Tài liệu Bài báo cáo-chương 1-enzyme và một số phản ứng enzyme phổ biến trong công nghệ thực phẩm

1.1.1. Khái niệm enzyme CHƯƠNG 1 ENZYME VÀ MỘT SỐ PHẢN ỨNG ENZYME PHỔ BIẾN TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM 1.1. Đại cương về enzyme 1.1.1. Khái niệm enzyme 1.1.2. Cấu tạo phân tử enzyme 1.1.3. Cơ chế xúc tác của enzyme 1.2. Danh pháp và phân loại enzyme 1.2.1. Danh pháp 1.2.2. Phân loại enzyme, giới thiệu một số enzyme thuộc mỗi loại Enzym là chất xúc tác có bản chất protein được cơ thể tổng hợp và tham gia vào các phản ứng sinh học “Enzyme là chất xúc tác sinh học” Enzym được tạo ra trong tế bào sinh vật Enzym tham gia phản ứng trong tế bào và cả khi tách ra khỏi cơ thể Enzym tham gia phản ứng trong điều kiện nhiệt độ ôn hòa (nhiệt độ cơ thể). Enzyme có thẻ thu nhận từ: Động vật, thực vật và vi sinh vật • • • • Coenzyme có chứa kim loại CAÁU TAÏO ENZYM Döïa vaøo thaønh phaàn hoaù hoïc cuûa enzym ngöôøi ta chia enzym thaønh hai nhoùm: • • Tham gia phản ứng vận chuyển điện tử, vận chuyển oxy • Điển hình là heme Enzym moät caáu töû: trong thaønh phaàn caáu taïo chæ coù protein. • Enzym hai caáu töû: ngoaøi protein coøn coù moät phaàn phi protein. • Phaàn protein goïi laø “feron” hay “apoprotein” coù vai troø quyeát ñònh tính ñaëc hieäu cuûa enzyme ; – Phaàn nhoùm ngoaïi laø “Agon” hay “Coenzym” laø boä phaän tröïc tieáp tham gia vaøo phaûn öùng. Nhoùm ngoaïi coù theå laø caùc ion kim loaïi hoaëc laø caùc daãn suaát cuûa vitamin Phaàn lôùn enzyme coù daïng caàu hoaëc daïng sôïi – PHÂN LOẠI ENZYME DỰA VÀO CHỨC NĂNG STT •Nhoùm chính cuûa Enzym 1 Oxidoreductase •Chuyeån e- , H+ hoaëc nguyeân töû H) 2 Transferase 3 Hydrolase 4 Lyase 5 Isomerase • 6 Ligase 1. Oxidoreductase Phaûn öùng xuùc taùc • A- + B ↔ A + BPhaûn öùng chuyeån nhoùm chöùc • A-B + C ↔ A + B - C Phaûn öùng phaân ly nhôø nöôùc ( thuyû giaûi) (chuyeån nhoùm chöùc cho phaân töû nöôùc) : A-B + H2O ↔ A-H + B-OH Phaûn öùng chuyeån hoùa nhôø boå sung nhoùm chöùc vaøo lieân keát ñoâi hoaëc taïo lieân keát ñoâi nhôø laáy ñi nhoùm chöùc (phaân giaûi khoâng coù nöôùc tham gia) • XY • ⏐⏐ • A-B ↔ A=B + X-Y Chuyeån nhoùm chöùc trong phaân töû taïo caùc daïng ñoàng phaân • XY YX • ⏐⏐ ⏐⏐ • A-B ↔ A-B •Toång hôïp lieân keát C-C, C-S, C-O vaø C-N nhôø phaûn öùng truøng ngöng lieân hôïp vôùi söï thuûy giaûi ATP. • Là nhóm xúc tác cho các phản ứng oxy hóa khử AH2 + B → A + BH2 • Nếu chất chuyển hay chất nhận rõ ràng thì gọi tên theo chúng. Ex. Dehydrogenase (NAD, FAD, FMN,…) oxydase (nhận hydro), oxygenase (kết hợp trực tiếp với oxy) • Nếu chất cho hydro không rõ ràng thì gọi là reductase • Các enzyme thường gặp trong nhóm này là: dehydrogenase, oxydase, peroxidase, catalase,… 1 2. Transferase Là nhóm enzyme xúc tác chuyển nhóm, chuyển gốc từ chất này sang chất khác Phản ứng tổng quát là AX + B Æ A + BX Cách gọi tên: theo chất nhận nhóm chuyển vận transferase E.C. Number 2 2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.2 2.3 2.4 2.6 2.6.1 2.7 2.7.1 2.8 Tên và các nhóm phụ xúc tác Transferases (transfer of functional groups) Nhóm transferase được chia ra làm 7 nhóm phụ 2.1 chuyển nhóm carbon đơn như methyl, carboxyl,… 2.2 chuyển nhóm aldehyde hoặc cetone, có 2 enzyme điển hình là transketolase (chuyển 2C) và transaldolase (chuyển 3C) Transferring C-1 groups Methyltransferases Hydroxymethyltransferases and formyltransferases Carboxyltransferases and carbamoyltransferases 2.3 chuyển gốc acyl, acyltransferase 2.4 chuyển gốc glycosyl, glycosyl transferase 2.6 chuyển nhóm đạm, aminotransferase 2.7 chuyển nhóm phosphate, phosphotransferase 2.8 chuyển nhóm lưu huỳnh, sulphurtransferase Transferring aldehydic or ketonic residues Acyltransferases Glycosyltransferases Transferring N-containing groups Aminotransferases Transferring P-containing groups With an alcohol group as acceptor 3. Hydrolase 4. Lyase • Là nhóm enzyme xúc tác các phản ứng thủy phân các hợp chất hữu cơ với sự tham gia của nước Là enzyme phân cắt chất hữu cơ không có sự tham gia của nước • Phản ứng tổng quát • Cách gọi tên: tên của cơ chất được tách ra hydrolase Cách gọi tên: tên cơ chất + tên của nhóm được tách ra + lyase. Ex. Aspactate ammonia lyase • Nhóm này được chia ra 11 nhóm phụ Các enzyme thường gặp: decarboxylase, aldolase, hydratase,… • Các enzyme thường gặp là esterase, phosphatase, nuclease, peptidase, lipase Được chia làm 7 nhóm phụ XY + H2O Æ XOH + YH 5. Isomerase 6. Synthetase (ligase) Là nhóm enzyme xúc tác cho chuyển hóa giữa 2 dạng đồng phân D và L, cis và trans, aldose và ketose Các enzyme thường gặp là epimerase, mutase, isomerase Isomerase Ví dụ: Galactose Glucose Là nhóm enzyme xúc tác tổng hợp chất hữu cơ và cần năng lượng từ ATP, GTP,… Được chia thành 4 phụ nhóm tạo các liên kết: - C – O -, - C – S-, - C – N -, - C – C – Cách gọi tên: Tên cơ chất + ligase (hay synthetase); ex. Glutamin synthetase 2 DANH PHAÙP HAY TEÂN GOÏI ENZYM Ñuoâi taän cuøng –ase. Theo cô chaát phaûn öùng” Phaàn theå hieän cô chaát + phaàn theå hieän loaïi phaûn öùng + phaàn ñuoâi ase • sucrase – phaûn öùng sucrose 9 Theo chöùc naêng cuûa enzym lipase - phaûn öùng lipid oxidase – catalyzes oxidation 9 hydrolase – catalyzes hydrolysis Ñoái vôùi caùc enzym xuùc taùc cho caùc quaù trình tieâu hoaù thöùc aên thöôøng taän cuøng laø “in” pepsin, trypsin • Tên gọi enzym thường theo cơ chất đặc hiệu với kiểu phản ứng mà chúng tham gia: • VD: Urease (carbamite-amideohydrolase) - Urea: tên cơ chất - -ase: chỉ tên enzym Năm 1960, Hiệp hội hóa sinh QT (IUB) đã thống nhất phân lọai enzym thành 6 lớp: một lớp chia làm nhiều tổ, mỗi tổ chia thành nhiều nhóm Chính vì thế tên của enzym gồm có 4 số. TRUNG TÂM HOẠT ĐỘNG ENZYME TRUNG TAÂM HOAÏT ÑOÄNG ¾ Chæ coù moät phaàn nhoû phaân töû enzym tham gia tröïc tieáp lieân keát vôùi cô chaát, quyeát ñònh hoaït tính xuùc taùc enzym – goïi laø “trung taâm hoaït ñoäng”. ¾ Soá trung taâm hoaït ñoäng cuûa phaân töû enzym coù theå laø moät hay nhieàu hôn. ¾ Enzym moät caáu töû trung taâm hoaït ñoäng goàm moät soá nhoùm chöùc acid amin. ¾ Enzym hai caáu töû trung taâm hoaït ñoäng goàm moät soá nhoùm chöùc cuûa acid amin vaø nhoùm ngoaïi. Chymotrypsin Has A Site for Specificity O O N–C–C–N–C–C N–C–C–N–C–C H R’ R Trypsin Chymotrypsin Elastase cut at Lys, Arg cut at Trp, Phe, Tyr cut at Ala, Gly O O –C–N–C–C–N– C C C C NH3 + COOC Asp Deep and negatively charged pocket OC Ser Specificity of Ser-Protease Family Specificity Catalytic Site Site Active Site Juang RH (2004) BCbasics O O –C–N–C–C–N– C O O –C–N–C–C–N– CH3 Shallow and non-polar pocket Non-polar pocket Active Site Juang RH (2004) BCbasics 9 9 1.4 Danh pháp quốc tế và phân loại enzym 3 Moâ hình “Chìa vaø khoùa” cuûa Fisher veà söï aên khôùp cuûa enzyme vaø cô chaát (Naêm 1894). Cô chaát Cô chaát Cô chaát Cô chaát TTHÑ TTHÑ Enzyme Enzyme Enzyme CƠ CHẾ XÚC TÁC CỦA ENZYME E * Hình 3 Moâ hình “Khôùp caûm öùng” cuûa Koshland veà söï aên khôùp cuûa Enzyme vaø cô chaát (Naêm 1958). E S + S E+S k1 k-1 ES E k2 + 1.3.2. TÍNH ÑAËC HIEÄU CUÛA ENZYME P E+P k-2 ÑAËC HIEÄU PHAÛN ÖÙNG Oxy hoaù nhôø oxydase: RCHCOOH + 1/2O2 RCOCOOH + NH3 NH2 Khöû carboxyl nhôø decarboxylase: RCHCOOH RCH2NH3 + CO2 NH2 Chuyeån Amin nhôø transaminase: R1CHCOOH + R2COCOOH R1COCOOH + R2−CH – COOH NH3 NH3 Enzyme 9 ÑAËC HIEÄU PHAÛN ÖÙNG 9 ÑAËC HIEÄU CÔ CHAÁT ƒ ÑAËC HIEÄU TUYEÄT ÑOÁI ƒ ÑAËC HIEÄU TÖÔNG ÑOÁI ƒ ÑAËC HIEÄU NHOÙM ƒ ÑAËC HIEÄU ÑOÀNG PHAÂN QUANG HOÏC ÑAËC HIEÄ HIEÄU Cô chaá chaát TUYEÄ TUYEÄT ÑOÁI Urease Urea H 2O Acetamide Urease H2O CO2 + 2NH3 Khoâng xaû xaûy ra Mỗi một enzyme chỉ tác dụng lên một cơ chất nhất định 4 ÑAËC HIEÄU NHOÙM ÑAËC HIEÄU Cô chaát TÖÔNG ÑOÁI CH2 – O – CO - R1 CH – O – CO - R2 CH2 – O – CO - R1 LIP AS E HO - H CH2 – O – H HOOC – R1 CH – O – H + HOOC – R2 CH2 – O – H HOOC – R3 Enzyme có tác dụng lên một kiểu liên kết hóa học nhất định ÑAËC HIEÄ HIEÄU ÑOÀNG NG PHAÂN QUANG HOÏ HOÏC COOH Fumarathydratase HO–CH CH–COOH CH2-COOH HOOC-CH L – malic Acid fumaric Enzyme chỉ tác dụng với một trong hai dạng đồng phân quang học của cơ chất Vận tốc phản ứng enzyme Vận tốc phản ứng enzyme được xác định bằng thời gian cơ chất bị chuyển hóa hoặc sản phẩm được tạo thành Carboxyl peptidase R’ R – C – N – CH H COOH H2O Enzyme tác dụng lên một kiểu liên kết hóa học nhất định với điều kiện một trong hai thành phần tham gia tạo thành liên kết phải có cấu tạo xác định 1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng enzyme E+S k1 •Volume and concentration of substrate (milk) •Volume and concentration of enzyme (trypsin) •pH (controlled by buffers) •Temperature protein white trypsin ES k-1 k2 E+P k-2 -Nồng độ enzyme - Nồng độ cơ chất -Các chất kìm hãm - Các chất hoạt hóa - Nhiệt độ - pH môi trường 1.4.1. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme E+S k1 k-1 Controlled variables: R’ R – C - OH + NH2 – CH O COOH ES k2 E+P k-2 Trong điều kiện dư thừa cơ chất, nghĩa là [S] >>[E] thì tốc độ phản ứng phụ thuộc vào [E] V= K[E] có dạng y=ax. Nhờ đó người ta đã đo [E] bằng cách đo vận tốc phản ứng do enzyme đó xúc tác. polypeptides clear 5 1.4.2. Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất mô hình Michaelis - Manten k1 E Sự phụ thuộc của vận tốc phản ứng vào [E] E+S k1 ES k2 E+P k-1 • Gọi V1 là vận tốc của phản ứng tạo thành phức chất ES. V1 = k1[E][S] • Gọi V-1 là vận tốc của phản ứng tạo phân ly phức chất ES tạo thành E và S. V-1 = k-1[ES] • Gọi V2 là vận tốc của phản ứng tạo thành E và P (sản phẩm). V2 = k2[ES] Nếu đặt Km= k-1+k2/ k1 (Km: gọi là hằng số Michalis Menten) Ta có: [ES] = [E0][S]/ Km+[S] Mặt khác vận tốc phản ứng tạo thành sản phẩm P là: V = k2[ES] Thay [ES] bằng giá trị ở trên ta thu được: k2[E0] [S] V = ----------------(4) Km + [S] Vmax= k2[E0] Thay vào phương trình (4) ta được: [S] V = Vmax ------------(5) Km+ [S] + S k2 ES P + E k-1 k1, k-1, k2: Haèng soá vaän toác cuûa caùc phaûn öùng töông öùng. Phaûn öùng chuyeån hoaù phöùc ES → P + E laø phaûn öùng quyeát ñònh quaù trình xuùc taùc chuyeån hoaù S → P cuûa enzyme. Noàng ñoä ES caøng cao thì V phaûn öùng caøng lôùn: v = k2 [ES] Khi hệ thống đạt trạng thái cân bằng ta có: k-1[ES]+k2[ES] = k1[E][S] (k-1+k2)[ES] = k+1[E][S] (2) Gọi E0 là nồng độ ban đầu: [E0]=[E]+[ES]=>[E]=[E0]-[ES] (3) Thay trị số [E] từ (3) vào (2) ta có: (k-1+k2)[ES] = k1([E0]-[ES]) [S] k1 [E0] [S] [ES] = -------------k-1+ k2+k1[S] • Michaelis-Menton Equation V = Vmax [S] Km + [S] 6 1 2 3 4 5 6 7 8 80 60 Sản phẩm Sự tăng lên của nồng độ cơ chất 0 S + E ↓ P 40 ¾Khi ([S] >> Km), V ®¹t cùc ®¹i (Vmax). Enzym bÞ c¬ ch©t b·o hoμ. ¾Khi [S] << Km th× ph−¬ng tr×nh lμ V = Vm [S]/Km, VËn tèc ph¶n øng phô thuéc vμo [S] 20 0 §å thÞ biÓu diÔn quan hÖ gi÷a (V) vμ nång ®é c¬ ch©t ([S]). Km - ®Æc tr−ng cho ¸i lùc gi÷a enzym vμ c¬ chÊt: 0 2 4 6 8 Cơ chất (μmole) Bão hòa cơ chất của một enzyme ¾Khi Km = [S] th× V = Vmax/2 Km lμ [S] mμ ë ®ã V = Vmax/2. Vmax = là vận tốc tại đó toàn bộ enzyme kết hợp với cơ chất Km = [S] (units moles/L=M) Khi vận tốc phản ứng bằng ½ Vmax (1/2 of enzyme bound to S) A. [S] thấp B. [S] = Km C. [S] cao, bão hòa Phương trìnhLineweaver-Burk • Năm 1934 Lineweaver và Burk nghịch đảo phương trình Michaelis-Menten: • Phương trình này là phương trình tuyến tính, y = mx + b Trong đó: y = 1/vo, m (slope) = Km/Vmax, x = 1/[S] và b = 1/Vmax. Khi vẽ đồ thị đường thẳng sẽ cắt trục tung ở 1/Vmax và cắt trục hoành ở -1/Km và độ nghiêng Km/Vmax 1.4.3. Ảnh hưởng của chất kìm hãm (inhibitior) Chaát kìm haõm (I): Laø chaát laøm giaûm hoaït tính cuûa Enzyme do laøm giaûm aùi löïc cuûa Enzyme vôùi cô chaát hoaëc laøm Enzyme maát khaû naêng keát hôïp vôùi cô chaát. Coù 2 loaïi: - Chất kìm hãm cạnh tranh - Chất kìm hãm không cạnh tranh 7 - Kìm haõm caïnh tranh: coù caáu truùc gaàn gioáng cô chaát, noù keát hôïp vôùi trung taâm hoaït ñoäng cuûa Enzyme do ñoù chieám choã cuûa cô chaát vaø laøm giaûm hoaït tính Enzyme: E + S → ES → E + P E + I → EI + S → EI + S (I laø chaát öùc cheá caïnh tranh). * Kìm hãm không cạnh tranh (Uncompetitive inhibition) ¶nh h−ëng cña chÊt ho¹t ho¸ ChÊt ho¹t ho¸: Lμ nh÷ng chÊt lμm cho enzym tõ tr¹ng th¸i kh«ng ho¹t ®éng thμnh tr¹ng th¸i ho¹t ®éng, tõ tr¹ng th¸i ho¹t ®éng yÕu sang tr¹ng th¸i ho¹t ®éng m¹nh. B¶n chÊt ho¸ häc: ¾ ChÊt ho¹t ho¸ gi¸n tiÕp: Tham gia ph¶n øng nh−ng kh«ng t¸c dông trùc tiÕp víi ph©n tö enzym. VD: Axit ascorbic ¾ ChÊt ho¹t ho¸ trùc tiÕp: T¸c dông vμo TTH§ hoÆc lμm biÕn ®æi cÊu h×nh kh«ng gian cña ph©n tö enzym 1.4.4.Ảnh hưởng của nhiệt độ • ÔÛ ñoä raát thaáp thì hoaït tính xuùc taùc cuûa enzym cuõng raát thaáp. Khi nhiệt độ tăng thì tốc độ phản ứng cũng tăng lên do các phân tử có động năng lớn hơn. Nhưng điều này chỉ xảy ra khi nhiệt độ tăng đến nhiệt độ tối ưu. (thường khoảng 40oC) Nhiệt độ mà tại đó tốc độ phản ửng xảy ra nhanh nhất gọi là nhiệt độ tối ưu 8 Hoạt tính xúc tác enzyme giảm cùng với sự biến tính của enzyme khi ở nhiệt độ cao Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng enzyme Enzyme bị thay đổi hình dạng và trung tâm hoạt động không còn phù hợp với hình dạng của cơ chất Nhiệt độ tối ưu Enzyme bị biến tính Các phân tử tăng động năng Tốc độ phản ứng 0 10 20 30 40 50 60 70 Nhiệt độ oC AÛNH HÖÔÛNG CUÛA NHIEÄT ÑOÄ 1.4.5. AÛNH HÖÔÛNG CUÛA pH 9 Hoaït tính xuùc taùc ñaït cöïc ñaïi ôû pH optimum. 9 Hoaït tính xuùc taùc cuûa enzym raát nhaïy khi thay ñoåi pH. 9 Hoaït tính xuùc taùc enzym giaûm khi ôû pH raát thaáp hoaëc raát cao. - Enzyme laø moät ña cation khi chuùng trong moâi tröôøng pH < pI - Enzyme laø moät ña anion khi chuùng trong moâi tröôøng pH > pI 9 Taïi giaù trò pH moâi tröôøng baèng pI – (pHi ñaúng ñieän) enzyme bò keát tuûa AÛNH HÖÔÛNG CUÛA pH Ảnh hưởng của pH đến hoạt tính enzyme • Enzymes hoạt động tốt nhất ở pHopt. Ngoài khoảng pH thích hợp của nó thì enzyme sẽ bị biến tính. Optimum pH Reaction Rate Optimum pH 3 5 pH 7 9 pepsin amylase Tốc độ phản ứng 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 pH 9 AÛNH HÖÔÛNG CUÛA pH Xác định hoạt độ của enzyme • 1 Kat = 1mol cơ chất/giây = 60 mol/phút =…. • Số chuyển hóa = mol cơ chất đã chuyển hóa / phút • Đơn vị enzyme quốc tế UI = hoạt tính xúc tác sự chuyển hóa của 1 µmol cơ chất trong 1 phút • Hoạt tính riêng = số Katal / 1 kg protein hoạt động • Hoạt tính molar = số Katal / mol enzyme • Độ hoạt động riêng là độ hoạt động ứng với 1 mg protein enzyme Các phương pháp để xác định cơ chất mất đi hoặc sản phẩm tạo thành bằng các phương pháp hóa học, quang phổ, sắc ký, điện di, so màu, … 1.5.1.1. Ý nghĩa của phản ứng thủy phân 1.5.1. Phản ứng thủy phân bởi enzyme 1.5.1.1. Ý nghĩa của phản ứng thủy phân 1.5.1.2. Đặc điểm của các cơ chất bị enzyme thủy phân 1.5.1.3. Đặc điểm chung của tâm hoạt động của enzyme thủy phân 1.5.1.4. Một số đặc điểm của phản ứng thủy phân bởi enzyme • Phản ứng thủy phâm làm tăng thêm phẩm chất cho thực phẩm - Enzyme amylase thủy phân chuyển hóa tinh bột thành đường glucose - Enzyme protease thủy phân chuyển hóa protein thành nước chấm, phomat, chao, hoặc làm mền thịt • Phản ứng thủy phân làm giảm chất lượng sản phẩm thực phẩm Đặc điểm của các cơ chất bị enzyme thủy phân Các cơ chất được enzyme thủy phân thường là protein, gluxit, lipit cơ chất này là có "liên kết bị thủy phân" • Liên kết peptit trong protein: • Liên kết glucozit trong các polysacarit: Một vài enzym hydrolase điển hình và ứng dụng của chúng trong thực phẩm 10 Hệ enzyme amylase Cơ chế tác dụng của enzyme amylase • Amylase thuộc nhóm enzyme thủy phân hydrolase • Cơ chất tác dụng là tinh bột và glycogen a-Amylase Amylose (Amylopectin) Æ oligosaccharides • Sản phẩm của sự thủy phân là dextrin, maltose, glucose • Nguồn gốc: nước bọt, dịch tiêu hóa ở người và động vật, b-Amylase Amylose (Amylopectin) Æ b-Maltose hạt nảy mầm, nấm mốc, nấm men và vi khuẩn • Các dạng chính: α-, β- và γ-amylase • pH tối thích cho α-amylase ở mầm lúa nước là 5,3 (thực Nảy mầm hạt, làm bánh mì, biến hình tinh bột hành pH = 5,0) • Nhiệt độ tối thích 58 – 60oC (thực hành to = 50oC) • α-amylase được hoạt hóa bởi Ca2+ và Cl-. Bị ức chế bởi Cu2+, Ag+ và Hg2+ Protease Protease là nhó nhóm enzym thuỷ thuỷ phân protein thà thành các sản phẩ phẩm đơn giả giản hơn peptid mạch ngắ ngắn, pepton, pepton, acid amin… amin… Protein Æ peptides + amino acids H + 3HN H O C C R1 H N C H R2 + COO- + H2 O 3HN C R1 COOH + + 3HN C COO- Protease • Protease là nhóm enzyme xúc tác sự thuỷ phân liên kết peptide, là loại liên kết chủ yếu trong phân tử protein và peptide. • Cơ chế thuỷ phân như sau: Endopeptidase HO H HO H NH2 – CH – CO – NHCH……NHCHCO – NHCHCO – NHCHCO – NHCHCOOH R2 Protease phân bố ở: thực vật, động vật, vi sinh vật R1 Amino peptidase Pepsin • Pepsin hoạt động trong dịch vị của động vật có vú, chim, bò sát, cá. Ở heo, bò, dê… pepsin tập trung chủ yếu ở phần đáy dạ dày • Pepsin thô là hỗn hợp của pepsin, gelatinase, cathepsin. Pepsin heo thô chứa pepsin chính A và pepsin phụ B, C, D và gastricsin. • Cấu tạo: Pepsin gồm một mạch polypeptide dài 329 amino acid, đầu C là alanin và đầu N là isoleucine. R2 R3 R4 HO H R5 R6 Carboxy peptidase Pepsin • Pepsin dễ hút ẩm, tan trong nước cho dung dịch đục lờ, không tan trong ethanol, ester, chloroform. Điểm đẳng điện của pepsin ở gần pH=1. • Pepsin thuỷ phân protein trong vùng acid khá rộng từ 1.0-4.0. pH hoạt động tối ưu của pepsin thay đổi tuỳ theo bản chất và trạng thái của cơ chất, thường pH trong khoảng từ 1.8-2.2 11 ⎯rennin ⎯⎯→ Rennin Rennin là một emzyme phân giải protein (casein) sữa và làm đông tụ sữa, được tìm thấy trong dịch tiêu hoá ở dạ dày bê. Rennin là một emzyme chuyên gây đông tụ sữa nên người ta còn gọi là emzyme đông tụ sữa điển hình. Bromelin Bromelin có nhiều trong quả, thân và chồi dứa. Bromelin chiếm 50% protein có trong quả dứa. Bromelin thuộc nhóm protease Cystein, trung tâm hoạt động chứa nhóm –SH, do vậy các chất có chứa nhóm –SH đều là chất hoạt hoá cho bromelin. Chế phẩm bromelin có hoạt tính cực đại trong khoảng nhiệt độ 50 – 60oC, pH tối thích của chế phẩm khi sử dụng cơ chất casein là 8.0 – 8.5, FICIN • Ficin được tìm thấy trong nhựa cây thuộc họ ficus (sung, vả). • Ficin là một loại protease thực vật trong cấu trúc bậc một có chứa nhóm –SH. • trọng lượng phân tử khoảng 23.000 đến 27.000 Da • nhiệt độ tối thích cho hoạt động xúc tác của ficin 50 – 65oC • pI = 9.0 – 10.0 • Ficin không tan trong hầu hết dung môi hữu cơ nhưng ta một phần trong nước và glycerine Rennin • Rennin tác động lên cơ chất casein của sữa • Hoạt tính thuỷ phân tối ưu ở pH = 3.8. • Rennin hoạt động mạnh trong môi trường axit, thuỷ phân κ-casein thành para- κcasein và các peptide. κ-casein Rennin para- κ-casein + peptide PAPAIN • Papain là một loại protease được thu nhận từ nhựa đu đủ. • Nhiệt độ hoạt động tối thích là 80oC, điểm đẳng điện pI = 9.0 • Khi phản ứng với cơ chất thì tuỳ thuộc vào bản chất của cơ chất mà pH tối ưu sẽ khác nhau. phản ứng với casein ở pH tối ưu là 7.0 – 7.5, với albumin ở pH tối ưu 4.5 – 7.1 và với gelatin lại có pH tối ưu 5.2 – 6.0 • Papain thuỷ phân protein thành các polypeptide và các amino acid Pectinase • Pectinase là enzyme xúc tác sự phân hủy các polymer pectin. Sự phân hủy pectin trong tự nhiên thường xảy ra khi trái cây chín. • Pectinase cũng được ứng dụng nhiều trong qua trình chế biến thực phẩm, đặc biệt là khả năng làm trong nước quả. Việc kiểm soát hoạt động của pectinase cũng có thể điều chỉnh được độ nhớt của sản phẩm. 12 Pectinase Cơ chế phản ứng thủy phân pectin bởi pectinase Pectinase là nhóm enzym xúc tác cho sự thủy phân pectin Cellulase Cellulose Æ oligosaccharides, glucose Cellulase là enzyme xúc tác cho quá trình chuyển hoá Cellulose thành các sản phẩm hoà tan Cellulase • Endocellulase: xúc tác quá trình cắt liên kết α1,4- glucoside trong cellulose, lignin và α -Dglucan một cách ngẫu nhiên. Sản phẩm của qúa trình phân giải là các cellulose phân tử nhỏ, cellobiose và glucose. • Exocellulase: cắt 2 hoặc 4 đơn vị glucose từ đầu không khử của chuỗi cellulose tạo thành các cellobiose (disaccharide) và một số cellotetrose. • Cellobiase: tham gia phân giải cellobiose (disaccharide) và cellotetrose thành glucose. Lipases Triacylglycerol Æ diacylglycerol + fatty acid Lipase phân nhỏ mỡ trong hệ tiêu hoá người, biến đổi C1 triglyceride trong dầu ăn thành monoglyceride và các axit béo endocellulase Cellulose cellulose (tự nhiên) cellobiase Glucose exocellulase tự do Cơ chế: Chúng xúc tác phản ứng thuỷ phân lần lượt từng liên kết chứ không cắt đứt cả 3 liên kết este cùng một lúc.quá trình xúc cellobiose / cellotetrose Quá trình phân giải cellulose của cellulase tác của lipase thường chậm hơn so với quá trình xúc tác của các enzyme khác như protease hay amylase. 13