các loại enzim thương mại

Các loại enzim thương mại GVHD: ThS Tơn Nữ Minh Nguyệt
A/ SƠ LƯC VỀ ENZIM
I ĐỊNH NGHĨA
Enzim là những chất xúc tác hữu cơ có tính đặc hiệu cao đối với cơ chất do
tế bào sóng tổng hợp nên, điều kiện vận tốc và sự chuyển hóa của hàng ngàn phản
ứng hóa học xảy ra trong sinh chất. Enzim rất có ích cho con người trong việc
nghiên cứu và sử dụng chúng để giải quyết các vấn đề quan trọng của khoa học,
công nghệ và kinh tế quốc dân. Người ta ca ngợi chúng bằng những hình dung từ
đẹp đẽ “máy phân tử” “ thống soái” và “kỳ diệu” của cơ thể
II ĐẶC ĐIỂM ENZIM
Mọi tế bào đều tổng hợp enzim theo nhu cầu của chuyển hóa của tế bào.
Các enzym đó hoạt động trong tế bào và được gọi là enzim nội bào. Một số tế bào
tổng hợp những enzim và bài xuất chúng ra ngoài tế bào nhằm mục tiêu thực hiện
chức năng nhất đònh cho cơ thể. Đó là loại enzim ngoại bào thí dụ các tuyến tiêu
hóa tiết ra các enzim tiêu hóa trong các dòch tiêu hóa
Theo điều kiện hoạt động người ta chia enzim thành hai loại
Enzym không cần cộng tố (cofactor): đó là các enzim có bản chất protein
thuần chúng gòm các enzim thủy phẩn, thí dụ amyplase, pepsin, trypsin..
Enzim cần cộng tố gồm 2 phần: phần Protein được gọi là apoenzym và phần
cộng tố có bản chất không phải là protid. Apoenzym kết hợp với các cộng tố thì
chúng tạo thành enzim đầy đủ (holoenzym) có hoạt tính xúc tác. Khi tách riêng thì
apoenzym và cộng tố không có hoạt tính xúc tác của enzim. Cộng tố có thể là ion
kim loại (thí dụ Zn
2+
, Mg
2+
, Mn
2+
…)hoặc hữu cơ. Trường hợp cộng tố là hữu cơ thì nó
được gọi là coenzym. Nhóm các enzim có coenzym gắn chặt với apoenzym và có
những enzim có coenzym gắn lỏng lẻo với apoenzym

Apoenzym là protein, không chòu được nhiệt và nó quyết đònh tính đặc hiệu
của enzim (mỗi apoenzym ứng với một cơ chất nhất đònh)
Coenzym là phần tử cơ tương đối nhỏ, chòu được nhiệt, có thể thẩm tích
được (trường hợp coenzym gắn lỏng lẻo với apoenzym), trực tiếp tham gia vận
chuyển điện tử hydro hoặc nhóm hóa học trong phản ứng do enzim xúc tác, thường
có vitamin tan trong nước tham gia cấu tạo.
Mỗi enzim có một apoenzym tương ứng có cơ chất tương tự. Nhưng nhiều
enzim khác nhau có thể có cùng một loại coenzym. Thí dụ hai enzim khử hydro
dehydrogense ứng khử hydro của hai cơ chất khác nhau (hình 8.2)
Enzin có tính đặc hiệu cao, mỗi enzin chỉ tác dụng lên một chất nhất đònh
mà không gây nên một biếm đổi gì đối với các chất khác bên cạnh. Tính chất này
rất quan trọng đặc biệt là khi chế biến các nguyên liệu có nguồn gốc sinh vật, có
thành phần hóa học rất phức tạp
Enzin tác dụng trong điều kiện tương đói “êm dòu” và phản ứng do enzim
xúc tác lại dễ dàng điều chỉnh. Đặc điểm này có ý nghóa rất quan trọng đối với
Trang 1
Các loại enzim thương mại GVHD: ThS Tơn Nữ Minh Nguyệt
việc sản xuất chế phẩm enzim xét về phương diện tiết kiệm, thiết lập quy trình kỹ
thuật và tổ chức sản xuất lớn:
Enzim đều có nguồn gốc tự nhiên, không độc. Đặc điểm này lại càng quan
trọng đối với các ngành thực phẩm và y học
III PHÂN LOẠI VÀ CẤU TRÚC ENZIM
Dựa vào loại phản ứng mà enzim xúc tác người ta chia enzim làm 6 loại
(theo đúng trình tự loại số 1 → 6)
Enzim
loại
Tên Cơ chế phản ứng xúc tác Phản ứng tổng quát
1 Oxydoreductase
Oxy hóa-khử (Cho nhận điện tử hydro,
oxy)

oxKh
BA
+
 A
ox
+ B
kh
2 Transferase
Chuyển nhóm hóa học (amin, glucosyl,
photphat, acyl, methyl…)
AB + CD → AC + BD
3 Hydrolase
Thủy phân (liên kết este, glycosid,
peptid, ête…)
R
1
R
2
+ HOH → R
1
H +R
2
OH
4 Lyase Phân cắt (không có nước tham gia) AB → A + B
5 Isomerase
Đồng phân hóa (đồng phân quan
học,hóa học, epime
A → B
6
Lygase (gồm cả

Sythetase và
Synthase)
Tổng hợp A + B → AB
Trong 6 loại enzim trên, mỗi loại lai được chia thành nhiều nhóm: mỗi nhóm
được chia thành nhiều phân nhóm; mỗi phân nhóm gồm nhiều enzim.
Gọi tên một cách có hệ thống, chính xác thì ngoài tên theo danh pháp, mỗi
enzim còn được ký hiệu bằng bốn con số: số thứ nhất chỉ loại, số thứ hai chỉ nhóm,
số thứ ba chỉ phân nhóm, số thứ tư chỉ thứ tự của bản thân enzim trong phân nhóm.
Trước 4 chữ số còn có chữ EC (Enzyme Committee: ủy ban enzim)
Thí dụ: enzim lactat đehyrogenase (LDH) EC 1.1.1.27
Enzim Creatin Kinase (CK): EC 2.7.3.2; Adenosin Triphosphate: Creatin N
Phosphotransferase
Cấu trúc
Phân tử enzim chính là phân tử Protein gồm hàng trăm acid amin nối với
nhau thành một hoặc nhiều chuỗi polypeptid. Có hai loại enzim
Enzim gồm một chuỗi polypeptid, thí dụ Ribonuclease gồm 124 acid amin
nối với nhau thành một chuỗi polypeptid
Enzim gồm nhiều chuỗi polypeptid, mỗi chuỗi được gọi là một bán đơn vò
hay một protome,còn phân tử enzim là một oligome. Cấu truc bán đơn vò của một
enzim là số lượng và sự sắp xếp các bán đơn vò của phân tử enzim. Thường số bán
đơn vò là chẵn.
Thí dụ:
Trang 2
Các loại enzim thương mại GVHD: ThS Tơn Nữ Minh Nguyệt
LDH (PTL = 140.000) có 4 BĐV (PTL = 35.000)
Catalase (PTL = 252.000) có 6 BĐV (PTL = 42.000)
Urêase (PTL = 480.000) có 8 BĐV (PTL = 60.000)
Trung tâm hoạt động là một bộ phận nhỏ của enzim, là nơi kết hợp với cộng
tố (nếu có) và với cơ chất. Nó gồm những nhóm hóa học trực tiếp tham gia tạo
thành hoặc cắt đứt các liên kết của cơ chất, nhóm đó được gọi là “nhóm xúc tác”.

Trung tâm hoạt động gồm một số acid thường là serin, histidin, tryptophan, cystein,
lysin, arginnin, glutamat.
Những acid aminh của TTHĐ ở những vò trí khác nhau trong chuỗi
Polypeptid xoắn cuộn lại, những acid amin ở những vò trí xa nhau đó lại trở thành
gần nhau tạo thành TTHĐ có cấu trúc 3 chiều
Hình 8: thứ tự các acid amin (a) của TTHĐ trong chuỗi Polypeptid
Chuỗi Polypeptid xoắn cuộn (b), các acid amin trên trở nên gần nhau và tạo
thành TTHĐ của enzim
Trong phản ứng enzim cơ cấu kết hợp với enzim một cách đặc biệt hiệu có
sự ăn khớp về mặt cấu trúc giữa cơ chất và TTHĐ của enzim. Có 2 thuyết về sự ăn
khớp này: mô hình “chìa” khóa – ổ khóa của Fischer (cơ chất ví như chìa khóa
TTHĐ ví như ổ khóa, khi chưa kết hợp chúng đã có cấu trúc không gian phù hợp)
và mô hình “cảm ứng” của Koshland (giữa cơ chất và TTHĐ không có sự phù hợp
về cấu trúc không gian, chỉ khi cơ chất tiếp xúc với TTHĐ thì TTHĐ cảm ứng và
thay đổi cấu trúc sao cho TTHĐ và cơ chất ăn khớp với nhau). Nay người ta thừa
nhận mô hình của Koshland. Hình 8.4 trình bày 2 mô hình đó
Mô hình "chìa khóa - ổ khóa"
Mô hình cảm ứng
E
S
E
S
S
E
TTHĐ
S
Hình 8.4 hai mô hình ăn khớp về sự ăn khớp giữa cơ chất và TTHĐ của enzim
Trang 3
Các loại enzim thương mại GVHD: ThS Tơn Nữ Minh Nguyệt
Enzim nào cũng có TTHĐ, một số enzim có 2 TTHĐ (thí dụ alcol

dehydrogenase)
B/ VAI TRÒ CỦA ENZIM

Dựa trên những đặc tính đó mà trong công nghiệp có thể hợp lý hoác hoặc
rút ngắn các quá trình sản xuất, thay đổi triệt để một số quy trình kỹ thuật cũ, lập
nên những quy trình kỹ thuật mới, nâng cao hiệu suất và chất lượng sản phẩm, mở
rộng phạm vi sử dụng nguyên liệu dễ dàng tổ chức sản xuất lớn, giảm nhẹ điều
kiện lao động, nâng cao trình đô vệ sinh của xí nghiệp, tiết kiệm nguyên vật liệu…
C/ MỘT SỐ LOẠI ENZIM THƯƠNG MẠI VÀ ỨNG DỤNG CỦA
CHÚNG
I. Amilaza
1. các loại enzim amilaza
Các enzim đường hóa do vi sinh vật tổng hợp nên, mặc dầu cùng tác dụng
lên cơ chất tinh bột, nhưng lại khác nhau về tính chất, cơ chế tác dụng cũng như sản
phẩm cuối cùng của sự thủy phân.
Đối với nâm mốc Aspergillus, trong canh trường của chúng thường có những
enzim sau:
- α amilaza: (3.2.1.1 ,α -1,4 – glucanhyrolaza)
- Glucoamilaza (3.2.1.3, α -1,4 – glucanglucohydrolaza)
- Gluczylransferaza (2.4.1.3, α-1,4 glucan: D- glucoza – 4–
glucoziltransferaza)
Đa số chủng loại aspergillus oryzae có nhiều α - amilaza song có rất ít
glucoamilaz và gluczylransferaza. Ở mốc đen ( A. niger , A. awanori) và mộtt số
loài khác thì có tỉ lệ enzim đó ngược lại
của nấm mốc
a. α amilaza:
Về cơ chế tácd dụng, người ta thấy rằng α - amilaza của nấm móc cắt đứt
được tất cả các liên kết ,α -1,4 – glucozit trong mạch polysacarit, trừ điểm phân
nhánh trong amilopeptin, để tạo thành maltoza và dextrin giới hạn. Như vậy chúng
có khả năng chuyển 80 – 82% tinh bôl thành maltoza. Một đặ điểm nữa là α -

amilaza hầu như không có tác dụng trên tinh bột nguyên thủy, nhưng tác dụng thủy
phân hồ tinh bột thì rất nhanh
Khi thủy phân tinh bột α - amilaza thương thì xẩy ra hai giai đoạn sau
- Giai đoạn đầu: chỉ một số liên kết trong phân tử bò đứt và độ nhớt của hồ
tinh bột giảm nhanh
- Giai đoạn hai: thủy phân các dixtrin phân tử lớn hơn vừa được tạo thành
Tính chất đặc trưng của α - amilaza là khả năng dextrin hóa cao, do đó làm
cho phản ứng màu của tinh bột với ion bò biến đổi nhanh chóng. Chính người ta dựa
vào tính chất này để xác đònh hoạt độ của enzim một cách đònh tính
Trang 4
Các loại enzim thương mại GVHD: ThS Tơn Nữ Minh Nguyệt
α - amilaza của A. oryzea có phân tử lượng khoảng 45.000 là một
metaloenaim (enzim cơ kim). Hoạt đọng của α - amilaza có liên quan mật thiết với
sự có mặt của enzim
PH tối ưu của α - amilaza của nấm môc là 4,7 – 4,9
Amilaza của vi khuản cũng thuộc kiểu α - amilaza, nhưng có một số tính
chất khác với α - amilaza của nấm mốc. Đó là khả năng dòch hóa (hòa tan) và
dextrin hóa tinh bột rất cao, còn khả năng đường hóa (tạo ra maltoza) tương đôi
yếu. Nhiều amilaza vủa vi khuẩn đặc biệt là của vi khuẩn ưa ẩm, rất bền vững đối
với nhiệt độ cao ( 90
0
C)
Trong canh trường của vi khuẩn thường chỉ tạo thành α - amilaza. Trong
phân tử amilaza, từ vi khuẩn cũng có chứa canxi nhiều hơn. Khi có mặt ino Zn
2+
thì
phân tử ở dạng dime
PH tối ưu của amilaza vi khuẩn là 5,9 – 6
b. Glucoamilaza:
(3.2.1.3, α -1,4 – glucanglucohydrolaza) hay còn gọi là γ - amilaza có khả

năng cắt đứt tưng đơn vò glucoza từ đầu không khử tinh bột. Khi thủy phân tinh bột
bởi glucoamilaza bên cạnh glucoza cũng có thể tạo ra oligosacarit. Glucoamilaza
cũng có thể thủy phân liên kết α - 1,6 – glucozit trong các oligo – và
glucohydrolaza. Ngoài ra glucoamilaza cũng có khả năng phân cắt glucogen,
amilopectin, dextrin giới hạn, izomaltoza và maltoza đến glucoza
Glucoamilaza của Aspergillus và Rhizopus có độ bền cao đối với độ ion H
+
Glucozyltrasferaza. Là người bạn đồng hành với glucoamilaza nhưng lại
không thuộc nhóm enzim thủy phân. Enzim này xúc tác sự chuyển gốc glucoza đến
phân tử maltoza, để tạo thành các oligosacarit cao có chứa liên kết α - 1,6
c. Oligo
Oligo – 1,6 – glucozidaza ( 3.2.1.10) hay dextrin - σ - glucanhydrolaza.
Enzim này cũng là dextrinaza và có thể liên kết 1,6 – glucozit trong izomaltoza,
pazona và dextrin giơi hạn … Aspergillus awamori, Aspergillus oryzae và
Aspergillus usamii chứa nhiều enzim này
d. Maltaza
Maltaza hay α - glucozidiza) hay α -D –glucozitglucohydrolaza (3.2.1.20)
Enzim này có chứa nhiều trong loại nấm. Về cơ chế tác dụng thì tương tự
như glucoamilaza, nghiaz là tác dụng được maltoza, nhưng có khác là không thủy
phân được tinh bột. Maltaza còn có khả năng chuyển gốc glucoza. Nhiều tác giả
khi nghiên cứu tính chất của maltaza trừ canh trường bề mạt của As oryzae đều
nhận thấy răng maltaza và glucozyltransfedaza chỉ là một enzim, nhưng vừa có khả
năng thủy phân maltoza vừa có khả năng chuyển gốc glucoza đến đường và rượu
2. Các ứng dụng của enzim amilaza
Tùy theo yêu cầu về chất lượng của sản phẩm và đặc tính riêng của tưng
nguồn amilaza để sử dụng các chế phẩm amilaza mộtcách hợp lý. Chẳng hạn để rũ
hồ trên vải người ta sử dụng chế phẩm amilaza từ vi khuẩn. Vì vi khuẩn chứa chủ
Trang 5
Các loại enzim thương mại GVHD: ThS Tơn Nữ Minh Nguyệt
yếu là α - amilaza bền đối với nhiệt độ cao (phù hợp với điều kiện nhiệt độ trong

quá trình sản xuất). Ngoài ra cũng không cần thiết phải dùng chế phẩm sạch lắm.
Trái lại trong sản xuất bánh mì thì không thể dùng chế phẩm amilaza của vi khuẩn
vì lẽ dextrin sẽ tạo ra quá nhiều ngay cả khi nướng, do đó chất lượng bánh sẽ xấu
Amilaza thường được sử dụng trong lón vự như trong bản 11.3
Lónh vực sử dụng
Enzim được sử dụng
Của vi khuẩn Của nấm mốc
Sản xuất bánh mì +
Công nghệ bánh kẹo +
Công nghệ rượi +
Sản xuất bia + +
Sản xuất các sản phẩm rau + +
Chế biến thức ăn cho trẻ con + +
Sản xuất các mặt hàng từ quả +
Sản xuất nước ngọt +
Công nghiệp dệt +
Công nghiệp giấy +
Y học
a. Trong sản xuất rượu
Đối với công nghiệp sản xuất rượi còn, các enzim đường hóa có mộtvai trò
đặc biệt quan trọng. Vài mươi năm trở lại đây chế phẩm amilaza của nấm mốc đã
hoàn toàn thay thế malt. Và kết quả đem lại là
- để dành được hàng chục nghìn tấn hạt có chất lượng cao
- tăng hiệu suất rượu, do khả năng thủy phân sâu của chế phẩm enzim của
nấm mốc
- thời gian để sản xuất chế phẩm rút ngắn xuống nhiều lần (sản xuất malt
càn 7 – 8 ngày, sản xuất nấm mốc chỉ hàng chục giờ)
- giảm diện tích sản xuất, lao động và điện năng
Chế phẩm enzim thường là A. awamori, A. oryzae, A. usamii
Aspergillus awamori tạo được nhiều glucoamilaza hoạt động cao mà lượng

chế phẩm từ A. awamori cần thiết để đường hóa giảm đi tới 2- 2,5 lần. Song chế
phẩm này lại không có mặt enzim proteaza hoạt động trong môi trường axit yế của
hạt ( 5,5 – 6). Do đó người ta dùng hỗn hợp bố phần canh trường bề mặt của
A.awamori và một phần canh trường bề mặt của A. oryzae để bổ sung lẫn nhau
Để đường hóa hoàn toàn tinh bột có trong nguyên liệu, lượng chế phẩm
enzim phải chiếm khoảng 6 – 6,5% lượng tinh bột
Ở các nhà máy rượi ở Việt Nam thường dùng chế phẩm enzim A. usamii vì
lẽ trong chúng cũng có chứa nhiều glucoamilaza hoạt động
Trang 6
Các loại enzim thương mại GVHD: ThS Tơn Nữ Minh Nguyệt
Cần chú ý rằng trong sản xuất rượi , vai trò của glucoamilaza rất quan trọng
hơn cả α - amilaza. Vì glucoamilaza có thể đường hóa tinh bột đến cùng còn α -
amila thì không thể chuyển hóa tinh bột thành đường len men được
b. Trong sản xuất bia
Nếu như trong sản xuất rượi trước đây, malt đại mạch chỉ được dùng để làm
tác nhân đường hóa (thường chiếm 7 -9 % lượng đại mạch đưa vào sản xuất) thì
trong sản xuất bia, malt đại mạch lại là nguyên liệu chính. Điểm khác nhay nữa là
mức độ sâu sắc của đường hóa tinh bột chứa trong nguyên liệu. Trong sản xuất rượi
đòi hỏi phải thủy phân hoàn toàn tinh bột thành đường dễ lên men. Ngượi lại, tron
g sản xuất bi chỉ cần một sự đường hóa nửa vơi, nghóa là phải còn lại các dextrin để
tạo cho bia có vò đặc trưng và khả năng tạo bọt
Hiện nay ỏ nhiều nước trên thế giới người ta chỉ thay thế 25-50% malt băng
nguyên liệu phi malt, nghóa là bằng các hạt chứa nẩy mầm như dại mạch loại hai
và loại va, ngô đã lây hết chất béo,…. Trong trường hợp này, người ta dùng đến chế
phẩm amilaza để có được mức độ đường hóa cần thiết cho chất lượng bia. Để dùng
được mục đích này, người ta dùng sản phẩm A. oryzae. Khi dùng 50% nguyên liệu
phi malt thì phải dùng khoảng 1% canh trường A. oryzae khô và một ít axit lactíc
để tạo PH cần thiết cho enzim hoạt động
một số nước như Đan Mạch, Pháp, Nhật Bản, Mỹ để đường hóa nguyên
liệu phi malt người ta dùng chế phẩm amilaza của vi khuẩn. Trong những trường

hợp đó có thể thay thế 20 – 30% malt và đôi khi đến 80 – 90% malt băng nguyên
liệu phi malt
Ngoài ra trong sản xuất bia, người ta còn dùng một số enzim khác để phá vỡ
cấu trúc của malt và của hạt phi malt, phức hệ enzim của Trichotheccium roseum
có tác dụng đến thành phần tế bào của nguyên liệu do đó sẽ giải phóng ra tinh bột
và làm tăng độ trích lý của nguyên liệu
Trang 7
Các loại enzim thương mại GVHD: ThS Tơn Nữ Minh Nguyệt
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA
Trang 8
Nguyên liêu
Malt
Nghiền xay
Đường hóa
Loc, rửa bả
Nấu hoa houblon
Tách bã hoa
Làm nguội sơ bộ
Làm lạnh
Lên men chính
Lên men phụ
Lọc bổ sung CO
2
Đóng gói: bao bì
bia thành phẩm
(chai lon)
Bia hơi
GMaltạo (N/l phi malt)
Maltnghiền xay
MaltDòch hóa

Nấu chínMalt