromelina a scăzut duritatea materiei prime, a crescut pH -ul, a crescut valoarea
comercială a cărnii, a crescut conținutul de aminoacizi esențiali și neesențiali. Deci, bromelina a avut un
efect pozitiv asupra creșterii calității cărnii de vită (Figura 65 ). [138]

Figura 6 5. Pudra de ananas – produs finit [139]

În timpul depozitării și tratamentului termic, carnea suferă anumite modificări biochimice și
fizico -chimice ale proteinelor din compoziția ei, modificări care au loc cu intensitate diferită în funcție

[136] Arshad, Z., Amid, A., Yusof, F., Jaswir, I., Ahmad, K., Loke, P.: Bromelain: an overview of industrial
application and purification strategies , University Malaysia, Malaysia, 2014 , pp. 7283 -7290
[137] https://super -hrana.ro/marinarea -carnurilor -sfaturi -trucuri -si-tertipuri/ , accesat la 25.03.2019, 16.58
[138] Nadzirah, K. Z., Zainal, S., Noriham, A. and Normah, I.: Application of bromelain powder produced from
pineapple crowns in tenderising beef round cuts , Department of Food Science and Technology, Faculty of
Applied Sciences, Universiti Teknologi MARA, Shah Alam, Selangor, Malaysia, 2016 , pp. 1590 -1599
[139] http://ro.nfnatural.com/super -foods/pineapple -juice -powder.html , accesat la 25.03.2019, 07.12

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 69 –
de metoda de conservare și temperatura de tratare term ică aplicată. Legislația actuală limitează utilizarea
enzimelor proteolitice extrase de la bacterii. Astfel, se încearcă reducerea aminelor heterociclice formate
în timpul prelucrării cărnii prin folosirea de bromelină și papaină, ca enzime exogene, natura le.
Rezultatele obținute au arătat creșterea calității cărnii. [140]
Descompunerea fructelor, schimbarea culorii, deteriorarea calității acestora este produsă de
fenoli în prezența oxigenului. Pentru prevenirea acestor efecte se folosesc substanțe chimice diverse,
agenți inhibitori (acid citric, acid fosf oric, acid ascorbic, cisteina) care pot afecta starea de sănătate.
Astfel, pentru evitarea acestor efecte, se utilizează ca agent inhibitor, sucul de ananas. Srinath (2012)
[141] concluzionează că, cantitatea cea mai mare de bromelină se găsește în fructul de ananas, mult mai
mare decât în frunzele acestuia. Compusul cu cea mai slabă acțiune antioxidantă se găsește în tulpina
plantei, având efect asemănător cu acidul a scorbic și cisteina din comerț. Bromelina extras ă și purificată
din ananas a fost comparată cu alți agenți folosiți pe scară largă pentru a preveni alterarea fructelor.
Bromelina din fructul de ananas s -a dovedit a avea o activitatea proteolitică mai mare decât cea din
coroana de frunze și mult ma i mare f ață de cea a agenților clasici ( acidul ascorbic, acidul citric, acidul
oxalic, acid oxalacetic ). Bromelina studiată a fost purificată prin cromatografie cu schimb ionic și
stabilizată pe gel, prin tehnica SDS -PAGE. [142]
Bromelina poate reprezenta o alternativă ecologică, naturală, de viitor în industria alimentară,
pentru prevenirea brunificării fructelor, însă renunțarea la agenții clasici poate fi prematură. Utilizarea sa
este dificilă datorită necesității de concentrare și tehnici lor de pu rificare costisitoare.
 Industria de panificație are în vedere p roducerea făinii hipoalergenice și a produselor cu un
potențial alergenic redus. Bromelina are rol în elasticizarea glutenului, principalul component al făinii
și pâinii albe. Aceasta determină relaxar ea aluatului supus frământării, asigură solubilitatea compușilor,
previne întărirea aluatului. Adăugarea bromelinei în materiile prime de panificație, produce hidroliz a
glutenului rezultând prolină care afectează structura imunoglobulinei E, ce produce o reacție alergică la
pacien ții sensibili. Glutenul este o componentă funcțională din grâu, acesta fiind prezent în făină. În
reacțiile alergice se formează imunoglobulina E, iar adăugarea de bromelină în aluat desface legăturile
peptidice dintre prolină Gln-Gln-Gln-Pro-Pro și reduce reacția alergică. Bromelina este utilizată pentru
scăderea nivelului de proteine din făina pentru prepararea biscuiților, asigurarea unui volum adecvat,
obținerea texturii corespunzătoare și uniformizarea coacerii. [143],[144]
 Industria cosmetică . Fabricanții dezvoltă noi tehnologii și produse de îngrijire orală în care se
utilizează bromelină pentru albirea dinților și eliminarea petelor, în vederea înlocuirii pastelor de dinți

[140] Istrati, D., Vizireanu, C., Dima, F., Dinică, R.: Effect of marination with pro teolytic enzymes on quality of
beef muscle, ”Dunărea de Jos” University of Galați, Faculty of Food Science and Engineering, 111 Domneasca
Street, 800008 Galați, Romania, 2011 , pp. 81-89
[141] Srinath 2012
[142] Ramalingam, C., Srinath, R., Nasimun Islam, N.: Isolation and characterization of Bromelain from pineapple
(Ananas Comosus) and comparing its anti -browning activity on apple juice with commercial antibrowning
agents, India, 2012 , pp.7822 -7826
[143]
https://www.academia.edu/21275105/Bromelain_an_overview_of_industrial_application_and_purification_strate
gies, 09.11.2019, 08.21
[144]https://www.researchgate.net/publication/321034752_Isolation_and_characterizatio n_of_bromelain_enzyme_f
rom_pineapple_and_its_utilization_as_anti -browning_agent , 08.11.2019, 17.40

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 70 –
clasice, cu agenți abrazivi. Agenții abrazivi pot accelera uzura dinților și nu pot extrage resturile
alimentare de dimensiuni mari. Recent, un studiu in vitro realizat de Kalyana și colab. (2011) a raportat
eficiența îndepărtării petelor folosind paste de dinți care conține papaină și bromelină. [145]
Bromelina din pudra de ananas este introdusă ca substanță de bază în creme, măști, produse
pentru reducerea ridurilor, acneei, escoriațiilor. Ea digeră cu ușurință straturile superioare ale pielii și
reduce vânătăile. Dozajul recomandat pentru îngrijirea tenului sub formă de creme, loțiuni, balsamuri
este de 5 -20% bromelină, cel recomandat în cazul măștilor este 10 -15%, produsele anticelulitice conțin
50-90% pudră, iar produsele pentru peeling 10 -70% bromelină . Pudra de an anas este dispersabilă în
soluții apoase călduțe, putând fi adăugată și în alte preparate cosmetice sau farmaceuti ce (Figura 66 ).

Figura 66 . Bromelina și pudra de ana nas obținută prin uscare [146]

 Zootehnie . MacCabe (2007) introduce bromelina în hrana animalelor rumegătoare, furaje,
cereale, concentrate, însilozate, pentru utilizarea eficientă a proteinelor din hrană, pentru mărirea valorii
energetice a acesteia, pentru creșterea valabilității hranei și asimilării principii le nutritive; [147]
 Industria textilă (Figurile 67, 68, 69 ). Bromelina scoate impuritățile din lână sau fibrele textile.
Singh (2003) utilizează extract de ananas și bicarbonat de sodiu, la 60°C, pentru reducerea timpului de
tratare a mătasei, pentru a o fac e mai fină, fără a utiliza agenți alchilanți și substanțe chimice puternice,
care deteriorează calitatea produsului. În același timp, se păstrează și proprietățile legate de rezistență și
tracțiunea materialului. [148]
Degresarea este procesul de îndepărtare a substanțelor sau gumelor din firele de mătase. Acest
proces îmbunătățește luciul, culoarea și textura mătasei. Procedura de degresare constă în utilizarea a 2
g/L de bromelină. Bromelina a determinat netezirea suprafeței material ului, creșterea rezistenței firului
de mătase, creșterea flexibilității la prelucrare. Bromelina a determinat eliminarea în procent de 90% a
sericinei de pe firul de mătase, fără deteriorarea fibrei. Degresarea cu ajutorul bromelinei este una mai
eficientă , mai economică și ecologică. În plus, în urma acestui procedeu nu rezultă ape cu o mare
încărcătură reziduală, toxică pentru mediu. [149]

[145]https://www.academia.edu/212 75105/Bromelain_an_overview_of_industrial_application_and_purification_str
ategies , 09.11.2019, 08.34
[146] http://ro.nfnatural.com/super -foods/pineapple -juice -powder.html , accesat la 25.03.2019, 07.12
[147] MacCabe 2007
[148] Singh 2003
[149] Ninpetch, U., Tsukada, M., Promboon, A., Kasetsart: Mechanical Properties of Silk Fabric Degummed with
Bromelain University, Bangkok, Shinshu University, Ueda City, Nagano JAPAN, pp. 73,74

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 71 –

Figura 67 . Aspectul microscopic al firelor de mătase supuse sau nesupuse degresării cu bromelină sau
alte substanțe (A,B- fire nedegresate; C,D -fire degresate cu carbonat de sodiu; E,F -fire degresate cu
bromelină) [150]

Figura 68 . Aspectul firelor de mătase supuse sau nesupuse degresării cu bromelină sau alte substanțe
(A-fire nedegresate; B -fire degresate cu bromelină ; C-fire degresate cu bicarbonate de sodiu ) [151]

Figura 69 . Activitatea catalitică a extractului brut de bromelină înainte a) și după aplicarea acestuia pe
pielea de vacă b), aplicații în tăbăcărie [152]

 În agricultura ecologică , modernă , extractul de bromelină din tulpina de ananas este folosit
pentru protecția culturilor împotriva buruienilor. S -a dovedit că, o concentrație de 0. 0003Mm de
bromelină este necesară pentru inhibarea creșterii cu 90% a speciilor Fusarium verticillioides ,
Fusarium oxysporum f. sp. melonis și Fusarium proliferatum . Enzima prezintă o utilizare potențială ca

[150] https://www.jeffjournal.org/papers/Volume10/V10I3(8)%20A.%20Promboon.pdf , 03.11.2019, 16.25
[151] https://www.jeffjournal.org/papers/Volume10/V10I3(8)%20A.%20Promboon.pdf , 03.11.2019, 16.25
[152] https://www.jeffjournal.org/papers/Volume10/V10I3( 8)%20A.%20Promboon.pdf , 03.11.2019, 16.25

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 72 –
agent eficient pentru protecția culturilor. Bromelina este una dintre cele mai studiate și mai
experimentate substanțe. Aplicarea științifică și tehnologică a unor metode și strategii încă
neexploatate, conduce la obținerea unor noi forme enzimatice, recombinate, care ar putea fi folosite în
domenii diverse. [153]
Reziduurile de ananas care conțin bromelină reprezintă biomasa care poate fi transformată în
îngrășământ natural ecologic (compost), uleiuri nutritive sau biogaz. Dacă nu sunt recoltate, de obicei,
frunzele sunt lăsate să putrezească în pământ, după culeg erea fructelor (Figura 70 ). [154]

Figura 70 . Compost [155]

Alte utilizări ale bromelinei: [156]
– Eliminarea petelor de proteine;
– Limpezirea berii prin descompunerea proteinelor în malț, preferate de către consumatori;
– Normalizează funcționarea vezicii biliare , previne litiaza biliară , este un bun diuretic ;
– Facilitarea digestiei, protejarea ficatul ui, stimularea secreției de bilă, tonic hepatic;
– Intervine în tratamentul hipoclorhidriei, afecțiune car acterizată prin diminuarea secreției gastrice,
digestie lentă, senzația de stomac plic și greu, dar și în tratamentul ptozei gastrice, cauzată de
incapacitatea stomacului de a se goli;
– Fortificarea organismului, a sistemului imunitar, acțiune antioxidantă, de combatere a radicalilor
liberi;
– Rafinarea și prelucrarea mătasei naturale;
– Hidrolizarea laptelui și proteinelor din lapte pentru consumul destinat sportivilor, copiilor și
persoanelor cu digestie alterată;
– Grăbirea procesul ui de maturare și fermentare al produselor din carne (cârnați, șuncă);
– Obținerea mâncării pentru bebeluși;
– Curățarea tenului de acne e, pori, pete etc;

[153] Kalyana 2011
[154] https://www.green -report.ro/hainele -din-frunze -de-ananas -alternativa -ecologica -a-pielii -naturale/ , accesat la
24.03.2019, 09.25
[155]http://www.ethnicplantationcoffee.ro/en/cumpara/summer -miracle -amestec -de-rooibos -fructe -si-plante -cu-
gust-de-ananas -96 , accesat la 25.03.2019, 07.12
[156] Polaina, J., McCabe, A.: Industrial Enzymes, structure, function and application, Spain, 2007 , pp. 186 -192,
https://enzimo.files.wordpress.com/2012/09/industrial -enzymes -structure -function -and-applications.pdf

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 73 –
– Degradarea și polimerizarea chitosanului (derivat al chitinei prezent în exoscheletul insectelor,
crustaceelor, ciupercilor) pentru ușurarea consumului al organismelor marine;
– Curățarea oaselor, obținerea cleiului de oase, recuperarea proteinelor din carne, solubilizarea
proteinelor din pește, reducerea fluidelor rezultate din procesarea peștelui;
– Menținerea densit ății oaselor, fortifi carea oasel or și dantur ii, datorită conținutului ridicat de
calciu și mangan;
– Sinteza unor substanțe chimice farmaceutice, antitumorale, peptide bioactive;
– Hidroliza h emoglobinei și determinarea grupei de sânge;
– Îmbunătățirea SNC, stimularea secreției de serotonină la nivel cerebral, d eterminând o stare de
bine, rol revigorant, combaterea depresiei, anxietății, oboselii, fiind indicat ă în perioa dele de
suprasolicitare. Ananasul și bromelina este folosit ă în situaț ii de epuizare mentală și pierderi de
memorie;
– Utilizarea bromelinei în ingineria genetică pentru obținerea altor enzime plecând de la structura
acesteia sau pentru îmbunătățirea calităților acesteia și aplicarea ei în domenii diverse.

Efectele negative a le bromelinei.

Sensibilizarea la bromelină apare în cazul celor care manipulează substanța, care o inhalează și
nu care o ingeră. Sensibilizarea organismului la bromelină este dobândită profesional și sunt necesare
precauții. Riscul de sensibilizare la enzime datorat inhalării apare ca urmare a expunerii profesionale și
este foarte mare (până la 50%). Ca și în cazul altor substanțe, un segment mic din populație, poate fi
sensibil oral la suplimentarea cu bromelina.
Bromelaina descompune proteinele în aminoacizi, provocând, în cazul persoanelor sensibile,
inflamarea țesutului asupra căruia acționează. Nu este recomandat ă persoanelor cu sensibilitate
digestivă sau afecțiuni gastrice deoarece potențează efectul, datorită acidității. Ea are acțiune hidroli tică
asupra mucoaselor organismului, dacă fructul este consumat în cantități mari, în stare crudă sau dacă
mucoasa este lezată. În stare preparată, bromelina se distruge la temperaturi înalte, gustul fructului se
intensifică, dar își pierde din aciditate, devenind inofensiv asupra epiteliilor. Ea produce efecte nedorite
asupra mucoaselor rănite și sensibile, determinând iritații și inflamații, în unele situații. Gura și pereții
interiori ai obrajilor se pot inflama dacă cantitatea de ananas crud consumată s au de suc proaspăt stors
este prea mare. Ananasul din conservă, supus preparării termice și conservării, nu mai conține
bromelină, deci efectul negativ nu -și mai face simțită prezența. Bromelina produce dermatite alergice
sau de contact, iritații ale pieli i la persoanele sensibile la bromelaină, erupție, urticarie, posibil
dificultăți în respirație sau reacție alergică cunoscută sub numele de alergia la ananas (Figura 71 ).
Ananasul este un fruct cu mare potențial alergen, de aceea nu trebuie consumat în perioada
alăptării, produce sensibilitate la nivelul gurii, buzelor, limbii, obrajilor sau altor mucoase sensibile,
chiar arsuri la nivelul mucoaselor, determină efecte purga tive puternice, diaree, greață, vărsături, dureri
abdominale, arsuri gastrice, datorită cantității ridicate de vitamina C, în cazul unui consum mare, pe un
fond cu predispoziție la alergie. Totodată, pot să apară manifestări clinice precum: reflux
gastroes ofagian, episoade diareice, sângerări digestive, vărsături, disconfort abdominal, sângerări
menstruale, nașteri premature, avorturi spontane. Acest efect este posibil numai în cazul consumului

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 74 –
unei cantități mari de ananas (7 fructe întregi). De aceea, în ultimul trimestru de sarcină, trebuie evitat
consumul de ananas. Datorită conținutului în bromelaină, ananasul nu se administrează copilului mai
devreme de vârsta de 9 luni, din cauza acidității crescute. Este permis consumul acestuia numai în
cantități m oderate. Efectele negative menționate pot să apară numai în cazul consumului exagerat de
ananas. Consumul unor cantități moderate, nu determină apariția acestor efecte, ci din contră,
aprovizionează organismul cu vitamine, minerale, fibre solubile și insol ubile, bromelaină și alți
nutrienți deja menționați. [157]

Figura 71 . Alerg ia la ananas [158]

Bromelina poate fi un candidat promițător pentru dezvoltarea terapiilor enzimatice, mai ales în
cazul pacienților oncologici. Bromelina este o enzimă cu acțiuni multiple, studiată în continuare pentru
cunoașterea modului ei de acțiune și valorificarea eficientă a acesteia. [159]

2.8. ANALOGII BROMELINEI. COMPARAȚIE ÎNTRE COMPUSUL DE BAZĂ (BROMELINA) ȘI
ANALOGII SĂI

Bromelina (SBM și FBM) este o enzimă care se încadrează în clasa enzimatică EC 3 alături de
cele 1494 de enzime din categoria hidrolazelor . Bromelina aparține subclasei EC 3.4 , fiind o
peptidază (enzimă care acționează asupra legăturilor peptidice).
Conform Uniunii Internaționale de Biochimie și Biologie Moleculară (IUBMB), aceasta aparține
subsubclasei EC 3.4.22 , se încadrează în categoria cisteinproteazelor alături de analogii săi naturali
(catepsina B, papaina, ficaina, chimopapaina, asclepaina, clostripaina, streptopaina, insulinaza,
actinidaina, picornaina, caricaina, ananaina, legumaina, adenaina, gingipaina, zingipaina). Fiecare
enzimă precizată are un c od de identificare și face parte dintr -o schema de clasificare numerică.
Bromelina recombinată genetic (recSBM) reprezintă analogul artificial al acesteia obținut
prin sinteză chimică din substanțe comerciale , soluție inovatoare, economică, eficientă și ecologică de
obținere a bromelinei la scară industrială (capitolul al III -lea).
Structura determină rolurile asemănătoare sau diferite ale enzimelor proteolitice. Între a nalogii
naturali ai bromelinei există an umite asemănări și deosebiri , precizate în tabelul 9.

[157] Maurrer, H.R.: Bromelain: Biochem istry, pharmacology, and medical use, 2001 , pp.1234 -1245
[158] https://www.google.ro , accesat la 19.03.2019, 09.01
[159] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23304525 , 09.11.2019, 05.37

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 75 –

Tabel 9 . Comparație între compusul de bază (bromelina) cu alte enzime proteolitice cu cisteină clasa EC 3.4.22
(ananaina, papaina, chimopapaina, caricaina, actinidaina)

Nr.
crt. Observații Bromelina
din tulpină
,,stem
bromelain”

EC
3.4.22.32 Bromelina
din fructul de
ananas
,,fruit
bromelain”

EC
3.4.22.33 Ananaina

EC
3.4.22.31 Papaina
(papayotin, summetrin,
vekardon, papaina,
papaya peptidaza I)

EC
3.4.22.2 Chimopapaina
(chymopapaina A,
chymopapaina B,
chymopapaina S)

EC
3.4.22.6 Caricaina
(papaya peptidaza A,
papaya peptidaza II,
papaya proteinaza III,
chimopapaina S)

EC
3.4.22.30 Actinidaina
(actinidin, proteina A 2 din
Actinidia chinensis,
proteaza anionică din
Actinidia chinensis )

EC
3.4.22.14
1 Origine
(organism) Ananas
comosus Ananas
comosus Ananas
comosus Carica papaya Carica papaya Carica papaya Actinidia chinensis
deliciosa (arborele de
kiwi)
2 Sursa
(partea
plantei) tulpina de
ananas fructul de
ananas tulpina și
fructul de
ananas Frunze, fructe mature și
necoapte, latex, rădăcini Forma purificată a
papainei, extrasă din
latexul de papaya Latexul de papaya,
enzimă extracelulară Fructele de kiwi, mango,
banană, papaya
3 Număr
aminoaciz i 212 351 345 345 352 348 380
4 Greutate
moleculară
[Da] 22830.93 39054.78 23420 –
38200 20700 -42000 23780 -36400 18800 -40000 12800 -30000
5 Caracter
enzimatic bazic acid acid acid puternic acid acid acid
6 Lungime
profil
enzimatic 209 216 216 212 218 216 254
7 Aminoacid
ul/specificit
ate de
substrat și
reacție Arginina
Arg-Arg BzPhe-Val-
Arg-NHMec Phe-Val-
Arg Specificitate largă,
aminoacid cu lanț lateral
hidrofob Specificitate largă,
aminoacid cu lanț lateral
hidrofob Specificitate pentru
legăturile peptidice Specificitate pentru
legăturile peptidice
8 Poziții
active 20, 26,
158, 174 147, 279 147, 279 158, 292, 308 159, 293, 313 157, 291, 311 151, 288, 308
9 Legături
disulfurice 23, 57, 63,
96, 152, 144, 178, 184,
217, 273, 325 144, 178,
184, 217, 155-196, 189 -228, 286 –
333 156-197, 190 -229,
287-338 154-195, 188 -227,
285-336 148-191, 182 -224,
282-332

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 76 –
(poziții) 199 273,
325

10 Legături
peptidice
(poziții) 2-211 25-121
(propeptide)
1-24
(peptide de
semnal) 25,122
1-24
(peptide
de semnal) 19-133 19-134 (propeptide)
1-18 (peptide de semnal)
17-132 (propeptide)
1-16 (peptide de
semnal)
25-126 (propeptide)
1-24 (peptide de semnal)

11 Legături
glicozidice
(poziții) 117 – – – – – –
12 Substanțe
care inhibă
activitatea
enzimatică Cistatina de
pui, 2
hidroxietild
isulfit,
etanol,
clorura de
mercur,
zaharoză,
trehaloză,
acetat
fenilmercur
ic,
sulfhidril cistatină, Fe3+,
Hg2+, sulfhidril cistatina E64, cistatină, aicd
ascorbic,
benzoilarginină,
benzoilglicină, etanol
15%, metanol, magneziu argint, albumină,
cistatină butan, imidazol,
acetamidă,
succinilalbumină Diotiopiridina, Cu2+, Cd2+,
benzoilarginina
13 Substanțe
care
stimulează
activitatea
enzimatică DDT,
guanidină,
uree, acid
clorhidric,
tioglicol K+, Ca2+,
Mg2+, uree, 2 –
mercapetanol,
argint, zinc acetat de
sodiu cisteină, EDTA, tiol,
sodiu 2,3-dimercaptopropanol,
cisteină, glutation, acid
tioglicolic tiol ditioreitol
14 Activitate
specifică 0.17-0.62
μmol/min/
mg – – 0.059 -221.4
μmol/min/mg 0.154 μmol/min/mg 0.152 μmol/min/mg 0.033 -0.197 μmol/min/mg
15 Interval pH 2-11 3.5-8.5 3.0-9.5 3.2-9.5 4.91-9.0 3-9.5 3.5-8.8
16 pH optim 3.2-10 2.9-8.3 5-7 6.9 6.7 6.8 5-7
17 Component
e
importante Cis25, His159, Asp158,
Asn175, Glu50, Arg35,
gruparea SH, gruparea Cis159, His293,
Asp313, gruparea tiol,
gruparea imidazol Cis, His, Asp,
gruparea tiol, gruparea
imidazol Gruparea tiol, cisteină

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 77 –
structural și
funcțional imidazol
18 Similaritate
/Identitate Identitate
50% cu
papaina,
chimopapai
na, alte
protease
Identitate
49%,
Similaritate
65.2% Identitate 50%
cu ananaina,
comosaina,
alte protease
Identitate 44%
Similaritate
60.4% Identitate
50% cu
bromelina,
comosaina
, alte
proteaze Identitate 48% cu
actinidina Similitudine cu papaina.
Chimopapaina are
activitate proteolitică
mai mare decât papai na Identitate 90% cu
papaina și 50% cu alte
enzime
(chimopapaina,
bromelina, alte
proteaze) Identitate 48% cu papaina
Structură asemănătoare cu
papaina și chimopapaina
19 Rol Medicină,
nutriție,
industria
farmaceutic
ă, industria
alimentară,
industria de
panificație,
zootehnie,
industria
textilă,
agricultura
ecologică,
component
al
medicamen
tului
NexoBrid
pentru
îndepărtare
a țesutului
mort în
arsurile
grave ale
pielii Medicină,
nutriție,
industria
farmaceutică,
industria
alimentară,
industria de
panificație,
zootehnie,
industria
textilă,
agricultura
ecologică Supliment
e
alimentare Detoxifiant,
antiinflamator,
imunostimulator,
antihelmintic,
antioxidant, reactiv,
contraceptiv, sup liment
alimentar, reducerea
ridurilor, energizant,
infecții parazitare,
industria berii, conserve,
dulciuri, cicatrizarea
rănilor, edeme,
frăgezirea cărnii, scade
glicemia, arsuri solare,
gumă de mestecat,
remediu pentru
problemele digestive chemonucleoliz ă,
administrare orală terapia enzimatică,
tratamentul
intoleranței la gluten,
suplimente alimentare tenderizarea cărnii,
coagularea laptelui,
proprietățile organoleptice
ale produselor alimentare
(emusie, textură, gust,
aromă),, effect
antiinflamator și
detoxifiant

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 78 –
ASPECTE COMPARATIVE IDENTIFICATE (Figura 72 ):

 Bromelina reprezintă numele generic dat se tului derivat de endopeptidaze care aparțin indivizilor
vegetali din familia Bromeliaceae, din care face parte specia Ananas comosus , enzime care au
proprietatea de a r upe proteinele în aminoacizi. Bromelina este un complex enzimatic format dintr –
un număr mare de aminoacizi esențiali și neesențiali. Funcția acesteia este dată de structura ei.
Aminoacizii componenți reprezintă ,,cărămizile care construiesc lanțul proteic” . Numărul
aminoacizilor din molecula enzimatică , natura acestora, frecvența lo r, precum și grupările
prostet ice imprimă enzimei anumite proprietăți catalitice. Bromelina constituie un edificiu
tridimensional com plex a cărui conformație depinde de dispoziția spațială a catenelor polipeptidice
din care este formată. Conformația , orientarea în spațiu a catenelor polipeptidice reprezintă
aranjarea spațială a atomilor, rotația liberă a acestora în jurul un or legături simple, determină
funcțiile sale biologice conferite de existența celor patru nivele de organizare: structură primară,
secundară, terțiară și respectiv cuaternară;
 Bromelina este un extract apos brut obținut din tulpina (SBM) și fructul (FBM) imatur al
ananasului, este un amestec complex de diferite endopeptidaze, de tioli și alte substanțe incomplet
caracterizate, precum fosfataze, glucozidaze, peroxidaze, celulaze, glicoproteine, hidrați de carbon.
Aceasta este o substanță naturală, un complex de enzime proteolitice digestive și alte câteva
substanțe în cantități mai mici. Deși mecanismul de acțiune a bromelainei la nivel celular nu este
pe deplin cunoscut, totuși această substanță continuă să fie considerată un important compus
biochimic -activ, un agent fitoterapeutic cu implicații medicale, un component prețios ale cărui
proprietăți terapeutice su nt recunoscute la nivel mondial;
 Bromelina din tulpină ,,stem bromelain” este cea mai importantă enzimă din această parte a
plantei, are caracter bazic, fiind obținută prin extractul de tulpină. Bromelina din tulpină face parte
din categoria hidrolazelor, descompune legăturile peptidice dintre aminoacizi, fiind un complex
enzimatic care conține cisteină. Ea manifestă specificitate largă pentru substraturile proteice mici,
care conțin arginină. Măsurătorile au arătat că, lungimea profilului acestei enzime este 209,
conține 212 aminoacizi, are ca site -uri active pozițiile 20, 26, 158, 174, legăturile disulfurice au
fost stabilite la pozițiile 23, 57, 63, 96, 152, 199, legăturile peptidice între aminoacizii 2 -211, iar
cele glicozidice la poziția 117. Activitatea enzimatică a bromelinei din tulpină este inhibată de 2 –
hidroxietildisu lfit, cistatina de pui, E64, etanol, clorura de mercur, acid iodacetic, zaharoză, dioxid
de sulf, trehaloză, acetat fenilmercuric, sulfhidril și stimulată de cisteina, DTT, guanidină în
combinație cu acidul clorhidric, uree, tioglicol. Albastrul de metilen produce oxidarea bromelinei
din tulpină, având ca rezultat pierderea parțială a activității sale enzimatice, chiar dacă gruparea
sulfhidril esențială rămâne intactă și este protejată împotriva oxidării. Substanțele care produc
oxidarea tiolului din situsu l activ conduc la formarea acidului sulfinic care este inactiv catalitic și
determină degradarea enzimei. Bromelina din tulpină este determinată genetic. Genele care
codifică sinteza acesteia și determină caracteristicile sale catalitice se găsesc pe cei 2 5 de
cromozomi ai ananasului, la anumite poziții numite locusuri, loci sau grupe linkage (5,7,11);
 Bromelina din fruct este enzima proteolitică majoră prezentă în sucul de ananas, enzimă ce are
un caracter acid, care hidrolizează proteinele avâ nd o specificitate largă pentru legăturile peptidice

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 79 –
care se stabilesc între aminoacizii: Phe -Val-Arg, nu are acțiune asupra legăturilor peptidice dintre
arginină, așa cum are bromelina din tulpină. Măsurătorile au arătat că, lungimea profilului acestei
enzime este de 216. Cercetările realizate asupra bro melinei din fruct au arătat că enzima conține
351 aminoacizi , are ca centre active pozițiile 147 și 279, legăturile disulfurice sunt la pozițiile 144,
178, 184, 217, 273, 325, propeptide sunt identificate î ntre pozițile 25 -121, peptidele de semnal
sunt prezente între 1 -24. Activitatea enzimatică este inhibată de cistatina, Fe3+, Hg2+, sulfhidril și
stimulată de K+, Ca2+, Mg2+, Fe2+, Zn2+, uree, ditioreitol, 2 -mercapetanol;
 Bromelina conține un număr important de aminoacizi, dintre care reprezentativi sunt glicina și
alanina. Lizina, arginina și izoleucina au valori diferite în cele trei tipuri de enzime prezente în
ananas: bromelină, ananaină, comosaină . Se constată că valorile celorlați aminoacizi în aceste
enzime sunt destul de apropiate. Cele mai mari valori se înregistrează în cazul aminoacizilor
glicină și alanină, cele mai mici în cazul histidinei, metioninei, fenilalaninei, iar compoziția
constantă se referă la prezența în toate cele trei enzime a aminoacidului cisteină. Deci, toate
enzimele ananasului sunt endopeptidaze cu cisteină, ele conținând acest aminoacid în aceeași
proporție. Cisteina este un aminoacid neesențial, dar important pentru activitatea catalitică a
bromelinei și celorlalte enz ime din ananas;
 Instrumente le bioinformatice și baze le de date arată că, SB este o glicoproteină, în timp ce FB nu
este o glicoproteină. Analiza filogenetică a arătat că, secvențele amino ale celor două enzime sunt
aproape similare și strâns legate. SB se aseamănă din punct de vedere structural cu chimopapaina,
iar FB are similitud ine structurală cu procaricaina;
 Greutatea moleculară a bromelinei din tulpină identificată pe diverse substraturi este cuprinsă între
18.00 -57.00 kDa, a bromelinei din fruct este cuprinsă între 18.00 -39.00 kDa, a ananain ei este de
23.43 -23.46 kDa, a comosainei es te de 23.56 -24.57 kDa și a actinidainei este de 27 kDa
identificată prin fluorescență și SDS -PAGE;
 Bromelina și ananaina prezintă 77% identitate în ceea ce privește amin oacizii componenți, dar și
diferite deosebiri în ceea ce privește numărul anumitor aminoacizi. În ananaină, există 25 resturi
de cisteină, 65 resturi glicină, 157 resturi histidină. În bro melina din tulpină există 25 resturi de
cisteină, 66 resturi de glicină, 158 resturi de histidină, dar și alți aminoacizi precum Asn, Trp, care
nu sunt p rezenți în ananaină ; [160]
 Ananaina (EC 3.4.22.31 ) și comosaina sunt enzime prezente în ananas, în tulpină și fruct, alături
de bromelină. Ele sunt complexe enzimatice d iferite față de amestecul de bază numit bromelina
din fruct sau tulpină. Aceste substanțe pot fi extrase din tulpina ananasului și nu din fructul
acestuia, deoarece conținutul este foarte mic. La fel ca și bromelina, aceste enzime manifestă
acțiune imunosu presoare, acțiune antiinflamatorie, activitate fibrinoliti că, reprezintă agenți de
îndepărtare a țesutului deteriorat;
 Reziduur ile de metionină sunt prezente în pozițiile 120, 121, 207 și sunt similare la papaină,
actinidină, chimopapaină, ananaină, dar ac este poziții nu sunt identice cu cele din b romelină din
tulpina de ananas;
 Cisteina 25 are poziție identică în toate enzimele;

[160] Lee, K., Albee, K., Bernasconi, R.J., Edmunds, T.: Complete aminoacid sequence of ananain and comparasion
with stem bromelain and another plant cysteine proteases , USA, 1997 , pp. 20 -22

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 80 –
 Histidina 157 este poziționată identic în toate enzimele studiate;
 Reziduurile cuprinse între pozițiile 159 -161 Ile -Val-Ile sunt mai hidrofobe în ananaină și mai puțin
hidrofobe în bromelină din tulpină și chimopapaină, dar similare în hidrofobicitate cu papaina și
actinidina;
 Reziduurile cuprinse între pozițiile 170 -174 prezente în ananaină nu sunt prezente în bromelină și
papaină, dar se regăsesc în chimopapaină și actinidină;
 Secvențe le de aminoacizi implicate în legarea specifică a substratului sunt: Cys25, Gly66, Trp69,
Asp158, His159 și Trp 177. În ananaină, reziduurile sunt Cys25, Gly65, Asn68, Asn156, His157 și
Trp180, iar pen tru bromelaina tulpină sunt Cy s25, Gly66, Phe69, Asn157 , His158 și Trp 181.
Reziduurile menționate sunt similare în rândul papainei, ananainei, bromelinei din tulpina de
ananas. Trp 69 este un component care se regăsește în papaină, acesta fiind înlocuit cu asparagina
în ananaină și cu fenilalalnina în bromelina din tulpină;
 Există un grad ridicat de identitate între toate proteazele vegetale (ananaina, chimopapaina,
actinidină, bromelina din tulpină, papaina). Ananaina este identică 77% cu bromelina din tulpina
de ananas, este identică 52% cu chimopapaina, 50% identică cu act inidina, 44% cu papaina.
Chimopapaina este identică în procent de 60% cu papaina din Carica papaya . Ananaina prezintă
câteva caracteristici unice care includ o serie hidrofobă de aminoacizi poziționată lângă His157 și
o inserție de aminoacizi între reziduu rile 170 -174 care nu se găsesc în bromelina din tulpină; [161]
 Papaina este considerată un analog al bromelinei și pepsinei umane, fiind numită ,,pepsină
vegetală” . Papaina face parte din grupa proteazelor, hidrolazelor, cisteinazelor care conțin
aminoacidul cisteină și grupări tiol. Papaina se secretă sub formă inactivă, propapaină care conține
345 de reziduuri de aminoacizi, o secvență semnal cu 18 aminoacizi. Pap aina este o enzimă cu
specificitate largă pentru legăturile peptidice, având preferință pentru un aminoacid care poartă un
lanț lateral hidrofob în poziția 2; [162]
 Papaina este o enzimă cu structură globulară, formată dintr -un singur lanț polipeptidic, trei grupări
sulfurice și o grupare sulfhidril, este stabilă și activă într -o gamă largă de temperatură, concentrație
și pH. Din punct de vedere structural, papaina este stabilizată de trei punți disulfitice și se găsește
pliată în jurul acestor punți, ceea ce face un situs activ de -a lungul acestor lanțuri laterale pentru
interacțiunile cu moleculele noi. Această interacțiune puternică cu alte molecule duce la
stabilitatea enzimei. Structura 3D a papainei constă în principal din două molecule complexe
distinct e, cu un clivaj între ele, care poartă un site activ peste care are loc cataliza;
 Papaina are o structură similară cu chimopapaina, caricaina, enzime prezente în Carica papaya ,
forma cultivată, dar și alte enzime prezente în Carica papaya , forma sălbatică și ananas. În cazul
enzimelor menționate, numărul de aminoacizi este cuprins între 345 -367, forma enzimatică
reprezentativă fiind cea care conține 348 aminoacizi , prezentă în Carica papaya și numită papaya
proteinaze 4. Cercetările au ide ntificat forme de papaină care conțin 345 aminoacizi, dar și forme
de pap aină cu 363 și 367 aminoacizi.[163]

[161] Lee, K., Albee, K., Bernasconi, R.J., Edmunds, T.: Complete aminoacid sequence of ananain and comparasion
with stem bromelain and another plant cysteine proteases , USA, 1997 , pp.20 -22
[162] https://www.qmul.ac.uk/sbcs/iubmb/enzyme/EC3/4/22/2.html , 08.01.2020, 07.03
[163] https://www.uniprot.org/uniref/UniRef50_P05994?sort=length&desc=no , 08.01.2020, 07.33

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 81 –
 Molecula de papaină este considerată o proteină binucleară, fiind alcătuită din doi centrii
hidrofobi. Cele două părți ale moleculei conțin aproxima tiv același număr de resturi de aminoacizi,
catena polipeptidică încrucișându -se în dreptul restului aminoacidului din poziția 111. Resturile
aminoacizilor 164 -173 formează o structură de tip beta, alcătuită din lanțuri antiparalele, interne
hidrofobe, ext erne hidrofile. Între cei doi centri activi ai moleculei de papaină, se formează
gruparea SH a cisteinei care reprezintă situsul activ al enzimei . [164]
 Structura papainei nu se modifică în mediu apos. Grupările cele mai importante în mecanismul
catalitic su nt Cis25, His159, Asp158, Asn 175. Gruparea liberă SH a restului de cisteină împreună
cu gruparea imidazol a restului de histidină sunt responsabile pentru scindarea substratului.
Gruparea imidazol se l eagă cu gruparea carbonil a Asp 158, care la rândul ei s e leagă cu arginina și
lizina, prezente în structura substratului. S -a demonstrat că, situsul activ al papainei este capabil să
se combine cu șapte resturi de aminoacizi și poate fi împărțit în subsitusuri; [165]
 Papaina este stabilizată de trei punți disulf urice. Aminoacii cisteină și histidină determină
activitatea catalitică a enzimei. Cisteina este poziționată la locusul 25, iar histidina la locusul 159.
Papaina rupe legăturile peptidice datorită cisteinei, care efectuează un atac nucleofil asupra
carbonu lui sau grupării carbonil;
 Chimopapaina este o enzimă care cuprinde trei regiuni diferite: prima regiune este cuprinsă între
pozițiile 1 -18 de aminoacizi, a doua este cuprinsă între 19 -134, iar cea de a treia este cuprinsă între
135-352. Prima regiune formată din 18 aminoacizi acționează ca un semnal care direcționează
chimopapaina în interiorul celulei, a doua regiune formează o propeptidă care este îndepărtată l a
activare odată ce chimopapaina ajunge în interiorul celulei. Această regiune permite plierea
moleculei și împiedică intrarea substraturilor în situsul activ. Din regiun ea a treia, Cys159, His293,
Asn313 determină activitatea catalitică a enzimei, primele două reziduuri determină cataliza
substratului, iar Asn313 determină desfășurarea reacției. A doua regiune permite plierea moleculei
proteice și conferă stabilitate lanțului proteic. Ph -ul optim este cuprins între 3.5 -10, în funcție de
substrat. Aminoaciz ii cisteină și histidină conferă activitatea catalitică a enzimei, descompun
substratul, iar aminoacidul asparagină, orientează structura enzimei astfel încât reacția catalitică să
se desfșoare. Cisteina se află în poziția 159, histidina se găsește în pozi ția 293, iar asparagina în
poziția 313. Chimopapaina prezintă 3 regiuni disulfurice stabilite între pozițiile 156 -197, 190 -229,
287-338. Chimopapaina prezintă structură cuaternară caracterizată prin formarea de homodimeri,
ceea ce înseamnă că do uă lanțuri se unesc prin interac țiuni slabe și formează o structură biologică
unică. Chimopapaina este o enzimă care degradează anumite resturi de aminoacizi aflate în
peptide, prin eliminarea unei molecule de apă. Grupele funcționale utilizate în reacție sunt
grupar ea tiol a cisteinei și inelul imidazol al histidinei. Restul de asparagină orientează inelul
imidazol al histidinei pentru a avea loc reacția. Gruparea tiol din cisteină pierde un proton și
devine încărcat negativ, în timp ce gruparea amino a histidinei ac ceptă protonul și se încarcă
pozitiv. Cisteina rupe legăturile duble și le transformă în leg ături simple ;[166]

[164] https://www.uniprot.org/uniprot/P00784#sequences , 08.01.2020, 07.21
[165] https://www.ebi.ac.uk/merops/cgi -bin/structure?mid=C01.001 , 08.01.2020, 07.33
[166] https://www.uniprot.org/uniprot/P14080#sequences , 08.01.2020, 10.08

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 82 –
 Chimopapaina prezintă o structură cuaternară caracterizată prin formarea de dimeri și prin unirea a
două lanțuri de chimopapaină prin interacțiuni slabe pentru a conforma o structură biologică unică;
 Chimopapaina este o enzimă care rupe legătura peptidică prin utilizarea grupării tiol a unui reziduu
de cisteină ca nucleofil. Pentru hidroliză, este necesară întreaga triadă catalitică a enzimei, triad ă
formată dintr -o cisteină 159, histidină 293 și o asparagină 313. Grupele funcționale utilizate în
reacțiile chimice sunt gruparea tiol a cisteinei și inelul imidazol al histidinei. Asparagina
orientează inelul imidazol al histidinei. Cisteina rupe legătu ra dublă a carbonului, transformând -o
în legătură simplă. Legătura peptidică se rupe, ia r gruparea carbonil se reface. Gruparea amino este
eliberată de histidină. Când cele două legături sunt rupte, triada catalitică din chimopapaină este
disponibil ă pentr u a fi utilizată din nou;
 Chimopapaina are o structură similară cu papaina, caricaina, dar și alte forme de papaină al căror
număr de aminoacizi este cuprins între 218 -361. Chimopapaina reprezentativă este cea care
conține 352 de aminoacizi izolată din Carica papaya și notată cu codul Papa2_Carpa. Aceste
enzime au o identitate de aproape 100%; [167]
 Această enzimă are similitudine structurală cu papaina, este solubilă și are o activitate proteolitică
mai mare decât papaina. Chimopapaina are în comun cu pa paina 126 reziduuri de aminoacizi
identici (58%), trei punți disulfurice, cisteina în poziția 25, aminoacid necesar pentru desfășurarea
activității enzimatice. Cu excepția unor resturi de aminoacizi în situsul de legare a substratului,
toate reziduurile im plicate în mecanismul catalitic sunt conservate. Această enzimă este inhibată
de Ag+
, albumină, cistatină, Cu2+
, Zn2+ și activată de 2,3 -dimercaptopropanol, cisteină, glutation,
acid tioglicolic; [168]
 Caricaina este o enzimă care conține 348 de aminoacizi , manifestă specificitate pentru legăturile
peptidice și prezintă aminoacizii cisteină, histidină, asparagină, grupări tiol și imidazol;[169], [170]
 Actinidaina (actinidin, proteina A 2 din Actinidia chinensis, proteaza anionică din Actinidia
chinensis ) EC 3.4.22.14 prezintă trei poziții active 151, 288, 308, peptida semnal este prezentă în
poziția 1 -24, propeptidele sunt situate în pozițiile 25 -126, are trei punți disulfitice în pozițiile 148 –
191, 182 -224, 282 -332. Lungimea lanțului polipeptidic este de 254 și cuprinde 380 aminoacizi .
[171]

[167] https://www.uniprot.org/uniprot/P14080#sequences , 08.01.2020, 10.08
[168] Jacquet, A ., Kleinschmidt, T ., Schne k, AG ., Looze, Y ., Brauni tzer, G : The thiol proteinases from the latex of
Carica papaya L. III. The primary structure of chymopapain, Bruxelles, 1989 , pp. 425 -434
[169] https://www.uniprot.org/uniprot/P10056,08.01.2020 , 15.28
[170] https://www.ebi.ac.uk/merops/cgi -bin/structure?mid=C01.003 , 09.01.2020, 09.35
[171] https://www.uniprot.org/uniprot/P00785#function , 08.01.2020, 12.50

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 83 –

Figura 72. Compararea secvențelo r de aminoacizi din ananaină, bromelină,
papaină, chimopapaină, actinidaină [172]

Alți analogi ai bromelinei sunt: catepsina B (EC 3.4.22.1) , zingipaina (EC 3.4.22.67) , ficaina ( EC
3.4.22.3 )[173], asclepaina ( EC 3.4.22.7 ), clostripaina ( EC 3.4.22.8 ) [174], streptopaina ( EC 3.4.22.10 )[175],
insulinaza ( EC 3.4.22.56 ), catepsina L ( EC 3.4.22.15 ), catepsina H ( EC 3.4.22.16 ), catepsina T ( EC
3.4.22.24 ), catepsina S ( EC 3.4.22.27 )[176], picornaina 3C ( EC 3.4.22.28 ), picornaina 2A (EC 3.4.22.2) ,
legumaina ( EC 3.4.22.34 )[177], histolisaina ( EC 3.4.22.35 ), caspaina 1 ( EC 3.4.22.36 ), gingipaina R ( EC
3.4.22.37 ), catepsina K ( EC 3.4.22.38 ), adenaina ( EC 3.4.22.39 ), catepsina F ( EC 3.4.22.41 ), catepsina O
(EC 3.4.22.42 ), catepsina V ( EC 3.4.22.43 )[178], gingipa ina K ( EC 3.4.22.47 ), stafopaina ( EC 3.4.22.48 ),
cruzipaina ( EC 3.4.22.51 ), calpaina 1 ( EC 3.4.22.52 ), calpaina 2 ( EC 3.4.22.53 ), calpaina 3 ( EC
3.4.22.54 ), caspaina 2 -11 (EC 3.4.22.5 5- EC 3.4.22.64 ), calicivirina ( EC 3.4.22.66 ), sortazina A ( EC
3.4.22.70 ), sortazina B ( EC 3.4.22.71 ).

[172] Lee, K., Albee, K., Bernasconi, R.J., Edmunds, T.: Complete aminoacid sequence of ananain and comparasion
with stem br omelain and another plant cysteine proteases , USA, 1997 , pp. 20 -22
[173 ]https://en.wikipedia.org/wiki/Ficain , 06.01. 2020, 12.19
[174] https://en.wikipedia.org/wiki/Clostridium , 06.01.2020, 13.42
[175] https://en.wikipedia.org/wiki/Streptococcus , 06.01. 2020, 13.52
[176] https ://en.wikipedia.org/wiki/Cathepsin_S , 06.01.2020, 14.26
[177] https://en.wikipedia.org/wiki/Asparagine_endopeptidase , 06.01.2020, 17.19
[178] https://en.wikipedia.org/wiki/Cathepsin_V , 06.01.2020, 17.48

BROMELINA, COMPUS BIOACTIV DIN ANANAS COMOSUS

– 84 –