1. Gi i thi u ớ ệ enzyme bromelain
Bromelain là protein-enzyme có nhi u trong qu d a, đ c phát hi n t gi aề ả ứ ượ ệ ừ ữ
th k 19 nh ng m i đ c nghiên c u t gi a th k 20. n c ta nghiên c u vế ỉ ư ớ ượ ứ ừ ữ ế ỉ Ở ướ ứ ề
Bromelain đ c b t đ u t nh ng năm 1968-1970.ượ ắ ầ ừ ữ
Bromelain là nhóm protease th c v t có mã s EC-3.4.22.33 đ c thu nh n tự ậ ố ượ ậ ừ
h Bromeliaceae, đ c bi t là t thân và trái d a. m i b ph n khác nhau thìọ ặ ệ ừ ứ Ở ỗ ộ ậ
Bromelain có pH t i u khác nhau và c u t o cũng có s khác nhau.ố ư ấ ạ ự
Bromelain có trong toàn b cây d a, nh ng nhi u nh t là trong qu . Bromelainộ ứ ư ề ấ ả
là nhóm endoprotease có kh năng phân c t các liên k t peptid n i phân t protein đả ắ ế ộ ử ể
chuy n phân t protein thành các đo n nh g i là các peptide (D ng Th H ngể ử ạ ỏ ọ ươ ị ươ
Giang, 2005).
Thành ph n ch y u c a Bromelain có ch a nhóm sulfurhydryl th y gi iầ ủ ế ủ ứ ủ ả
protein. Khi chi t tách và tinh s ch phân đo n có ch a nhóm sulfhydryl c a Bromelainế ạ ạ ứ ủ
thì thu đ c m t enzyme th y phân protein hi u qu ượ ộ ủ ệ ả in vitro (Nguy n Đ c L ng,ễ ứ ượ
2004).
2. Tính ch t v t lí c a enzyme bromelainấ ậ ủ
Murachi và c ng s năm 1964 đã nghiên c u v tính ch t v t lý c a enzymeộ ự ứ ề ấ ậ ủ
Bromelain trích t thân cây d a và th y nh sau:ừ ứ ấ ư
v Tr ng l ng phân t : 33200-33500ọ ượ ử
v H ng s l ng: 2,73 Sằ ố ắ
v Th tích riêng ph n: 0,743 ml/gể ầ
v H ng s khu ch tán: 7,77-10 cm.secằ ố ế
v Đ nh t bên trong: 0,039 dl/gamộ ớ
v T s ma sát f/fo: 1,26ỷ ố
v Đi m đ ng đi n pI : 9,55ể ẳ ệ
v S h p th AL%cm: 20,1ự ấ ụ a cm
(Nguy n Đ c L ng, 2004).ễ ứ ượ
3. Tính ch t hóa h c c a enzyme bromelainấ ọ ủ
Bromelain thân là m t protease nh ng nó khác v i các protease th c v t khácộ ư ớ ự ậ
nh papain, ficin ch nó là m t glycoprotein, m i phân t có glycan g m 3 manose, 2ư ở ỗ ộ ỗ ử ồ
glucosamine, 1 xylose, và 1 fructose (Nguy n Đ c L ng, 2004)ễ ứ ượ .
Tùy t ng ph ng pháp thu nh n và ph ng pháp phân tích, thành ph n acidừ ươ ậ ươ ầ
amin bromelain thân và qu thay đ i khác nhau. Bromelain thân có thành ph n acidở ả ổ ầ
amin thay đ i trong kho ng 321-144 acid amin và 283-161 acid amin đ i v i bromelainổ ả ố ớ
qu .ả
Các nghiên c u ghi nh n, polypeptide c a Bromelain thân có acid amin đ u –ứ ậ ủ ầ
NH2 là valine và đ u carboxyl là glycine; còn đ i v i Bromelin qu , acid amin đ u –ầ ố ớ ả ầ
NH2 là alanine (Nguy n Đ c L ng, 2004).ễ ứ ượ
4. Ho t tính c a bromelainạ ủ
Th t qu d a ch có ho t tính Bromelain k t 3 tháng tr c khi chín. Trong đóị ả ứ ỉ ạ ể ừ ướ
ho t tính cao nh t là kho ng 20 ngày tr c khi chín. Khi trái chín, ho t tính bromelainạ ấ ả ướ ạ
gi m xu ng nh ng không m t h n.ả ố ư ấ ẳ
M t s nghiên c u cho th y Bromelain có ho t tính khác nhau trên nh ng cộ ố ứ ấ ạ ữ ơ
ch t khác nhau. N u c ch t là hemoglobin thì kh năng phân gi i c a Bromelainấ ế ơ ấ ả ả ủ
m nh h n papain g p 4 l n, còn c ch t là casein thì kh năng phân gi i c a haiạ ơ ấ ầ ơ ấ ả ả ủ
enzyme này t ng đ ng nhau. Đ i v i các c ch t t ng h p thì kh năng phân gi iươ ươ ố ớ ơ ấ ổ ợ ả ả
c a Bromelain y u h n papain.ủ ế ơ
Bromelain có 3 ho t tính khác nhau: peptidase, amidase và esterase, ho t tínhạ ạ
esterase bromelain h n papain và ficin (Nguy n Đ c L ng, 2004).ở ơ ễ ứ ượ
5. C ch tác đ ng ơ ế ộ
H u h t các tác gi đ u th a nh n vai trò c a nhóm –SH c a cystein, nhómầ ế ả ề ừ ậ ủ ủ
imidazole c a histidine và nhóm disulfur trong ho t đ ng th y phân c a bromelain.ủ ạ ộ ủ ủ
Nhóm –SH tham gia t o thành acyl-thioester trung gian v i nhóm carboxyl c a c ch tạ ớ ủ ơ ấ
(n i các liên k t peptide b c t). ơ ế ị ắ
Nhóm imidazole làm ch t trung gian nh n g c acid và chuy n cho nhóm anionấ ậ ố ể
c a ch t nh n khác. C u n i S-S có vai trò duy trì c u trúc không gian c a bromelain.ủ ấ ậ ầ ố ấ ủ
Casein và hemoglobin là 2 c ch t t nhiên đ c dùng nhi u nh t. ơ ấ ự ượ ề ấ
Đ u tiên, bromelain k t h p v i protein và th y phân s b cho ra polypeptideầ ế ợ ớ ủ ơ ộ
và acid amin. Protein k t h p v i nhóm –SH c a enzyme khi n nó b ester hóa r iế ợ ớ ủ ế ị ồ
nhóm imidazole s kh ester đ gi i phóng enzyme, acid amin và peptide. ẽ ử ể ả
giai đo n đ u, Zn2+ r t quan tr ng, chúng k t h p v i nhóm –SH c a tâmỞ ạ ầ ấ ọ ế ợ ớ ủ
ho t đ ng hình thành mercaptid phân ly y u (nh ng v n còn kh năng t o liên k tạ ộ ế ư ẫ ả ạ ế
ph i trí b sung v i các nhóm ch c năng khác c a phân t protein nh amin,ố ổ ớ ứ ủ ử ư
carboxyl…)
Enzyme –SH +Zn2+ => enzyme-S-Zn + H+
Do v y nhóm –SH trong tâm ho t đ ng đã b ester hóa b i c ch t, c u trúcậ ạ ộ ị ở ơ ấ ấ
không gian đ c b o v n đ nh.ượ ả ệ ổ ị
6. Các y u t nh h ng đ n ho t tính bromelain ế ố ả ưở ế ạ
Gi ng nh các lo i ch t sinh h c khác, bromelain cũng b nh h ng b i cácố ư ạ ấ ọ ị ả ưở ở
y u t nh n ng đ c ch t, n ng đ enzyme, nhi t đ , pH, ion kim lo i, m t sế ố ư ồ ộ ơ ấ ồ ộ ệ ộ ạ ộ ố
nhóm ch c, ph ng pháp ly trích, ph ng pháp tinh s ch.ứ ươ ươ ạ
v nh h ng c a nhi t đẢ ưở ủ ệ ộ
Nhi t đ c a ph n ng xúc tác ch u nh h ng b i nhi u y u t : th i gian tácệ ộ ủ ả ứ ị ả ưở ở ề ế ố ờ
đ ng càng dài thì nhi t đ s có nh ng thay đ i làm nh h ng đ n ho t tính c aộ ệ ộ ẽ ữ ổ ả ưở ế ạ ủ
enzyme, n ng đ enzyme, n ng đ c ch t, d ng t n t i c a enzyme.ồ ộ ồ ộ ơ ấ ạ ồ ạ ủ
Bromelain d ng tinh khi t thì nh y v i nhi t: 5ở ạ ế ạ ớ ệ ở o C, pH = 4-10, Bromelain
có ho t tính t i đa trên Casein trong 24h; 55ạ ố ở oC, pH=6 trong 20 phút, ho t tính gi mạ ả
50%.
Quá trình s y thăng hoa m t ho t tính 27% (Nguy n Đ c L ng, 2004).ấ ấ ạ ễ ứ ượ
v nh h ng c a pHẢ ưở ủ
pH là y u t quan tr ng nh t nh h ng đ n ho t tính xúc tác c a enzyme. pHế ố ọ ấ ả ưở ế ạ ủ
thích h p nh t đ i v i bromelain không n đ nh mà ph thu c vào nhi t đ , th i gianợ ấ ố ớ ổ ị ụ ộ ệ ộ ờ
ph n ng, b n ch t và n ng đ c ch t, đ tinh s ch c a enzyme, b n ch t c a dungả ứ ả ấ ồ ộ ơ ấ ộ ạ ủ ả ấ ủ
d ch đ m, s có m t c a ch t tăng ho t.ị ệ ự ặ ủ ấ ạ
Biên đ pH khá r ng t 3-10 nh ng pH t i u th ng n m trong kho ng 5-8ộ ộ ừ ư ố ư ườ ằ ả
tùy c ch t (Nguy n Đ c L ng, 2004). ơ ấ ễ ứ ượ
v nh h ng b i các ion kim lo i Ả ưở ở ạ
Các ion kim lo i th ng g n v i phân t protein t i các trung tâm ho t đ ng,ạ ườ ắ ớ ử ạ ạ ộ
do đó nh h ng đ n ho t tính xúc tác c a enzyme.ả ưở ế ạ ủ
Vì bromelain thu c nhóm protease cystein, trung tâm ho t đ ng có nhóm –SHộ ạ ộ
đ u là ho t ch t ho t hóa cho bromelain. Ví d : KCN, Thioglycolic Acid, Cystein,ề ạ ấ ạ ụ
Sulfid, Sisulfid, Cianit…
Bromelain b c ch b i nh ng ion ho c h p ch t có ái l c m nh h n nhóm –ị ứ ế ở ữ ặ ợ ấ ự ạ ơ
SH, các tác nhân oxi hóa, halogen hóa, ankyl hóa nh : Iodoacetate, bromoacetate, cloư
acetophenol, H2O2, methyl bromur.
Các ion kim lo i nh : Fe, Cu, Ag, Sb, Zn có xúc tác làm n đ nh c u trúc phânạ ư ổ ị ấ
t bromelain (Nguy n Đ c L ng, 2004).ử ễ ứ ượ
Tài li u tham kh oệ ả
1. Ph m Th Trân Châu, Phan Ti n Hòa và Nguy n Th B o, 1987. Thành ph nạ ị ế ễ ị ả ầ
và m t s tính ch t c a ch ph m bromelain ch i ng n D a tâyộ ố ấ ủ ế ẩ ồ ọ ứ (Ananas
comosus L.- Group Queen). T p chí sinh h cạ ọ , 9(4):3-9.
2. D ng Th H ng Giang, 2004. ươ ị ươ Giáo trình th c t p công ngh enzymeự ậ ệ .
Tr ng Đ i H c C n Th , 40 trang. ườ ạ ọ ầ ơ
3. Nguy n Đ c L ng, 2004. ễ ứ ượ Công ngh enzymeệ. Nhà xu t b n Đ i h c Qu cấ ả ạ ọ ố
gia TP.HCM.
4. Lê Th Thanh Mai, 1997. ịNghiên c u v bromelain và con đ ng ng d ngứ ề ườ ứ ụ
c a chúngủ. Lu n án phó ti n sĩ sinh h c, Tr ng Đ i h c Khoa h c t nhiên,ậ ế ọ ườ ạ ọ ọ ự
Đ i h c qu c gia TP.HCM. ạ ọ ố
5. Nguy n Ti n Th ng, 2004. ễ ế ắ Giáo trình Công ngh enzymeệ. T sách tr ngủ ườ
Đ i h c Nông Lâm TP.HCM.ạ ọ
6. Lê Ng c Tú, La Văn Ch , Ph m Th Trân Châu, Nguy n Lân Dũng, 1982.ọ ứ ạ ị ễ
Enzim vi sinh v tậ. Nhà xu t b n khoa h c k thu t.ấ ả ọ ỹ ậ
7. Alfonso A.R., Roberto A.E, 1994. Circular dichroism of stem bromelain: a third
spectral class with the family of cysteine proteinases. Biochem. J. (1994) 300:
107-110.
8. Anon, 2002. FAOSTAT Database. Food and Agriculture Organisation of the
United Nations. Rome, Italy.
9. Heinicke R. M., Lorrin L., Mori R., Alice C., 1961. Pineapple Stem Acid
Phosphatases. I. Effect of pH, Anions, Cations and Sulfhydryl Reagents on Crude
Preparations. Journal of Food Science 26 (1): 56–62.
10. Jane Scocca and Lee Y. C., 1969. The Composition and Structure of the
Carbohydrate of Pineapple Stem Bromelain. The Journal of Biological Chemistry,
Vol.244, No.18: 4852-4863.
11. Khan R H, Rasheedi S and Haq S K, 2003. Effect of pH, temperature and alcohols
on the stability of glycosylated and deglycosylated stem bromelain. J. Biosci. 28:
709–714.
12. Maurer H.R. , 2001. Bromelain: biochemistry, pharmacology and medical use.
Cellular and Molecular Life Sciences 58 (9): 1234-1245.
13. Rowan A.D., Buttle D.J., Barrett A.J., 1990. The cysteine proteinases of the
pineapple plant. Biochem. J. (1990) 266: 869-875.
14. Rowan A.D. and Buttle D.J., 1994. Pineapple cysteine endopeptidases of the
plant. Methods in Enzymology. New York, USA, Academic Press Inc. Vol.224:
555-568.