Enzyme và ứng dụng enzyme trong chế biến thực phẩm pptx

Enzyme và ứng dụng enzyme
trong chế biến thực phẩm
Enzyme- chất xúc tác sinh học
• - Làm giảm năng lượng hoạt hoá của phản ứng, nhưng so
với các chất xúc tác vô cơ thì enzym có tác dụng lớn hơn
nhiều. Ví dụ: nếu dùng acid xúc tác cho phản ứng thuỷ phân
Saccharose thì năng lượng hoạt hoá (Ea) là 25,6 Kcal/mol,
còn nếu dùng enzyme invectase thì Ea là 8 Kcal/mol.
• - Enzyme không tham gia vào phản ứng, không thay đổi
chiều phản ứng và có tác dụng làm tăng tốc độ của phản
ứng. Tốc độ phản ứng invectase xúc tác nhanh gấp 2 x 10
12
so với xúc tác acid.
• - Với một lượng nhỏ nhưng có tác dụng chuyển hoá một
lượng lớn cơ chất. enzyme hiệu quả xúc tác cao hơn nhiều
so với chất xúc tác vô cơ. Ví dụ: 1g amylase trong 1 giờ có
thể chuyển hoá 100 kg tinh bột.
Ứng dụng của enzyme
• Chế biến thực phẩm
• Trong công nghiệp
• Trong y dược học
• Trong mỹ phẩm
• Trong nông nghiệp & Môi trường
Vai trũ ca cht xỳc tỏc
B
Mửực
A Ea
naờng
lửụùng
F C
Chieu phaỷn ửựng

Đặc điểm của enzyme
• - Enzyme hoạt động trong cơ thể sống nên xúc tác
trong điều kiện sinh lý của cơ thể, như nhiệt độ, áp
suất, pH môi trường nhẹ nhàng.
• - Do có bản chất là protein nên enzyme dễ biến
tính dưới các tác nhân hoá lý như nhiệt độ, hoá
chất, tia bức xạ.
• - Enzyme có tính đặc hiệu cao, enzyme chỉ xúc tác
cho những cơ chất nhất đònh, những kiểu phản ứng
nhất đònh.
Cấu tạo của enzyme
• - Bản chất enzyme là protein
• - Enzyme một thành phần: là enzyme mà trong thành phần
cấu tạo chỉ là protein đơn giản. Đây là các enzyme thuộc
nhóm enzyme thuỷ phân (hydrolase). Tuy nhiên các
enzyme trong nhóm này thường có các ion kim loại như
Cu2+, Fe2+, Zn2+, … làm chất đồng yếu tố (cofacter)
• - Enzyme hai thành phần: là protein phức tạp, phần protein
được gọi là apoenzyme, thành phần thứ hai không phải là
protein gọi là nhóm ngoại (prosthetic) hay coenzyme.
Coenzyme là các phức hữu cơ, thông thường là dẫn suất của
các vitamin. Khi hai thành phần kết hợp với nhau thì được
gọi là enzyme hoàn chỉnh (holoenzyme).
• -Thành phần apoenzyme có vai trò quyết đònh tính đặc hiệu
của enzyme, làm tăng hoạt tính xúc tác. Coenzyme trực tiếp
tham gia xúc tác và tăng độ bền của apoenzyme với các tác
nhân gây biến tính.
Vitamin và chức năng của vitamin
Vitamin Chức năng
Thiamine (B

1
) Tiền chất của thiamine pyrophosphate (TPP) là coenzyme
của phản ứng decarboxyl hoá, thiếu B
1
gây ra bệnh tê phù.
Riboflavine (B
2
) Tạo coenzyme FMN (flavin mononucleotide), FAD (flavin
dinucleotide), là các coenzyme vận chuyển e
-
của enzyme
oxy hoá khử dehydrogenase.
Panthothenic acid
(B
3
)
Tiền chất của coenzyme A của các enzyme trong trao đổi
lipid, carbohydrate.
Nicotinic acid (B
5
) Tạo coenzyme NAD (nicotinamide adenin dinucleotide),
NADP là coenzyme của các enzyme oxy hoá
dehydrogenase.
Piridoxine (B
6
) Là tiền chất pyridoxal phosphate, là coenzyme có vai trò
trong các phản ứng vận chuyển amine và dehydrate hoá
trong trao đổi axit amin.
Biotin Là tiền chất của coenzyme biocyne
Folic acid Vận chuyển carbon trong trao đổi axit amin và axit amin

Trung tâm hoạt động của enzyme
• - Trung tâm hoạt động là phần của phân
tử enzyme trực tiếp kết hợp với cơ chất,
tạo thành và chuyển hoá phức chất trung
gian giữa enzyme và cơ chất.
• - Trung tâm hoạt động bao gồm nhiều
nhóm chức năng của axit amin,
coenzyme, ion kim loại, phân tử nước
liên kết. Các nhóm chức năng của axit
amin (functional groups) thường gặp
trong trung tâm hoạt động là –SH của
Cysteine, -NH2 của lysine, -COOH của
aspartic acid, glutamic acid, nhóm –OH
của Serine, treonine, vòng imidazol của
histidine, …
• - Trong trung tâm hoạt động của enzyme
thường có từ 3-7 nhóm chức năng. Trung
tâm hoạt động của enzyme hai thành
phần bao gồm một số nhóm chức năng
của axit amin, nhóm chức năng của
coenzyme và một số trường hợp còn có
cả ion kim loại.
• - Nhóm xúc tác: là nhóm trực tiếp tham
gia phản ứng kết hợp với cơ chất bò
chuyển hoá và coenzyme.
• - Nhóm tiếp xúc: Kết hợp với phần cơ
chất không bò chuyển hoá, có tác dụng
cố đònh cơ chất.
• - Nhóm bổ trợ: là nhóm tương tác với
nhóm tiếp xúc và xúc tác, cố dònh các

nhóm này ở vò trí nhất đònh để thực
hiện chức năng xúc tác.
Cơ chế xúc tác
• S + E
1
ES
2
ES
* 3
EP
4
E + P
S (subtrate): cơ chấ
t
E: Enzyme; ES: Phức chất enzyme-cơ chất
P (product): sản phẩm;
EP: Phức chất enzyme- sản phẩm.
S
*
: Cơ chất hoạt hóa
Cơ chế hoạt động của enzyme
• - Giai đoạn 1: Cơ chất sẽ kết hợp vào trung tâm hoạt động
của enzyme, tạo thành phức chất enzyme - cơ chất.
• - Giai đoạn 2: Khi gắn vào trung tâm hoạt động, cơ chất sẽ
hình thành các liên kết với các nhóm chức năng và
coenzyme (enzyme hai thành phần), các liên kết này sẽ kéo
căng liên kết cần chuyển hoá của cơ chất, khi đó cơ chất trở
thành dạng hoạt hoá (S*).
• - Giai đoạn 3: Khi trở thành dạng hoạt hoá, cùng với sự biến
đổi cấu trúc không gian của phần apoenzyme làm đứt liên

kết cần chuyển hoá của cơ chất để tạo thành sản phẩm P.
Với enzyme hai thành phần thì thành phần coenzyme có vai
trò chủ đạo trong chuyển hoá S* thành sản phẩm P.
• - Giai đoạn 4: Sản phẩm P sẽ giải phóng khỏi trung tâm
hoạt động của enzyme. Enzyme trở thành trạng thái tự do
và tiếp tục gắn với một cơ chất mới để chuyển hoá.
Cơ chê hoạt động của enzyme
• CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HOẠT
TÍNH XÚC TÁC CỦA ENZYME
Ảnh hưởng của nồng độ enzyme
V = k. [E]
- V: vận tốc của phản ứng
- k: hệ số phụ thuộc
- [E]: nồng độ enzyme
Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất
V
max
. [S]
V =
K
m
+ [S]
- V: vận tốc phản ứng
- V
max
: vận tốc cực đại
- K
m
: hằng số
- [S]: nồng độ cơ chất

K
m
[S]
V
max
Ảnh hưởng của pH
Ảnh hưởng của nhiẹt độ
Ảnh hưởng của chất hoạt hóa
• Những chất có tác dụng làm tăng vận tốc
của phản ứng gọi là chất hoạt hóa. Thông
thường là các ion kim loại nằm trong trung
tâm hoạt động của enzyme.
- Cl
-
: enzyme Amylase
- Zn
2+
: Peptidase
- Mg
2+
: ADN polymease
Ảnh hưởng của chất kìm hãm
• Kìm hãm không đặc hiệu
• Kìm hãm đặc hiệu
- Kìm hãm cạnh tranh
- Kìm hãm không cạnh tranh
+ Ức chế cạnh tranh
HOOC – CH2 – CH2 – COOH HOOC – CH2 – COOH
Succinic acid Malonic acid.
E + I EI I (inhibitors): chất

ức chế
+ Ức chế không cạnh tranh
Hình 3.11. Ảnh hưởng của chất kìm hãm
E + I EI
EI + S EIS ( không hoạt động)
Phân loại enzyme
1. Oxidoreductase (enzyme oxy hoá khử)
2. Transferase (enzyme vận chuyển)
3. Hydrolase (enzyme thủy phân)
4. Lyase (enzyme phân cắt)
5. Isomease (enzyme đồng phân hóa)
6. Synthease (enzyme tổng hợp)
Phân loại enzyme
Oxidoreductase
AH2 + B Oxidoreductase BH2 + A
Các Oxidoreducrase chia làm hai nhóm: Dehydrogenase hiếu khí (có
oxy) và Dehydrogenase yếm khí (khử hydro).
+ Dehydrogenase hiếu khí (Oxidase)
• CH3 – CHO + H2O + O2 Aldehyde Oxidase CH3 – COOH + H2O2
• Aldehyde axit acetic
+ Dehydrogenase yếm khí
• Đây là các enzyme hai thành phần, coenzyme thường là NAD, FAD,
NADP, các coenzyme này là chất nhận hydro.
HOOC-CH2- CH2 -COOH Succinate dehydrogenase HOOC-CH=CH-COOH
Axit succinic FAD FADH
2
Axit Fumaric
Transferase
AX + B BX + A
• + Phospho transferase

• Glucose + ATP Hexose- kinase Glucose-6-phosphate + ADP
• + Amino transferase
• Glutamate + Pyruvate Amino transferase Ketoglutaric + Alanin
• + Glycosyl-transferase
• -fructose + Glucose-1-phosphate Saccharose + H3PO4
Hydrolase
• RR’ + H2O Hydrolase ROH + R’H
• + Peptidehydrolase: là enzyme xúc tác cho phản ứng thuỷ phân
liên kết peptide.
• R – CO – NH – R’ + H2O RCOOH + R’NH2.
• + Glycoside hydrolase (Glucosidase): là các enzyme thuỷ phân liên
kết glycoside. Trong hạt nảy mầm, trong hệ tiêu hóa hoặc vi sinh vật có
hệ enzyme amylase để thủy phân tinh bột.
• Tinh bột + H
2
O Amylases Glucose + Dextrin
• + Ester hydrolase (esterase): là các enzyme thuỷ phân liên kết
ester, như lipase là enzyme thuỷ phân liên kết ester của lipid.
• Triglyceride Lipase Glycerol + axit béo.
• + Phosphatase: là enzyme thuỷ phân liên kết ester của gốc
phosphate với đường.
Fructose 1,6-diphosphate Phosphatase Fructose -6-phosphate + H3PO4
Lyase
• Là các enzyme xúc tác cho phản ứng phân cắt liên kết C –
C, C – N, C – S, C – O. Khác với nhóm hydrolase là các
enzyme này phân cắt liên kết nhưng không cần có sự tham
gia của nước.
• +Decarboxylase:
• là enzyme xúc tác cho phản ứng loại CO2 ra khỏi cơ chất.
• CH3 – CO – COOH Pyruvatedecarboxylase CH3 – CHO + CO2

• Pyruvic acid Aldehyde acetic
• + Aldolase:
• là các enzyme xúc tác cho phản ứng phân cắt đường thành
2 phân tử đường ngắn hơn.
Frutose 1,6 –diphosphate Aldolase Aldehyde 3-P-Glyceric
+ Dihydroxyaceton-phosphate