Giới thiệu một số loại enzim chủ yếu và khả năng ứng dụng

CÔNG NGH ENZIM GVC: Ths. Trn Xuân Ngch
Trang: 55
Chng 6: GII THIU MT S LOI ENZIM CH YU VÀ KH
NG NG DNG
6.1. Amylaza.
 enzim amylaza là mt trong s các h enzim c s dng rng rãi nhiu trong
công nghip,y hc và nhiu lnh vc khác.
 các nc phng ông, nht là  Trung Quc, Vit Nam, Nht Bn ngi ta ã bit
n amylaza có trong mc tng , misô (u tng lên men) t rt lâu.  Trung Cn
ông và phng Tây ngi ta cng bit nu bia, ru uyt.xki.
Enzim amylaza có trong nc bt, dch tiêu hoá ca ngi và ng vt, trong ht, c
y mm, nm mc, vi khun và mt s nòi nm men. Hin nay ngi thu nhn enzim
amylaza thng mi và công ngh t canh trng vi khun, nm mc theo phng pháp
nuôi cy b mt và b sâu.
Hin nay ngi ta bit rõ có 6 loi enzim amylaza (3 loi thu phân liên kt 
1-4
, 3 loi
thu phân liên kt 
1,6
glucozit). Các enzim amylaza t các ngun, các ging vi sinh vt
ng hp khác nhau thì khác nhau v tính cht, c ch, u kin, sn phm thu phân.
6.1.1. X-amilaza ( tên h thng -1,4 glucan-hidrolaza; mã s 3.2.1.1.EC).
- Xúc tác thu phân liên kt 
1-4
glucozit nm  bên trong phân t có cht (tinh bt,
glycogen) – vì thc gi là enzim amylaza ni phân (endoamylaza). Di tác dng
a -amylaza, amiloza (Am) khá nhanh thành oligosaccarit gm 6 – 7 gc glucoza. Sau
ó các oligosaccarit này l tip tc b phân ct thành maltotetroza, mantotrioza và
mantoza (hình 64 trang 234). Qua mt thi gian tác dng dài bi enzim, amiloza s b
thu phân thành 23% glucoza và 87% maltoza. Tác dng ca -amylaza làm amylopectin
(AP) cng xy ra tng t nhng vì nó không phân ct c liên kt 

1-6
glucozit  mch
nhánh ca AP nên sau mt thi gian lâu thì sn phm s l 72% maltoza, 19% glucoza,
dextrin thp phân t và izomaltoza (8%).
- Tuy nhiên thông thng trong mt thi gian ngn 30 – 60 phút (thi gian nu s b
nguyên liu tinh bt hay ng hoá s b khi nu trong sn xut ru elylic). -amylaza
ch thu phân tinh bt ch yu thành dextrin phân t thp và mt ít ng maltoza, kh
ng dextrin hoá cao này là tính cht ca enzim c trng ca enzim này. Vì vy ngi ta
còn gi loi enzim này là amylaza dextrin hay amylaza dch hoá.
- -amylaza là mt metaloenzim (enzim c kim), trong phân t enzim có t 1 – 6
nguyên t C, chúng tham gia vào s hình thành và n nh cu trúc bc 3 ca enzim, duy
trì cu hình hot ng ca enzim, quyt nh tính bn nhit ca enzim.
- -amylaza ca vi sinh vt có nhng c tính rt c trng v c ch tácdng, kh
ng chuyn hoá tinh bt và kh nng chu nhit:
+ Th hin hot tính trong vùng axit yu: -amylaza nm mc có pH
op
= 4,5 – 4,9,
a vi khun pH
op
= 5,9 – 6,1.  pH<3 enzim b vô hot hoàn toàn tr-amylaza ca
CÔNG NGH ENZIM GVC: Ths. Trn Xuân Ngch
Trang: 56
Asp. Niger có th chu c pH = 2,5 – 2,8 (trong môi trng sinh tng hp axit xitric
ng phng pháp lên men b mt).
+ -amylaza ca nm mc có kh nng dextrin hoá (dch hoá) cao li va to ra
t lng ln glucoza và maltoza. -amylaza ca vi khun li có hai loi: -amylaza
ch hoá và -amylaza ng hoá.
+ Nhit  hot ng ca -amylaza t các ngun khác nhau là khác nhau. (bng
III-4 trang 108 – Enzim VSV - Tp I). Trong ó áng chú ý hn c là -amylaza ca vi
khun có th chiu c  nhit  cao, có th gic hot lc ngay c khi un sôi trong

c mt thi gian ngn. Tính bn nhit này là mt u m ln c s dng  x lý
nguyên liu  các công n phi dùng nhit  cao, hoc môi trng nhit i nh
c ta. a s các ch phm enzim thng mi thuc nhóm amylaza u có tính chu
nhit cao.
Nhng chng vi sinh vt có kh nng sinh tng hp -amylaza c s dng trong
công ngh: Asp. Oryzae, Asp. Awamori, Asp. Usami, Asp. Batatae, Asp. Niger, Bacillus
subtilic, B. lichemiformis, Endomycopsis fibuliger
6.1.2. -amylaza (tên h thng -1,4-glucan-maltohidrrolaza mã s 3.2.1.2 EC)
- Xúc tác thu phân liên kt 
1-4
glucozit (hinh 65 trang 235 – giáo trình). Tun t
ng gc maltoza mt tu không kh ca mch và do maltoza to ra cu hình vì th
enzim này c gi là -amylaza.
- Hu nh không thu phân ht tinh bt nguyên mà ch thu phân tinh bt h hoá,
có kh nng thu phân 100% amylaza thành maltoza và 54 – 58 % amylopectin thành
maltoza. Quá trình thu phân AP bt u tu không kh ca nhánh ngoài cùnh, mi
nhánh này có 20 – 26 gc glucoza nên s to ra c 10 -13 phân t maltoza. Khi gp
liên kt 
1-4
ng k cn liên kt 
1-6
thì -amylaza ngng tác dng. Phn còn li không
 tác dng này gi là -dextrin cha tt c các liên kt 
1-6
: cho màu tím  vi Iôt.
- Nu cho c và -amylaza cùng ng thi thu phân tinh bt thì hiu sut thu
phân t ti 95%.
- -amylaza là mt albumin, enzim ngoi phân (exoenzym), ch có trong malt, vn
gic hot tính khi không có C, kém bn  nhit  cao, b vô hot hoàn toàn  70
0

C.
pH
op+
trong dch tinh bt thun khit là 4,6 , còn trong dch nâú tinih bt là 5,6. t
op
trong
ch tinh bt thun khit là 40-50
0
C, còn trong dch nu tinh bt là 60-65
0
C.
6.1.3. Glucoamilaza (tên h thng -1,4-glucan-glucohidrolaza, mã s 3.2.1.3.EC)
còn gi là amyloglucozidaza.
- Thu phân liên kt 
1-4
và 
1-6
, vì th các nhà nghiên cu Nht (Onoetal, 1964)
 nght tên h thng là 
1-4
:1,6-glucan-4:6-glucohidrolaza. Enzim này c các nàh
khoa hc Nht tách ra ln u tiên t Asp. Awamori (katihara, karushima, 1956). Sau ó
c tìm thy  Rhizopus delemar, Asp. Niger, Asp. Oryzae, các vi sinh vt khác, mô
ng vt.
- Glucoamylaza là enzim ngoi bào (exoenzim), có kh nng thu phân liên kt 
1-
2
, 
1-3
glucozit (Sawasaki, 1960; Ueyamaetal, 1965; Watanabe Fukimbara, 1960). Nó có

kh nng thu phân hoàn toàn tinh bt, glicogen, Am, Ap, dextrin cui, izomaltoza,
mantoza n sn phm cui cùng là glucoza.
CÔNG NGH ENZIM GVC: Ths. Trn Xuân Ngch
Trang: 57
- a s glucoamylaza u thuc loi “chu axit”, pH
op
=3,5 – 5, t
op
= 50 – 60
0
C, mt
hot tính  t>70
0
C. Hin nay enzim này  v trí hàng u v hiu lc thu phân tinh bt
và các sn phm trung gian. Vì th vic s dng các ch phm glucoamylaza tách t các
chng vi sinh vt hot ng trong sn xut ru, bia, mch nha, glucoza có mt trin
ng, ý ngha vô cùng to ln.
Nhng chng vi sinh vt có kh nng sinh tng hp glucoamylaza c s dng trong
công ngh là: Asp. Awamori , Asp. Niger, Asp. Usami, Asp. Oryzae, Endomyces sp,
Endomycopsis Cápularis, Endomycopsis fibuliger, Rhizopus delemar, Rhizopus
Javanicus, Rhizopus niveus, Rhizopus peka, Rhizopus tonkinensis.
6.1.4. Oligo-1,6-glucozidaza hay dextrinaza ti hn (dextrin-6-glucanhidrolaza.
3.1.1.10. EC)
- Thu phân các liên kt 
1-6
glucozit trong izomaltoza, panoza, các dextrin ti hn và
có th chuyn hoá chúng n các loi ng có th lên men c. Các nòi nm mc Asp.
Awamori, Asp. Usami, Asp. Oryzae sinh tng hp rt mnh m loi enzim này cho nên
u ng hoá tinh bt ã nu chín (trong sn xut ru etylic) bng ch phm enzim
nuôi cy t các nòi vi sinh vt này s thu c dch ng có kh nng lên men cui (lên

men dai) rt trit , góp phn nâng cao hiu sut gây men và hiu sut tng thu hi ru.
Ngoài ra enzim này cng có trong malt, trong mô ng vt và c nm men, c bit
chúng còn có các enzim khác cùng h hàng vi enzim này là: amylopectin-1,6-
glucozidaza (amylopectin-1,6-glucanhidrolaza 3.2.1.9) và dextrin-1,6-glucozidaza
(dextrin-1,6-glucanhidrolaza 3.2.1.33). C 2 enzim này thu phân dextrin sâu sc hn c
 và -amylaza
 3 enzim k trên (dextrinaza) u hot ng  t
op
= 40
0
C, pH
op
= 5,1.
6.1.5. -glucozidaza hay maltaza (-D-glucozit-glucohidrolaza 3.2.1.20 EC)
Có nhiu loài nm mc sinh tng hp ra enzim này, tác dng thu phân ng maltoza
thành glucoza nhng không thu phân c tinh bt. Nh vy ging nh dextrinaza,
enzim này giúp cho quá trình lên men cui chuyn ng thành ru etylic góp phn
nâng cao hiu sut lên men.
6.1.6. Transglucozilaza (-1,4-glucan: D-glucoza-4-glucozil transferaza
2.4.1.3.EC)
Enzim này thng tn ti song song vi glucoamylaza (trong ch phm nm mc
Aspergillus), nó có hot tính thu phân và hot tính vn chuyn nhóm. Ngha là nó không
nhng ch thu phân maltoza thành glucoza mà còn tng hp nên izomaltoza, izotrioza và
panoza, tc là có kh nng chuyn gc glucoza n gn nó vào phân t maltoza hoc
phân t glucoza bi liên kt 
1-6
glucozit  to thành các glucozit nói trên.
 có mt ca enzim này trong các ch phm enzim amylaza dùng  bin hình tinh
t (mch nha, ng glucoza, ru etylic) là u không mong mun vì nó xúc tác s
ng hp li các izosaccarit t chính các sn phm thu phân tinh bt, làm gim hiu sut

ng hoá, dch thu phân có vng không mong mun.
CÔNG NGH ENZIM GVC: Ths. Trn Xuân Ngch
Trang: 58
6.2. Proteaza.
Nhóm enzim proteaza (peptit – hidrolaza 3.4) xúc tác quá trình thu phân liên kt
peptit (-CO-NH-)
n
trong phân t protein, polypeptit n sn phm cui cùng là các axit
amin. Ngoài ra, nhiu proteaza cng có kh nng thu phân liên kt este và vn chuyn
axit amin.
Theo h thng phân loi quc t thì nhóm enzim này c chia làm 4 phân nhóm
1/ Aminopeptidaza: thu phân liên kt peptit  u nit amin ( – NH
2
) ca mch
polypeptit.
2/ Cacboxypeptidaza: xúc tác thu phân liên kt peptit  u cacbon ca mch
polypeptit. Hai phân nhóm này thuc toi exo-peptitdaza (enzim ngoi phân)
3/ Dipeptit hidrolaza: thu phân các liên kt peptit
4/ Proteinaza: xúc tác s thu phân liên kt peptit ni mch (endo-peptitdaza)
Các proteaza khá ph bin ng, thc vt và vi sinh vt, trong ó áng chú ý hn c
là có nhiu vi sinh vt có kh nng sinh tng hp mnh m proteaza. Các enzim này có
th trong t bào (proteaza ni bào) hay c tin vào môi trng nuôi cy (proteaza
ngoi bào). Ging nh amylaza, mt s loi proteaza ã c dân tc các nc châu Á,
trong ó có Vit Nam s dng trong mt s ngành sn xut các sn phm thc phm
truyn thng nh: sn xut nc mm và các loi mm, sn xut tng và chao, mt s
loi nem, tré. Bng II-3 trang 131, 132 (Enzim VSV- tp I) gii thiu mt s loi VSVcó
kh nng nuôi cy sinh tng hp và thu nhn enzim proteaza. Theo bng này ta thy mt
 nòi vi khun thuc ging Bacillus, x khun thuc ging Streptomyces, nm mc
thuc ging Aspergillus, Penicillium, Rhizopus là có kh nng sinh tng hp enzim
proteaza mnh nht. Cn c vào c ch phn ng,  pH

op
, Hartley (1960) ã phân loi
các proteinaza vi sinh vt thành 4 nhóm: proteinaza-serin, P.tiol, P.kim loi và P.axit
(Bng II-6 trang 156, 157 – Enzim VSV- Tp I). Trng lng phân t ca 4 nhóm này
ng i bé: chng hn M
P-serin
=20000 – 27000, tuy nhiên nhóm này có mt s có M ln
n nh enzim ca penicillium M = 44000. Asp. Oryzae 5038 và M = 52000, M
P.kim loi
=
33800 – 48400, M
P.tiol và axit
= 30000 – 40000.
 bn thì P.serin bn trong gii hn pH rng, t 5 – 10 u kin nhit  thp.
P.serin ca Bacillus.pumilus khá bn trong môi trng kim  pH=11 vn gic 80%
hot  ban u.  nhit  360
0
C nhóm này b mt hot tính nhanh chóng. Tuy nhiên
các P.serin ca Streptomyces fradiae và Stre.reatus i bn nhit  70
0
C trong 30 phút ch
 mt 10 -15% hot tính. Các proteinaza kim loi kém bn nht trong s 4 nhóm này,
n trong phm vi pH = 6 – 9, nhanh chóng b mt hot tính ngoài khong pH này. Ca
làm tng  bn ca nhóm enzim này.
Các proteaza-axit bn trong phm vi pH
axit
= 2 – 6, trong môi trng axit chúng khá
n nhit.
Các proteaza nói chung c ng dng rt rng rãi trong nhiu lnh vc:
- Trong ch bin thu sn: khi sn xut nc mm (và mt s loi mm) thng

thi gian ch bin thng là dài nht, hiu sut thu phân (m) li ph thuc rt
nhiu vào a phng, phng pháp gài nén, nguyên liu cá. Nên hin nay quy trình sn
xut nc mm ngn ngày ã c hoàn thin trong ó s dng ch phm enzim thc vt
CÔNG NGH ENZIM GVC: Ths. Trn Xuân Ngch
Trang: 59
(bromelain và papain) và vi sinh vt ê rút ngn thi gian làm và ci thin hng v ca
c mm. Tuy nhiên vn còn mt s tn ti cn phi hoàn thin thêm v công ngh.
- Trong ch bin tht, proteaza c s dng  làm mm tht và tng hng v tht.
(ngâm tht vào dinh dng preteinaza  pH và nhit  xác nh – phng pháp này ph
bin và thun li nht; Tm hn hp làm mm tht (enzim, mui, bt ngt). Tiêm dung
ch enzim vào tht; tiêm dung dch enzim vào con vt trc khi git m). S dng
proteinaza  sn xut dch m: t Streptomyces fradiae tách c ch phm keratineza
thu phân c keratin rt có giá tr sn xut dch m t da, lông v. Nu dùng axit
 thu phân s mt i hoàn toàn các axit amin cha lu hunh, nu dùng kim  thu
phân s b raxemic hoá (chuyn dng L sang D làm gim giá tr sinh hc ca axit amin).
ê thu phân sâu sc và trit  protein (trong nghiên cu, ch to dch truyn m y t)
n dùng các proteinaza có tính c hiu cao và tác dng rng, mun vy ngi ta thng
dùng phi hp c 3 loi proteinaza ca 3 loi: vi khun, nm mc, thc vt vi t l tng
ng 1 – 2% khi lng protein cn thu phân. u m ca vic thu phân protein bi
enzim là bo toàn c các vitamin ca nguyên liu, không to ra các sn phm ph,
không làm sm màu dch thu phân.
- Trong ch bin sa: ngi ta ch s dng các proteaza ca vi sinh vt có tính cht
ng t renin hoc ch thay th 25 – 50% renin. (renin là enzim làm ong t sa c
n xut t d dày bê) nh các ging liên kt Aspergillus Candidus, Penicillium
roqueforti, Bacillus mesentericus...c ng dng  sn xut phomat. Ngoài ra có th
 dng proteinaza  thu cazein k thut (t sa)  sn xut vectri, cht màu, keo dán,
ng liu.
- Trong ch bin bia và nc gii khát: proteinaza c dùng  làm trong bia và
c qu.
- Trong công nghip dt: papain và proteinaza vi sinh vt c s dng  làm sch

 tm, ty t nhân to (các si nhân to c bng các dung dch cazein, gelatin)  si
c bóng, d nhum.
- Trong công nghip da: proteinaza c dùng  làm mm, làm sch và ty lông
da, làm tng tính àn hi, ci thin u kin làm vic, tránh ô nhim môi trng.
- Trong công nghip xà phòng, các cht ty ra, m phm: thêm enzim proteinaza
trong các loi xà phòng dit khun, kem dng da, xà phòng có tính ty ra cao.
- Trong y hc: s dng nhiu enzim proteinaza  sn xut thuc h tr tiêu hoá,
u cao ng vt, cha bnh nghn mch máu, tiêu viêm vt thng.