intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Bài giảng Hóa sinh thực phẩm 1: Chương 3 - ThS. Phạm Hồng Hiếu

Chia sẻ: Năm Tháng Tĩnh Lặng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:20

Thêm vào BST
Báo xấu
145
lượt xem 22
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chương 3 cung cấp các kiến thức về Enzyme như: Bản chất và cấu tạo của Enzyme, cơ chế tác dụng của Enzyme, tiền Enzyme (zymogen, proEnzyme) và sự hoạt hóa, tính đặc hiệu của Enzyme, các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng Enzyme, cách gọi tên và phân loại Enzyme, các phương pháp nghiên cứu Enzyme, ứng dụng và nguồn thu nhận Enzyme. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hóa sinh thực phẩm 1: Chương 3 - ThS. Phạm Hồng Hiếu

  1. 31/07/2015 Chương 3: Enzyme I. BẢN CHẤT VÀ CẤU TẠO CỦA ENZYME I. BẢN CHẤT VÀ CẤU TẠO CỦA ENZYME II. CƠ CHẾ TÁC DỤNG CỦA ENZYME III. TIỀN ENZYME (ZYMOGEN, PROENZYME) VÀ SỰ HOẠT HÓA Enzyme = chất xúc tác sinh học có bản IV. TÍNH ĐẶC HIỆU CỦA ENZYME chất protein, có khả năng xúc tác đặc hiệu V. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VẬN TỐC cho các phản ứng hóa học nhất định PHẢN ỨNG ENZYME VI. CÁCH GỌI TÊN VÀ PHÂN LOẠI ENZYME VII.CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ENZYME VIII.ỨNG DỤNG VÀ NGUỒN THU NHẬN ENZYME HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 1 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 2 Bản chất protein của enzyme Cường lực xúc tác  M = 20000 – 1000000  không đi qua các  Enzyme có cường lực xúc tác mạnh hơn nhiều so với màng bán thấm xúc tác thông thường:  Hòa tan trong nước, dd muối loãng, dd hữu cơ – Trong 1 phút: có cực, không hòa tan trong các dung môi • 1mol Fe3+ xúc tác phân ly 10-6 mol H2O2 không phân cực • 1 phân tử catalase có 1 nguyên tử Fe xúc tác phân ly 5.10-6 mol H2O2  Enzyme bị biến tính và mất khả năng xúc tác do – 1g pepsine trong 2 giờ thủy phân 5kg Protein trứng t0 cao, acid / kiềm mạnh, muối kim loại nặng luộc ở nhiệt độ bình thường  Điện ly lưỡng cực  phân tách bằng pp điện di – 1 phân tử  - amilase sau 1 giây có thể phân giải  Bản chất hóa học của enzyme là protein. 4000 liên kết glucoside trong phân tử tinh bột HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 3 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 4 Cấu tạo hóa học của enzyme  Enzyme được chia thành 2 loại: – Enzyme 1 cấu tử: protein đơn giản. – Enzyme 2 cấu tử: • Phần protein (feron,apoenzyme): qđ tính đặc hiệu và  hoạt tính xúc tác của enzyme • Phần phi protein (nhóm ngoại agon, 1 giây Fe3+ Catalase ≈ 554 GIÔØ prostetic): qđ kiểu phản ứng enzyme xúc tác Khi nhóm ngoại tồn tại và xúc tác độc 105 H2O2  105 H2O + 5.104 O2 lập  gọi là coenzyme HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 5 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 6 1
  2. 31/07/2015 Một số enzyme có chứa hoặc cần các Cofactor nguyên tố vô cơ để làm cofactor Cofactor Enzyme Cofactor: có thể là một hoặc một số ion kim loại Fe2+, Fe3+ Cytochrome Oxydase Catalase, Peroxydase như Fe2+, Mg2+, Mn2+, Zn2+ hoặc một phân tử hữu Cu2+ Cytochrome Oxydase cơ hay phức hữu cơ chứa kim loại phức tạp (gọi là Zn2+ Carbonic Anhydrase, Alcohol Dehydrogenase coenzyme) Mg2+ Hexokinase, Glucoso-6-phosphatase, Pyruvate kinase Mn2+ Arginase, Ribonucleotide reductase Một enzyme có thể cần coenzyme và thêm một K+ Pyruvate kinase vài kim loại Ni2+ Urease Mo Dinitrogenase Se Glutathion eperoxidase HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 7 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 8 Moät soá coenzyme laøm vaät trung chuyeån caùc nguyeân töû hoaëc caùc nhoùm nguyeân töû ñaëc hieäu II. Cơ chế tác dụng của enzyme Nhoùm ñöôïc Chaát tieàn thaân trong thöùc COENZYME vaän chuyeån aên cuûa ñoäng vaät coù vuù 1. Trung tâm hoạt động Thiamine pyrophosphate Aldehyde Thiamine (Vit B1) 2. Trung tâm điều hoà dị lập thể (Allosteric) Flavine adenine Ñieän töû Riboflavine (Vitamine B2) dinucleotide 3. Hệ thống đa enzyme và sự điều hòa hoạt Nicotinamide dinuclotide Ñieän töû Nicotinic acid (Niacin) động xúc tác của enzyme 4. Các loại liên kết trong ES khi E tác dụng Coenzyme A Nhoùm acyl Acid pantothenic lên S Pyridoxal phosphate Nhoùm amine Pyridoxine (Vit B6) 5. Cơ chế tác dụng của enzyme HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 9 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 10 1. Trung tâm hoạt động của enzyme 2. Trung tâm điều hoà dị lập thể Trung tâm hoạt động của enzyme = phần (Allosteric) phân tử trong cấu trúc của enzyme mà tại  Trong cấu trúc của các enzyme dị thể, enzyme điều hòa đó enzyme + cơ chất  sản phẩm – enzyme allosteric, ngoài trung tâm hoạt động còn có – Ở enzyme 1 cấu tử: trung tâm hoạt một số vị trí khác cũng có thể tương tác với các cơ chất động = các nhóm định chức của khác gọi là “trung tâm allosteric” – trung tâm dị thể, trung acidamin (SH của Cys, OH của Ser, tâm điều hòa Tyr, nhóm -NH2 của Lys, COOH  Các chất kết hợp với các trung tâm này được gọi là các của Glu, Asp, vòng imidazol của chất “điều hòa allosteric” – chất điều hòa dị lập thể His, indol của Trp)  Các chất này khi kết hợp với enzyme sẽ làm thay đổi – Ở enzyme 2 cấu tử, trung tâm hoạt cấu trúc không gian của enzyme và của trung tâm hoạt động = nhóm ngoại (vitamin, ion kim động. Do đó enzyme sẽ thay đổi hoạt độ xúc tác loại) + các nhóm định chức trong apoenzyme HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 11 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 12 2
  3. 31/07/2015 2. Trung tâm điều hoà dị lập thể 2. Trung tâm điều hoà dị lập thể (Allostetic) (Allostetic)  Hầu hết các enzyme dị thể có cầu trúc bậc 4, trong phân  Trong quá trình kết hợp với enzyme chất điều hòa tử có hai hay có một số trung tâm hoạt động có khả allosteric sẽ không bị chuyển hóa dưới tác động năng kết hợp với một số cơ chất của enzyme  Trong trường hợp cơ chất có khả năng thực hiện chức  Các chất điều hòa allosteric có khả năng làm tăng năng của chất điều hòa thì ta có điều hoà đồng hướng – homotropic hoạt độ của enzyme được gọi là chất điều hòa  Trong trường hợp chất điều hòa có cấu trúc khác với cơ dương, còn các chất làm giảm hoạt độ của enzyme chất thì ta có điều hòa dị hướng – heterotripic được gọi là chất điều hòa âm  Thông thường các enzyme allosteric được điều hòa theo kiểu hỗn hợp bao gồm cả homotropic và heterotropic HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 13 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 14 3. Hệ thống đa enzyme và sự điều 4. Các loại liên kết trong ES khi E hòa hoạt động xúc tác của enzyme tác dụng lên S  Có trọng lượng phân tử lớn  Khi cơ chất liên kết với enzyme tại vị trí trung  Thường chứa từ ba enzyme khác nhau trở lên tâm hoạt động sẽ hình thành phức hợp trung kết hợp chặt chẽ bằng cách tương tác không gian enzyme – cơ chất ES đồng hóa trị  Liên kết chủ yếu trong phức ES:  Mỗi enzyme xúc tác một phản ứng riêng biệt – Tương tác tĩnh điện nhưng cùng với các enzyme khác xúc tác một – Liên kết hydro phản ứng tổng thể duy nhất – Tương tác Van der Waals  Ví dụ: Pyruvat dehydrogenase hay Synthetase acid béo HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 15 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 16 5. Cơ chế tác dụng của enzyme Biến thiên năng lượng tự do trong các 1 2 3 E + S  ES  EP  E + P phản ứng hóa học (E: enzyme, S: cơ chất, P: sản phẩm, ES: phức hợp trung gian enzyme-cơ chất)  3 giai đoạn: – Gđ 1: E +S bằng lk yếu  phức enzyme- cơ chất (ES) không bền (xảy ra rất nhanh, NL hoạt hóa thấp) – Gđ 2: biến đổi S  sự kéo căng và phá vỡ các liên kết đồng hóa trị tham gia phản ứng – Gđ 3: tạo thành P và E được giải phóng ra dưới dạng tự do. HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 17 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 18 3
  4. 31/07/2015 Mô hình “Chìa và khóa” của Fisher Mô hình “Khớp cảm ứng” của về sự ăn khớp của enzyme và cơ Koshland về sự ăn khớp của chất (Năm 1894) Enzyme và cơ chất (Năm 1958) Cơ chất Cơ chất Cơ chất Cơ chất TT TT hoạt hoạt động động Enzy Enzym Enzy Enzyme me e me HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 19 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 20 III. Tiền enzyme (zymogen, IV. Tính đặc hiệu của enzyme proenzyme) và sự hoạt hóa  Zymogen hay proenzyme là trạng thái chưa hoạt  Tính đặc hiệu cao của enzyme = khả năng hóa của enzyme, cần phải có một sự biến đổi xúc tác cho sự chuyển hóa một hay một số sinh hóa (phản ứng thủy phân chẳng hạn) để trở chất nhất định theo một kiểu phản ứng nhất thành enzyme hoạt động định  tác dụng có tính chọn lựa cao  Thông thường 1 phần proenzyme (1 đoạn  Bao gồm: peptide) được cắt ra để hình thành trung tâm – Đặc hiệu kiểu phản ứng hoạt động của enzyme – Đặc hiệu cơ chất  Sau khi hoạt hóa, khả năng xúc tác của enzyme bị giới hạn (tăng tính đặc hiệu), nhưng lại tăng độ bền vững và hoạt tính xúc tác lên nhiều lần HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 21 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 22 Đặc hiệu kiểu phản ứng Đặc hiệu cơ chất  Đặc hiệu kiểu phản ứng thể hiện ở chỗ mỗi  Cơ chất là chất có khả năng kết hợp vào trung enzyme chỉ có thể xúc tác cho một kiểu phản tâm hoạt động của enzyme và bị chuyển hóa ứng chuyển hóa một số chất nhất định: dưới tác dụng của enzyme – Oxy hoá nhờ oxydase:  Mức độ đặc hiệu của các enzyme không giống RCHCOOH + ½ O2  RCOCOOH + NH3 nhau, người ta thường phân biệt thành các mức NH2 sau: – Khử cacboxyl nhờ decarboxylase: – Đặc hiệu tuyệt đối: RCHCOOH  RCH2NH2 + CO2 – Đặc hiệu tương đối: NH2 – Đặc hiệu nhóm: – Đặc hiệu quang học (đặc hiệu lập thể) HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 23 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 24 4
  5. 31/07/2015 Đặc hiệu tuyệt đối Đặc hiệu tương đối  Enzyme có khả năng Enzyme chỉ tác dụng trên một cơ tác dụng lên một kiểu chất nhất định và hầu như không có liên kết hóa học nhất tác dụng với chất nào khác: định trong phân tử cơ chất mà không phụ thuộc vào cấu tạo của Urease các phần tham gia tạo Urea  H2O CO2 + 2NH3 thành mối liên kết đó Urease CH2 – O – CO - R1 CH2 – O – H HOOC – R1 Acetamide  Không xảy ra CH – O – CO - R2 CH – O – H + HOOC – R2 H2O CH2 – O – CO – R3 HO - H CH2 – O – H HOOC – R3 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 25 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 26 Đặc hiệu nhóm Đặc hiệu quang học  Enzyme có khả năng tác dụng lên một kiểu liên kết hóa (đặc hiệu lập thể) học nhất định với điều kiện một trong hai phần tham gia tạo thành liên kết phải có cấu tạo xác định: Enzyme chỉ tác dụng một trong hai dạng R’ Carboxyl R’ đồng phân quang học của các chất: peptidase R – C – N – CH … R – C – OH + NH2 – CH… O H COOH H2O O COOH COOH HO–CH Fumarathydratase CH–COOH R’ Carboxyl peptidase CH2–COOH HOOC–CH R – C – N – CH … không phản ứng O H CH2 H2O L – malic Acid fumaric COOH HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 27 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 28 V. Các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc Ảnh hưởng của nồng độ enzyme phản ứng enzyme  Nồng độ enzyme Trong điều kiện thừa cơ chất, vận tốc  Nồng độ cơ chất (mô hình Michaelis – Menten) phản ứng phụ thuộc tuyến tính vào nồng  Ảnh hưởng của các chất kìm hãm độ enzyme: v=k[E], với k=const  Các chất hoạt hóa Nhưng khi nồng độ enzyme quá lớn thì  Nhiệt độ vận tốc phản ứng sẽ tăng chậm lại.  pH môi trường HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 29 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 30 5
  6. 31/07/2015 Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất Ảnh hưởng của các chất kìm hãm (mô hình Michaelis – Menten)  Phương trình Michaelis – Menten: Chất kìm hãm hay còn gọi là chất ức chế là những chất mà khi kết hợp với enzyme sẽ làm giảm hoạt tính của enzyme mà v: vận tốc phản ứng, vmax: vận tốc cực đại của phản nguyên nhân trực tiếp là làm giảm ái lực ứng, [S]: nồng độ cơ chất, Km: hằng số Michaelis giữa enzyme với cơ chất. • [S] > Km: v = vmax hiệu và đặc trưng riêng cho từng enzyme. • [S] = Km: v = vmax/2 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 31 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 32 Ảnh hưởng của các chất kìm hãm Ảnh hưởng của các chất kìm hãm Dựa vào các hình thức ức chế đặc hiệu, người ta chia thành 2 nhóm chính:  Tùy theo đặc điểm của mối quan hệ giữa – Ức chế không thuận nghịch: enzyme và enzyme và cơ chất, có 2 loại: chất ức chế được liên kết với nhau bằng – Ức chế cạnh tranh: chất ức chế có cấu trúc liên kết đồng hóa trị và gây nên sự thay tương tự như cơ chất  kết hợp ngay vào đổi cấu hình có hoạt tính của enzyme trung tâm hoạt động của enzyme, chiếm chỗ cơ chất  phụ thuộc vào tỷ lệ [S]/[I]   tác – Ức chế thuận nghịch: giữa enzyme và động ức chế bằng cách nồng độ cơ chất chất ức chế được liên kết với nhau bằng – Ức chế không cạnh tranh: chất ức chế gắn liên kết thứ yếu nào đó tạo nên thế cân vào vị trí khác với vị trí gắn cơ chất trên phân bằng thuận nghịch. Sau khi chất ức chế tử enzyme  có cấu tạo khác với cơ chất và bị loại trừ, hoạt tính enzyme lại được hồi có thể kìm hãm nhiều loại enzyme khác nhau phục. HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 33 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 34 Ức chế cạnh tranh (competitive inhibition) E + S  ES  E + P E + I  EI + S  EI + S (I là chất ức chế cạnh tranh) HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 35 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 36 6
  7. 31/07/2015 Ức chế không cạnh tranh Ức chế không cạnh tranh  Có 2 dạng: – Noncompetitive inhibition: Khả năng ức chế chỉ phụ thuộc vào nồng độ của chất ức chế Các chất ức chế noncompetitive có thể kết hợp cả với enzyme tự do và với phức hệ ES E + I  EI – Uncompetitive inhibition: Kiểu ức chế này xảy ra khi một chất ức chế chỉ kết hợp thuận nghịch với phức hệ ES để tạo ra ESI mà sau đó không thể tạo ra sản phẩm: ES + I  ESI HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 37 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 38 Ảnh hưởng của nhiệt độ Ảnh hưởng của các chất hoạt hóa  Vượt quá phạm vi nào đó của nhiệt độ, các phản ứng do enzyme xúc tác sẽ bị ảnh hưởng  Chất hoạt hóa là những chất có khả năng làm do biến tính của enzyme. tăng hoạt tính xúc tác của enzyme.  Nhiệt độ ứng với hoạt độ enzyme cao nhất gọi là  Chất hoạt hóa có thể là các anion, các ion kim nhiệt độ tối ưu của enzyme (topt)  40 – 500C, loại nằm ở ô thứ 11 đến ô thứ 55 của bảng tuần thay đổi tùy theo cơ chất, pH môi trường, thời hoàn Mendelev hoặc những chất hữu cơ có cấu gian phản ứng… tạo phức tạp hơn làm nhiệm vụ chuyển nhóm,  Nhiệt độ mà enzyme bị mất hoàn toàn hoạt tính chuyển hydro hoặc những chất có khả năng phá xúc tác gọi là nhiệt độ tới hạn  700C. Ở nhiệt vỡ một số liên kết trong phân tử tiền enzyme độ tới hạn, enzyme bị biến tính, ít khi có khả hoặc các chất có tác dụng phục hồi những năng hồi phục lại được hoạt độ. Ngược lại, ở nhóm chức của trung tâm hoạt động của nhiệt độ dưới 00C, hoạt độ enzyme tuy bị giảm enzyme. nhưng lại có thể tăng lên khi đưa về nhiệt độ  Tuy nhiên, tác dụng hoạt hóa chỉ giới hạn ở bình thường những nồng độ xác định, vượt quá giới hạn này  Độ bền nhiệt của enzyme thường tăng lên khi có có thể làm giảm hoạt độ của enzyme cơ chất, coenzyme, Ca2+… HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 39 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 40 Ảnh hưởng của nhiệt độ AÛNH HÖÔÛNG CUÛA NHIEÄT ÑOÄ Hoaït ñoä töông ñoái, (% hoaït ñoä cöïc ñaïi) 100 50 0 20 40 60 80 t(oC) HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 41 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 42 7
  8. 31/07/2015 Ảnh hưởng của pH Ảnh hưởng của pH Đa số enzyme bền khi pH = 5–9, độ bền Hoaït ñoä töông ñoái, (% hoaït ñoä cöïc ñaïi) của enzyme cũng có thể tăng lên khi có 100 cơ chất, coenzyme, Ca2+… Mỗi enzyme đều có một pH thích hợp gọi là pHopt  7, nhưng có enzyme có pHopt rất 50 thấp (pepxin, proteinase acid của VSV… ) hoặc khá cao (subtilizin, pHopt > 10). pHopt của một enzyme cũng không cố định pHopt mà phụ thuộc vào nhiều yếu tố như cơ 4 5 6 7 8 9 pH chất, tính chất dung dịch đệm, nhiệt độ… HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 43 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 44 Ảnh hưởng của pH Ảnh hưởng của pH Enzyme pHopt Enzyme pHopt Pepsin 1,5 – 2,5 Trypsin 7,8 – 9,5 Saccarase 4,6 – 5,0 Arginase 9,8 (nấm men) Amilase 4,4 – 5,0 Succinate 9,0 (malt) dehydrogenase Amilase 6,8 – 7,2 Catalase 6,8 – 7,0 (nước bọt) Mantase 6,7 – 7,2 Phosphatase ĐV 6,2 – 9,4 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 45 (nấm men) HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 46 VI. Cách gọi tên và phân loại enzyme  Cách gọi tên: – Tên thông dụng: pepxin, tripxin, kimotripxin – Tên quốc tế: thường gồm 2 phần: • Phần thứ nhất là tên cơ chất (nếu phản ứng lưỡng phân thì phần thứ nhất là tên gọi của 2 cơ chất viết cách nhau bằng hai chấm). • Phần thứ hai: tên phản ứng mà enzyme xúc tác cộng thêm “ase” HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 47 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 48 8
  9. 31/07/2015 STT Nhoùm chính Phaûn öùng xuùc taùc Cách gọi tên và phân loại enzyme cuûa Enzym 1 Oxidoreductase •Chuyeån e- , H+ hoaëc nguyeân töû H) A - + B  A + B-  Phân loại: theo kiểu phản ứng do enzym xúc 2 Transferase •Phaûn öùng chuyeån nhoùm chöùc tác, bao gồm 6 nhóm chính: A-B + C  A + B - C 3 Hydrolase •Phaûn öùng phaân ly nhôø nöôùc ( thuyû giaûi) (chuyeån – Oxidoreductase (enzyme oxy hóa khử) nhoùm chöùc cho phaân töû nöôùc) : A-B + H2O  A-H + – Transferase (enzyme chuyển vị) 4 B-OH Lyase •Phaûn öùng chuyeån hoùa nhôø boå sung nhoùm chöùc vaøo – Hydrolase (enzyme thủy phân) lieân keát ñoâi hoaëc taïo lieân keát ñoâi nhôø laáy ñi nhoùm chöùc (phaân giaûi khoâng coù nöôùc tham gia) – Lyase (enzyme phân cắt) XY – Isomease (enzyme đồng phân hóa)  5 A-B  A=B + X-Y – Ligase (enzyme tổng hợp) Isomerase •Chuyeån nhoùm chöùc trong phaân töû taïo caùc daïng ñoàng phaân XY YX   6 A-B  A-B HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 49 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 50 Ligase •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. 1. Các xác định hoạt tính của VII. CÁC PHƯƠNG PHÁP enzyme NGHIÊN CỨU ENZYME  3 nhóm phương pháp xác định như sau: Nhóm Các thông số cố định Các thông số thay đổi 1. Cách xác định hoạt tính enzyme 1 Thời gian Biến thiên của S và P 2. Hoạt tính của enzyme Nồng độ enzym 2 Lượng S mất đi (hay Thời gian 3. Thu nhận enzyme lượng P tạo thành) Nồng độ enzym 3 Thời gian Nồng độ E Lượng S mất đi (hay P tạo thành) HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 51 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 52 2. Hoạt tính của enzyme 3. Thu nhận enzyme  Đơn vị quốc tế (UI) là lượng enzyme có khả năng xúc  Enzyme có trong tế bào động – thực vật. Muốn tác làm chuyển hóa được 1 micromol cơ chất sau 1 phút ở điều kiện tiêu chuẩn: 1 UI = 1 mol cơ chất/phút thu nhận enzyme cần rút chiết chúng ra khỏi tế  Đơn vị Katal (Kat) là lượng enzyme có khả năng xúc tác bào bằng cách vỡ cấu trúc của tế bào: làm chuyển hóa được 1 mol cơ chất sau 1 giây ở điều – Nghiền xay với bột thủy tinh, cát thạch anh, kiện tiêu chuẩn: 1 Kat = 1 mol cơ chất/s Đổi đơn vị: 1 UI = 16,67 nKat (nanokatal) xay đồng hoá  Hoạt độ riêng của một chế phẩm enzyme là số đơn vị UI – Dùng dung môi hữu cơ: butanol, acetone, (hay Kat) ứng với một mililit dung dịch (nếu là chế phẩm glycerin, etyl acetat… dạng dung dịch) hay 1 miligam protein (nếu là bột khô) của chế phẩm. – Bằng sóng siêu âm …  Hoạt độ riêng phân tử là số phân tử cơ chất chuyển hóa bởi 1 phân tử enzyme trong một đơn vị thời gian HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 53 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 54 9
  10. 31/07/2015 3. Thu nhận enzyme Làm tinh Sau chiết tách có thể dùng dung dịch đệm  Loại muối và tạp chất có phân tử lượng nhỏ: thích hợp hoặc muối trung tính chiết rút phương pháp thẩm tích qua màng bán thấm  tạp chất có phân tử nhỏ đi qua. enzyme  được dung dịch enzyme + tạp  Loại protein lạ và tạp chất có phân tử lượng lớn: chất ( muối, glucid, …) phối hợp nhiều phương pháp: sắc ký hấp thụ, Tiến hành tinh sạch để thu được enzyme sắc ký trao đổi ion điện ly, lọc gel, kết tủa phân tinh khiết đọan, biến tính chọn lọc…  Kết tủa phân đoạn: dùng muối trung tính (NH4)2SO4, NaCl, Na2SO4, MgSO4… HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 55 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 56 Làm tinh Bảo quản  Kết tủa bằng dung môi hữu cơ: acetone, iso – Bảo quản ở dạng bột khô  sấy chân propanol, etanol, …( nhiệt độ, thời gian ngắn ). không ở 30 đến 400C  Sắc ký hấp thụ: thường dùng: hydroxy apatite Bảo quản ở điều kiện khô, kín, lạnh, tránh làm chất hấp thụ sáng và các tác nhân ảnh hưởng đến hoạt  Sắc ký trao đổi ion: nhựa trao đổi ion tính của enzyme  Dẫn xuất este của celluloza (Carboxyl – metyl – cellulose, dietyl – aminol etyl – cellulose …)  Lọc gel: dùng sephadex (dẫn xuất của polysaccharide – dextran ) HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 57 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 58 VIII. Ứng dụng và nguồn thu 1.Protease nhận enzyme 1. Protease 2. Amilase 3. Pectinase Nhóm protease (peptid – hidrolase 3.4) xúc tác quá trình thuỷ phân liên kết peptid (-CO-NH-)n trong phân tử protein, polypeptid đến sản phẩm cuối cùng là các acid amin và cũng có khả năng thuỷ phân liên kết ester và vận chuyển acid amin HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 59 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 60 10
  11. 31/07/2015 Peptidase (Protease) Phân loại (E.C.3.4)  Protease chia thành 2 loại: endopeptidase và exopeptidase – Endopeptidase: gồm Serine proteinase, Cystein Exopeptidase Endopeptidase proteinase, Aspartic proteinase, Metallo proteinase (E.C. 3.4.11-17) (E.C. 3.4.21-99) – Exopeptidase được phân chia thành 2 loại: Serine proteinase • Aminopeptidase: xúc tác thủy phân liên kết peptide ở đầu N tự do của chuỗi polypeptide để giải Aminopeptidase phóng ra một amino acid, một dipeptide hoặc một Cystein proteinase tripeptide • Carboxypeptidase: xúc tác thủy phân liên kết Aspartic proteinase peptide ở đầu C của chuỗi polypeptide và giải phóng Carboxypeptidase ra một amino acid hoặc một dipeptide Metallo proteinase Protease (peptidase) có mã (E.C.3.4) HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 61 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 62 Phân loại Nguồn thu nhận  Ngoài ra, protease được phân loại một cách Nguồn động vật: đơn giản hơn thành ba nhóm: –Tụy tạng: đây là nguồn enzyme sớm – Protease acid: pH 2-4 nhất, lâu dài nhất và – Protease trung tính: pH 7-8 có chứa nhiều enzyme nhất – Protease kiềm: pH 9-11 –Dạ dày bê: thường là renin HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 63 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 64 Nguồn thu nhận Nguồn thu nhận  Nguồn thực vật: Có 3 loại protease thực vật như  Nguồn vi sinh vật: Enzyme protease chủ yếu có ở vi khuẩn, Bromelain (dứa) , Papain (đu đủ) và Ficin (vả) nấm mốc và xạ khuẩn…như Aspergillus, Bacillus, Penicillium, Clotridium, Streptomyces và một số loại nấm men HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 65 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 66 11
  12. 31/07/2015 Ứng dụng của protease -Sợi: đánh bóng, tách tơ sợi -Thuộc da : làm mềm da, sạch lông, bóng da HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 67 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 68 -Sữa: renin, pepsin có khả năng làm -Mỹ phẩm: làm da đông tụ sữa, ứng tóc mềm mại, loại bỏ dụng trong sản xuất phomat. tế bào già HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 69 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 70 -Sản xuất nước mắm, nước chấm, tương, chao,… -Xà bông, chất tẩy rửa: tẩy sạch vết máu, sữa trên vải HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 71 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 72 12
  13. 31/07/2015 Làm mềm thịt: Với bromelin, papain Thịt tươi  thái miếng  ngâm vào bromelin, papain 5 – 10 phút  nấu bình thường HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 73 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 74 2. Amylase Phân loại Amylase là một loại enzyme có ý nghĩa về  – amylase mặt sinh lý, thương mại và lịch sử còn gọi là  – amylase diastase  – amylase Amylase có cả ở thực vật lẫn động vật Oligo – 1,6-glucosidase hay dextrinase Amylase thuộc nhóm enzyme thủy phân, tới hạn xúc tác sự phân giải liên kết glucoside nội phân tử trong các polysaccharide với sự tham gia của nước HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 75 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 76 Nguồn thu nhận  Ở thực vật, amylase có nhiều trong đại mạch (Hordeum  Amylase có trong tuyến nước bọt hoặc tụy sativum), Lúa (Oryza sativa L.), Ngô (Zea mays) tạng của động vật HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 77 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 78 13
  14. 31/07/2015  Ở VSV, amylase được thu nhận từ: PHƯƠNG PHÁP THU NHẬN – Các giống nấm sợi thường dùng là giống nấm Ñaïi Thu nhaän, xöû Ngaâm Naåy Saáy sợi Aspergillus, Rhizopus maïch lyù, laøm saïch, maàm khoâ phaân loaïi – Nấm men và giả nấm men thuộc các giống Candida, Saccharomyces. Endomycopsy, Khoâng Taùch Endomyces Saáy Baûo khí maàm reã khoâ quaûn – Nhiều vi khuẩn có khả năng tạo lượng lớn amylase như: Bac. Polymyxa, Phytomonas destructans, Bact. cassavanum, Clostridium Maàm reã Malt khoâ khoâ acetobutylium, Pseudomonas saccharophila… baûo quaûn – Micromonospora vulgaris 42 có khả năng tạo Caùc böôùc quy trình saûn Malt khoâ saûn một lượng nhỏ  - amylase xuaát malt khoâ xuaát bia HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 79 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 80 ỨNG DỤNG AMYLASE TRONG SX CHẤT TẨY RỬA ỨNG DỤNG ENZYME AMYLASE Chất tẩy rửa bao gồm những chất Dựa vào các đặc tính biểu hiện của enzyme amylase người kiềm, sodium silicate, sodium ta tiến hành nghiên cứu phương pháp chuẩn đoán bệnh bicarbonate, sodium tripolyphosphate viêm tuyến tụy Mục đích: loại bỏ các chất vô cơ, hữu cơ bám vào quần áo như : protein, lipid, Đối tượng: enzyme s-amylase và p- amylase carbohydrate và những chất màu Enzyme -amylase của vi khuẩn là một trong những enzyme thường được ứng dụng trong công nghiệp sản xuất chất tẩy rửa HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 81 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 82 ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP DỆT RŨ HỒ VẢI -amylase QUÁ TRÌNH RŨ HỒ VẢI THEO PP LIÊN TỤC VỚI ENZYME AMYLASE CHUẨN Dệt: rũ bỏ hồ vải (Tầng lớp hồ để mặt vải trở nên mịn, dễ bắt màu) HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 83 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 84 14
  15. 31/07/2015 ỨNG DỤNG TRONG CNSX BIA ỨNG DỤNG TRONG CNSX MÌ CHÍNH Nguyên liệu sử dụng: Ngũ Nguyên liệu sử dụng chủ yếu : Tinh bột sắn, cốc, hoa Houblon, nước, Nấm men, chất phụ gia rỉ đường mía Trong công nghệ sản xuất  amylase bia, người ta thường sử dụng Tinh bột Dextrin + maltose + glucose emzyme amylase có trong 1000C : 15’ mầm đại mạch  amylase 760C : 15’ Nguyên liệu phụ Tinh boät Maltose +  Dextrin (Glucogen) Gạo và bắp 670C : 60’ Malt ( +Lúa mạch) 520C : 70’ HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 85 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 86 ỨNG DỤNG TRONG CNSX CỒN ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT SIRO Q. trình chuyeån hoùa tinh boät thaønh siro fructose Nguyeân lieäu chöùa Sô ñoà Quaù tinh boät trình chuyeån hoùa tinh boät Naáu chín ôû t0 cao Amylogluco- Amylase sidase hoaït Laøm nguoäi hoaït ñoäng ôû ñoäng ôû 550C 550C Ñöôøng hoùa HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 87 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 88 ỨNG DỤNG AMYLASE TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BÁNH MÌ Sản xuất bánh mì: làm bánh xốp, thơm Trong sản xuất bánh mì, người ta sử dụng ngon hơn cả hai loại enzyme α-amylase và β-amylase tham gia thủy phân tinh bột để tạo thành đường Nhờ đó nấm men Saccharomyces cerevisiae sẽ dễ dàng chuyển hóa chúng thành cồn, CO2, làm tăng thể tích của bánh và tạo ra màu sắc, hương vị tốt cho bánh HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 89 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 90 15
  16. 31/07/2015 ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT BÁNH KẸO ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT GLUCOSE VÀ MẬT  Mục đích – Làm tăng mùi và vị bánh, khi chế  Chúng ta đã biết từ tinh bột có thể thu được biến bột thành các loại bánh quy các phẩm vật đường khác nhau khi thủy phân các Enzyme protease và amylase tinh bột bằng acid cũng như bằng Enzym của bột hoạt động làm tăng hàm lượng các amino acid tự do và amylase sẽ thu được mật làm tăng lượng đường khử  Mật glucose hay mật maltose thường được – Đường khử và các amino acid tự dùng trong sản xuất bánh kẹo và trong sản do có trong khối bột sẽ cùng tham xuất các sản phẩm ăn kiên cho trẻ em và gia vào các phản ứng oxy_ hóa người bệnh khử và kết quả tạo cho bánh quy có mùi, vị màu hấp dẫn HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 91 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 92 3. Pectinase Pectin và Pectin cơ chất khác là phức hợp polysaccharides,nó góp phần làm bền cấu trúc mô thực vật Pectin cơ chất gồm 2 kiểu: – Homogalacturonan – Heterolacturonan (Rhamnogalacturonan) HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 93 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 94 Pectinases Dựa vào đặc điểm hóa sinh Pectinases là phức hợp bao gồm Polymethylgalacturonase một nhóm enzym phân hủy Pectin cơ Polygalacturonases chất Pectin Lyase Phân loại: dựa vào cấu trúc và Polygalacturonates Lyase phương thức của sự tái chế Pectinesterases hoặc Pectinmethylesterase HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 95 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 96 16
  17. 31/07/2015 Polymethylgalacturonase Polygalacturonases Hoạt tính PMG được xác định bởi giới hạn sự thủy phân đường của liên kết Thủy phân các liên kết Glycosidis của Glycosidis hoặc sự giới hạn tính dẻo của chất nền. Polygalacturonates bởi 2 cơ chế là Đặc điểm hóa sinh: endo và exo – Không có tính đồng nhất và tiêu biểu Hoạt tính có thể bị giới hạn bởi sự – Hoạt tính không điển hình thủy phân đường hoặc phương pháp – pH: 4 – 7 làm giảm tính dẻo – Sự ester hóa cao: 95% HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 97 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 98 Polygalacturonases Endo – PGs có trọng lượng thay đổi: 30 – 80kDa. Độ đẳng điện: 3,8 – 7,6 pH tối ưu nhất có tính acid: 2,5 – 6,0 Nhiệt độ tối ưu: 30 – 500C Exo – PGs có trọng lượng thay đổi: 30 – 50kDa Độ đẳng điện: 4,0 – 6,0 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 99 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 100 Pectin Lyase Polygalacturonates Lyase Hoạt tính của PL hoạt động cần có  Endo – PGL và exo – PGL làm suy thoái Pectate sự hiện diện của Ca2+ bởi trans – elimination bẻ cong 4,5 – Oligomethyl- galacturonates không no Phân tử khối của PL khoảng 30 – 40  PGLs có pH tối ưu: 6 - 10 kDa ngoại trừ trường hợp của PL từ  Trọng lượng phân tử của PGL khoảng 30 – 50 Aureobasidium Pullulans và Pichia kDa ngoại trừ PGL từ Bacteroides và Psuedo- Pinus (~90 kDa) alteromonas (~75 kDa) pH khoảng 4,0 – 7,0 Điểm đẳng điện khoảng 3,5 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 101 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 102 17
  18. 31/07/2015 Polygalacturonates Lyase Pectinesterases hoặc Pectinmethylesterase  pH tối ưu khoảng 8 – 10 Pectinesterases chủ yếu có trong  Nhiệt độ tối ưu phổ biến để PGL có hoạt tính là 30 – 400C thực vật như chuối, cam quít và cà  PGL được sản xuất chủ yếu bởi các vi khuẩn gây chua, ngoài ra còn có trong vi khuẩn bệnh Erwnia, Bacillus và 1 số loài nấm khác như và nấm Colletotrichum magna, Colletotrichum gloeo Sporiodes, Amylocota sp Hoạt tính PE tăng khi tăng mức độ của sự ester hoá chất nền HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 103 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 104 Pectinesterases hoặc Cấu trúc và chức năng của Pectinmethylesterase Pectinases Khối lượng phân tử của PE vi khuẩn, thực vật thay đổi từ 30 – 50 kDa Cấu trúc ba chiều của Pectinase cho phép hiểu đó là phân tử cơ bản của pH tối ưu khoảng 4 – 7 enzym  Nhiệt độ tối ưu: 40 – 600C Cấu trúc tinh thể của Pectin bao gồm Độ đẳng điện: 4,0 – 8,0 thành phần của nhiều lớp PE công nghiệp có thể sử dụng duy trì cấu trúc; làm bền và làm trong nước trái cây HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 105 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 106 Polygalacturonases Polygalacturonate Lyase Endo – PGL là cấu trúc đảo ngược Tất cả Protein họ PGL có cùng cơ chế của glycosidase nó đảo ngược hoạt động enzym tương tự nhau anomeric của sản phẩm trong quá β – elimination chịu sự tác dụng của trình phản ứng pectolytic, dễ bị tách, gồm 3 bước: GalpA ràng buộc cấu trúc bậc ba phức tạp, nhóm cacboxyl được công Sự trung hoà của nhóm cacboxyl nhận là bảo tồn cấu trúc Sự tách ra của C5 proton Có nhiều trong cà chua chín.Tồn tại Sự di chuyển của proton đến dưới 2 dạng và cả 2 đều là endo – glycosidic oxygen enzym (PG1 và PG2) HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 107 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 108 18
  19. 31/07/2015 Pectin Lyase Pectin methylesterase Rãnh PL xuất hiện cùng với phản Pes catalyze pectin bị deester hoá ứng đào thải β – elimination như ở bởi hydrolysis giữa α – (1,4) – PGLs methylate và D – galacturonosyl PL là chất nền đặc hiệu cho những Sản phẩm cuối cùng là polymer và mẫu tẩm methylate cao và không đòi methanol hỏi Ca2+ để hoạt động HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 109 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 110 Ứng dụng Ứng dụng Pectinases kiềm có tiềm tàng những Trong công nghiệp: được phân loại ứng dụng: thành 2 kiểu Pectinases acid và Pectinases kiềm –Tẩy vết bẩn trên vải Pectinases acid có những ứng dụng –Cải thiện tính chất sợi thớ rộng rãi: tách và làm trong nước trái –Sự lên men trà và cà phê cây –Công nghiệp giấy HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 111 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 112 Pectinase có khả năng thủy phân pectin Sản xuất nước quả từ nguyên liệu quả nhờ cơ chế phá vỡ protopectin ( chất làm liên kết tế bào ), thủy phân protein, phá vỡ nguyên sinh chất của tế bào  vỡ tế bào  nước chảy ra, hiệu suất tăng. Làm trong nước quả ép ( bia, rượu ) HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 113 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 114 19
  20. 31/07/2015 Bảo quản thực phẩm : -Phối hợp với catalase  kéo dài thời gian bảo quản của bột trứng, sữa khô, làm ổn định bia -Chống rỉ các bao bì đựng nước giải khát CO2 ( do đuổi O2 ra khỏi sản phẩm khi thêm nước vào ) HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 115 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 116 20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
11=>2