Seminar enzyme protease

  • Số trang: 32 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 26 |
  • Lượt tải: 0
nhattuvisu

Đã đăng 26946 tài liệu

Mô tả:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA NÔNG NGHIỆP & TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN NHÓM 1 SEMINAR ENZYME PROTEASE An Giang, Tháng 03.2013 TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA NÔNG NGHIỆP & TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN SEMINAR ENZYME PROTEASE GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Th.S Nguyễn Phú Thọ Th.S Lê Hoàng Bảo Ngọc NHÓM 1 1. Bung San Ny Thanh Hồng Anh 2. Trương Thị Ngọc Hân 3. Lê Thị Đẹp 4. Nguyễn Hoàng Nhựt Lynh 5. Hoàng Nguyễn Trung Nghĩa 6. Nguyễn Hoàng An 7. Trần Văn Phận 8. Nguyễn Phú Hơn 9. Nguyễn Minh Luân 10. Trần Thanh Tiền An Giang, Tháng 03.2013 Mục lục Nội dung Trang Mục lục ....................................................................................................................................... i Danh sách hình .......................................................................................................................... iii Chương 1: Giới thiệu ................................................................................................................ 1 Chương 2: Tổng quan về enzym Protease ............................................................................... 2 2.1. Đặc điểm chung ................................................................................................................... 2 2.2. Phân loại .............................................................................................................................. 3 2.3. Quy trình thu nhận protease ................................................................................................. 4 Chương 3: Thu nhận protease ................................................................................................. 5 3.1. Thu nhận protease từ thực vật .............................................................................................. 5 3.1.1. Bromelin ........................................................................................................................... 5 3.1.2. Papain ............................................................................................................................... 6 3.1.3. Ficin ................................................................................................................................. 7 3.2. Nguồn protease từ từ động vật ............................................................................................. 9 3.2.1. Pepsin ............................................................................................................................... 9 3.2.2. Rennin ............................................................................................................................ 10 3.2.3. Pancreatin ....................................................................................................................... 11 3.2.4. Trypsin ........................................................................................................................... 12 3.2.5. Chymotrypsin ................................................................................................................. 13 3.3. Nguồn protease từ vi sinh vật ............................................................................................. 14 3.3.1. Đặc điểm chung .............................................................................................................. 14 3.3.2. Đặc điểm và tính chất của protease vi sinh vật ................................................................ 14 3.3.3. Một số loại enzyme vi sinh vật: ....................................................................................... 15 Chương 4: Tình hình nghiên cứu - Ứng dụng enzym protease ............................................. 17 4.1. Tình hình nghiên cứu enzyme protease .............................................................................. 17 4.1.1. Tình hình nghiên cứu enzyme protease trong nước .......................................................... 17 i 4.1.2. Tình hình nghiên cứu enzyme Protease trên thế giới: ...................................................... 17 4.2. Ứng dụng enzyme protease ................................................................................................ 18 4.2.1. Trong công nghiệp sữa .................................................................................................... 18 4.2.2. Trong chế biến nước mắm............................................................................................... 19 4.2.3. Trong công nghiệp chế biến thịt ...................................................................................... 19 4.2.4. Trong công nghiệp dệt .................................................................................................... 19 4.2.5. Trong sản xuất bia........................................................................................................... 20 4.2.6. Trong công nghiệp da ..................................................................................................... 21 4.2.7. Trong hương phẩn, mỹ phẩm .......................................................................................... 21 4.2.8. Trong y học .................................................................................................................... 22 4.2.9. Trong công nghệ sản xuất chất tẩy rửa ............................................................................ 23 4.2.10. Trong một số ngành khác .............................................................................................. 24 Chương 5: Kết luận ................................................................................................................ 25 Tài liệu tham khảo .................................................................................................................. 26 ii Danh sách hình Nội dung Trang Hình 2.1: Mô hình enzyme Protease thủy phân phân tử Protein .................................................. 2 Hình 2.2: Sơ đồ phân loại protease ............................................................................................. 3 Hình 2.3: Quy trình tổng quát thu nhận protease ......................................................................... 4 Hình 3.1: Cấu trúc phần hydrocacbon của bromelin thân dứa...................................................... 5 Hình 3.2: Quy trình tổng quát thu nhận và tinh sạch enzym bromelin ......................................... 6 Hình 3.3: Mô hình phân tử enzyme protease (papain) ................................................................. 6 Hình 3.4: Cấu trúc tâm hoạt động của papain .............................................................................. 6 Hình 3.5: Sơ đồ tổng quát quy trình thu nhận ficin từ nhựa sung ................................................. 8 Hình 3.6: Cấu trúc không gian của pepsin A ............................................................................... 9 Hình 3.7: Một số chế phẩm men tiêu hóa pepsin ......................................................................... 9 Hình 3.8: Phomat ...................................................................................................................... 11 Hình 3.9: Một số chế phẩm pacreatin ........................................................................................ 11 Hình 3.10: Cấu trúc không gian của trypsin .............................................................................. 12 Hình 3.11: Trypsin cắt các liên kết tạo ra bởi nhóm carboxyl (-COOH) của lysin hoặc arginine với nhóm amine (-NH2) của các amino acid bất kì .................................................................... 13 Hình 3.12: Cấu trúc không gian của chymotrypsin .................................................................... 13 Hình 3.13: Cấu trúc không gian của subtilisin ........................................................................... 15 Hình 3.14: Cấu trúc tâm hoạt động của subtilisin ...................................................................... 15 Hình 3.15: Chế phẩm từ collagenase ......................................................................................... 16 Hình 4.1: Một số loại Phomat ................................................................................................... 18 Hình 4.2: Một số loại nước mắm điển hình ............................................................................... 19 Hình 4.3: Một số loại bia .......................................................................................................... 20 Hình 4.4: Sơ đồ khái quát quy trình sản xuất bia ....................................................................... 20 Hình 4.5: Các giai đoạn làm sạch lông ...................................................................................... 21 Hình 4.6: Mỹ phẩm chứa collagen ............................................................................................ 21 iii Hình 4.7: Thuốc có chứa enzyme papain .................................................................................. 22 Hình 4.8: Thuốc có chứa bromelin ............................................................................................ 23 Hình 4.9: Thuốc có chứa chymotripsin ..................................................................................... 23 Hình 4.10: Sản xuất bánh kẹo ................................................................................................... 24 iv Chương 1: Giới thiệu Protease là chất xúc tác thủy phân protein tạo thành những phân tử thấp và các amino acid. Chúng không chỉ có ý nghĩa cho quá trình sinh trưởng, sinh sản của mọi sinh vật mà còn đóng vai trò rất quan trọng trong công nghệ chế biến thực phẩm, trong y học, trong công nghệ gen và bảo vệ môi trường. Protease là một trong những enzyme được ứng dụng rất nhiều trong mọi lĩnh vực. Đặc biệt là công nghiệp thực phẩm, protease đã có những đóng góp rất to lớn trong việc phục vụ và nâng cao đời sống của con người. Hiện nay trên thế giới, công nghệ thu nhận protease từ vi sinh vật hiện còn đang phát triển, tìm tòi nghiên cứu về khả năng ứng dụng vô vàn của enzyme protease. Ở Việt Nam cũng có nhiều công trình công bố về việc nghiên cứu sử dụng Protease, chủ yếu tập trung vào các protease thực vật và động vật còn protease vi sinh vật chỉ được nghiên cứu trong hơn chục năm trở lại đây. 1 Chương 2: Tổng quan về enzym Protease 2.1. Đặc điểm chung Protease là nhóm enzym xúc tác sự thủy phân liên kết peptide, là liên kết chủ yếu trong phân tử protein và peptide. Cơ chế thủy phân như sau: Thường các protease trong cơ thể tồn tại ở dạng không hoạt động (zymogen) và có thể trở thành hoạt động do chính protease tương ứng tác động bằng sự cắt đứt một hay một số liên kết peptide trong phân tử của nó, khi đó sự thay đổi cấu trúc phân tử theo hướng có lợi cho hoạt động xúc tác, enzym chuyển sang trạng thái hoạt động. Hình 2.1: Mô hình enzyme Protease thủy phân phân tử Protein Cấu trúc bậc bốn của phân tử protein ảnh hưởng đến quá trình phân giải cơ chất dưới tác dụng của các protease. Dạng monomer và dimer của cơ chất dễ phân giải hơn dạng tetramer. Protease cần thiết cho các sinh vật sống, rất đa dạng về chức năng từ mức độ tế bào, cơ quan đến cơ thể nên được phân bố rất rộng rãi trên nhiều đối tượng từ vi sinh vật (vi khuẩn, nấm và virus) đến thực vật (đu đủ, dứa...) và động vật (gan, dạ dày bê...). So với protease động vật và thực vật, protease vi sinh vật có những đặc điểm khác biệt. Trước hết hệ protease vi sinh vật là một hệ thống rất phức tạp bao gồm nhiều enzyme rất giống nhau về cấu trúc, khối lượng và hình dạng phân tử nên rất khó tách ra dưới dạng tinh thể đồng nhất. Cũng do là phức hệ gồm nhiều enzyme khác nhau nên protease vi sinh vật thường có tính đặc hiệu rộng rãi cho sản phẩm thuỷ phân triệt để và đa dạng. 2 2.2. Phân loại Protease (peptidase) thuộc phân lớp 4 của lớp thứ 3 (E.C.3.4) . Hình 2.2: Sơ đồ phân loại protease Với enzym protease thì có nhiều cách phân loại nhưng ta chỉ dựa vào hai đặc điểm sau để phân loại chúng: Dựa vào vị trí tác dụng của protease lên các peptide trong phân tử protein, người ta chia protease làm 2 nhóm chính: Endopeptidase (proteinase): Chủ yếu phân giải các liên kết peptide nằm trong phân tử protein tạo thành những đoạn peptide có trọng lượng phân tử nhỏ. Exopeptidase (polypeptidase): Chủ yếu phân cắt peptide ở hai đầu mạch. Dựa vào thành phần amimo acid và vùng pH tối ưu của protease, người ta chia làm các nhóm: Protease acid: pepsin, renin, … hoạt động ở vùng pH acid. Protease kiềm: tryssin, chymmotrysin, … hoạt động ở vùng pH kiềm. Protease trung tính: papain, … hoạt động ở vùng pH trung tính. 3 2.3. Quy trình thu nhận protease Trong sản xuất các chế phẩm protease, người ta thường chia làm hai giai đoạn: Thu Protease thô và tinh sạch protease. Thu chế phẩm protease thô: Với nguồn động vật và thực vật thì ta nghiền , trích ly rồi ly tâm. Còn với nguồn vi sinh vật thì ta nuôi cấy, phá vỡ tế bào rồi đem ly tâm. Tinh sạch protease: Sử dụng phương pháp hóa lý để loại dần các thành phần không phải protease ra khỏi thành phần protease. Sản phẩm cuối cùng là protease tinh khiết. Hình 2.3: Quy trình tổng quát thu nhận protease 4 Chương 3: Thu nhận protease 3.1. Thu nhận protease từ thực vật Thực vật có nguồn enzym đã được loài người hiểu biết và ứng dụng từ rất lâu. Cho đến nay, người ta đã thu nhận enzym từ thực vật để ứng dụng vào các sản xuất khác nhau chủ yếu là nhóm protease. Một số protease phổ biến được thu từ nguồn thực vật: Bromelin, papain, ficin… 3.1.1. Bromelin Bromelin là một glycoprotein, mỗi phân tử có glycan gồm 3 maltose, 2 glucosamine, 2 xylose và 1 fructose. Hình 3.1: Cấu trúc phần hydrocacbon của bromelin thân dứa Bromelin có trung tâm hoạt động chứa cysteine và hai sợi polypeptide liên kết với nhau bằng cầu nối -S-S-. Hoạt tính của bromelin là do nhóm sulfhydryl trong trung tâm hoạt động quyết định. Bromelin có 3 hoạt tính khác nhau: Peptidase, amidase và esterase. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của bromelin: Cơ chất, nồng độ cơ chất, nồng độ enzym, nhiệt độ, pH, ion kim loại, một số nhóm chức, phương pháp ly trích, phương pháp tinh khiết… Bromelin có nhiều ở trong thân và quả dứa. Hoạt tính bromelin cao nhất là khoảng 20 ngày trước khi quả chín, do đó thu hoạch trái dứa vào khoảng thời gian này sẽ cho năng suất enzym cao. Bromelin thân được thu từ dịch rút ra từ thân cây dứa, trung bình có thể thu được 3,6kg bromelin từ 378 lít nước rút ra từ thân cây dứa. Việc thu nhận và tinh sạch bromelin được thực hiện theo sơ đồ sau: 5 Hình 3.2: Quy trình tổng quát thu nhận và tinh sạch enzym bromelin 3.1.2. Papain Hình 3.3: Mô hình phân tử enzyme protease (papain) Là một protease-thiol, trung tâm hoạt động có nhóm –SH. Chính nhóm này quyết định hoạt tính của papain. Hình 3.4: Cấu trúc tâm hoạt động của papain Theo R. L. Hill và E.L. Smith, Papain là một chuỗi polypeptide gồm 185 amyno acid, trọng lượng phân tử là 20.900 dalton. 6 Enzym papain được thu từ nguồn nguyên liệu là cây đu đủ (Carica papaya). Nhựa cây đu đủ là hỗn hợp enzym chứa các protease: Papain, chymopapain, proteinase III, proteinase IV, thiolprotease… Trong đó papain chiếm 95% hàm lượng hỗn hợp enzym này. Quả xanh vào khoảng 10 tuần tuổi chứa nhiều nhựa nhất và hoạt tính enzym cao nhất. Hoạt tính của papain phụ thuộc vào các yếu tố sau: Nhiệt độ: Papain là enzym chịu được nhiệt độ tương đối cao. Ở dạng nhựa khô papain không bị biến tính trong 3h ở 1000C. Còn ở dạng dung dịch papain bị mất hoạt tính sau 30 phút ở 82,50C và nếu tăng nhiệt độ cao hơn nó sẽ mất hoàn toàn hoạt tính do cấu trúc trung tâm hoạt động bị phá hủy hoàn toàn. Khi thủy phân các protein khác nhau thì nhiệt độ phản ứng thích hợp cho papain cũng khác nhau. pH: Papain hoạt động trong khoảng pH tương đối rộng từ 4,5 – 8,5 nhưng lại dễ biến tính trong môi trường acid có pH < 4,5 hoặc trong môi trường kiềm mạnh có pH > 12. Khi phản ứng với cơ chất thì tùy thuộc vào bản chất của cơ chất mà pH tối ưu sẽ khác nhau. Papain dạng ổn định tức dạng mà cấu trúc không gian của enzym được ổn định, có thể chịu được các pH = 1,5 và pH = 8,5. Dung môi: Papain không thay đổi độ quay quang học trong methanol 70% và cũng không thay đổi độ nhớt trong methanol 50%. Trong dung dịch dimethylsulfoxide chứa 20% dung môi hữu cơ và urea 8M không làm giảm hoạt tính cũng như thay đổi cấu hình papain. Các chất gây biến tính mạnh như TCA 10%, guanidine hydrochcloride 6M làm biến đổi bất thuận nghịch về độ quay quang học và hoạt tính của papain. 3.1.3. Ficin Enzym ficin được thu từ nguồn nguyên liệu là cây sung, vả (Ficus), thuộc họ Moraceae, bộ Urticales. Cây sung xuất xứ từ vùng Tây Á và phân bố khắp vùng Địa Trung Hải. Ở Việt Nam có nhiều lồi sung khác nhau: sung (Ficus racemosa L), sung trổ (Ficus variegata), sung ba thuỳ (Ficus hirta), sung thằn lằn (Ficus pumila L), vả (Ficus auriculata lour). Ficin được chiết tách từ nhựa sung. Hầu hết các bộ phận của cây đều có chứa nhựa. Người ta có thể thu ficin từ nhựa của lá, thân và quả sung. Ở dạng nhựa tươi, ficin dẽ bị oxi hóa bởi không khí làm cho dịch nhựa chuyển sang màu hồng nâu hoặc hồng và đồng thời hoạt tính xúc tác bị gỉam xuống. Các liên kết peptide của nhiều loại protein tự nhiên như protein sữa, hemoglobin, protein đậu nành, gelatin, collagen, elastin, fibrin, fibrinogen và cả Ascaris sống đều có thể bị thủy giải bởi enzim ficin. Ficin còn có thể thủy gỉai các liên kết peptide, ester, các liên kết amide của cơ chất nhân tạo. 7 Hoạt tính của papain phụ thuộc vào các yếu tố sau: Nhiệt độ: Trong khoảng nhiệt độ không làm biến tính enzym, tốc độ phản ứng của enzym tỷ lệ thuận với sự gia tăng nhiệt độ. Nhiệt độ hoạt động: 30 - 800C. Nhiệt độ tối hảo cho hoạt tính xúc tác 50 - 650C. Ficin có thể giữ nguyên hoạt tính trong 2 giờ ở 500C. Độ pH: pH hoạt động của ficin rộng: 4 – 9,5 (dịch nhựa sung có pH = 5); pH tối thích của ficin phụ thuộc vào loại cơ chất của enzim: gelatin: pHopt = 5; casein: pHopt = 9,5; hemoglobin: pHopt = 7. Các yếu tố hoạt hóa: Hoạt tính của ficin tăng lên khi có mặt của các nhân tố: kim loại, cyanide, cysteine, mercaptoethanol, 1,2-dimercaptopropanol. Các yếu tố kìm hãm: Enzym sẽ bị bất hoạt khi các chất ức chế như HgCl2, N-ethylmalemnide, iodo acetic acid, chloroacetamide hay iodoacetamide. Hình 3.5: Sơ đồ tổng quát quy trình thu nhận ficin từ nhựa sung 8 3.2. Nguồn protease từ từ động vật Hai protease acid quan trọng trong tuyến tiêu hóa ở người và động vật, có nhiều ứng dụng và được quan tâm là pepsin và rennin, đặc biệt về khả năng đông tụ sữa. Hai enzym này được thu nhận chủ yếu từ dạ dày động vật (heo, bê, bò…) 3.2.1. Pepsin Pepsin hoạt đợng trong dịch vị của động vật có vú, chim, bò sát và cá. Pepsin thô là một hỗn hợp của pepsin, gelatinase, cathepsin và Brucke pepsin. Pepsin heo thô chứa một pepsin chính A, pepsin phụ B, C, D và gastricsin. Hình 3.6: Cấu trúc không gian của pepsin A Pepsin là một mạch polypeptide đơn giản hợp thành bởi 329 amino acid, đầu C là alanin và đầu N là isoleusine, có thể cuộn lại thành hình cầu, rất ít xoắn cấu trúc bậc hai, cấu trúc bậc bốn cũng gồm có bốn tiểu phần; pepsin là một protein vững chắc bởi các mối liên kết hydro, hydrophobic, liên kết điện tử và S-S. Trung tâm hoạt động của pepsin gồm một hoặc hai nhóm carbonxyl của acid glutamic, một nhân thơm (phenol) của tyrosin. Chế phẩm pepsin được tồn tại ở dạng bột vô định hình, trắng hay vàng nhạt hay mảnh nhỏ, trong hay hơi đặc, mùi đặc biệt giống mùi nước thịt, vị hơi chua. Hình 3.7: Một số chế phẩm men tiêu hóa pepsin 9 Pepsin xúc tác trực tiếp sự thủy giải protein, tạo thành chủ yếu những peptide ngắn, có ít hay không có amino acid tự do. Pepsin không có khả năng phân cắt triệt để protein thành các amino acid riêng lẻ, mà chỉ cắt khoảng 15% nối liên kết peptide của protein tạo sản phẩm pepton có trọng lượng phân tử nhỏ. Tính chất đặc hiệu của pepsin thể hiện ở chỗ là pepsin chỉ cắt những liên kết peptide tạo thành do amino acid thơm như tyrosin, phenylalanine, tryptophan liên kết với các amino acid khác. Ngoài ra pepsin còn thủy phân liên kết giữa Ala-Ala, Ala-Ser, nó cũng cắt liên peptide giữa LeuVal, Val-Cis, Glu-Asn, Leu-Glu, nhưng ở mức độ thấp hơn. Cũng như nhiều protease khác ngồi việc phân cắt được liên kết peptid, pepsin có khả năng phân cắt cả liên kết ester (Losins và cộng sự, 1954), hay có thể làm đông tụ sữa (Teply và cộng sự, 1980). Ngoài ra pepsin còn gây ra sự phân giải protein ở một số enzyme như: trypsin, pepsin, amylase… Ngòai khả năng thủy phân các protein tự nhiên, pepsin còn thủy phân nhiều cơ chất tổng hợp. Hoạt tính của papain phụ thuộc vào các yếu tố sau: pH: Pepsin là một protease acid điển hình, hoạt động ở vùng pH acid từ 1- 4, pH thích hợp của pepsin khoảng 1,5 – 2,4. Đối với cơ chất thì pH thích hợp có thể thay đổi. Nhiệt độ: Pepsin hoạt động ở nhiệt độ thích hợp tối ưu khoảng 40 – 500C. Các lọai muối và các dung môi hữu cơ Các chất hữu cơ kiềm hay dung dịch muối kiềm như NaHCO3 làm chậm sự pepton hóa của pepsin.Trong sự pepton hóa, HCl là acid gây ra sự thủy phân mạnh nhất, kế đó là HNO3, HBr, H2SO4, H3PO4, các acid lactic, formic,…gây tác động kém hơn. Các muối kim loại nặng như Pb, Hg, Pt ở nồng độ rất thấp vẫn có thể gây kết tủa và làm biến tính enzym. Chất sát khuẩn: Chất sát khuẩn như HCN, salisilic acid, cloroform…với lượng nhỏ thì không ảnh hưởng đáng kể đến pepsin. Nhưng khi với liều cao chúng làm giảm đáng kể hoạt tính của pepsin. Các chất kìm hãm: Tất cả các chất gây biến tính protein đều là những chất kìm hãm không đặc hiệu của enzim nói chung và của pepsin nói riêng. 3.2.2. Rennin Rennin là một protease acid tính, là thành phần chủ yếu của rennet chiết rút từ ngăn thứ tư của dạ dày bê. Rennin đặc biệt có khả năng đông tụ sữa cao và phân giải protein (chủ yếu là casein của sữa) và còn có tên gọi là enzym đông tụ sữa điển hình. 10 Hình 3.8: Phomat Enzym này do chính tế bào chính của tuyến dạ dày tiết ra, enzym này dùng để tiêu hóa sữa cho các con vật mới sinh ra. Khi con vật lớn, bắt đầu ăn thì rennin được thay thế bởi pepsin. Các liên kết hydro đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ cấu trúc bậc 2, 3 của rennin ở dạng hoạt động. Thành phần hóa học, rennin chứa nhiều amino acid tính acid hơn amino acid tính kiềm, nhưng tỉ lệ thấp hơn so với pepsin. Ngoài ra, rennin chứa nhiều prolin, serin và trong phân tử có chứa tới ba cầu disulfur. Rennin thể hiện tính acid nhưng yếu hơn pepsin. Đặc hiệu thủy phân: Rennin chỉ thủy phân những liên kết peptide và không làm ảnh hưởng đến liên kết ester và amine. Rennin đặc biệt có tác động mạnh lên các liên kết được tạo nên bởi tyrosine và phenylalnine. Rennin tác động lên cơ chất casein của sữa. Ở pH = 6,8 rennin phân cắt trung bình 1/33 còn ở pH = 2,3 thì phân cắt 1/8 liên kết peptide trong phân tử casein. 3.2.3. Pancreatin Pancreatin có ở trong tụy của động vật máu nóng và người thường trích pancreatin từ tụy tạng của heo. Pancreatin là hệ enzym thủy phân xúc tác các phản ứng chuyển hóa đạm, đường, chất béo và một số chất khác ở trong ruột. Tỷ lệ các enzym này trong dịch tụy người không thay đổi ngoại trừ một vài trường hợp thiếu hụt có chọn lọc của lipase và trysinogen. 1mg pancreatin có khoảng lớn hơn hoặc bằng 25 đơn vị hoạt tính protease, lớn hơn 25 đơn vị hoạt tính amylase và lớn hơn 2 đơn vị hoạt tính lipase. Bột pancreatin là dạng bột vô định hình có màu xám nhạt hay vàng nhạt, có mùi và vị hơi đặc trưng, hòa tan trong nước và không tan trong cồn và chloroform. Hình 3.9: Một số chế phẩm pacreatin 11 Pancreatin có hoạt tính mạnh nhất trong môi trường kiềm và bị bất hoạt trong môi trường acid mạnh và nó hoạt động mạnh nhất trong 2 - 3 giờ sau khi ăn thực hiện quá trình tiêu hóa ở ruột non. Pancreatin có thể pepton hóa nhiều loại thức ăn như sữa, thịt, cháo và chuyển dầu, chất béo thành dạng nhũ tương để dễ tiêu hóa. 3.2.4. Trypsin Trypsin có trong dịch tụy của người và động vật. Trypsin là tiếp tục thủy phân các protein các protein thức ăn còn lại sau khi đã bị thủy phân một phần ở dạ dày. Ở trong máu cũng có một ít trypsin hoạt động. Hình 3.10: Cấu trúc không gian của trypsin pH tối ưu cho hoạt động của trypsin là 8 và pH thích hợp cho trypsin là 7,8 – 9,5, ổn định ở 3 – 5. Nhiệt độ thích hợp cho hoạt động của trypsin là nhiệt độ cơ thể nhưng nó vẫn hoạt động tốt ở nhiệt độ 30 – 400C, 900C và pH = 6 – 8 thì dung dịch enzym bị mất hoạt tính hoàn toàn. Trong môi trường có pH = 8 có sự hiện diện của Ca thì enzyme ở dạng không hoạt động trở thành dạng hoạt động. Khi không có Ca thì enzyme mất 50% hoạt tính. Ngược lại nếu có Cu, Ag, Hg có tác dụng ức chế enzyme. Trypsin là loại enzyme thủy phân protein không triệt để. Khi sử dụng trypsin thì chỉ có 1/3 liên kết peptide trong phân tử protein bị thủy phân. Trypsin cắt các liên kết được tạo ra bởi nhóm carboxyl (-COOH) của lysin hay arginine (ngoại trừ nhóm histidine) với nhóm amine (-NH2) của các amino acid bất kì và trypsin không cắt liên kết giữa lysine và arginine. 12 Hình 3.11: Trypsin cắt các liên kết tạo ra bởi nhóm carboxyl (-COOH) của lysin hoặc arginine với nhóm amine (-NH2) của các amino acid bất kì Các phân tử protein khi bị phân cắt bởi trypsin sẽ tạo ra những peptide có trọng lượng phân tử nhỏ và đôi khi cũng tạo ra các amino acid tự do. Ngòai hoạt động thủy phân liên kết peptide, trypsin còn thủy phân được liên kết ester. 3.2.5. Chymotrypsin Chymotrypsin được tiết ra từ tuyến tụy. Chymotrypsin tiết ra dưới dạng không hoạt động đó là chymotrypsinogen, sau đó chymotrypsin chuyển sang dạng hoạt động nhờ trypsin tác dụng vào. Chymotrypsin được cấu tạo từ ba sợi polypetide: Sợi A: Các amino acid từ 1 –13. Sợi B: Các amino acid từ 16 –146. Sợi C: Các amino acid từ 149 – 245. Các sợi này nối với nhau bởi cầu nối disulfite. Các sợi polypetide nối với nhau tạo thành hình cầu. Hình 3.12: Cấu trúc không gian của chymotrypsin 13 Chymotrypsin là một protease hoạt động trong môi trường có pH kiềm. Chymotrypsin hoat động trong pH = 7 - 9, pH tối ưu là 8 - 9. Hoạt tính của chymotrypsin hơi yếu hơn trypsin nhưng nó lại có khả năng thủy phân protein sâu sắc hơn. Chymotrypsin xúc tác sự thủy phân liên kết peptide của các phân tử protein. Nó phân cắt có chọn lọc các liên kết peptide trong chuỗi polypeptide ở vị trí đầu C của amino acid có nhân thơm. Chymotrysin hoạt động như một endopeptidase phân cắt các mạch polypeptide thành các peptide ngắn và tác dụng trên những liên kết mà trypsin không phân cắt. Chymotrypsin ngoài khả năng phân cắt peptide, nó còn có khả năng tác dụng lên các liên kết ester. 3.3. Nguồn protease từ vi sinh vật 3.3.1. Đặc điểm chung So với protease động vật và thực vật, protease vi sinh vật có những đặc điểm khác biệt. Trước hết hệ protease vi sinh vật là một hệ thống rất phức tạp bao gồm nhiều enzyme rất giống nhau về cấu trúc, khối lượng và hình dạng phân tử nên rất khó tách ra dưới dạng tinh thể đồng nhất. Cũng do là phức hệ gồm nhiều enzyme khác nhau nên protease vi sinh vật thường có tính đặc hiệu rộng rãi cho sản phẩm thủy phân triệt để và đa dạng. 3.3.2. Đặc điểm và tính chất của protease vi sinh vật Căn cứ vào cơ chất phản ứng, pH hoạt động thích hợp,… các nhà khoa học đã phân loại các Protease vi sinh vật thành bốn nhóm như sau: P-xerin; P-thiol; P-kim loại; P-acid. Một số tác giả khác chia Protease ra ba nhóm, dựa vào hoạt động pH của chúng bao gồm: Protease acid; protease trung tính; protease kiềm. Trong bốn protease kể trên, các protease-xerin và protease-thiol có khả năng phân giải liên kết este và liên kết amide của các dẫn xuất acid của acid amin. Ngược lại các protease kim loại, protease acid thường không có hoạt tính esterase của các dẫn xuất của acid amin. Nhiều protease ngoại bào của vi sinh vật đã được nghiên cứu tương đối kỹ về cấu tạo phân tử, một số tính chất hóa lý và cơ chế tác dụng. Kết quả nghiên cứu cho thấy trọng lượng phân tử của các enzyme này tương đối bé, nhất là các P-xerin khoảng 20.000 – 27.000 Dalton. 14
- Xem thêm -