Báo cáo môn hóa sinh thực phẩm: Nguồn thu nhận và ứng dụng protease

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM

KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

-------------------------HI------------------------BÀI BÁO CÁO MÔN HÓA SINH THỰC PHẨM

NGUỒN THU NHẬN VÀ ỨNG
DỤNG PROTEASE

GVBM : Trần Bích Lam
Nhóm thực hiện :
1. Ngô Tú Anh
2. An Thị Thùy Dung
3. Đặng Thị Mỹ Duyên
4. Trần Thị Thu Linh
5. Lưu Hồng Mẫn
6. Võ Nguyệt Minh
7. Phan Trung Thành


THÀNH VIÊN THỰC HIỆN :
STT
Thành viên
1
Ngô Tú Anh

MSSV
60600058

2
3

4
5

An Thị Thùy Dung
Đặng Thị Mỹ Duyên
Trần Thị Thu Linh
Lưu Hồng Mẫn

60600316
60600368
60601272
60601454

6

Võ Nguyệt Minh

60601496

7

Phan Trung Thành

60602229

Thực hiện
-Tổng quát, ứng dụng
- Biên tập
-Bromelin
- Ứng dụng

- papain
- chymosin
- pepsin
- Trypsin,
- Chymotrypsin
- Protease vi sinh vật

MỤC LỤC
Giới thiệu, mục lục

................................ 1

1. Tổng quát protease

................................ 2

2. Proteae nguồn gốc thực vật
- Papain
- Bromelin

................................ 7
................................ 7
................................ 11

3. Protease nguồn gốc động vật
- Trypsin
- Chymotrypsin
- Chymosin
- Pepsin

................................
................................
................................
................................
................................

4. Protease nguồn gốc vi sinh vật

................................ 22

Tài liệu tham khảo

13
13
15
18
20

................................ 39

1


TỔNG QUÁT VỀ PROTEASE
I. TÌM HIỂU SƠ BỘ VỀ ENZYM
1. Enzym
- Enzym là một loại protein được sinh vật tổng hợp nên, tham gia
vào các phản ứng sinh học.
2. Đặc tính chung của enzym
- Enzym được tạo ra trong tế bào sinh vật

- Enzym tham gia phản ứng cả trong tế bào sống và cả khi được
tách khỏi tế bào sống.
- Enzym có thể tham gia xúc tác các phản ứng trong và ngoài cơ
thể từ giai đoạn đầu đến giai đoạn cuối giải phóng hoàn toàn năng lượng
dự trữ trong các hợp chất hóa học. Trong chuỗi chuyển hóa hở hay chuỗi
chuyển hóa khép kín, sản phẩm của phản ứng trước là cơ chất cho phản
ứng sau.
- Enzym có thể được thực hiện một phản ứng: xảy ra ngoài tế bào
(như trong ống nghiệm)
- Phản ứng enzym tiêu hao năng lượng rất ít, hiệu suất và tốc độ
cao
- Enzyme tính chọn lọc cao
- Enzym chịu sự điều khiển bởi gen và các điều kiện phản ứng.
3. Bản chất hóa học của enzym
Nhóm enzym đơn cấu tử : Thành phần cấu tạo chỉ có protein.
Nhóm enzym đa cấu tử :
- Gồm 2 phần:
+ Phần I: protein thuần : apoprotein hay apoenzym
+ Phần II: thành phần không phải protein : cofactor – chúng
có thể gắn chặt (prosthetic) hoặc lỏng lẻo với phần protein (coenzym)
Ngoài ra còn có một số kim loại giữ vai trò liên kết giữa enzym và cơ
chất, giữa apoenzym và coenzym, tham gia vận chuyển điện tử.
II. PROTEASE
1) Định nghĩa
Protease la enzyme thủy phân các liên kết peptit trong phân tử
protein giải phóng các axit amin,peptone hoặc ditripepton
2) Phân loại
Protease được phân loại dựa trên các đặc điểm riêng của chúng
cũng như cấu tạo trung tâm hoạt động enzyme, hiện tại được chia làm 6
nhóm chính :

2


- Serine proteases
- Threonine proteases
- Cysteine proteases
- Aspartic acid proteases
- Metalloproteases
- Glutamic acid proteases
III. NGUỒN CUNG CẤP
Vì enzyme là những chất không thể chế biến bằng phương pháp
tổng hợp hóa học, nên người ta thường thu nhận chúng từ các nguồn sinh
học.
Enzyme có trong tất cả các cơ quan, mô của sinh vật; nhưng để
thuận lợi về kinh tế, người ta chỉ dùng những vật liệu cho phép thu một
lượng lớn enzyme với hiệu suất cao.
Hiên chúng ta sử dụng 3 nguồn nguyên liệu sinh học cơ bản để thu
nhận protease : Các mô và cơ động vật, mô và cơ quan thực vật, tế bào vi
sinh vật
- Động vật : Thông thường protease động vật có ở tuyến tiêu hóa
(niêm mạc dạ dày, niêm mạc ruột non, tuyến tụy…).
Vd: Pepsin từ niêm mạc dạ dày và dịch vị của động vật bậc cao.
Chymosin “rennin” có trong ngăn thứ tư dạ cỏ bê non dưới 5 tháng tuổi
Tuy nhiên, để sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, protease động
vật ít thuận lợi do sản xuất chúng bị hạn chế và nguồn nguyên liệu thu
nhận enzyme không lớn lắm
- Thực vật : Từ các thực vật bậc cao người ta cũng thu được một số
chế phẩm enzyme quan trọng
Vd : + Papain thu từ mủ đu đủ xanh
+ Bromelin từ than cây dứa

+ Ficin tách từ dịch ép thân cây sung
Lượng enzyme thu được từ các nguyên liệu thực vật không lớn lắm
so với lượng nhiên liệu tiêu hao
- Vi sinh vật :Hai nguồn nguyên liệu trên không thể dùng dùng
nguyên liệu trong sản xuất công nghiệp qui mô lớn do những hạn chế về
nguyên liệu và công nghệ. Vì vậy, dùng enzyme từ vi sinh vật sẽ khắc
phục được các hạn chế trên.
+ Nguồn nguyên liệu vô hạn
+ Hệ enzyme phong phú
+ Hoạt tính mạnh
+ Có khả năng tăng cường sinh tổng hợp enzyme nhờ chọn giống
+ Vi sinh vật sinh sản với tốc độ cực nhanh
+ Thức ăn nuôi dễ kiếm, rẻ riền
Các protease từ vi sinh vật được ứng dụng nhiều :
Thường sử dụng protease của vi khuẩn và nấm sợi.

3


– Protease kiềm (EC.3.4.21.14) : Còn có tên thương mại là
SUBTILISIN. Có khoảng pH hoạt động là 7 – 11. Trong trung tâm hoạt
động có serine. Chế phẩm dạng bột và dạng hạt có hoạt tính 1 – 6 đơn vị
Anson/gram. Dạng kết tinh có hoạt tính khoảng 25-30 đơn vị Anson/
Gram. Ứng dụng nhiều trong sản xuất chất tẩy rửa.
– Protease trung tính ( EC.3.4.24.4) : Protease trung tính là
metalloenzym có pH hoạt động từ 6-9. Được sản xuất từ Bacillus subtilic,
B. thermoproteolycus và Streptomycesgriceus. Chế phẩm thương mại là
dạng bột có hoạt tính 0.5-2 đơn vị anson/1gam. Ứng dụng trong công
nghiệp sản xuất bia, da và protein thuỷ ngân.
- Protease từ nấm sợi : Protease từ nấm sợi thuộc protease acid,

kiềm và cảtrung tính. Ứng dụng để sản xuất bia và công nghiệp bánh kẹo
và thuộc da
IV. PHƯƠNG PHÁP THU, TÁCH VÀ LÀM SẠCH CÁC CHẾ
PHẨM ENZYME
- Nuối cấy bề sâu
- Nuôi cấy bề mắt
- Điện di
- Sắc ký
- Trao đổi ion
- Lọc gel
- Biến tính chọn lọc
- Kết tủa phân đoạn
- Sắc ký hấp thụ
- Thu từ canh trường bề mặt nấm mốc
- Thu từ canh trường bề sâu vi sinh vật
V. ỨNG DỤNG PROTEASE
1) Trong công nghiệp thịt
- Trong công nghiệp thịt, có thể dùng các chế phẩm protease để
làm mềm thịt
- Chế phẩm enzyme để làm mềm thịt thường là papain hay hỗn hợp
của papain với protease của vi sinh vật
- Tùy theo tính chất thịt mà sử dung các chế phẩm thích hợp
- Chất lượng các loại thịt được nâng cao
- Thời gian chin của thịt rút xuống nhiều lần
- Kỹ thuật làm mềm thịt không phức tạp lắm. Có thể :
+ ngâm thịt trong phức hệ enzyme cần thiết ở pH, nhiệt đô,
nồng độ thích hợp
+ rải lên bề mặt thịt chất làm mềm dạng bột có chứa enzyme
và chất phụ gia
+ Tiêm dung dịch enzyme vào mô

4


+ Đưa dung dịch enzyme vào máu động vật trước khi giết
thịt
2) Trong công nghiệp sữa
- Protease có khả năng làm đông tụ sữa
- Tính chất này từ lâu được ứng dụng vào công nghiệp thực phẩm
- Ứng dụng chính : sản xuất phomát
- Rennin đóng vai trò quan trọng nhất trong công nghệ này
- Người ta đang cố gắng tìm chủng vi sinh vật có tính chất tương tự
hay thay thế một phần rennin
3) Trong công nghiệp thuộc da
- Chất quan trọng nhất của da là collagen, dưới tác dụng của
protease, các chất nhờn tách ra, một số liên kết sơi collagen bị phá hủy.
Kết quả là da thu được có độ mềm nhất định.
- Trước đây, thường dùng các protease thu từ đường tiêu hóa động
vật, ngày nay hiệu quả hơn cả là các enzyme thu từ vi khuẩn và nấm mốc
- Rút ngắn thời gian làm mềm, tách long xuống nhiều lần, chất
lượng tốt hơn, số lượng lông thu được nhiều hơn, không cần xử lý them
- Người ta có thể ngâm nguyên liệu da trong dung dịch enzyme
hoặc phết hồ enzyme lên bề mặt
4) Trong sản xuất tơ tằm
- Quá trình làm sạch tơ sợi tự nhiên tương đối phức tạp và khó
khăn
- Sợi sau khi kéo kén thường có khoảng 30% xerixin. Muốn tách
xerixin phải nấu trong dung dịch xà phòng. Một lượng nhỏ xerixin nằm
lại ở trên lụa sẽ làm giảm độ đàn hồi của lụa.
- Để tách lượng xerixin còn lại người ta thường dùng chế phẩm
protease từ nấm mốc, vi khuẩn

5) Trong hương phẩm, mỹ phẩm
- Hiện nay, một số nước sản xuất những loại kem chứa enzyme để
xoa mặt, xoa tay, cạo râu,,,
- Dưới tác dụng của protease trong kem, các biểu bì da đã chết tách
ra, da non và mới sẽ xuất hiện trên bề mặt, sự phát triển của lông, tóc,
chậm lại
6) Trong y học
- Trong công nghiệp y học, protease cũng được sử dụng để sản
xuất các môi trường dinh dưỡng hỗn hợp có protein dùng trong nuôi cấy
vi khuẩn và các vi sinh vật khác

5


- Dùng các chế phẩm protease để cô đặc và tinh chế các huyết
thanh kháng độc, vì peotease sẽ tiêu hủy các protein đệm mà không gây
ảnh hưởng đến chất kháng độc
- Ứng dụng chữa một số bệnh về đường tiêu hóa
7) Trong công nghệ sản xuất nước chấm
- Sử dụng enzym từ các nguồn tự nhiên:
+ Động vật: trong nội tạng của gia súc có hiện diện nhiều
enzym thủy phân protease như: pepsin, tripsin, cathepsin.
+ Thực vật: có một vài loại thực vật cũng có enzym protease như
trong đu đủ có enzym papain, khóm có enzym bromelin
+ Vi sinh vật: trong quá trình hoạt động sống nhiều hệ enzym sinh
ra từ nấm mốc Aspergillus oryzae, Asp. niger.
- Phương pháp sử dụng
+ Sử dụng dưới dạng thô: cho các nguyên liệu có enzym đó
vào chượp với tỉ lệ nhất định.
+ Sử dụng dưới dạng chiết xuất: chiết enzym từ các nguyên

liệu trên thành dạng tinh chế sau đó cho vào trong chượp
8) Trong công nghệ sản xuất chất tẩy rửa
- Công dụng của proteaza là phân hủy vết bẩn dạng protein trên
vải.
- Tên thương mại: Savinase và Relase.
- Proteaza có tác dụng tẩy rửa các vết bẩn như máu, lòng đỏ trứng,
sữa, nước rau, đậu, nước xốt thức ăn,..... và chỉ có hoạt tính trong dung
dịch giặt.
- Enzyme có những tác dụng như sau khi được sử dụng trong chất
tẩy rửa:
+ Giúp tăng hiệu quả của việc giặt tẩy.
+ Giảm thời gian giặt nhờ khả năng phân hủy vết bẩn nhanh
+ Giảm năng lượng tiêu thụ do có thể giặt ở nhiệt độ thấp.
+ Giảm lượng nước tiêu thụ do hiệu quả giặt rửa cao.
+ Giảm ảnh hưởng đối với môi trường vì enzym là chất có
thể phân hủy sinh học.
+ Tăng độ trắng và chống chất bẩn bám trở lại.
9) Trong công nghiệp sản xuất bia rượu
- Tăng tỉ lệ nguyên liệu thay thế
- Giảm thời gian lên men
- Hiệu suất thu hồi tăng
- Bia, rượu thành phẩm đạt các chỉ tiêu quy định tốt hơn khoảng
30%
- Nâng cao hiệu quả kinh tế, giảm chi phí sản xuấT
6


PROTEASE NGUỒN GỐC
THỰC VẬT
I. PAPAIN

1.Định nghĩa – Cấu tạo:
- Papain là một enzym thuộc loại proteaza thực vật có nguồn gốc từ
cây đu đủ, là chuỗi polipeptit gồm 187 gốc aminoaxit.
- Papain gồm có nhiều amin acid, theo thứ tự nhiều ít (từ 11,3512,43 xuống 2,14-3,57 g/100g) : tyrosin, glutamic acid, aspartic acid,
glycin, valin, arginin, leucin, isoleucin, lysin, serin, alanin, prolin,
tryptophan, threonin, phenylalanin, cystin, histidin
- Papain là chất bột màu trắng hoặc xám nhạt; dễ hút nước; tan
trong nước và glixerin; không tan trong các dung môi hữu cơ khác.

papain
2. Tính chất
- Papain có khả nǎng thủy phân protein thành các tiểu phân nhỏ
như acid amin và các peptid ngắn. Khả nǎng thủy phân của chúng rất
khác nhau tùy thuộc vào điều kiện phản ứng.
- Khi chưa được hoạt hoá, Papain có hoạt lực rất yếu; dưới tác
dụng của các chất có tính khử, nhất là kèm theo sự có mặt của các chất
kết hợp với kim loại, Papain được hoạt hoá thành dạng hoạt động.
- Điểm đẳng điện của Papain vào khoảng pH 9; khối lượng phân tử
khoảng 20.700.
- Papain có tính đặc hiệu rộng,
- Ở pH = 5 ÷ 7,5, Papain thuỷ phân thành các peptit, amit và este
của aminoaxit.

7


Vùng
pH

Protein LTTC bị thủy phân

Casein bị thủy phân (%)

Pepsin

Papain

Hh
Pep+Pa

Pepsin

Papain

Hh
Pep+Pa

2 ± 0,5

38,00

-

39,50

40,83

-

39,28

4 ± 1,0

20,50

28,00

47,00

22,17

28,27

38,01

7 ± 0,5

-

43,50

38,50

-

38,04

43,80

- Dựa vào bản trên ta thấy Papain hoạt động thủy phân mạnh ở môi

trường có tính trung tính hoặc kiềm yếu
- Ngoài ra quá trình thủy phân này cũng phụ thuộc vào nhiệt độ,khi
nhiệt độ càng cao thì khả năng thủy phân của Papain càng tăng
- Papain có độ bền đặc biệt cao đối với tác dụng của nhiệt độ và ít
chịu ảnh hưởng của dung môi
3. Nguồn cung cấp papain:
- Papain có nhiều trong quả đu đủ,do đó đu đủ là nguồn cung cấp
Papain chủ yếu
- Nhựa đu đủ có chứa Papain là một loại men tiêu huỷ protein
(proteolytic enzymes)
- Đu đủ xanh chứa 4% chất nhựa mủ latex màu trắng đục là hỗn
hợp của nhiều proteaza (loại men tiêu hóa chất đạm) trong đó chất chủ
yếu là papain. Một cây đu đủ trong 1 năm cho khoảng 100g nhựa mủ.
Lấy nhựa khi quả còn non trên cây.

8


Một số phương pháp lấy enzyme Papain từ cây đu đủ
- Có thể sản xuất Papain thô bằng cách sấy khô nhựa trực tiếp lấy
từ quả đu đủ. Sản phẩm thô này có hoạt lực thấp. Dạng sản phẩm sạch
hơn thu được nhờ sự kết tủa phân đoạn bằng dung môi hoặc muối trung
tính enzim đã được hoạt hoá, sau đó sấy khô ở nhiệt độ thấp.
- Để lấy nhựa mủ (papain thô) dùng dao bén sắc rạch dọc quả đu
đủ xanh, cho mủ chảy vào bát, sau đó phơi nắng hoặc sấy khô ở 40-60ºC.
Tinh chế papain bằng cách hòa tan papain thô vào nước thành dung dịch,
sau đó rót vào cồn 90º, papain kết tủa, lọc, sấy.
- Ngoài ra ta cũng có thể thu thập và chế biến enzym phân giải
papain từ trái đu đủ với số lượng lớn bằng cách cắt quả đu đủ xanh còn
nguyên vỏ hoặc phần vỏ xanh bên ngoài thành các miếng nhỏ có kích

thước thích hợp và sấy khô dưới ánh nắng mặt trời hoặc bằng nhiệt tạo
thành nguyên liệu thô.
3. Công dụng của papain:
a) Tác dụng dược lý
- Làm vi trùng gram dương, gram âm chậm phát triển, những vi
trùng như tụ cầu, thương hàn rất nhạy cảm đối với tác dụng của papain.
- Papain có tác dụng đồng vận với những muối Mg và Al của
aspirin để chống viêm và hạ sốt.
- Với nhựa papain thô và papain tinh chế được sử dụng thay thế
pepsin và pancreatin trong điều trị rối loạn tiêu hóa, do thiếu men tiêu hóa
giúp tiêu hóa tốt chất đạm trong thức ăn.
- Papain có trong nhựa và hạt đu đủ còn là thuốc tẩy giun tốt cho
nhiều loại giun, trừ giun móc (ankylostome)
- Papain còn có tác dụng làm đông sữa và tác dụng làm giảm độc
đối với toxin và toxanpunin: 18mg papain trong dung dịch 2% trung hòa
được 10mg gricin là chất độc trong hạt thầu dầu (bằng 10 liều độc của
grinsin), 2mg papain trung hòa được 4 liều độc của toxin uốn ván và 10
liều độc của toxin bạch hầu. Papain còn trung hòa được độ độc của
ancaloit như 12,5mg papain trung hòa được một liều độc strychnin bằng
2,5mg
- Cùng với lysozym, papain tác dụng lên màng tế bào và tạo điều
kiện dễ dàng cho tác dụng những chất kháng sinh như bacitracin,
steptomycin.
- Chiết xuất papain để dùng trong phẫu thuật (là một loại “dao phẫu
thuật tự nhiên” để mở đĩa đệm cột sống) cột sống. Hiệu quả lâu dài của
papain trong công cuộc trị chứng thoát vị đĩa đột sống thắt lưng được
xem như tương đương với giải phẩu.
- Nghiên cứu còn cho thấy chiết xuất papain còn có hoạt tính kháng
sinh, có tác dụng chống vi khuẩn gram dương
- Nó còn được dùng để điều trị lở loét; làm tiêu giả mạc trong bệnh

Bạch hầu ; chống kết dính sau phẫu thuật; thuốc giúp tiêu hóa.
9


- Papain chiết suất từ quả đu đủ xanh có tác dụng ngừa thai đối với
cả nam giới và nữ giới, tuy nhiên trong thời kì thai nghén papain có thể
gây xẩy thai.
- Papain một mình hay hỗn hợp với những enzym phân giải protein
khác cũng được dùng để chữa trị viêm vú, những viêm tụy mạn tính,
viêm ruột mạn tính, ung thư tế bào biểu mô .
- Papain là thành phần thuốc đánh răng, nhắm phân hủy protein
thức ăn, chống mảng răng, cao răng
- thuốc xức chữa bệnh lý học xơ như sẹo lồi, sẹo phì đại, hay bệnh
gây gấp ngón tay
- Một hỗn hợp papain và muxin dạ dày (10/90) được dùng có kết
quả để giảm hạ mỡ và cholesterol.
- Papain từ quả đu đủ xanh nghiền nát với nước dùng bôi mặt hoặc
tay để chữa các vết tàn nhang và bệnh eczema

b) Trong công nghiệp
- xử lý len và lụa trước khi nhuộm;
- là phụ gia trong công nghệ chế biến cao su
c) Trong công nhệ thực phẩm
- Trong công nghiệp papain được dùng để tinh chế bia
- khi tinh chế dầu gan cá tuna, người ta tiêm papain vào gan trước
khi chiết xuất, làm cho thành phẩm giàu Vit A và D hơn. Khoảng 1500
quả đu đủ xanh cỡ vừa cho được khoảng 650 gram papain.
- Lá đu đủ xanh chứa papain có tác dụng làm mềm thịt do đó lá đu
đủ được dùng để gói thịt trong chế biến để thịt nhanh chóng mềm

10


II. BROMELIN
1) Định nghĩa – Cấu tạo
- Bromelin là một enzym có tác dụng thủy phân protein thành các
acid amin .

- Bromelin thủy phân protid rất mạnh.
- Bromelin được chiết xuất từ dứa.

- Dạng độc lập của enzyme này lần đầu tiên được tách ra năm 1891
bởi Vicente Marcano; năm 1892 được trích ly dạng đầy đủ.
- Bromelin là một protease bền với nhiệt độ, sau khi đun 1 giờ có
thể còn hoạt tính, hoạt động trong giải pH rộng từ 3-6, một số nghiên cứu
cho thấy bromelin hoạt động tốt trong dịch tiêu hóa có pH thấp khoảng
3,3-3,5
- Ở pH 3,3, chất này có tác dụng như men pepsin của dịch vị; còn ở
pH 6, nó có tác dụng như men trypsin của dịch tụy
- Có hoạt độ vào khoảng 5000 – 10000 UI/g (cơ chất Hb).
- Chế phẩm bromelin thường không bền nhiệt bằng papain

11


2) Nguồn cung cấp
- Được sản xuất từ quả và thân cây dứa
- Toàn bộ cây dứa từ lá, quả… đều có bromelin nhưng tập trung
nhiều trong lõi quả. Tuy nhiên,người ta đã xác định lượng bromelin trong
thân dứa gấp 20 lần quả

3) Ứng dụng
- Ngành công nghiệp thực phẩm dùng bromelin làm mềm thịt. Chỉ
cần một phần bromelin đã có khả năng thủy phân 1.000 phần thịt, tương
tự như papain và pepsin
- thúc đẩy quá trình thủy phân protein trong sản xuất nước chấm.
- bromelin còn có tính tiêu viêm, giảm phù nề và tụ huyết, hỗ trợ
tiêu hóa, giảm triệu chứng sổ mũi, giúp mau lành những vết thương nhỏ,
đặc biệt là căng nhức cơ, bong gân
- bromelin của dứa làm tăng hệ miễn dịch, ức chế quá trình viêm,
bôi lên nơi tổn thương (vết thương, vết bỏng, vết mổ) để làm sạch các mô
hoại tử, mau lành sẹo.
- Bromelin làm tăng hiệu quả kháng sinh và thuốc chữa hen. Nó
cũng có tác dụng làm giảm di căn ở các bệnh ung thư
- phối hợp với thuốc ngủ natri pentobarbitar tăng thời gian gây ngủ
- Bromelin trong quả dứa có tác dụng khử mùi rất hiệu quả

12


PROTEASE CÓ NGUỒN GỐC
ĐỘNG VẬT
I. TRYPSIN (EC 3.4.21.4)
1) Định nghĩa – Cấu tạo
- Trypsin là men phân giải các protein hỗn hợp, men này do tuyến
tụy tiết ra, tiền thân của nó là trypsinogen, được hoạt hóa bởi
Enterokinaza của ruột

- Là một loại serine protease
- Hoạt động tối ưu ở khoảng pH 8 và nhiệt độ 370C
- Sau khi được enterokinaza hoạt hóa, trypsin sinh ra tiếp tục tự

động hoạt hóa trypsinogen
2) Hoạt động
- Trypsin là một enzim có chức năng phân cắt các protein ta ăn vào
thành mảnh nhỏ (nhân của sự phân cắt) đồng thời tự phân cắt nó ra mảnh
nhỏ (quả của sự phân cắt).
- Đối với cá không có dạ dày (cá chép, mè trắng, rôhu...) thì trypsin
là men chủ yếu phân giải protein.
- Trong dịch tụy và dịch ruột
+ Trypsin khi mới tiết ra ở dạng chưa hoạt động là
trypsinogen.

13


+ Dưới tác động của enzyme enterokinase, trypsinogen biến
thành trypsin hoạt động, sau đó quá trình này có thể xảy ra theo phương
thức tự hoạt hóa, nghĩa là chịu tác động ngay của enzyme trypsine.
+ Trypsine hoạt động tốt nhất trong môi trường pH 7 - 8.
+ Dưới tác dụng của trypsin, các protein còn sót, các peptide
lớn sẽ bị thủy phân đến dạng peptide có phân tử trọng thấp hơn và một
phần thành amino acid.
+ Trypsin thể hiện hoạt lực cao nhất đối với các liên kết
peptide có chứa nhóm carboxyl của amino acid diamin (lysine, arginine).
+ Trypsin còn hoạt hoá các enzyme khác cùng nhóm tiêu
hoá của dịch tuỵ :
● Kymotrypsin cũng được tiết dưới dạng
kymotrypsinogen và được hoạt hoá bởi trypsin, cắt liên kết peptid mà
nhóm –CO thuộc aa có nhân thơm
● Cacboxypolypeptidase được bài tiết dưới dạng
Procacboxypylypeptidase và được hoạt hoá nhờ trypsin

3) Ức chế trypsin
- Chất ức chế protease còn gọi là anti-trypsin vì ức chế hoạt động
của enzyme trypsin và chymotrypsin của tuyến tụy.
- Khi có mặt của các chất anti-trypsin thì hoạt động của trypsin và
chymotrypsin bị ức chế làm bội triển tuyến tụy để tăng cường sản xuất ra
các enzyme nhiều hơn vì vậy gây mất các protein và axit amin cần thiết
cho sự sinh trưởng của cơ thể.
- Sự có mặt của chất này đã làm giảm giá trị sinh học của protein,
giảm khả năng tiêu hóa của peptit, nhưng chất này có thể bị phá hủy bởi
nhiệt độ.
14


- Các anti-trypsin chỉ bị mất hoạt tính khi sử lý nhiệt ở 105ºC trong
vòng 30 phút.
- Cần lưu ý khi xử lý nhiệt, nếu xử lý quá mức sẽ gây phản ứng
đường hóa các axit amin gọi là phản ứng Maillard làm mất giá trị dinh
dưỡng của thức ăn.
4) Nguồn cung cấp
- Trích từ tuyến tụy của heo
- Từ phế phụ liệu lò mổ động vật để sử dụng trong công nghệ thực
phẩm
5) Ứng dụng
- Làm giảm các triệu chứng viêm (sưng, nóng, đỏ, đau) do những
bệnh lý sau gây ra như gãy xương, bong gân, trĩ nội, trĩ ngoại, viêm trực
tràng và sau khi cắt trĩ, tụ máu, huyết khối.
- Trypsin còn được dùng chung với rutin và bromelain để trị sưng
xương khớp (osteoarthritis)
IV. ALPHA CHYMOTRYPSIN

1) Cấu tạo
- (A. chymotrypsin), loại proteinaza xúc tác phản ứng thuỷ phân
liên kết peptit, trong đó có nhóm - CO - của các axit amin thơm và axit
amin kị nước.
- Chymotrypsin là enzim tiêu hoá của dịch tuỵ, góp phần phân giải
protein trong ruột non.
- Ở tuyến tuỵ, chymotrypsin được tổng hợp ở dạng không hoạt
động là chymotrypsinogen, sau đó chuyển thành dạng hoạt động dưới tác
dụng của chymotrypsin hoặc tripxin.
- Trung tâm hoạt động của a-chymotrypsin bao gồm nhóm
hydroxyl của Ser - 195, imidazol của His-57 và nhóm carboxyl của Asp102. Các gốc này ở khá xa nhau trong chuỗi polypetid nhưng giữa các
nhóm chức năng của chúng chỉ cách nhau từ 2,8 - 3,0Å.

15


2) Hoạt động
- Alpha - chymotrypsin là enzym thủy phân protein có tác dụng
xúc tác chọn lọc đối với các liên kết peptid ở liền kề các acid amin có
nhân thơm.
- Chymotripsin chứa trong dịch tụy ở dạng chưa hoạt động là
chymotripsinogen. Dưới tác động của enzyme trypsin và chymotrypsin,
chymotrypsinogen biến thành dạng hoạt động. Enzyme này hoạt động tối
ưu ở pH = 8,0, chúng thủy phân liên kết peptid có nhóm -CO- thuộc
amino acid nhân thơm (Phe, Tyr và Trp).

3) Nguồn cung cấp
- Alpha chymotrypsin là enzym được điều chế bằng cách hoạt hóa
chymotrypsinogen, chiết xuất từ tụy bò.
- Tìm thấy ở cơ thể động vật có xương sống bậc thấp và côn trùng.

16


- Trích từ tuyến tụy của heo.
- Enzym từ cây cỏ thực vật có nguồn gốc từ trái cây nhiệt đới như
trái thơm.
- Từ phế phụ liệu lò mổ động vật để sử dụng trong công nghệ thực
phẩm
4) Ứng dụng
Enzym thủy phân protein trợ giúp phẫu thuật.
- Enzym này được dùng trong nhãn khoa để làm tan dây chằng
mảnh dẻ treo thủy tinh thể, giúp loại bỏ dễ dàng nhân mắt đục trong bao
và giảm chấn thương cho mắt.
- Dung dịch enzym 1:5.000 thường có tác dụng phân hủy dây
chằng treo thủy tinh thể trong khoảng 2 phút và dung dịch 1: 10.000 trong
khoảng 4 phút.
- Chymotrypsin cũng được sử dụng nhằm giảm viêm và phù mô
mềm do áp xe và loét, hoặc do chấn thương và nhằm giúp làm lỏng các
dịch tiết đường hô hấp trên ở người bệnh hen, viêm phế quản, các bệnh
phổi và viêm xoang.
- Chymotrypsin dùng hỗ trợ trong phẫu thuật đục thủy tinh thể để
lấy bỏ nhân mắt dễ dàng. Dùng trong điều trị phù nề sau chấn thương
hoặc sau mổ.
- Giảm đau, hạ sốt, kháng viêm.
- Đẩy nhanh hoạt động tuyến bã và đào thải chất ứ.

17


III. CHYMOSIN (RENNIN)

1) Định nghĩa
- Thuộc loại aspartic acid protease

- là enzim proteolytic làm đóng cục sữa bằng cách làm đông cazein
của nó.
- thường ở dạng dung dịch, bột hoặc viên.
- có thể chứa muối (ví dụ, clorua natri, clorua canxi, sunphat natri),
còn lại từ quá trình sản xuất hoặc phụ vào cho chuẩn hoá, và chất bảo
quản (ví dụ, glycerol).
2) Hoạt động
- hoạt động trong môi trường acid yếu (pH 5,0 - 5,3) và cần sự có
mặt của Ca++
- Renine làm đông vón sữa bằng cách biến caseinogen thành
caseinate calcium
- Rennin bẻ gãy liên kết peptide giữa phenylalanine và methionine
của casein trong sữa, gây đông tụ sữa nhưng không lảm thủy phân sâu sắc

18


3) Nguồn cung cấp
- được lấy từ những con bê nuôi bằng sữa.
- Sau khi làm thịt, ngăn bao tử thứ tư trong dạ cỏ được lấy ra và đổ
hết những thức ăn chứa bên trong. Sau đó phần bao tử này được qua
nhiều tiến trình bao gồm ướp muối khô, rửa, cạo mỡ bề mặt, kéo căng
trên khung để lấy hết hơi ẩm, sau đó cuối cùng là xay và trộn với một
dụng dịch muối cho đến khi chiết ra được men dịch vị (rennet)
- Phương pháp hiện đai hơn dùng hệ enzyme đặc hiệu để tách
rennin từ bao tử bê
4) Ứng dụng

- dùng chủ yếu cho công nghiệp làm pho mát. Người ta đang cố
gắng tìm chủng vi sinh vật có tính chất tương tự hay thay thế một phần
rennin

- Dùng sản xuất các loại sữa đông
19


IV. PEPSIN
1) Cấu tạo
- Là enzim được tách ra từ dịch vị hoặc từ tế bào chính của dạ dày
động vật (vd. dạ dày lợn)
- có phân tử khối khoảng 35.000
- Điểm đẳng điện khoảng pH = 1

2) Hoạt động :
- Là xúc tác cho quá trình thuỷ phân một số liên kết peptit nhất
định trong phân tử protein tạo thành những đoạn peptit phân tử thấp.
- Tiền enzim là pepsinogen do dạ dày tiết ra ở dạng không có hoạt
tính xúc tác.
- Dưới tác dụng của axit clohiđric (HCl) (hay ion H+) hoặc chính
của bản thân Pepsin xúc tác, pepsinogen được hoạt hoá thành hoạt động.
- Thuỷ phân mạnh các liên kết peptit nối mạch do các nhóm amin
của các axit amin thơm trong phân tử protein và peptit tạo thành, sản
phẩm được tách ra là các peptit chứa 5 - 8 axit amin và một ít axit amin tự
do.
- Hoạt động trong môi trường axit, thích hợp nhất trong khoảng pH
1,5 - 2; ở điều kiện này Pepsin không bền do có sự tiêu enzim ( 1 gam
pepsine của dịch dạ dày có thể thủy phân 50 kg albumine trứng trong
vòng 2 giờ ở những điều kiện thích hợp.)

- Có độ bền tối đa ở pH 4 - 5; ở vùng pH này, hoạt lực của P thấp;
từ pH 5,6 hầu như không có hoạt tính protease.
- Pepsine có thể thủy phân collagen và elastine nhưng không thủy
phân keratin của tóc, lông và các protein đơn giản có nguồn gốc thực vật

20


3) Nguồn gốc :
- Pepsin được sản xuất nhờ phương pháp chiết suất hoặc tự phân.
- Enzim hoạt động lấy từ dịch vị hoặc từ các dịch tự phân, dịch
chiết được kết tủa bằng dung môi hoặc muối trung tính rồi sấy khô ở
nhiệt độ thấp.
4) Ứng dụng :
- Nghiên cứu protein
- Điều chế môi trường nuôi vi sinh
- Sản xuất phomat
- Làm đồ uống để chữa một số bệnh về đường tiêu hoá.
- Men tiêu hoá T-pepsin : là sự phối hợp giữa pepsin và thiamin
nitrat
+ Men Pepsin có tác dụng làm tăng khả năng dung nạp và
tiêu hoá protid ở thực phẩm kích thích tiêu hoá và hấp thụ chất đạm nhất
là thức ăn giàu chất đạm.
+ Thiamin nitrat (vitamin B1) là Coenzym thúc đẩy quá trình
chuyển hoá glucoza ở hệ thần kinh, hệ thống tiêu hoá và tim mạch.
+ Ngoài tác dụng trực tiếp đến quá trình tiêu hoá, men còn
có tác dụng điều hoà PH dịch vị Æ có tác dụng tốt trong điều trị đau dạ
dày và các trường hợp cần phẫu thuật dạ dày.
+ Tiêu hoá tốt, ăn ngon miệng, tăng cân, chóng phục hồi sau
khi ốm.

21


THU NHẬN ENZYM
PROTEASE TỪ VI SINH VẬT
I. NGUYÊN NHÂN PHÁT TRIỂN PHƯƠNG PHÁP NÀY:
Sản xuất enzym theo qui mô công nghiệp chủ yếu dựa vào vi sinh
vât.So với động vật và thực vật,VSV có rất nhiều ưu điểm.Những ưu
điểm đó được tóm tắt như sau:
1. Tốc độ sinh sản của VSV rất mạnh:
_Trong một thời gian ngắn, ta có thể thu được một lượng sinh khối rất
lớn. Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng trong một ngày đêm, tốc độ tạo sinh
khối ở VSV cao gấp hàng ngàn lần so với tốc độ tăng sinh khối của động
vật và thực vật. Để đạt được tốc độ tăng sinh khối lớn như vậy, VSV phải
chuyển hóa một khối lượng cơ chất rất lớn. Cũng từ những nghiên cứu
trên E.coli, nhiều nhà khoa học cho thấy rằng trong vòng 24h, vi khuẩn
E.coli có thể chuyển hóa được khối lượng cơ chất lớn hơn một ngàn lần
khối lượng cơ thể chúng. Để chuyển hóa được khối lượng cơ chất lớn như
vậy, chúng phải tổng hợp ra được lượng enzym rất lớn. Bởi vì, mọi
chuyển hóa cơ chất trong tế bào là do enzym đảm nhận. Chính vì thế, nếu
sử dụng VSV như nguồn sinh học để sản xuất enzym rất có lợi. Trong
một khoảng thời gian ngắn, không những ta thu được lượng sinh khối lớn
(để thu enzym nội bào) mà còn thu được lượng enzym ngoại bào vừa
nhiều, vừa có hoạt tính riêng rất cao.
2. Enzym thu nhận từ VSV có hoạt tính rất cao:
_Ưu điểm này gắn liền với tốc độ chuyển hóa cơ chất và gắn liền với
tốc độ sinh sản và phát triển của VSV.
3. VSV là giới sinh vật rất thích hợp cho sản xuất theo quy mô
công nghiệp:

_Trong sản xuất này, quá trình sinh trưởng, phát triển và sinh tổng hợp
enzym của VSV hoàn toàn không phụ thuộc vào khí hậu bên ngoài.
Trong khi đó, sản xuất enzym từ nguồn thực vật và động vật không thể
đưa vào quy mô công nghiệp được.
4. Nguồn nguyên liệu dùng sản xuất enzym theo quy mô công
nghiệp rẻ tiền và dễ kiếm:
_Đây cũng chính là lợi thế rất quan trọng. Nhờ đó, ta có thể làm giảm
giá thành sản xuất ở mọi nơi trên thế giới.
5. VSV có thể sinh tổng hợp cùng một lúc nhiều loại enzym
khác nhau:
_Đặc điểm này có liên quan đến cơ thể đơn bào. Cơ thể đơn bào phải
thực hiện tất cả mọi chức năng của sự sống, do đó chúng phải tạo ra nhiều
22


loại enzym khác nhau để đảm bảo sự sống phát triển tốt. Trong khi đó, cơ
thể đa bào được phân hóa thành các cơ quan riêng, mỗi một cơ quan (hay
mô bào) thực hiện những chức năng riêng. Chính vì thế, ở động vật và
thực vật, việc khai thác enzym có giới hạn ở một vài enzym nhất định.
_Đặc điểm này vừa có lợi và vừa bất lợi cho kỹ thuật tinh chế sau này.
Có lợi vì khi ta sử dụng một loạt phản ứng sinh hóa cần có sự chuyển hóa
liên tục theo một chuỗi phản ứng, ta không cần phải sử dụng nhiều nguồn
enzym khác nhau. Nhưng nếu ta chỉ cần thực hiện một phản ứng, đòi hỏi
phải làm tinh sạch enzym này bằng cách loại các enzym không cần thiết
khác. Nhiều trường hợp công việc này rất phức tạp và tốn kém. Do đó,
những enzym sau khi được tinh sạch người ta thường ứng dụng trong y
học, trong phân tích và trong kỹ thuật di truyền. Trong công nghệ thực
phẩm, người ta chỉ sử dụng các loại chế phẩm enzym tương đối sạch sẽ
và thế phẩm enzym thô.
II. TỔNG QUÁT:

1. Enzyme protease của vi sinh vật là một protease ngoại bào:
Enzyme này khác với Protease của thực vật(fixin,Papain,Bromelin) và
động vật (Tripxin,Pepxin,Renin) hơn nữa nó còn có tính đặc hiệu rộng rãi
Enzyme là những protein đóng
vai trò xúc tác, tức giúp các
phản ứng hóa học xảy ra nhanh
hơn. Enzyme ngoại bào
(ectoenzyme hay exoenzyme
hay extracellular enzyme……)
là bất cứ nhóm enzyme nào
được tiết ra từ các tế bào mà ở
đó chúng được sản xuất vào
trong môi trường bao quanh tế
bào. Nói cách khác, đó là
những enzyme hoạt động bên
ngoài những tế bào sản sinh ra
chúng.

Enzyme (Ảnh: Metallo.scripps.edu)

- Chế phẩm Protease tinh khiết từ vi khuẩn Bacillus có thể thủy
phân hòan tòan nhiều Protein.Chế phẩm này có tên gọi là Subtilizin.Khi
tác dụng trên Cazein thì họat độ sẽ đạt cực đại khi PH trung hòa

23


- Điều đáng chú ý là các chế phẩm Protease từ những vi khuẩn này
còn có khả năng làm đông sữa bằng chế phẩm từ Bacillus mesentericus
này.

- Ngòai ra,một số chế phẩm protease của vi khuẩn còn có họat độ
elastaza,nghĩa là chỉ có thể thủy phân các liên kết Peptit kế liền bên gốc
axit amin trung tính.Đây cũng là điểm khác biệt với Protease của nấm
mốc.
2. Protease là nhóm enzyme thủy phân: liên kết peptide của
protein, pepetid tạo ra các sản phẩm như peptone, đi-tri-peptide, acid
amin.Protease của VSV có đủ loại, tùy theo pH thích hợp ta chia ra
protease trung tính, kiềm acid.
- Trong côngnghiệp, người ta có thể thu protease từ nguồn
*Nấm mốc : Asp.moryzae,Asp.flavus,Asp.fumigatus, Asp.
Oryzae,…
*Vi khuẩn : Bac. Subtilispha, Bac. Cireulans, Bac.
Sphaericus, Bac.Thermophilus, Bac. Aerothermophilus…
*Xạ khuẩn : Str. Griseus, Str. Rimosus, Str. Fradiae, Str.
faeca is….
- Protease vsv có đặc điểm là hoạt động được trong khoảng pH khá
rộng, chúng tổng hợp được cả 2 loại enzym endo và exo – peptidase, do
vậy thủy phân được tới 80% liên kết peptide
- Protease của vi khuẩn hoạt động trong vùng pH hẹp hơn (7-8) so
với vsv (2-11). Chế phẩm protease từ mốc đen (Asp.niger,Asp.awamori)
có pH tối ưu 2.5 – 3
- Còn chế phẩm mốc vàng có pH tối ưu lân cận 6.5
- Chế phẩm enzym từ vi khuẩn Bac.subsilis khả năng thủy phân tốt
protein gọi tên subtilizin, Bacillus mensetericus thủy phân protit đến acid
amin và đông tụ được sữa có thể ứng dụng để thay thế 1 phần rennin
trong sản xuất phomat, một số chế phẩm từ vi khuẩn có elactase có khả
năng làm mềm thịt
- Protease cũng như amilase có ứng dụng khá rộng rãi trong công
nghiệp,đặc biệt là trong công nghiệp thực phẩm
3. Ứng dụng:

Những chế phẩm này đều được sản xuất từ các loại nấm mốc,vi khuẩn.
Protease được ứng dụng vào nhiều ngành công nghiệp nhưng nhiều nhất
là ngành công nghiệp thực phẩm như:
- Công nghiệp đồ hộp thịt: có tác dụng làm mềm thịt như enzym
elastaza keratiza…Chế phẩm enzym này thường lấy từ canh trường nuôi
xạ khuẩn actimomyces faradise.Người ta ngâm thịt,hay tim enzim vào
thịt,với liều lượng nồng độ,PH,nhiệt độ nhất định,sau một thời gian nhờ
sự thủy phân một phần protein(mô liên kết) làm thịt mềm ra.
- Trong công nghiệp sữa : Các chế phẩm từ vi
khuẩn(Bac.mesentericus) hay từ nấm mốc(Asp.candidus,Mucor) có họat
24