Chương 3 Enzym

CHƯƠNG III: ENZYM
I. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ENZYM
1. Đònh nghóa
Enzym là chất xúc tác sinh học có bản chất là protein
(biocatalisateur).
Enzym cũng là một loại protein nên nó có đầy đủ các tính chất
của protein.
MEnzym = 10.000 – 1.000.000 D, ngắn nhất là ribonuclease 12.700 D.
Dễ tan, có cấu trúc hình cầu,
Đã khám phá khoảng 2000 Enzym trong đó hơn 200 Enzym thu
được ở dạng tinh thể.
2. Cấu tạo Enzym
Phân loại
(1) Enzym một thành phần (Enzym 1 cấu tử, Enzym đơn giản): chỉ cấu
tạo từ các acid amin, từ chuỗi polypeptid (protein đơn giản)
(2) Enzym 2 thành phần (Enzym 2 cấu tử, Enzym phức tạp): ngoài
chuỗi polypeptid còn có phần phi protein (protein phức tạp)
 Chuỗi polypeptid: chất mang, Apoenzym, Apoferment
 Phi protein: nhóm hoạt hóa, Coenzym – cofactor, Coferment
• Coenzym: phần phi protein có liên kết lỏng lẻo với
apoenzym, và dễ dàng tách ra khi dùng phương pháp thẩm
tích (đa số là vitamin)
• Cofactor (nhóm ngoại): phần phi protein gắn với apoenzym
bằng liên kết đồng hóa trò bền vững, và không thể tách ra
độc lập (ion kim loại là nhóm ngoại)


Cấu tạo
 Điểm khác biệt so với protein bình thường là sự hình thành các
trung tâm hoạt động
Trung tâm hoạt động (TTHĐ)

Phần cấu trúc mà nơi đó trực tiếp xảy ra các phản ứng xúc tác được
gọi là trung tâm hoạt động của Enzym
 Enzym 1 cấu tử
 TTHĐ thường là các nhóm đònh chức có hoạt tính cao, và không
tham gia vào việc tạo thành trục chính của chuỗi polypeptid.
Các nhóm này ở xa nhau nhưng vơí cấu trúc bậc 3,4 chúng sẽ
tiến lại gần nhau hình thành TTHĐ
 Nhóm –SH của cystein
 Nhóm –OH của serin, tyrosin
 Nhóm ε-NH2 của lysin
 Nhóm –COOH của acid glutamic, aspartic
 Vòng himidazol của histidin

N

NH

 Indol của tryptophan
 Cấu trúc không gian của Enzym bò biến đổi thì khả năng hoạt
động của TTHĐ bò biến đổi và hoạt tính của Enzym cũng bò
biến đổi.
 Một Enzym có thể có 1 hay nhiều TTHĐ. Các TTHĐ trên cùng
một Enzym có thể giống nhau hoặc khác nhau về cấu tạo và
chức năng.
 Enzym hai cấu tử:
TTHĐ thường bao gồm nhóm ngoại hay coenzym và các nhóm chức
của acid amin
• Coenzym quyết đònh kiểu phản ứng hóa học và trực tiếp tham gia
kết hợp với cơ chất (thủy phân, oxy hóa, tổng hợp, phân ly,…)
 Apoenzym chọn lọc cơ chất và ảnh hưởng đến cường độ phản

ứng (protein, lipid, glucid,…)


Cơ chế ổ khóa, chìa khóa (mô hình Fisher)
TTHĐ của Enzym có cấu tạo nhất đònh và chỉ cho phép cơ chất có cấu
tạo tương ứng kết hợp vào, như chìa khóa tra vào ổ khóa.
 Không giải thích được các kiểu đặc hiệu nhóm

Cơ chế Koshland (mô hình tiếp xúc cảm ứng)
 TTHĐ của Enzym chỉ hình thành trong quá trình tiếp xúc giữa
Enzym và cơ chất.
 Khi chưa có cơ chất, các nhóm chức năng của TTHĐ chưa ở tư thế
sẵn sàng hoạt động.
 Khi tiếp xúc với một cơ chất nào đó, cảm ứng không gian sẽ biến
đổi hình dạng của Enzym, các nhóm chức năng đònh hướng thích
hợp và chính xác và cấu trúc không gian TTHĐ thay đổi để gắn
với cơ chất, thực hiện quá trình xúc tác.
 Giải thích thỏa đáng được tính đặc hiệu nhóm

Trung tâm dò lập thể (TTDLT)
Ngoài TTHĐ làm chức năng xúc tác, một trung tâm khác có nhiệm
vụ điều chỉnh hoạt tính của Enzym gọi là trung tâm điều chỉnh hay
trung tâm dò lập thể.
Đây là 2 cấu trúc riêng biệt, có tác dụng tương hỗ.
 TTDLT dương: khi kết hợp với chất dò lập thể có thể làm
tăng hoạt tính Enzym hoặc là Enzym từ trạng thái không
hoạt thành hoạt động.
 TTDLT âm: khi kết hợp với chất dò lập thể, Enzym sẽ giảm
hay mất hoạt tính.

Phức hợp Enzym
 Nhiều chu trình chuyển hóa trong cơ thể sinh vật gồm nhiều phản
ứng liên tiếp nhau, sản phẩm của phản ứng này lại là cơ chất của
phản ứng sau.
 Mỗi phản ứng được một Enzym xúc tác, vì vậy trong chu trình sẽ
có nhiều loại Enzym hoạt động.
 Các Enzym này hoặc hoạt động riêng lẻ, hoặc kết hợp với nhau
thành phức hợp Enzym.
 Phức hợp Enzym là tổ hợp nhiều Enzym cùng xúc tác cho một
quá trình sinh hóa.
Tiền Enzym (Proenzym, zimogen)
Phần lớn các Enzym được tổng hợp trong cơ thể thành những phân tử
Enzym có sẵn hoạt tính sinh học.
Có những Enzym được tổng hợp ở dạng trung gian chưa có hoạt tính
xúc tác được gọi là tiền Enzym (zimogen hay proenzym).
Đa số Enzym một cấu tử, nhất là Enzym của hệ tiêu hóa thường tồn
tại ở trạng thái chưa hoạt động (Pepsinogen tại bao tử, Trypsinogen tại
thành ruột, Protrombin gây đông tụ máu)
Cơ chế chuyển zimogen thành Enzym hoạt động:
Tác nhân hoạt hóa tiền Enzym thường là một Enzym khác, hoặc pH.


3. Tên gọi của Enzym
Tên thông dụng
 Tên gọi quen dùng, thường là tên người tìm ra hoặc tùy tiện theo
ý tác giả, không theo quy ước nào và cũng không nói lên kiểu
phản ứng.
 Pepsin, trypsin, catalase, amilase, rennin, bromelin, papain, …
Tên hệ thống

 Được Hội nghò Sinh Hóa Quốc tế lần thứ 5 (1961) qui đònh:
Tên cơ chất + tên phản ứng + ase (aza, az)
Pyruvat decarboxylase - khử CO2 của acid pyruvic
Glucophosphat isomerase - chuyển đồng phân gốc phosphate
trong dẫn xuất của glucose


Nếu phản ứng bao gồm hai sự chuyển hóa tương hỗ thì người ta
còn thêm vào sau phần thứ hai của tên gọi một dấu ngoặc.

COOH

COOH
H2N CH

+

O2

L-acidamin oxydoreductaza (deamin)

R

L-acid amin



Mỗi Enzym có 1 mã số

C O

+

NH3

+

R
E C X. X. X. X
(1) (2) (3) (4)

4 chữ X là 4 số (1): nhóm chính (lớp)
(2): nhóm phụ (phân lớp)
(3): phân nhóm phụ (tổ)
(4): tên Enzym, thứ tự của E trong phân nhóm phụ
I : oxihóa khử oxydoreductase
II : chuyển hóa dạng đồng phân, isomerase (EC.2.7.7.16 - ribonuclease)
III : phản ứng thủy phân, hydrolase (EC 3.1.1.3 - thủy phân chất béo)
IV : phân cắt tạo nối đôi, liase
V : quá trình chuyển nhóm chức, transferase
VI : tổng hợp từ các chất đơn giản, ligase (synthetase)

H2O


II. VAI TRÒ XÚC TÁC CỦA ENZYM
1. Cơ chế tác dụng của Enzym

GĐ 1: tạo phức ES
Xảy ra nhanh chóng và cần năng lượng hoạt hóa thấp.

Phức ES không bền, chỉ tồn tại trong một thời gian ngắn.
GĐ 2: hoạt hóa cơ chất S
Khi tạo thành phức ES, ở phân tử cơ chất có sự chuyển hóa: sự phân
bố lại nội năng do đó có sự chuyển vò electron, hoặc phá vỡ các liên
kết đồng hóa trò, hình thành các liên kết mới trong phân tử cơ chất,
làm cơ chất bò kích thích và sẵn sàng chuyển hóa tạo sản phẩm.
Mức năng lượng hoạt hóa của giai đoạn này cũng không cao.
GĐ 3: tạo sản phẩm protein
Cơ chất sau khi được hoạt hóa sẽ biến đổi về chất để hình thành chất
mới và phân ly khỏi Enzym tạo thành sản phẩm protein.
TD: xét 1 phản ứng thủy phân
Enzym thủy phân thường có 2 trung tâm hoạt động
AB +
HOH
AOH +
BH
Hydrolase

So sánh với chất xúc tác hóa học


Điều
kiện
phản
ứng

Xúc tác hóa học
Xúc tác Enzym
p suất cao, nhiệt độ cao, p suất thường, nhiệt độ thường,
thời gian dài, nồng độ xúc thời gian ngắn, nồng độ xúc tác

tác cao, hiệu suất thấp
nhỏ, hiệu suất triệt để
acid đặc, nhiệt độ cao, áp suất, thiết bò
hiệu suất thấp

Cellulose

Glucose

E. cellulase
Vài giờ, điều kiện bình thường (bao tử bò nhai lại)

Hiệu
quả
năng
lượng

Cao
Saccharose

Thấp
Q = 32.000 cal/mol

Fructose + Glucose

Acid, Q = 25.000 cal/mol
E. invertase, Q = 9.400 cal/mol

Mạnh hơn
Cường Yếu hơn

1 mol Fe3+ xúc tác phân ly 10-6 mol/phút
độ
2H2O2
2H2O + O2
phản
ứng
1 phân tử catalase có 1 nguyên tử Fe phân ly 5.10 6 mol/phút
Vận
tốc
phản
ứng

Chậm

Tính
đặc
hiệu

1 chất xúc tác có thể xúc Có khả năng chọn lọc cơ chất rất
tác cho rất nhiều phản ứng cao. Một Enzym chỉ xúc tác cho
một vài phản ứng hay chỉ một
phản ứng duy nhất.
chỉ có khả năng tác dụng Thay đổi hoạt tính dưới tác động
giống nhau, và bản thân của các yếu tố môi trường, t 0, pH,
chúng là một hợp chất hóa yếu tố hóa học. Có thể tách ra từ
học, không phải là hợp chất cơ thể sinh vật và bảo toàn hoạt
sinh học
tính của nó ở ngoài cơ thể

Hoạt

tính
xúc
tác

Tinh bột

Nhanh
Amylase, nhiệt độ thường, vài phút
Acid, đun sôi trong vài giờ

III. HOẠT TÍNH CỦA ENZYM

Glucose


1. Đònh nghóa
 Hoạt tính của Enzym là khả năng chuyển hóa cơ chất thành sản
phẩm.
 Hoạt tính càng cao thì lượng sản phẩm tạo thành trong một đơn
vò thời gian càng nhiều, tốc độ phản ứng càng nhanh.
2. Xác đònh hoạt tính của Enzym
Phản ứng Enzym:

E+S

[ES]

E+P

[1] Xác đònh vận tốc chuyển hóa cơ chất: lượng cơ chất S mất đi trong

một đơn vò thời gian
[2] Xác đònh vận tốc tạo thành sản phẩm: lượng sản phẩm tạo thành trong
một đơn vò thời gian
[3] Xác đònh nồng độ thấp nhất của E để chuyển hóa hết một lượng cơ
chất xác đònh
Hoạt tính của Enzym:
Số đơn vò hoạt động trong một đơn vò chế phẩm Enzym
Đơn vò hoạt động của Enzym (UI):
Lượng Enzym tối thiểu cần thiết để chuyển hóa 1µmol cơ chất sau 1
phút ở điều kiện tiêu chuẩn (là điều kiện t 0, pH,…thích hợp nhất để
Enzym đó hoạt động)
Hoạt tính riêng (hoạt độ riêng):
Số đvò hoạt động trong một đơn vò khối lượng hay thể tích chế phẩm.
Biểu thò độ tinh sạch Enzym. Hoạt độ riêng càng cao, chế phẩm Enzym
càng tinh sạch.
TD: Enzym papain trong vỏ đu đủ
1 g vỏ đu đủ

30 UI/g

1g chế phẩm I (đã loại tạp chất lần I)

3000 UI/g

1g chế phẩm II (loại tạp chất lần II)
Hoạt tính phân tử
Số đơn vò hoạt động trong 1 mol Enzym

300000 UI/g

Đơn vò này chỉ dùng trong một số trường hợp đặc biệt khi Enzym đã
được tinh chế đến dạng tinh khiết và có thể xác đònh được phân tử
lượng của nó.
TD: urease có M = 480000
Hoạt tính toàn phần
Tổng số hoạt độ của toàn bộ chế phẩm Enzym, dùng để tính hiệu suất
tinh chế
TD: 1kg vỏ đu đủ
5g chế phẩm I
0.03g chế phẩm II

30 UI/g
3000 UI/g
300000 UI/g

TA = 30000 đv
TA = 15000 đv
TA = 9000 đv

3. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính Enzym (tốc độ phản ứng E)
Ảnh hưởng của nồng độ Enzym
Thừa cơ chất S:
vận tốc phản ứng sẽ tăng tuyến tính đến khi
toàn bộ Enzym đều tham gia phản ứng.
Nồng độ Enzym lớn: vận tốc phản ứng sẽ tăng đến khi hết cơ chất S
Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất S
Phương trình Michaelis – Menten: biểu diễn mối quan hệ giữa vận tốc
phản ứng và nồng độ cơ chất [S]
E

K+1
K-1
K+2

+

K -1

[ES]

K +2

E

+

P

hằng số tốc độ của phản ứng tạo phức [ES]
hằng số tốc độ của phản ứng phân ly phức [ES] ngược lại
hằng số tốc độ của phản ứng phân ly phức thành sản phẩm
v = Vmax

Km

S

K +1

[S]
Km + [S]

Với

Km =

K-1 + K+2
K+1

hằng số ái lực của Enzym đối với cơ chất S.
Nếu có cùng một lúc nhiều Enzym cùng tác động lên cơ chất,
Enzym nào có Km nhỏ nhất thì Enzym đó sẽ tác động xúc tác
chuyển hóa cơ chất đó.
Ảnh hưởng của nhiệt độ
• Nhiệt độ tăng: vận tốc phản ứng tăng.


• Với đa số Enzym: T0opt = 40-600C (T0opt E.ĐV thường thấp hơn E.TV)
• Khi nhiệt độ tăng cao, vì có bản chất là protein nên E bò biến tính
và mất hoạt tính xúc tác.
T0 = 700C
E bắt đầu mất hoạt tính.
o
0
T = 100 C E hoàn toàn mất hoạt tính.
• Enzym chòu t0 cao: papain T0opt = 800C, termamyl T0opt = 900C
• Ứng dụng của yếu tố nhiệt độ
T0opt
tốc độ phản ứng cao nhất, khi cần thu sản phẩm p.ứng

0
T thấp
bảo quản E, Vpư = 0, Enzym không biến tính
T0 > 40, 50
vô hoạt Enzym, nhiệt độ thanh trùng.
Ảnh hưởng của pH
pHopt là pH mà ở đó tốc độ phản ứng xảy ra cực đại. pH opt của E
dao động trong một khoảng gọi là vùng pHopt
Đối với đa số Enzym, pHopt trong vùng acid yếu, kiềm yếu gần vùng
trung tính. Một số Enzym có pHopt ở vùng rất acid hay rất kiềm
(Pepsin - pHopt = 2; Trypsin - pHopt = 8 – 9)
Vùng pH biến tính thuận nghòch: vùng pH mà hoạt tính của E mất
đi, nhưng khi đưa về pHopt, hoạt tính E lại được khôi phục
Vùng pH bất thuận nghòch: vùng pH mà hoạt tính E mất đi không
thể nào khôi phục lại.
Phản ứng Enzym thuận nghòch thì pHopt(T) ≠ pHopt(N)
CH3
HC OH
COOH
acid lactic

CH3

pHopt=8

C O

pHopt=6

COOH

acid pyruvic

Enzym lactat dehydrogenase (coenzym NAD

NADH2)

Tuỳ cơ chất mà pHopt của cùng một Enzym cũng thay đổi
Pepsin: S là hemoglobin thì pHopt=1,8 / S là casein thì pHopt=2,2
Ứùng dụng của yếu tố pH
 Tăng tốc độ phản ứng
 Tách chiết Enzym, tinh sạch Enzym
 Vô hoạt Enzym
thuận nghòch
Ảnh hưởng của chất kích thích (chất hoạt hóa)

pHopt
pH thuận nghòch
pH

bất


 Chất có khả năng làm tăng thêm tốc độ phản ứng E, hoặc biến E từ
trạng thái không hoạt động sang trạng thái hoạt động.
 Các chất hoạt hóa có bản chất rất khác nhau:
 Coenzym (vit): khi có mặt chúng thì E mới có hoạt tính xúc tác
 Ion kim loại:
hoạt hóa trực tiếp vì nó tham gia vào thành phần
của trung tâm hoạt động hoặc là cầu nối giữa E và S (Ca 2+cần
để hoạt hóa E amylase, trypsin,… K +, Na+, Mg2+,Fe2+, Fe3+, Mo4+

cũng là chất hoạt hóa cho nhiều loại E, TTHĐ của Ascorbat
oxydase là Cu)
Ảnh hưởng của chất kìm hãm (chất ức chế)
Chất bổ sung vào phản ứng sẽ làm giảm tốc độ phản ứng E, hoặc là
vô hoạt Enzym, ký hiệu là I (Inhibitor)
 Kìm hãm thuận nghòch: khi có mặt chất kìm hãm I, hoạt động E yếu
đi, khi loại bỏ I thì hoạt tính E trở lại như cũ.
 Kìm hãm bất thuận nghòch: khi có mặt chất kìm hãm I, hoạt động E
yếu đi, nhưng khi loại bỏ I, E không trở lại hoạt tính ban đầu
 Kìm hãm cạnh tranh: I có cấu tạo hóa học gần giống cấu tạo hóa học
của cơ chất, tranh giành kết hợp với TTHĐ của E làm cho lượng cơ
chất S phản ứng với E bò giảm xuống, tốc độ phản ứng giảm.
Nồng độ I càng cao, vận tốc phản ứng càng giảm, cần tăng nồng độ
cơ chất S để loại bỏ tác dụng của I
COOH

COOH

CH2

CH2

CH2

COOH
(I) acid malonic

COOH
E.Succinat dehydrogenase

COOH
acid succinic

 Kìm hãm không cạnh tranh:

CH
CH
COOH
acid fumaric


 Chất kìm hãm I có cấu tạo hóa học khác với cấu tạo hóa học
của cơ chất
 Không liên kết với E ở TTHĐ mà làm thay đổi cấu trúc không
gian của TTHĐ làm cho E không tác dụng được với cơ chất.
 Vận tốc phản ứng E lúc này chỉ tùy thuộc vào nồng độ I mà
không có cách khắc phục.
•

•

•

 Thí dụ về I không cạnh tranh
Thuốc Sulphamid trò đau bụng tiêu chảy. TTHĐ của VSV đường ruột
chứa p-aminobenzoic, sulphamid sẽ thế chỗ của p.a.s. làm E bò vô
hoạt dẫn đến VSV chết
Hợp chất CN kết hợp với Fe của E citocromoxydase (E điều khiển
sự hô hấp) làm vô hoạt E này, ta sẽ bò ngạt thở và chết.
Cơ chất S hoặc sản phẩm P thừa cũng có thể là chất kìm hãm không

cạnh tranh ức chế hoạt động của E


IV. TÍNH ĐẶC HIỆU CỦA ENZYM
1. Đònh nghóa:
Mỗi E chỉ có thể xúc tác chuyển hóa một hay một số chất nhất đònh
theo một kiểu phản ứng nhất đònh, tùy vào cấu tạo của TTHĐ. Sự lựa
chọn này của E được gọi là tính đặc hiệu của E
Đặc hiệu quang học
 Mỗi E chỉ có thể xúc tác với một dạng đồng phân quang học

Fumarat hydratase chỉ tác dụng lên dạng L-acid malic mà không
tác dụng với D-. Theo chiều ngược lại, nó cũng chỉ tác dụng lên
dạng trans-a. fumaric mà không tác dụng với dạng cis.
COOH

+H2O

CH
CH

COOH

acid fumaric (trans)

-H2O

COOH
HO CH
CH2

COOH
L-acid Malic

 Có E xúc tác cho phản ứng chuyển hóa qua lại giữa các dạng
đồng phân quang học.
Lactat-transmerase xtác pứng chuyển D-a. lactic thành L-a. lactic
Đặc hiệu kiểu phản ứng
Mỗi E chỉ có thể xúc tác cho 1 kiểu phản ứng chuyển hóa nhất đònh (E
thủy phân, tổng hợp, chuyển vò, đồng phân hóa, oxy hóa khử, …)
Đặc hiệu kiểu cơ chất
∗ Đặc hiệu nhóm tương đối:
Chỉ cần 1 điều kiện – bản chất của liên kết (bromelin, lipase)
∗ Đặc hiệu nhóm tương đối:
Cần 2 điều kiện – liên kết và cấu tạo của 1 trong 2 cấu tử tạo thành
liên kết (aminopeptidase; carboxylpeptidase; tripsin/lkết peptid,
R1=Arg, Lys; Chimotrypsin/ lkết peptid, R1=Phe, Tryp, Tyr; Pepsin/lkết
peptid, R2=Phe, Leu)
∗ Đặc hiệu tuyệt đối:
Cần 3 điều kiện - liên kết và cấu tạo của cả 2 cấu tử tạo thành liên kết
(glucoxydase, ascorbat-oxydase, arginase, urease,…)


2. Phân loại Enzym theo tính đặc hiệu
Thể hiện qua cách gọi tên hệ thống và ký hiệu nhóm
[1] Oxydoreductase (E xúc tác phản ứng oxy hóa khử)
Tên chất cho H+: tên chất nhận H+ + oxydoreductase
[2] Transferase: (E. xúc tác phản ứng chuyển vò)

∗
∗

∗
∗
∗
∗

Tên nhóm chuyển vò + transferase
Acyltransferase: chuyển vò nhóm acyl qua CoA
Glucotransferase: chuyển vò nhóm đường (pentose, hexose)
Aminotransferase: chuyển vò nhóm NH2 (amin)
Phosphotransferase: chuyển vò gốc P
Metyltransferase: chuyển vò gốc –CH3
Carboxyltransferase: chuyển vò gốc –CO2

[3] Hydrolase: (E. xúc tác phản ứng thủy phân)
∗ Peptihydrolase: thủy phân liên kết peptid.
∗ Esterase: xúc tác phản ứng thủy phân liên kết ester (lipase,
phosphatase, lecithinase,…)
∗ Glucosidase: thủy phân liên kết ester của gốc đường
[4] Liase: (E. xúc tác phản ứng phân cắt không có H2O)
Tên cơ chất + tên nhóm bò cắt + Liase
∗ Decarboxylase: cắt CO2
∗ Hydratase: loại bỏ và kết hợp H2O
[5] Isomerase: (E. xúc tác phản ứng đồng phân hóa)
 Glucophosphatisomerase
[6] Ligase /synthetase: (E. xúc tác phản ứng tổng hợp)
 Asparagin synthetase: tổng hợp asparagin
 Glutamin synthetase: tổng hợp glutamin


VI. ỨNG DỤNG CỦA ENZYM (trong công nghệ thực phẩm)

1. Phản ứng thủy phân
Phản ứng thủy phân vừa có nhiều ứng dụng trong việc chế biến các
sản phẩm thực phẩm vừa là nguyên nhân gây hư hỏng thực phẩm.
Đặc điểm của phản ứng thủy phân
∗ Cơ chất: protein, glucid, lipid,…
∗ Enzym: Enzym 1 cấu tử, có nhiều trung tâm hoạt động, cấu trúc bậc
4, số monomer bao giờ cũng chẵn.
Một số Enzym thủy phân
[1]. Protease: thủy phân protein thành peptid và acid amin
+ Enzym phân cắt từ giữa mạch: endopeptidase: pepsin, T, …
+ Enzym phân cắt từ đầu mạch: exopeptidase, carboxylpeptidase
Các loại
+
+
+
•
•
•
•
•

•

•

•
•

•

protease
Enzym
Enzym
Enzym

có nhiều ứng dụng:
Rennin = chimotrypsin (trong dạ dày)
Bromelin (trong dứa)
Papain (trong vỏ quả đu đủ)

Tương: dung dòch acid amin từ protein đậu nành
Nước mắm: dung dòch acid amin từ protein cá
Làm mềm thòt: hỗn hợp papain và bromelin và protease VSV
Trong công nghệ thuộc da: làm mềm da, sạch lông, bóng da
Trong công nghệ tơ tằm: phá bỏ protein cericin để tách được các
sơò tơ và làm tơ bóng
Trong công nghệ mỹ phẩm: lượng nhỏ protease làm da tóc mềm
mại, tẩy bỏ dễ dàng các lớp tế bào già
Xà bông giặt chứa protease sẽ dễ dàng tẩy các vết bẩn khó giặt
như máu, sữa trên vải.
Công nghệ sữa: các protease rennin được dùng để làm phomai
Trong y học: protease dùng để sản xuất môi trường dinh dưỡng
nuôi vi sinh vật, sản xuất huyết thanh miễn dòch
Trong công nghệ làm bánh: protease được đưa vào để thủy phân
một phần protein trong bột mì, tạo acid amin để tham gia phản
ứng melanoidin tạo hương vò, lớp vỏ nâu dòn cho sản phẩm bánh
nướng.


[2]. Amilase:

Có 3 dạng α , β và γ amilase
CH 2 OH

CH 2OH

O
H

H

H

1
OH

OH

H

H

OH

CH 2OH

O

O
H

H

H

H

4

O

OH

H

H

OH

O

.......

OH

H

H

OH

OH

liên kết 1,4-glucozit
CH 2OH

AM
AP =

CH 2OH

O
H

H

OH

OH

H

H

OH

O
H

AM : Amilo

1
4

H

1

O

OH

H

H

OH

6

CH 2OH

CH2

O
H

OH

H

H

OH

AP: Amilo pectin

CH 2OH

O
H

H

1
OH

liê n kết 1,6-glucozit

O

O
H

H

H

H

4

O

OH

H

H

OH

O

OH

H

H

OH

O.........

liên kết 1,4-glucozit

α-amilase (3.2.1.1): endoglucozidase
•
Có trong nước bọt, hạt nảy mầm, trong tụy tạng, nấm mốc, vi
khuẩn.
•

Bền nhiệt: t0 > 700C, kém bền với acid.
•
Cắt liên kết bất kỳ trừ liên kết kế bên gốc khử 1,4-glucoside,
không cắt được liên kết 1,6-glucoside
•
Sản phẩm thủy phân: glucose, alpha dextrin (mạch ngắn)
•
Làm độ nhớt dòch hồ giảm nhanh nên còn gọi là E. dòch hóa
β-amylase (3.2.1.2) : exoglucozidase
•
Có trong thực vật (hạt,củ)
•
T0opt thấp = 50 – 600C, t0=700C mất hoạt tính, bền acid
•
Cắt đứt liên kết 1,4-glucoside từ đầu không khử từng 2 gốc, chỉ
phân giải 40-50% tinh bột, gọi là E. đường hóa.
•
Sản phẩm thủy phân: maltose, beta dextrin (mạch dài)
γ-amylase (3.2.1.3): glucoamylase
•
Có ở vi sinh vật, gan động vật
•
pHopt = 3.5-5.5 , t0= 60-700C
•
Thủy phân từng gốc glucose, thủy phân được cả liên kết 1,4 và
1,6-glucoside.
•
Sản phẩm thủy phân: glucose

Ứng dụng của E.amylase
•
Trong công nghệ sản xuất rượu bia dùng để đường hóa tinh bột,
thường ta dùng malt, trong malt vừa có amilase vừa có tinh bột,
bia từ malt là ngon nhất.
•
Sản xuất mạch nha, đường glucose từ tinh bột.
•
Làm cơm rượu , bánh mì, mạch AM và AP bò cắt 1 phần bánh sẽ
bung, nở xốp hơn, cắt nhiều quá thì sẽ bò xẹp bánh..
•
Trong công nghệ dệt, amilase còn dùng để tẩy sạch lớp hồ trên
vải, làm cho vải mềm hơn, dễ tẩy trắng, dễ bắt màu nhuộm.
Người ta còn dùng amilase để wash vải jean thay thế cho lực cơ
học.
[3] Pectinase
Pectin trong dòch trái cây làm cho độ nhớt dòch quả tăng lên, nếu
sản xuất dòch ép sẽ bò hiệu suất thu hồi thấp
E. pectinesterase
COOCH 3

COOH

O
OH

H

H

OH

H

H

OH

H

O
H

O
H

COOCH 3

O
O

OH

H

H

OH

O

H

H

OH

H

H

OH

O
H

OH

H

H

OH

E. polygalacturonase
E pectinase = E. pectinesterase + E. polygalacturonase sẽ thủy
phân pectin và làm độ nhớt của dòch quả giảm rõ rệt (ƯD trong
công nghệ chế biến nước quả.
[4] Cellulase
Thủy phân cellulose tạo sản phẩm đường, được bổ sung vào các
SP thực phẩm của người và động vật giúp thức ăn dễ tiêu hóa

hơn.
Phá hủy màng tế bào thực vật, làm tăng hiệu suất trích ly các
chất bên trong tế bào.
Thủy phân phế liệu gỗ làm thức ăn gia súc.
Cellulase có trong bao tử ĐV nhai lại, thu nhận từ canh trường
nấm mốc Asp. Oryzae, Asp. Awamori, …


2. Phản ứng oxy hóa khử
Sử dụng E. oxy hóa khử để tạo màu sắc, hương vò đặc trưng cho
sản phẩm
 Sản xuất trà (tannin - xanh, vàng, đỏ, đen)
 Sản xuất chocolate từ cacao (polyphenol, phản ứng Maillard)
 Sản xuất thuốc lá (nicotin
 Sản xuất rượu, bia, giấm, acid hữu cơ,…
Các loại E. oxy hóa khử
 E. Ascorbatoxydase (oxy hóa vitamin C)
 E. Polyphenoloxydase (oxy hóa polyphenol)
 Glucooxydase (oxy hóa glucose, loại oxy trong SP giàu protein)
VI. THU NHẬN ENZYM
1. Nguyên liệu: Tế bào động vật, thực vật và vi sinh vật (n.mốc, VK)
2. Quá trình:

Nuôi cấy lấy sinh khối hay canh trường
Tách E. khỏi nguyên liệu (phá vỡ vỏ tế bào, trích ly)
Tinh sạch E (dùng muối bão hòa, tinh sạch bằng
phương pháp màng membrane, sắc ký cột, sắc ký điện
di,…)
Bảo quản E (điều kiện lạnh, kín)

3. Cố đònh Enzym:

Hấp phụ lên chất mang có phân tử lượng lớn
Gắn trên mạng gel
Gắn bằng liên kết đồng hóa trò
Encapsul hóa


VII. XÁC ĐỊNH HOẠT TÍNH ENZYM
1. Xác đònh hoạt tính amilase theo wohlgemuth
Nguyên tắc
− Phương pháp Wohlgemuth dựa vào việc tìm nồng độ Enzym thấp
nhất để thủy phân tinh bột đến các sản phẩm không màu với Iod.
− Đơn vò Wohlgemuth là lượng Enzym cần thiết để thủy phân 1mg

tinh bột sau 30 phút ở 37oC có Cl- làm chất hoạt hóa.

Tiến hành khảo sát hoạt tính amilase
− Chuẩn bò dãy 10 ống nghiệm với nồng độ E. giảm dần (giảm 2
lần ở ống kế tiếp sau) có chất hoạt hóa là NaCl và lượng cơ chất
tinh bột bằng nhau ở cả 10 ống.
o

− Tiến hành phản ứng E. trong tủ điều nhiệt ở 37 C. Sau 30 phút

lấy ra, thêm vào mỗi ống nghiệm 1ml H 2SO4 10% (để chấm dứt
hoạt tính của Enzym) và 2 giọt I2/KI, lắc đều.
− Ghi nhận ống nghiệm có nồng độ enzym nhỏ nhất xảy ra thủy

phân hoàn toàn tinh bột, tức là ống màu vàng, sau nó là ống có

màu đỏ tím (chưa thủy phân hoàn toàn)

Tính kết quả

m ×V 1
V2
V1 – Thể tích dòch chiết E cho vào ống nghiệm đầu tiên
V2 – Thề tích dòch chiết E, mL
m – Lượng mẫu cân vật phẩm chứa Enzym [mg]

Lượng Enzym được cho vào ống nghiệm đầu tiên:

− Một đơn vò Wohlgemuth (W) :

W=

n=

n
F ×5

F – độ pha loãng của ống nghiệm có nồng độ E nhỏ nhất thủy
phân hoàn toàn tinh bột (ống nghiệm có màu vàng)
− Số đơn vò Wohlgemuth trong 1mL dòch chiết E (Nw) : Nw =

n
V 1 ×W


2. Khảo sát hoạt tính protease bromelin

Nguyên tắc
Tiến hành phản ứng thủy phân các cơ chất protein (hemoglobin,
casein, albumin,…) bằng E Bromelin.
Xác đònh lượng sản phẩm acid amin tạo thành từ phản ứng thông
qua lượng Tyrosin tạo thành.
Do các peptid trong sản phẩm thủy phân có chứa Tyr. Đònh lượng
Tyr tạo thành bằng cách so sánh lượng Tyr đó với lượng Tyr
chuẩn, đã biết trước nồng độ. Dùng thuốc thử Folin, rồi so màu
trên máy quang phổ so màu.
Tính kết quả
− Hoạt tính của enzym Bromelin được biểu thò là số µg tyrosin sinh

ra do sự thủy phân Hb (Alb) của enzym có trong 1mL dung dòch
hay 1mg hỗn hợp chứa Bromelin trong 1 phút.

− Công thức tính hoạt tính Bromelin

450 × ∆ODm 1 x1
× × [UI / ml ]
∆ODt
10 x 2

x1 – số ml dung dòch tysosin chuẩn
x2 – số ml dung dòch chứa enzym
∆ODm = ODm – ODk
∆ODt = ODt – ODk
ODm – độ hấp thu của ống mẫu
ODt – độ hấp thu của ống tyrosin chuẩn
ODk – độ hấp thu của ống không