Tiểu luận Tổng quan về các loại Enzim thương mại

5 Isomerase Ñoàng phaân hoùa (ñoàng phaân quan hoïc,hoùa hoïc, epime A ® B 6 Lygase (goàm caû Sythetase vaø Synthase) Toång hôïp A + B ® AB Trong 6 loaïi enzim treân, moãi loaïi lai ñöôïc chia thaønh nhieàu nhoùm: moãi nhoùm ñöôïc chia thaønh nhieàu phaân nhoùm; moãi phaân nhoùm goàm nhieàu enzim. Goïi teân moät caùch coù heä thoáng, chính xaùc thì ngoaøi teân theo danh phaùp, moãi enzim coøn ñöôïc kyù hieäu baèng boán con soá: soá thöù nhaát chæ loaïi, soá thöù hai chæ nhoùm, soá thöù ba chæ phaân nhoùm, soá thöù tö chæ thöù töï cuûa baûn thaân enzim trong phaân nhoùm. Tröôùc 4 chöõ soá coøn coù chöõ EC (Enzyme Committee: uûy ban enzim) Thí duï: enzim lactat ñehyrogenase (LDH) EC 1.1.1.27 Enzim Creatin Kinase (CK): EC 2.7.3.2; Adenosin Triphosphate: Creatin N Phosphotransferase Caáu truùc Phaân töû enzim chính laø phaân töû Protein goàm haøng traêm acid amin noái vôùi nhau thaønh moät hoaëc nhieàu chuoãi polypeptid. Coù hai loaïi enzim Enzim goàm moät chuoãi polypeptid, thí duï Ribonuclease goàm 124 acid amin noái vôùi nhau thaønh moät chuoãi polypeptid Enzim goàm nhieàu chuoãi polypeptid, moãi chuoãi ñöôïc goïi laø moät baùn ñôn vò hay moät protome,coøn phaân töû enzim laø moät oligome. Caáu truc baùn ñôn vò cuûa moät enzim laø soá löôïng vaø söï saép xeáp caùc baùn ñôn vò cuûa phaân töû enzim. Thöôøng soá baùn ñôn vò laø chaün. Thí duï: LDH (PTL = 140.000) coù 4 BÑV (PTL = 35.000) Catalase (PTL = 252.000) coù 6 BÑV (PTL = 42.000) Ureâase (PTL = 480.000) coù 8 BÑV (PTL = 60.000) Trung taâm hoaït ñoäng laø moät boä phaän nhoû cuûa enzim, laø nôi keát hôïp vôùi coäng toá (neáu coù) vaø vôùi cô chaát. Noù goàm nhöõng nhoùm hoùa hoïc tröïc tieáp tham gia taïo thaønh hoaëc caét ñöùt caùc lieân keát cuûa cô chaát, nhoùm ñoù ñöôïc goïi laø “nhoùm xuùc taùc”. Trung taâm hoaït ñoäng goàm moät soá acid thöôøng laø serin, histidin, tryptophan, cystein, lysin, arginnin, glutamat. Nhöõng acid aminh cuûa TTHÑ ôû nhöõng vò trí khaùc nhau trong chuoãi Polypeptid xoaén cuoän laïi, nhöõng acid amin ôû nhöõng vò trí xa nhau ñoù laïi trôû thaønh gaàn nhau taïo thaønh TTHÑ coù caáu truùc 3 chieàu Hình 8: thöù töï caùc acid amin (a) cuûa TTHÑ trong chuoãi Polypeptid Chuoãi Polypeptid xoaén cuoän (b), caùc acid amin treân trôû neân gaàn nhau vaø taïo thaønh TTHÑ cuûa enzim Trong phaûn öùng enzim cô caáu keát hôïp vôùi enzim moät caùch ñaëc bieät hieäu coù söï aên khôùp veà maët caáu truùc giöõa cô chaát vaø TTHÑ cuûa enzim. Coù 2 thuyeát veà söï aên khôùp naøy: moâ hình “chìa” khoùa – oå khoùa cuûa Fischer (cô chaát ví nhö chìa khoùa TTHÑ ví nhö oå khoùa, khi chöa keát hôïp chuùng ñaõ coù caáu truùc khoâng gian phuø hôïp) vaø moâ hình “caûm öùng” cuûa Koshland (giöõa cô chaát vaø TTHÑ khoâng coù söï phuø hôïp veà caáu truùc khoâng gian, chæ khi cô chaát tieáp xuùc vôùi TTHÑ thì TTHÑ caûm öùng vaø thay ñoåi caáu truùc sao cho TTHÑ vaø cô chaát aên khôùp vôùi nhau). Nay ngöôøi ta thöøa nhaän moâ hình cuûa Koshland. Hình 8.4 trình baøy 2 moâ hình ñoù Hình 8.4 hai moâ hình aên khôùp veà söï aên khôùp giöõa cô chaát vaø TTHÑ cuûa enzim Enzim naøo cuõng coù TTHÑ, moät soá enzim coù 2 TTHÑ (thí duï alcol dehydrogenase) B/ VAI TROØ CUÛA ENZIM D Döïa treân nhöõng ñaëc tính ñoù maø trong coâng nghieäp coù theå hôïp lyù hoaùc hoaëc ruùt ngaén caùc quaù trình saûn xuaát, thay ñoåi trieät ñeå moät soá quy trình kyõ thuaät cuõ, laäp neân nhöõng quy trình kyõ thuaät môùi, naâng cao hieäu suaát vaø chaát löôïng saûn phaåm, môû roäng phaïm vi söû duïng nguyeân lieäu deã daøng toå chöùc saûn xuaát lôùn, giaûm nheï ñieàu kieän lao ñoäng, naâng cao trình ñoâ veä sinh cuûa xí nghieäp, tieát kieäm nguyeân vaät lieäu… C/ MOÄT SOÁ LOAÏI ENZIM THÖÔNG MAÏI VAØ ÖÙNG DUÏNG CUÛA CHUÙNG Amilaza 1. caùc loaïi enzim amilaza Caùc enzim ñöôøng hoùa do vi sinh vaät toång hôïp neân, maëc daàu cuøng taùc duïng leân cô chaát tinh boät, nhöng laïi khaùc nhau veà tính chaát, cô cheá taùc duïng cuõng nhö saûn phaåm cuoái cuøng cuûa söï thuûy phaân. Ñoái vôùi naâm moác Aspergillus, trong canh tröôøng cuûa chuùng thöôøng coù nhöõng enzim sau: a amilaza: (3.2.1.1 ,a -1,4 – glucanhyrolaza) Glucoamilaza (3.2.1.3, a -1,4 – glucanglucohydrolaza) Gluczylransferaza (2.4.1.3, a-1,4 glucan: D- glucoza – 4– glucoziltransferaza) Ña soá chuûng loaïi aspergillus oryzae coù nhieàu a - amilaza song coù raát ít glucoamilaz vaø gluczylransferaza. ÔÛ moác ñen ( A. niger , A. awanori) vaø moätt soá loaøi khaùc thì coù tæ leä enzim ñoù ngöôïc laïi cuûa naám moác a amilaza: Veà cô cheá taùcd duïng, ngöôøi ta thaáy raèng a - amilaza cuûa naám moùc caét ñöùt ñöôïc taát caû caùc lieân keát ,a -1,4 – glucozit trong maïch polysacarit, tröø ñieåm phaân nhaùnh trong amilopeptin, ñeå taïo thaønh maltoza vaø dextrin giôùi haïn. Nhö vaäy chuùng coù khaû naêng chuyeån 80 – 82% tinh boâl thaønh maltoza. Moät ñaë ñieåm nöõa laø a - amilaza haàu nhö khoâng coù taùc duïng treân tinh boät nguyeân thuûy, nhöng taùc duïng thuûy phaân hoà tinh boät thì raát nhanh Khi thuûy phaân tinh boät a - amilaza thöông thì xaåy ra hai giai ñoaïn sau Giai ñoaïn ñaàu: chæ moät soá lieân keát trong phaân töû bò ñöùt vaø ñoä nhôùt cuûa hoà tinh boät giaûm nhanh Giai ñoaïn hai: thuûy phaân caùc dixtrin phaân töû lôùn hôn vöøa ñöôïc taïo thaønh Tính chaát ñaëc tröng cuûa a - amilaza laø khaû naêng dextrin hoùa cao, do ñoù laøm cho phaûn öùng maøu cuûa tinh boät vôùi ion bò bieán ñoåi nhanh choùng. Chính ngöôøi ta döïa vaøo tính chaát naøy ñeå xaùc ñònh hoaït ñoä cuûa enzim moät caùch ñònh tính a - amilaza cuûa A. oryzea coù phaân töû löôïng khoaûng 45.000 laø moät metaloenaim (enzim cô kim). Hoaït ñoïng cuûa a - amilaza coù lieân quan maät thieát vôùi söï coù maët cuûa enzim PH toái öu cuûa a - amilaza cuûa naám moâc laø 4,7 – 4,9 Amilaza cuûa vi khuaûn cuõng thuoäc kieåu a - amilaza, nhöng coù moät soá tính chaát khaùc vôùi a - amilaza cuûa naám moác. Ñoù laø khaû naêng dòch hoùa (hoøa tan) vaø dextrin hoùa tinh boät raát cao, coøn khaû naêng ñöôøng hoùa (taïo ra maltoza) töông ñoâi yeáu. Nhieàu amilaza vuûa vi khuaån ñaëc bieät laø cuûa vi khuaån öa aåm, raát beàn vöõng ñoái vôùi nhieät ñoä cao ( 900C) Trong canh tröôøng cuûa vi khuaån thöôøng chæ taïo thaønh a - amilaza. Trong phaân töû amilaza, töø vi khuaån cuõng coù chöùa canxi nhieàu hôn. Khi coù maët ino Zn2+ thì phaân töû ôû daïng dime PH toái öu cuûa amilaza vi khuaån laø 5,9 – 6 Glucoamilaza: (3.2.1.3, a -1,4 – glucanglucohydrolaza) hay coøn goïi laø g - amilaza coù khaû naêng caét ñöùt töng ñôn vò glucoza töø ñaàu khoâng khöû tinh boät. Khi thuûy phaân tinh boät bôûi glucoamilaza beân caïnh glucoza cuõng coù theå taïo ra oligosacarit. Glucoamilaza cuõng coù theå thuûy phaân lieân keát a - 1,6 – glucozit trong caùc oligo – vaø glucohydrolaza. Ngoaøi ra glucoamilaza cuõng coù khaû naêng phaân caét glucogen, amilopectin, dextrin giôùi haïn, izomaltoza vaø maltoza ñeán glucoza Glucoamilaza cuûa Aspergillus vaø Rhizopus coù ñoä beàn cao ñoái vôùi ñoä ion H+ Glucozyltrasferaza. Laø ngöôøi baïn ñoàng haønh vôùi glucoamilaza nhöng laïi khoâng thuoäc nhoùm enzim thuûy phaân. Enzim naøy xuùc taùc söï chuyeån goác glucoza ñeán phaân töû maltoza, ñeå taïo thaønh caùc oligosacarit cao coù chöùa lieân keát a - 1,6 Oligo Oligo – 1,6 – glucozidaza ( 3.2.1.10) hay dextrin - s - glucanhydrolaza. Enzim naøy cuõng laø dextrinaza vaø coù theå lieân keát 1,6 – glucozit trong izomaltoza, pazona vaø dextrin giôi haïn … Aspergillus awamori, Aspergillus oryzae vaø Aspergillus usamii chöùa nhieàu enzim naøy Maltaza Maltaza hay a - glucozidiza) hay a -D –glucozitglucohydrolaza (3.2.1.20) Enzim naøy coù chöùa nhieàu trong loaïi naám. Veà cô cheá taùc duïng thì töông töï nhö glucoamilaza, nghiaz laø taùc duïng ñöôïc maltoza, nhöng coù khaùc laø khoâng thuûy phaân ñöôïc tinh boät. Maltaza coøn coù khaû naêng chuyeån goác glucoza. Nhieàu taùc giaû khi nghieân cöùu tính chaát cuûa maltaza tröø canh tröôøng beà maït cuûa As oryzae ñeàu nhaän thaáy raêng maltaza vaø glucozyltransfedaza chæ laø moät enzim, nhöng vöøa coù khaû naêng thuûy phaân maltoza vöøa coù khaû naêng chuyeån goác glucoza ñeán ñöôøng vaø röôïu 2. Caùc öùng duïng cuûa enzim amilaza Tuøy theo yeâu caàu veà chaát löôïng cuûa saûn phaåm vaø ñaëc tính rieâng cuûa töng nguoàn amilaza ñeå söû duïng caùc cheá phaåm amilaza moätcaùch hôïp lyù. Chaúng haïn ñeå ruõ hoà treân vaûi ngöôøi ta söû duïng cheá phaåm amilaza töø vi khuaån. Vì vi khuaån chöùa chuû yeáu laø a - amilaza beàn ñoái vôùi nhieät ñoä cao (phuø hôïp vôùi ñieàu kieän nhieät ñoä trong quaù trình saûn xuaát). Ngoaøi ra cuõng khoâng caàn thieát phaûi duøng cheá phaåm saïch laém. Traùi laïi trong saûn xuaát baùnh mì thì khoâng theå duøng cheá phaåm amilaza cuûa vi khuaån vì leõ dextrin seõ taïo ra quaù nhieàu ngay caû khi nöôùng, do ñoù chaát löôïng baùnh seõ xaáu Amilaza thöôøng ñöôïc söû duïng trong lón vöï nhö trong baûn 11.3 Lónh vöïc söû duïng Enzim ñöôïc söû duïng Cuûa vi khuaån Cuûa naám moác Saûn xuaát baùnh mì + Coâng ngheä baùnh keïo + Coâng ngheä röôïi + Saûn xuaát bia + + Saûn xuaát caùc saûn phaåm rau + + Cheá bieán thöùc aên cho treû con + + Saûn xuaát caùc maët haøng töø quaû + Saûn xuaát nöôùc ngoït + Coâng nghieäp deät + Coâng nghieäp giaáy + Y hoïc Trong saûn xuaát röôïu Ñoái vôùi coâng nghieäp saûn xuaát röôïi coøn, caùc enzim ñöôøng hoùa coù moätvai troø ñaëc bieät quan troïng. Vaøi möôi naêm trôû laïi ñaây cheá phaåm amilaza cuûa naám moác ñaõ hoaøn toaøn thay theá malt. Vaø keát quaû ñem laïi laø ñeå daønh ñöôïc haøng chuïc nghìn taán haït coù chaát löôïng cao taêng hieäu suaát röôïu, do khaû naêng thuûy phaân saâu cuûa cheá phaåm enzim cuûa naám moác thôøi gian ñeå saûn xuaát cheá phaåm ruùt ngaén xuoáng nhieàu laàn (saûn xuaát malt caøn 7 – 8 ngaøy, saûn xuaát naám moác chæ haøng chuïc giôø) giaûm dieän tích saûn xuaát, lao ñoäng vaø ñieän naêng Cheá phaåm enzim thöôøng laø A. awamori, A. oryzae, A. usamii Aspergillus awamori taïo ñöôïc nhieàu glucoamilaza hoaït ñoäng cao maø löôïng cheá phaåm töø A. awamori caàn thieát ñeå ñöôøng hoùa giaûm ñi tôùi 2- 2,5 laàn. Song cheá phaåm naøy laïi khoâng coù maët enzim proteaza hoaït ñoäng trong moâi tröôøng axit yeá cuûa haït ( 5,5 – 6). Do ñoù ngöôøi ta duøng hoãn hôïp boá phaàn canh tröôøng beà maët cuûa A.awamori vaø moät phaàn canh tröôøng beà maët cuûa A. oryzae ñeå boå sung laãn nhau Ñeå ñöôøng hoùa hoaøn toaøn tinh boät coù trong nguyeân lieäu, löôïng cheá phaåm enzim phaûi chieám khoaûng 6 – 6,5% löôïng tinh boät ÔÛ caùc nhaø maùy röôïi ôû Vieät Nam thöôøng duøng cheá phaåm enzim A. usamii vì leõ trong chuùng cuõng coù chöùa nhieàu glucoamilaza hoaït ñoäng Caàn chuù yù raèng trong saûn xuaát röôïi , vai troø cuûa glucoamilaza raát quan troïng hôn caû a - amilaza. Vì glucoamilaza coù theå ñöôøng hoùa tinh boät ñeán cuøng coøn a - amila thì khoâng theå chuyeån hoùa tinh boät thaønh ñöôøng len men ñöôïc Trong saûn xuaát bia Neáu nhö trong saûn xuaát röôïi tröôùc ñaây, malt ñaïi maïch chæ ñöôïc duøng ñeå laøm taùc nhaân ñöôøng hoùa (thöôøng chieám 7 -9 % löôïng ñaïi maïch ñöa vaøo saûn xuaát) thì trong saûn xuaát bia, malt ñaïi maïch laïi laø nguyeân lieäu chính. Ñieåm khaùc nhay nöõa laø möùc ñoä saâu saéc cuûa ñöôøng hoùa tinh boät chöùa trong nguyeân lieäu. Trong saûn xuaát röôïi ñoøi hoûi phaûi thuûy phaân hoaøn toaøn tinh boät thaønh ñöôøng deã leân men. Ngöôïi laïi, tron g saûn xuaát bi chæ caàn moät söï ñöôøng hoùa nöûa vôi, nghóa laø phaûi coøn laïi caùc dextrin ñeå taïo cho bia coù vò ñaëc tröng vaø khaû naêng taïo boït Hieän nay oû nhieàu nöôùc treân theá giôùi ngöôøi ta chæ thay theá 25-50% malt baêng nguyeân lieäu phi malt, nghóa laø baèng caùc haït chöùa naåy maàm nhö daïi maïch loaïi hai vaø loaïi va, ngoâ ñaõ laây heát chaát beùo,…. Trong tröôøng hôïp naøy, ngöôøi ta duøng ñeán cheá phaåm amilaza ñeå coù ñöôïc möùc ñoä ñöôøng hoùa caàn thieát cho chaát löôïng bia. Ñeå duøng ñöôïc muïc ñích naøy, ngöôøi ta duøng saûn phaåm A. oryzae. Khi duøng 50% nguyeân lieäu phi malt thì phaûi duøng khoaûng 1% canh tröôøng A. oryzae khoâ vaø moät ít axit lactíc ñeå taïo PH caàn thieát cho enzim hoaït ñoäng Ôû moät soá nöôùc nhö Ñan Maïch, Phaùp, Nhaät Baûn, Myõ ñeå ñöôøng hoùa nguyeân lieäu phi malt ngöôøi ta duøng cheá phaåm amilaza cuûa vi khuaån. Trong nhöõng tröôøng hôïp ñoù coù theå thay theá 20 – 30% malt vaø ñoâi khi ñeán 80 – 90% malt baêng nguyeân lieäu phi malt Ngoaøi ra trong saûn xuaát bia, ngöôøi ta coøn duøng moät soá enzim khaùc ñeå phaù vôõ caáu truùc cuûa malt vaø cuûa haït phi malt, phöùc heä enzim cuûa Trichotheccium roseum coù taùc duïng ñeán thaønh phaàn teá baøo cuûa nguyeân lieäu do ñoù seõ giaûi phoùng ra tinh boät vaø laøm taêng ñoä trích lyù cuûa nguyeân lieäu QUY TRÌNH COÂNG NGHEÄ SAÛN XUAÁT BIA Nguyeân lieâu Malt Nghieàn xay Ñöôøng hoùa Loc, röûa baû Naáu hoa houblon Taùch baõ hoa Laøm nguoäi sô boä Laøm laïnh Leân men chính Leân men phuï Loïc boå sung CO2 Ñoùng goùi: bao bì bia thaønh phaåm (chai lon) Bia hôi GMaltaïo (N/l phi malt) Maltnghieàn xay MaltDòch hoùa Naáu chínMalt Trong saûn xuaát baùnh mì Theâm vaøo boät nhaøo 0,002 – 0,003 % cheá phaåm amilaza nghóa laø khoaûng 20 – 30 g cheá phaåm khoâ cho moät taán boät seõ laøm thay ñoåi hoaøn toaøn chaát löôïng cuûa baùnh mì: höông vò, maøu saéc, theå tích rieâng, ñoä xoáp… taêng leân moät caùch roõ reät Ñeå ñaït ñöôïc muïc ñích ñoù, ngöôøi ta duøng amilaza cuûa naám moác. Vì amilaza naøy vöôït xa amilaza cuûa thöïc vaät hoaëc cuûa vi khuaån. Nhòeât ñoä hoaït ñoäng cuûa a - amilaza cuûa naám moác töông ñoái thaáp ( gaàn 70 0C) do ñoù coù theå duøng enzim naøy voùi moät lieàu löôïng lôùn hôn maø vaãn khoâng coù hieân töôïng dextrin hoùa khi nöôùng. Hôn nöõa hoaït ñoäng cuûa noù laïi cao cho neân coù theå ñaït ñeù ñoä ñöôøng hoùa caàn thieát raát nhanh choùng, sau kho bò voâ hoaït ngay. Coøn amilaza cuûa vi khuaån coù nhieät ñoä voâ hoaït khoaûng 80-900C neân chæ coù theå duøng moät löôïng nhoû Trong saû xuaát baùnh mì, ngöôøi ta duøng thöôøng cheá phaåm enzim töø A. oryzae Caàn chuù yù raèng cheá phaåm enzim cuûa vi sinh vaït thöôøng laø phöùc heä cuûa caùc enzim amilaza vaø proteaza. Söï coù maët cuûa proteaza seõ laøm cho chaát löôïng baùnh bò xaáu di. Do ñoù hôïp lyù hôn caû laø duøng cheá phaåm chöùa amilaza Trong saûn xuaát glucoza vaø maät Chuùng ra ñeàu bieát töø tinh boät coù theå thu ñöôïc saûn phaåm vaät ñöôøng khaùc nhau. maätL maät glucoza hay maät maltoza. Maät maltoza thöôøng duøng trong saûn xuaát baùnh keïo vaø trong saûn xuaát caùc saûn phaå aên kieâng cho treû em vaø ngöôøi beänh Hieän nay, nhieàu nöôùc ( Nhaät Baûn, Myõ, Canada…) ñaõ saûn xuaát glucoza ñi töø tinh boät baèng enzim glucoamilaza. Song trong caùc cheá phaåm glucoamilaza luoân luoân chöùa caû glucozyltrasferaza do ñoù seõ laøm giaûm hieäu suaát cuûa glucoza, laøm glucoza seõ keát tinh vaø aûnh höôûng xaáu ñeán chaát löôïng thaønh phaåm. Vì vaäy toát hôn caû laø neân choïn nhöõng chuûng loaïi naám khoâng taïo glucozyltrasferaza (haáp thuï baèng ñaát seùt chua) hoaëc khöû hoaït noù baèng axit ha kieàm (glucoamilaza beàn trong moâi tröôøng PH roäng) Nhöõng naám moâùc chöùa nhieàu glucoamilaza laø. A.awamori, Rhizopus ñaëc bieät laø ôû Rhizopus. ÔÛ Nhaät Baûn ñaõ saûn xuaát cheá phaåm glucoamilaza töø canh tröôøng beà maët cuûa Rhizopus. Cheá phaåm naøy coù teân laø Xuizim vaø khoâng coù chöùa glucozyltrasferaza. Cheá phaåm thu ñöôïc töø naám men Eândomycopsis cuõng chöùa ít glucozyltrasferaza Ñeå saûn xuaát glucoza baèng cheá phaåm glucoamilaza thì phaûi hoà hoùa huyeàn phuø tinh boät coù noàng ñoä cao. Ñeå laøm giaûm ñoä nhôùt cuûa huyeàn phuø tinh boät trong quaù trình hoà hoùa ngöôøi ta phaûi duøng dung dòch axit voâ cô hoaëc baøng amilaza cuûa vi khuaån. Baèng caùch naøy coù theå taêng cao ñöôïc noàng ñoä tinh boät. Sau khi hoà hoùa tinh boät xong thì laøm nguoâi dung dòch ñeán 600C vaø ñöa PH ñeá 4 -4,5 ñeå taïo ñieàu kieän vaø tinh boät haàu nhö bò thuûy phaân hoaøn toaøn ñeán glucoza. Dung dòch glucoza thu ñöôïc ñem xöû lyù baèng than hoaït tính, coâ ñaëc roài cho keát tinh. Do moãi glucoamilaza coù tình ñaëc hieäu neân coù theå duøng boät tröïc tieáp maø khoâng caàn phaûi tinh cheá thaønh tinh boät Trong coâng nghieäp deät Trong coâng nghieäp deät, cheá phaåm amilaza ñöôïc duøng ñeå ruõ boû hoà vaûi tröôùc khi taåy traéng vaø nhuoäm. Ñeå laøm cho vaûi meàm coù khaû naêng nhuùng öôùt, taåy traéng vaø baét maøu toát thì phaûi taùch tinh boät. Ñeå ruõ boû hoà, ngöôøi ta thöôøng duøng amilaza cuûa vi khuaån (Bacillus subtilis, Bacillus mesentericus, Bacillus amylosolvens). Caùc cheá phaåm amilaza duøng trong coâng nghieäp deät ña phaàn laø ôû daïng dung dòch coâ ñaëc thu ñöôïc töø canh tröôøng cuûa beà saâu vi khuaån. Cuõng coù theå duøng cheá phaåm enzim tinh cho moãi lít dung dòch laø 0,3 – 0,6 g, nhieät ñoä xöû lyù vaûi laø 900C thôøi giam uû vaûi ruõ hoà laø 5 – 15 phuùt Ruõ hoà baèng enzim khoâng nhöõng nhanh , khoâng haïi vaûi, ñoä mao daãn toát maø coøn ñaûm baûo veäi sinh do ñoù taêng cöôøng naêng suaât lao ñoäng II. Proteaza 1. Caùc loaïi Proteaza Khaùc vôùi Proteaza cuûa thöïc vaät (fixin, papain, bromelin) vaø ñoäng vaät (tripxin, pepxin, renin) Proteaza cuûa vi sinh vaät laø nhöõng enzim ngoaïi baøo vaø coù tính ñaë hieäu roäng raõi Döïa vaøo ñaëc tröng caû trung taâm hoaït ñoäng ngöôøi ta cuõng coù theå phaân Proteaza cuûa vi sinh vaät thaønh Proteaza serin, Proteaza tiol, Proteaza chöùa kim loaïi vaø Proteaza taùc duïng trong moâi tröôøng axit Neáu döïa vaøo PH taùc duïng toái öu thì ngöôøi ta chia Proteaza cuûa vi sinh vaät thaønh Proteaza axit, Proteaza trung tính vaø Proteaza kieàm Caùc cheá phaåm Proteaza öùng dung trong coâng nghieäp ñeàu thu ñöôïc töø canh tröôøng naám moác ( Aspergillus oryzae, A.flavus, A.terricola, A.sojae, A. funigatus) vi khuaån ( Bacillus subtilis, Bac.messentericus, Bac.circulans, Bac.thermeohilus) xaï khuaån (Actinomyces griseus, Actinomyces fradiae, Actinomyces rimosus Trong cheá phaåm töø moác ñen ( A. niger, A.awamori, A.saitoi, A.usamii, Rhizopus javanicus) chöùa chuû yeáu laø caùc proteaza coù pH toái öu töø 2,5 – 3. Enzim naøy ñaõ ñöôïc taùch ra trong traïng thaùi keát tinh vaø ñöôïc aspergillopeptidaza. A (3.4.4.0 -17). Coøn trong cheá phaåm phaân töø moác vaøng (Aspergillus oryzae, A.flavus, A.funigatus, A.terricola) thì chöùa caùc proteaza coù PH toái öu laø 6,5. nhieàu ngöôøi cho raèng trong canh tröôøng cuûa A. oryzae coù ít nhaát laø ba caáu töø Poteaza taùc duïng ôû PH 3- 3,5 4 – 4,5 vaø ôû PH trung hoøa. Tæ leä caùc caáu töû Proteaza coù theå bò thay ñoåi phuï thuoäc vaøo thaønh phaàn cuûa moâi tröôøng, vì khi nuoâi trong moâi tröôøng giaøu gluxit thì moâi tröôøng seõ bò axit hoùa vaø naám moác seõ taïo ra chuû yeáu laø Proteaza taùc duïng trong ñieàu kieän axit. Ngöôøi ta ñaõ xaùc laâp raèng taùc duïng toái öu cuûa enzim cuõng phuï thuoäc vaøo baûn chaát cuûa cô chaât. Vì leõ cuøng moät enzim nhöng khi thuûy phaân cazein, hemiblobin vaø gelatin seõ theå hieän hoaït ñoäng cöïc ñaïi ôû nhöõng giaù trò PH khaùc nhau Cheá phaåm proteaza tinh khieát töø vi khuaå Bacillus coù theå thuûy phaân hoaøn toaøn nhieàu protein. Cheá phaåm naøy coøn coù teân goïi khaùc laø subtilizin. Khi taùc duïng treân cazein thì hoaït ñoâng seõ cöïc ñaïi khi PH trung hoøa Cheá phaåm proteaza töø Bacillus mesentericuss cuõng thuûy phaân ñöôïc protein cuûa ñoäng vaät vaø thöïc vaät ñeán axtitamin vaø peptit Ñieàu ñaùng chuù yù laø caùc cheá phaåm proteza töø nhöõng vi khuaån naøy coøn coù khaû naêng laøm ñoâng söõ. Do ñoù trong saûn xuaát phomat ngöôøi ta ñang thay theá moät phaàm enzim ñoâng söõa baèng cheá phaåm töø Bacillus mesentericuss naøy Ngoaøi ra, moät soá cheá phaåm proteaza cuûa vi khuaån coøn coù hoaït ñoäng elastaza, nghiaz laø chuû coù theå thuûy phaân caùc lieân keát peptit keá lieàn beân goác axitamin trung tính. Ñaây cuõng laø ñieåm khaùc vôùi proteaza cuûa naám moác Vai troø vaø öùng duïng cuûa proteaza Caùc cheá phaåm proteaza coù nhieàu öùng duïng roäng raõi trong caùc ngaønh khaùc nhau. Trong caùc lónh vöï öng duïng cuï theå ôû baûng 11.4 Baûng 11.4 caùc lónh vöïc söû duïng proteaza Lónh vöïc söû duïng Enzim ñöôïc söû duïng Cuûa thöïc vaät Cuûa naám moác Cuûa vi khuaån Coâng nghieäp thòt + + Coâng nghieäp cheá bieán caù + + + Coâng nghieäp cheá bieán söõa Ñoäng vaät + + Coâng nghieäp baùnh mì baùnh keïo + + Coâng nghieäp bia + Coâng nghieäp söõa khoâ vaø boät tröùng + + Coâng nghieäp höông phaåm vaø myõ phaåm + Coâng nghieäp deät + + Coâng nghieäp da + + Coâng nghieäp phim aûnh Ñoäng vaät + + Coâng nghieäp y hoïc + 2. Caùc öùng duïng cuûa proteaza Trong coâng nghieäp thòt Trong coâng nghieäp thòt,coù theå söû duïng caùc cheá phaåm proteaza ñeå laøm meàm thòt. Ngoaøi papai coù theå duøng cheá phaåm proteaza cuûa vi sinh vaät ñeå thuûy phaân moät phaàn naøo ñoù caùc protein tham gia trong thaønh phaàn cuûa thit. Keát quaû laø chaát löôïng cuûa caù loaïi thòt ñöôïc taêng cao, coù theå chuyeån thòt loaïi thaáp thaønh thòt coù phaåm chaát cao. Khoâng nhöõng theá, thôøi gian chín cuûa thòt seõ ruùt ngaén xuoáng nhieàu laàn ( neáu ñeå thòt nhieät ñoä 0 – 20 C coù theå töï caùc enzim trong thòt thuûy phaân thì phaûi maát 10 – 14 ngaøy Cheá phaåm enzim ñeå laøm meàm thòt thöôøng chöùa papain hay hoãn hôïp papain vôùi proteaza cuûa vi sinh vaât. Tuy theo tính chaát cuûa thòt maø söû duïng caùc cheá phaåm moät caùch thích hôïp. Chaúng haïn ñoái vôùi thòt cöùng thì trong cheá phaåm ngoaøi hoaït tính proteolizô ra phaûi coù hoaït tính elastaza (nghóa laø coù khaû naêng phaân giaûi elastin). Cheá phaåm loaïi naøy coù theå thu ñöôïc töø Actinomyces fradiae. Ngöôøi ta nhaän ra raèng cheá phaåm keratinaza töø Actinomyces fradiae naøy coù taùc duïng laøm meàm thòt xaáp xæ vôùi vôùi tandrin (laø chaát laøm meàm thòt toát nhaát cuûa nöôùc ngoaøi). Cheá phaåm proteaza töø A.terricola thì khoâng coù hoaït tính elastaza do ñoù khaû naêng laøm meàm thòt raát yeáu Kyõ thuaät laøm meàm thòt khoâng quaù phöïc taïp. Coù theå ngaâm thòt trong dung dòch chöùa phöùc heä enzim caàn thieát ôû PH, nhòeât ñoä vaø noàng ñoà thích hôïp hoaëc raûi leân beà maët cuûa thòt chaát laøm meàm daïng boät, trong ñoù coù enzim vaø chaát phuï gia ( thöôøng laø muoái natri glutamat) hoaëc laø tieâm dung dòch enzim vaøo moâ (neáu khoái thòt lôùn thì tieâm ñoàng thôøi maáy muõi) hoaëc ñöa dd enzim vaøo maùu cuûa ñoäng vaät tröôùc khi gieát thòt Trong coâng nghieäp söõa Proteaza khoâng nhöõng coù khaû naêng phaân ly protein maø coøn coù khaû naêng laøm ñoâng tuï söõa nöõa. Tính chaát naøy cuûa enzim cuõng nhö cuûa pepxin töø laâu ñaõ ñöôïc ngöôøi ta söû duïng vaøo coâng nghieäp thöïc phaåm. Proteaza cuûa naám moác vaø vi khuaån cuõng thöïc hieän khaû naêng ñoù. Tuy nhieân, taát caû proteaza cuûa vi sinh vaät ñeàu khaùc vôùi renin cuûa ñoäng vaät ôû choã chuùng khoâng laøm ñoäng tuï söõa maø coøn coù theå thuûy phaân saâu cazien, do ñoù coù aûnh höôûng xaáu ñeán chaát löôïng cuûa pho mat. Bôûi vaäy trong quaù trinh laøm phomat, renin vaãn chieám moät vò trí quan troïng trong caùc proteaza khaùc. Döôùi taùc duïng cuûa renin , cazein cuûa söõa ñoâng tuï thaønh moät khoái ñaëc khoâng hoøa tan vaø thu huùt vaøo ñoù haàu nhö toaøn boä chaát beùo coù trong söõa. Töø ñaây, döôùi aûnh höôûng cuûa vi khuaån lastic seõ taïo thaønh phomat beàn vöõng coù chöùa caùc chaát dinh döôõng quyù giaù hôn vaø coù tính chaát caûm quan öu vieät hôn. Höông vò cuûa phomat sau quaù trình chín coù lieân quan maät thieát vôùi söï tích tuï caùc peptit vaø axtiamin. Nhö vaäy renin coøn coù vai troø daãn ñoäng trong quaù trình chín cuûa phomat nöõa Trong saûn xuaât phomat, ngöôøi ta coù gaéng tìm nhöõng chuûng vi sinh vaât taïo ñöôïc enzim coù tính chaát töông töï renin hoaëc thay theá moät phaàn renin ( 25 – 50%) baèng proteaza cuûa sinh vaät ÔÛ Nhaät Baûn töø canh tröôøng beà maët cuûa Mucor, ngöôøi ta ñaõ thu ñöôïc cheá phaåm proteaza duøng trong saûn xuaât phomat Ôû moät soá nöôùc khaùc, ngöôøi ta cuõng thu cheá phaåm töông töï naám moác A.candidus 11 hoaëc töø Bacillus mesentericus Trong coâng nghieäp da Trong coâng nghieäp da, proteaza cuûa vi sinh vaät cuõng coù taàm quan troïng treân hai phöông trình: laøm meàm vaø taùch loâng. Veà maët naøy, cheá phaåm proteaza nhö laø moät phöôngt tieän coù hieäu quaû ñeå hoaøn thieän kyõ thuaät cheá bieán da Chuùng ta ñeàu bieát chaát quan troïng nhaát cuûa da laø colagem. Phaàn töû cuûa noù goøm nhöõng axitamin keát laïi vôùi nhau thaønh maïch daøi döôùi taùc ñoäng cuûa protein, caùc chaát nhôøn bò taùch ra vaø moät soá lieân keát trong sôïi colagen vò phaù huûy. Keát quaû laø da thu ñöôïc coù ñoä meàm nhaát ñònh vaø trong quaù trình thuoäc da, tính chaát naøy laïi ñöôïc cuûng coá theâm Tröôùc daây ngöôøi ta thöôøng duøng caùc cheá phaåm enzim thu ñöôïc töø ñöôøng tieâu hoùa cuûa ñoäng vaät. Hieän nay söû duïng coù hieâu j quaû hôn caû laø cheá phaåm proteaza thu ñöôïc töø vi khuaån naám moác. Ñieåm thuaän tieän laø caùc cheá phaåm proteaza duøng cho coâng nghieäp da chæ caàn hoøa tan toát vaø khoâng chöùa caùc taïp chaát laø ñöôïc, maø khoâng ñoøi hoûi phaûi tinh cheá caån thaän cheá phaåm enzim coù theå döôùi daïng nöôùc chieát töø canh tröôøng beà maët cuûa naám moác. Thöôøng ngöôøi ta coâ ñaëc laïi ñeán treân 50% chaát khoâ, Aspergillus oryzae, A.flavus, A.parasitucus, Bacillus subtilis, Bac.messentericus, Actinomyces fradia, Streptommyces vaø Streptommyces rimosus laø nhöõng nguoàn ñeå thu cheá phaåm proteaza Ngöôøi ta coù theå ngaâm nguyeân lieäu da trong dung dòch enzim hoaëc pheát hoà enzim leân beà maët da Treân thöïc teá ñaõ chöùng toû raèng khi xöû lyù nguyeân lieäu da baèng cheá phaåm proteaza töø vi sinh vaät thì coù theå ruùt ngaén thôøi gian laøm meàm vaø taùch loâng xuoáng nhieàu laàn. Ñieàu quan troïng laø loâng ñöôïc taùch ra baèng phöông phaùp enzim veà chaát löôïng toát hôn loâng ñöôïc caét. Soá löôïng loâng thu ñöôïc so vôùi phöông phaùp xöû lyù hoùa hoïc thì nhieàu hôn töø 20 – 30%. Hôn nöõa loâng cuõng ñöïôc taùch heát chaát beùo do coù lipaza trong cheá phaåm Trong saûn xuaát tô taèm Quaù trình laøm saïch caùc sôi tô töï nhieâu töông ñoái phöùc taïp vaø khoù khaên. Chuùng ta ñeàu bieát tô laø sôi ngoaïi baøo ñöôïc nhaû ra bôûi caùc tuyeán cuûa con taèm. Sôïi tô goàm hai sôïi fibroin sô caáp dính laïi vôùi nhau nhôø lôùp voû baèng xerixin. Sau khi taùch heát xerixin thì seõ ñöôïc sôïi fibroin raát tinh khieát Sôïi thu ñöôïc khi keùo ôû keùn ra thöôøng coù chöùa 30% xerixin. Muoán taùch xerixin thì phaûi naáu tô trong dunh dòch xaø phoøng trong thôøi gian töø 1,5 – 2 giôø. Chæ sau khi coù söï gia coâng naøy, tô môùi baét ñaàu keùo chæ. Moät löôïng nhoûi xerixin naøm laïi ôû treân luïa seõ laø giaûm ñoä ñaøn hoài cuûa luïa, laøm cho luïa baét maøu khoâng ñeàu vaø khoù trang trí treân luïa, ñeå taùch löôïng xerixin coøn laïi ñoù ngöôøi ta thöôøng duøng cheá phaåm proteaza töø naám moác vaø ñaëc bieät laø töø vi khuaån Trong thöïc phaåm vaø myõ phaåm Caùc höông myõ phaåm thöôøng coù taùc duïng hoài phuïc da giaø vaø trong moät chöøng möïc nhaát ñònh cuõng coù taùc duïng saùt truøng. Coøn caùc enzim kieåu keratinaza thì laïi coù taùc duïng laøm meàm loâng toùc ( vì phaân ly ñöôïc keratin) vì vaäy hieän nay moät soá nöôùc ngöôøi ta ñaõ saûn xuaát nhöõng loaïi kem coù chöùa enzim duøng ñeå xoa maët xoa tay vaø caïo raâu…. Döôùi taùc duïng cuûa proteaza trong kem, caùc bieåu bì cuûa da ñaõ cheát seõ ñöôïc taùch ra, da non vaømôùi seõ xuaât hieän treân beà maët, ñoàng thôøi söï phaùt trieån cuûa loâng (toùc) cuõng bò chaäm laïi Trong coâng nghieäp y hoïc Trong coâng nghieäp y hoïc, caùc cheá phaåm proteaza cuõng ñöôïc söû duïng ñeå saûn xuaát caùc moâi tröôøng dinh döôõng hoãn hôïp coù protein duøng trong nuoâi caáy vi khuaån vaø caùc vi sinh vaät khaùc. Chaúng haïn moâi tröôøng dinh döôõng ñeå nuoâi caùc vi sinh vaät saûn xuaát caùc khaùng sinh, chaát khaùng ñoäc… Dó nhieân caùc protein coù trong moâi tröôøng phaûi ôû daïng deã ñoàng hoùa ñoái vi sinh vaät. Do ñoù phaûi thuûy phaân sô boä caùc peotein baèng proteaza cuûa ñoäng vaät hay cua vi sinh vaät. Ngoaøi ra ngöôøi ta coøn duøng caùc pheá phaåm proteaza ñeå coâ ñaëc vaø tinh cheá caùc huyeát thanh khaùng ñoäc ñeå chöõa beänh (huyeát thanh mieãn dòch). Huyeát thanh khaùng ñoäc thöôøng ñöôïc öùng duïng roäng raõi ñeå chöõa caùc beänh nhieãm truøng naëng vaø nguy hieåm, caùc beänh treû con… Ngöôøi ta thu ñöôïc huyeát thanh chöõa beänh naøy töø huyeát thanh maùu ñoäng vaät ñaõ gaây mieãn nhieãm vôùi moät beänh naøo ñoù. Trong maùu ñoäng vaät nhö theá coù chöùa raát nhieàu khaùng ñoäc (khaùng theå) coù baûn laø chaát protein. Chaát khaùng ñoäc naøy trung hoøa taùc duïng cuûa caùc vi sinh vaät gaây beänh. Ñeå thu huùt vaø söû duïng caùc chaát khaùng ñoäc, ngöôøi ta phaûi laáy maùu cuûa ñoäng vaät vaø taùch huyeát thanh ra. Tuy nhieân trong ñoù vaãn coøn chöùa nhieàu caùc protein ñeäm laøm giaûm noàng ñoä cuûa caùc chaát khaùng ñoäc. Do ñoù khi ñöa vaøo cô theå ngöôøi duøng coù theå gaây ra beänh. Ñeå traùnh hieän töông ñoù ngöôøi ta phaûi tinh cheâ huyeát thanh khoûi caùc taïp chaát. Duøng cheá phaåm proteaza trong tröôøng hôïp naøy raát coù hieäu quaû vì lez trong nhöõng ñieàu kieän nhaát ñinh proteaza seõ phaân huûy caùc protein ñeäm maø haàu nhö khoâng aûnh höôûng ñeán chaát khaùng ñoäc III.Pectinaza caùc loaïi pectinaza Theo quan ñieåm hieän ñaïi, trong phöùc heä enzim coù nhöõng enzim sau: Pectinesteraza (pectaza – 3.1.1.11) phaân caét lieân keát este giöõa metanol vaø nhoùm cacboxyl cuûa axit galaturonic theo sô ñoà: Pectin + nH2O ® metanol + axit pectinic Polygalacturonaza (pectinaza 3.2.1.12) thuûy phaân lieân keát a - 1,4 – D – galactozit giöõa caùc phaàn töû axit galacturonic trong pectin vaø trong caùc axit polygalacturonic khac Protopectinaza taùch araban vaø galactan khoûi protopectin ñeå taïo thaønh daãn xuaát metyl cuûa axit polygalacturonic (töùc laø pectin hoøa tan) Transeliminaza phaân huûy pectin baèng con ñöôøng phi phaân huûy Pectinesteraza Töø canh tröôøng naám moác A.niger, ngöôøi ta ñaõ thu ñöôïc enzim pectinesteraza ôû traïng thaùi ñoâng theå. Vaø ngöôøi ta cuõng ñaõ xaùc laäp ñöôïc raèng N – axit cuoái trong phaân töû enzim laø phenylalanin Pectinesteraza cuûa naám moác seõ thuûy phaân tröôùc nhaát laø nhoùm metyleste naèm ôû giöõa hai nhoùm cacboxyl töï do. Vaø enzim seõ thuûy phaân laàn löôït caùc lieân keát este doïc theo phaân töû pectin. Ngöôøi ta thaáy raèng pectinesteraza cuûa thöïc vaät. Hoaït ñoäng cuûa pectinesteraza phuï thuoäc nhieàu vaøo möùc ñoä este hoùa cuûa pectin vaø leä thuaän vaøo möùc ñoä este hoùa. Chaúng haïn, ñoái vôùi taùc ñoäng cuûa pectinesteraza töø naám moác A.niger, caàn thieát phaûi coù pectin este hoùa ôû möùc ñoä cao khoâng ít hôn 70%. PH toái öu cuûa pectinesteraza töø nguoàn naám moác laø 4,5 ñeán 5,5 coøn cuûa cheá phaåm ñaõ loaïi boû enzim polygalacturonaza seõ coù PH toái öu töø 2,0 ñeán 6,5. traùi laïi PH toái öu cuûa pectinesteraza töø nguoàn thöïc vaät thöôïng ñaúng laø töø 6 ñeán 7,5 – 8 Nhieät ñoä toái öu cuûa pectinesteraza töø naám moác laø 40 ñeán 450C. Töø 55 ñeán 620C thì enzim bò voâ hoaït, trong khi ñoù nhieät ñoä toái öu cuûa enzim pectinesteraza töø thöïc vaät thöôïng ñaúng cao hôn: töø 55 – 600C Ion natri vaø ñaëc ñieåm laø ion canxi, cuõng nhö clorua cuûa Na, K vaø Ca seõ hoaït hoùa pectinesteraza töø naám moác Conithyrium diplodiella vaø töø A.niger. Traùi laïi caùc cation hoùa trò 3 vaø 4 (thuûy ngaân nitrat, chì nitrat, nhoâm sunfat vaø saét clorua) seõ kìm haõm taùc duïng cuûa pectinesteraza Polygatacturonaza Polygalacturonaza coù teân goïi heä thoáng laø Polygalacturonitglucanhydrolaza Döïa vaøo cô cheá taùc duïng, coù theå chia Polygalacturonaza thaønh ra Endopolygalacturonaza phaân caét caùc lieân keát a - 1,4 ôû phía trong phaân töû pectin cuõng nhö ôû phía trong phaân töû axit polygalacturonic Exopolygalacturonaza coù khaû naêng phaân caét daàn daàn töøng phaân töû axit galacturonic moät, baét ñaàu töø ñaàu khoâng khöû cuûa maïch Khoâng nhöõng theá caùc endo – vaø exopolygalacturonaza coøn theå hieän tính ñaëc hieäu cao hôn. Moät soá endo vaø exopolygalacturonaza coù theå taùc duïng ñöôïc treân pectin ñaõ metyl hoùa, do ñoù coù teân laø endo hay exopolymetylgalacturonaza. Moät soá khaùc chæ coù khaû naêng phaân caét nhöõng cô chaát pectin (axit polygalacturonic). Do ñoù maø coù teân laø endo hay exopolygalacturonaza Endopolygalacturonaza cuõng coù teân nöõa laø polygalacturonaza dòch hoùa. Coøn exopolygalacturonaza thì coù teân laø polygalacturonaza ñöôøng hoùa Caùc saûn phaåm trung gian cuûa quaù trình thuûy phaân pectin bôûi polygalacturonaza coù theå laø caùc axit penta -, tetra -, tri- vaø digalacturonic pH toái öu cuûa caùc polygalacturonaza cuõng khaùc nhau, phuï thuoäcvaøo nguoàn thu vaø cô chaát. Chaúng haïn polygalacturonaza dòch hoùa (Endopolygalacturonaza) khi taùc duïng treân axit pectinic thì PH toái öu naèm trong khoaûng töø 4,0 – 5,5. Cuõng enzim ñoù nhöng khi taùc duïng treân pectin thì laïi coù PH toái öu trong khoaûng 5,5 – 6. coøn polygalacturonaza ñöôøng hoùa khi taùc duïng treân pectin thì pH toái öu töø 3 – 4 nhöng khi taùc duïng treân axit pectinic thì pH toái öu cao hôn moät ít ôû vuøng 4,4- 6 Caùc polygalacturonaza chuû yeáu beàn vöõng ôû vuøng PH töø 4 – 6 Polygalacturonaza ñöôøng hoùa chuû yeáu töø A.niger neáu ñöôïc hoaït hoùa baèng thuûy ngaân thì coù theå beàn vöõng khi pH 2,5 Nhieät ñoä toái öu cuûa ña soá polygalacturonaza naèm trong khoaûng töø 40 -45 0C. Trong khoaûng nhòeät ñoä ñoù, chuùng thöôøng beàn vöõng, nhöng seõ bò voâ hoaït hoùa khi ôû nhieät ñoä 50 vaø 55 - 650C Caùc polygalacturonaza cuõng nhö pectinesteraza ñeàu ñöôïc hoaït hoùa bôûi caùc caiton cuûa kim loaïi kìm cuõng nhö cation amon Traseliminaza Traseliminaza coù khaû naêng ñöùt lieân keát a - 1,4 cuûa phaân töû pectin baèng con ñöôøng khaùc: con ñöôøng phi thuûy phaân, keát quaû laø taïo ra caùc ñôn phaân galacturonic coù chöùa noái daây (4 – dezoxy -5 – xetogalacturonic) Traseliminaza cuõng coù tính ñaëc hieäu cao, do ñoù ngöôøi ta phaâ bieät caùc Traseliminaza nhö sau Endopectintraseliminaza Expopectintraseliminaza Endopectinic - traseliminaza Expopectinic - traseliminaza Traseliminaza töø nguoàn khaùc nhau thì coù cô cheá taùc duïng vaø caùc thuoäc tính khaùc nhau. Chaúng haïn Traseliminaza töø Bac.polymxa taùc duïng treân uronit cao, nhöng khoâng taùc duïng treân axit trigalacturonic, traseliminaza töø naám moác hoaït ñoäng toái öu ôû pH 5,2 traùi laïi traseliminaza töø vi khuaån hoïat ñoäng toái öu ôû pH töø 7 – 8,5 Ngöôøi ta thöôøng thu pectinaza töø canh beà maët hoaëc töø canh tröôøng beà saâu cuûa naám moác. Caùc vi khuaån vaø naám men cuõng toång hôïp ñöôïc enzim naøy A.niger chuû yeáu toång hôïp ra pectinnesteraza. Con.diplodiella, Pen.citrimin taïo ra chuû yeáu laø polygalacturonaza. Naám men Sacch.fragilis döôøng nhö chæ taïo ra endopectintraseliminaza. Vi khuaån Bac.polymyxa, Bac.species laïi chuû yeáu taïo ra transeliminaza Caùc öùng duïng cuûa pectinaza Trong saûn xuaát thöïc phaåm, ngöôøi ta thöôøng söû duïng caùc cheá phaåm pectinaza döôùi daïng tinh khieát. Ngöôøi ta khoâng duøng cheá phaåm döôi daïng canh tröôøng naám moác saáy khoâ. Tæ troïng cheá phaåm pectinaza coâ ñaëc treân löôïng nguyeân lieäu ñem cheá bieán vaøo khoaûng 0,03 – 0,05 ñeán 0,1% Pectinaza thöôøng söû duïng trong caùc ngaønh coâng nghieäp thöïc phaåm sau Saûn xuaát röôïi vang Saûn xuaát nöôùc quaû vaø nöôùc uoáng khoâng coù röôïi Saûn xuaát caùc maët haøng töø quaû: nöôùc quaû coâ ñaëc, möùt nhöø, möùt ñoâng… Saûn xuaát nöôùc giaûi khaùt Saûn xuaát caøpheâ vaø caøpheâ hoøa tan Trong Saûn xuaát röôïu vang, cuõng nhö trong Saûn xuaát nöôùc quaû vaø caùc nöôùc uoáng khoâng röôïi, ñeàu coù theå söû duïng pectinaza moät caùch raát hieäu quaû. Nhôø taùc duïng cuûa pectinaza maø caùc quaù trình eùp, laøm trong vaø loïc dòch quaû raát deã daøng, do ñoù laøm taêng hieäu suaát naêng suaát saûn phaåm. Chaúng haïn ñöa pectinaza vaøo khaâu nghieàn quaû seõ laøm taêng hieäu suaát nöôùc quaû sau khi eùp leân tôi 15 – 25%. Bôûi leõ khi coù protein thì khoái quaû seõ coù traïng thaùi keo, do ñoù khi eùp dòch quaû khoâng thoaùt ra ñöôïc. Nhôø pectinaza phaân giaûi caùc chaát pectin ñi maø dòch quaû trong suoát khoâng bò vaån ñuïc vaø loïc deã daøng. Khoâng nhöõng vaäy, enzim pectinaza coøn goùp phaàn chieát ruùt ñöôïc caùc chaát maøu, tanin vaø nhöõng chaát hoøa tan nöõa do ñoù laøm taêng theâm chaát löôïng cuûa thaønh phaåm Trong saûn xuaát caùc maët haøng töø quaû ( möùt nhöø, möùt ñoâng…) pectinaza cuõng coù vai troø quan troïng. Nhôø pectinaza maø coù theå thu ñöôïc dòch quaû coøn noàng ñoä ñaäm ñaëc. Chaúng haïn nhö dòch taùo coâ ñaëc ñeán 72 ñoä Brix, neáu khoâng taùch caùc pectin töï nhieân chöùa trong ñoù ñi thì saûn phaåm seõ bò tuï keo moät caùch maïnh meõ vaø khoâng theå coâ ñaëc hôn nöõa. Ña soá tröôøng hôïp, ngöôøi ta cho pectinaza taùc duïng trong suoát thôøi gian coâ ñaëc Trong Saûn xuaát caø pheâ, ngöôøi ta duøng pecinaza ñeå taùch lôùp keo ôû treân beà maët cuûa haït caøpheâ. Tröôùc ñaây ngöôøi ta phaûi duøng ngay vi sinh vaät ñeå laøm coâng vieäv naøy, nhöng thöôøng quaù trình naøy xaûy ra khoâng ñoàng ñeàu vaø khoù kieåm tra. Hieän nay ngöôøi ta thöôøng duøng caùc cheá phaåm pectinaza IV. Xellulaza caùc loaïi Xellulaza Xellulaza raát phoå bieán trong töï nhieân. Haèng naêm löôïng xelluloza do thöïc vaät toång hôïp neân laø 1011 taán. Neáu nhö söï taïo ra xelluloza laø do caây xanh thì söï phaân huûy xelluloza laïi chuû yeáu laø do vi sinh vaät. Do ñoù maø quaù trình phaân huûy xellulaza baèng caùc enzim töø vi sinh vaät coù moät yù nghóa raát lôùn veà lyù thuyeát cuõng nhö veà töïhc teá. Bôûi leõ do sinh vaät phaân huûy xelluloza maø haøng naêm baàu khí quyeàn cuûa traùi ñaát ñuû löôïng CO2 caàn thieát cho söï soáng Nhö chuùng ta ñaõ thaáy ôû chöông IV, xellulaza maø polyanhydroglucoza coù möùc ñoä truøng hôïp khoaûng 14000 (trong sôïi boâng xelluloza coù möùc ñoä truøng hôïp khoaûng 10000, trong goã xelluloza coù möùc ñoä trung hôïp töø 600 ñeán 1000) vaø coù daïng sôïi. Nhieàu phaân töû xelluloza lieân keát lai vôùi nhau thaønh töøng chuøm goïi laø mixen nhôø noái caàu hydro. Moãi mixen thöôøng coù khoaûng 60 phaân töû xelluloza. Sôïi xelluloza khoâng hoøa tan chính laø do caùc phaàn töû xelluloza saép xeáp song song vaø sít laïi vôùi nhau vaø phía ngoaøi ñöôïc bao baèng lôùp voû chung coù chöùa saùp vaø pectin Nghieân cöùu caáu truùc baèng Rontgen, ngöôøi ta thaáy raèng trong xelluloza coù xen keõ caùc phaàn tinh theå vaø caáu truùc voâ ñònh hình. ÔÛ nhöõng tinh theå, caùc maïch xelluloza keát vôùi nhau theo moät traät töï ñeàu ñaën nhôø lieân keát hydroxyl thöù nhaát cuûa maïch naøy vôùi nhoùm hydroxyl ôû cacbon thöù ba maïch khaùc. Coøn nhöõng phaàn voâ ñònh hình thì caùc maïch taäp hôïp laïi vôùi nhau nhöø löïc Van der Waals Xellulaza chính laø phöùc heä hydrolaza goàm töø xellulaza C1, nhöõng maûnh polyanhydroglucoza coù kích thöôùc lôùn ñöôïc taùch ra khoûi xelluloza khoâng hoøa tan ban ñaàu. Sau ñoù döôùi taùc ñoäng cuûa enzim Cx,maûnh vöûa ñöôïc taïo thaønh seõ bò phaân ly thaønh caùc oligosacarit coù ñoä daøi khaùc nhau cho ñeán xellulaza. Ngöôøi ta ñaõ bieát moät soá enzim Cx: moät soá thuûy phaân ñöôïc polysacrit töø moät ñaàu, soá khaùc thuûy phaân ñöôïc ôû giöõa maïch. Ngöôøi ta cho raèng C1 vaø Cx vaø coøn moät soá enzim C2 thuûy phaân ñöôïc xellulaza bieán ñoåi, nhöng vaãn coøn khoâng hoøa ta. Nhö vaäy xellulaza C1 taùc duïng ñöôïc treân xellulaza nguyeân thuûy (ví duï nhö boâng) xellulaza C2 taùc duïng treân xelluloza ñaõ bò bieán hình nhöng vaãn khoâng hoøa tan (ví duï nhö giaáy loïc) xelluloza Cx thì taùc duïng treân xellodextrin hoøa tan hoaëc caùc daãn xuaát hoøa tan (ví duï, cacboxylmetyl xelluloza), coøn xellobiaza thì taùc duïng treân caùc disacaritexllobioza ñeå taïo ra glucoza Phöùc heä xellulaza nhieàu caàu töû ñaõ ñöôïc taùch ra töø naám Myrothecium verrucaia baèng phöông phaùp ñieän di, ngöôøi ta thaáy phöùc heä xellulaza naøy goàm saùu caàu töû, nhöng chæ coù ba caáu töû coù khaû naêng thuûy phaân ñöôïc xellulaza nguyeân thuûy (sôïi boâng) vaø xellulaza hoøa tan. ÔÛ naám Polyporus versicolor thì phöùc heä xellulaza coù 4 caáu töû trong ñoù moät laø b - glucoziadaza. Caùc enzim naøy khaùc nhau veà khoái löôïng phaân töû, veà tính ñaëc tröng vaø veà vaän toác taùc duïng treân xellulaza. Töø naám trichoderama viride, ngöôøi ta taùch ñöôïc phöùc heä xellulaza coù caùc caáu töû sau: hydroxellulaza coù khaû naêng phaân huûy xellulaza tinh theå ñeå taïo thaønh xellobioza, endogluconaza thì taùc duïng treân caùc maûnh xelluloza voâ ñònh hình töông ñoái daøi, coøn exogluconaza thì thuûy phaân caùc saûn phaåm taïo ra do en thöù nhaát vaø thöù hai. Caùc xellulaza laø nhöõgn glucoprotein. Gluxit thöôøng gaëp trong xelluloza laø mazoa Caùc xellulaza cuûa naám Pen.notatum giaøu caùc axitamin tính axit vaø axitamin voøng. Axitamin coù N cuoái vaø C cuoái laø alamin. Thaønh phaàn axitamin cuûa caùc cheá phaåm I, II vaø IV cuûa tricloderma viride töông töï nhau vaø coù chöùa nhieàu caùc axitamin axit vaø chöùa ít caùc axitamin kieàm vaø axitamin chöùa löu huyønh. Ñöôøng trung tính vaø glucozaâmin chieám khoaûng 10 – 15% gluxit Tính ñaëc hieäu cuûa caùc xellulaza treân caùc lieân keát glucozit raát roäng raõi: chuùng coù theå thuûy phaân ñöôïc xilan (b - 1,4 ) glucomanan (b - 1,4), lichenin (b - 1,3) vaø (b - 1,4) polysacrit cuûa maät (a - 1,2) lamiarin (b - 1,3), lutean (b - 1,6) Caùc öùng duïng cuûa Xellulaza Caùc cheá phaåm Xellulaza thöôøng ñöôïc söû duïng ñeå a. taêng chaát löôïng caùc saûn phaåm thöïc phaåm vaø thöùc aên gia suùc chuùng ta ñeàu bieát, xellulaza laø hôïp phaàn thöïc quan troïng cuûa voû teá baøo thöïc vaät. Caùc nguyeân lieäu thöïc phaåm coù nguoàn goác thöïc vaät neáu ñöôïc gia coâng baèng cheá phaåm xellulaza seõ ñöôïc meàm ra, seõ taêng heä soá ñoàng hoùa vaø noùi chung chaát löôïng ñöôïc taêng leân. Do ñoù seõ raát boå ích khi chuaån bò caùc thöùc aên ñaëc hieäu cho treû con, cho ngöôøi aên kieâng cuõng nhö khi cheá bieán thöùc naê gia suùc taêng hieäu suaát trích ly chaát khaùc nhau töø nguyeân lieäu thöïc vaät protein, axitamin, vitamin töø ñaäu naønh, thaïch töø rong, tinh boät töø baõ, chaát thôm vaø chaát khoâng tan khi saûn xuaát cheø ñaäu xanh vaø capheâ hoøa tan chaúng haïn trong saûn xuaát bia döôùi aûnh höôûng cuûa phöùc heä enzim xitaza (chuû yeáu goàm boán enzim xellulaza, hemixellulaza, enzim thuûy phaân chaát goâm vaø enzim xellobiaza,..) thaønh phaàn teá baøo cuûa haït ñaïi maïch bò phaù huûy khieán cho caùc enzim proteaza vaø amilaza taùc duïng ñöôïc deõ daøng vôùi protein vaø tinh boät chöùa trong haït ñaïi maïch. Khi ñoù, löôïng ñöôøng, dextrin vaø caùc chaát hoøa tan khaùc taêng leân, taïo ñieàu kieän ñeå khi gia nhieät sau naøy hình thaønh neân caùc phaåm vaät coù maøu vaø coùmuøi thôm ñaëc tröng cuûa malt vaø bia Rong bieån neáu ñöôïc gia coâng baèng cheá phaåm xellulaza thì hieäu suaát thaïch seõ ñöôïc taêng leân Ngöôøi ta cuõng thaáy, do aûnh höôûng cuûa enzim hexixellulaza maø caùc chaát maät, goâm.. voán khoâng bò taùc duïng cuûa pectinaza cuõng bò thuûy phaân moät caùch maïnh meõ, neân keát quaû laø ngaên caûn ñöôïc söï genlatin hoùa khi cheá bieán caùc daïng capheâ coâ ñaëc Thuûy phaân goã vaø pheá lieäu goã Caùc pheá lieäu naøy reû tieàn coù theå dung cheá phaåm xellulaza ñeå thuûy phaân thaønh caùc ñöôøng ñôn giaûn coù theå cheá bieán laøm thöùc aên gia suùc Enzim xellulaza phoå bieán roäng raõi trong caùc naám hieån vi vaø vi khuaån Trong ña soá tröôøng hôïp,ngöôøi ta thu cheá phaåm xellulaza töø canh beà maët cuûa naám míc A.orryzae vaø A.awamori V. Glucooxydaza caùc loaïi Glucooxydaza Glucooxydaza Glucooxydaza thu ñöôïc töø naám moác, khi coù maët oxy seõ chuyeån glucoza thaønh axit gluconic vaø H2O2. Glucooxydaza coù tính ñaëc hieäu cao vaø chæ oxy hoùa b - D- glucoza: C6H1206 + O2 + H2O2 C6H1207 + H2O catalaza Trong cheá phaåm thöông maïi cuûa Glucooxydaza töø naám moác thöôøng coù maët caû catalaza do ñoù ngöôøi ta xem nhö trong cheá phaåm coù phöùc heä glucooxydaza – catalaza 2H2O2 2 H2O + O2 Glucooxydaza catalaza Phöông trình toång quaùt: C6H1206 + O2 2C6H1207 Glucooxydaza laø moät flavoprotein ( protein phöùc taïp) trong ñoù phaàn protein lieân keát vôùi hai phaàn töû coenzim flavinadenindinucleotit ( vieát taét laø FDA). Cô cheá taùc duïng cuûa noù nhö sau Ñaàu tieân noù xuùc taùc vôùi söï taùch hai nguyeân töû hydro ôû cacbon thöù nhaát cuûa glucoza ñeå taïo thaønh glucoza – lacton Flavin khöû seõ taùc duïng vôùi oxy cuûa khoâng khí ñeå taïo thaønh nöôùc Pr.FDA. H2 + O2 ® Pr. FDA + H2O2 Ñoái vôùi teá baøo soáng, H2O2 laø chaát ñoäc neân seõ chueån hoùa ngay thaønh oxy vaø nöôùc H2O2 ® H2O ½ O2 Coøn b - D- glucono - s - lacton seõ keát hôïp nöôùc vaø phaân ly moät caùch ngaãu nhieân thaønh axit gluconic: Thöôøng ngöôøi ta thu cheá phaåm glucooxydaza töø naám moác noøi Penicilium vaø Aspergilium nhö A.niger, Pen.notatum, Pen.chrysogenum, Pen.vitale ÖÙng duïng cuûa Glucooxydaza Töø phöông trình phaûn öùng treân chuùng ta thaáy glucooxydaza coù theå duøng vôùi hai muïc ñích chính: ñeå oxy hoùa glucoza vaø ñeå lieân keát oxy. Phaïm vi öùng duïng cuûa noù khaù roäng raõi. Coù theå duøng cheá phaåm glucooxydaza ñeå Ngaên ngöøa caùc saûn phaåm thöïc phaåm khoåi bò oxy hoùa (taùch oxy cuûa chuùng) Ngaên ngöøa caùc saûn phaåm khoûi bò bieán ñoåi xaáu ñi baèng caùch oxy hoùa tröôùc caùc glucoza coù trong saûn phaåm ñoù Laøm thuoác thöû trong phaân tích Söû duïng tính chaát khaùng sinh cuûa protein cuûa glucooxydaza trong y hoïc Glucooxydaza coù öùng duïng roäng raõi tron coâng nghieäp saûn xuaát boät tröùng. Ngöôøi ta thaáy raèng, neáu trong boät tröùng coù chöùa glucoza thì trong quaù trình cheá bieán cuõng nhö khi baûo quaûn, glucoza seõ töông taùc vôùi protein vaø seõ bò oxy hoùa daàn daàn ñeå taïo neân nhöõng saûn phaåm vaät chaát coù maøu saãm vaø coù muøi khoù chòu, laøm cho chaát löôïng thaønh phaåm bò giaûm suùt. Trong tröùng coù albumin tröùng thöôøng coù chöù 3% glucoza coøn trong loøng ñoû tröùng coù khoaûng 5% glucoza (so vôùi chaát khoâ). Vì vaäy trong saûn xuaát boät tröùng vaø albumin tröùng ngöôøi ta phaûi duøng Glucooxydaza ñeå oxy hoùa tröôùc caùc glucoza ñoù, khieán nhöõng quaù trình treân khoâng xay ra, ñoàng thôøi cuõng taêng ñöôïc thôøi gian baûo quaûn caùc saûn phaâm tröùng Glucooxydaza cuõng ñöôïc duøng ñeå lieân keát caùc oxy coù trong thaønh phaàn hoaëc treân beà maët cuûa saûn phaåm thöïc phaåm. Trong saûn xuaát bia, röôïu vang, daàu beùo, phomaùt, söõa khoâ vaø coâng nghieäp thòt... coù theå öùng duïng Glucooxydaza theo phöong höôùng naøy Trong saûn xuaát bia, ngöôøi ta duøng Glucooxydaza ñeå oån ñònh thaønh phaàn. ÔÛ nhieät ñoä phoøng bia chöùa ñöôïc thanh truøng seõ bò ñuïc sau 10-15 ngaøy baûo quaûn do naám moác vaø vi khuaån phaùt trieån. Neáu cho moät ít cheá phaåm Glucooxydaza vaøo bia (1g/200 – 250 l) thì seõ taùch heát oxy coù trong chaát loûng cuõng nhö trong caû khoaûng khoâng gian töï do, keát quaû laø tính chaát caûm quan cuûa saûn phaåm seõ ñöôïc baûo ñaûm trong thôøi gian 50-100 ngaøy Ñeå baûo quaû caùc saûn phaåm daïng loûng ngöôøi ta coù theå hoøa tan vaøo ñoù Glucooxydaza cuøng vôùi ít glucoza tröôùc khi bao goùi. Khi ñoù taát caû oxy dö trong saûn phaåm seõ ñöôïc taùch heát. Nhôø glucooxydaza coù theå baûo veä ñöôïc nhieàu saûn phaåm thöïc phaûm khoûi bò oxy hoùa ngoaøi beà maët. Thòt, caøpheâ, phomat coù theå baûo veä khoûi bò oxy hoùa baèng enzim naøy. Phomat ñöôïc goùi trong moät maøng ñaëc bieät coù taåm Glucooxydaza, seõ ngaên ngöøa ñöôïc söï xaâm nhaäp cuûa oxy söï bieán ñoåi do oxy hoùa vaø söï taïo maøu xaãm ôû lôùp beà maët. Coøn thòt neáu ñöôïc boïc trong giaáy trang kín taåm enzim cuõng seõ baûo veä ñöôïc maøu saéc töï nhieân cuûa noù Gaàn ñaây ngöôøi ta chuù yù ñeán moät caùch baûo quaûn ñöôïc laâu daøi )vaø caû vaän chueåyn) caùc vaät lieäu deã bò oxy hoùa ôû traïng thaùi khoâ baèng “tuùi khöû oxy”. “Tuùi khöû oxy” ñöôïc chuaån bò baèng caùch cho moät ít glucoza, cheá phaåm glucooxydaza – catalaza vaø duøng dung dòch ñeäm caàn thieát vaøo trong moät tuùi polyetylen (hay baèng vaät lieâu khaùc) chæ ñeå cho oxy vaø khoâng khí ñi qua moø khoâng cho nöôùc ñi qua. Ñoaïn ñaët tuùi vaøo trong hoäp thuøng kín coù chöùa saün saûn phaåm caàn baûo quaûn. Tuùi ñoù seõ haáp thuï hoaøn toaøn oxy coù trong hoäp hoaëc trong thuøng, do ñoù vaät lieäu saûn phaåm ñöôïc baûo quaûn trong moâi tröôøng khoâng coù oxy. Söõa khoâ caùc maët haøng keïo, bô coù theå ñöôïc baûo quaûn laâu daøi nhôø tuùi khöû oxy naøy Ngoaøi ta ta coøn duøng “tuùi khöû oxy” naøy ñeå baûo veä caùc chi tieát maùy tính vaø caùc thieát bò khaùc khoûi bò han gæ vaø aên moøn glucooxydaza Nhôø glucooxydaza coù tính ñaëc hieäu cao (chæ oxy hoùa b - glucoza) neân ngöôøi ta coù theå duøng noù laøm thuoác thöû ñeå xaùc ñònh glucoza trong caùc hoãn hôïp ñöôøng phöùc taïp vaø trong heä thoáng sinh hoïc. Nguyeân taéc cuûa phöông phaùp naøy döïa treân phöông trình phaûn öùng sau Glucoza + oxy axit gluconic + H2O2 glucooxydaza H2O2 _+ chaát tieáp nhaän sinh maøu chaát tieáp nhaän sinh maøu daïng oxy hoùa (coù maøu xanh hay maøu khaùc) Chaát tieáp nhaän sinh maøu coù theå duøng laø octololuidin hay octodianizin Phöông phaùp naøy raát coù giaù trò ñeå chuaån ñoaùn nhanh choùng moät soá beänh trong y hoïc Ñeå bieát ñöôïc löôïng glucoza trong dònh sinh hoïc moät caùch nhanh choùng, ngöôøi ta coù theå duøng giaáy chæ thò (kieåu giaáu PH )taåm dung dòch hai enzim. Ñoaïn nhuùng daûi giaáy vaøo dung dòch sinh hoïc( nöôc tieåu) neáu coù chöùa glucoza thì sau 1 – 2 phuùt seõ xuaát hieän maøu xanh MUÏC LUÏC D/ TEÂN MOÄT SOÁ ENZIM THÖÔNG PHAÅM, CTY SAÛN XUAÁT, GIAÙ CAÛ, DUNG LÖÔÏNG, VAØ CHÖÙC NAÊNG 22 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO Giaùo trình hoùa sinh Y Hoïc cuûa ÑH Y Döôïc TP. HCM – Boä moân Hoùa Sinh Giaùo trình Hoùa sinh coâng nghieäp NXB Khoa hoïc vaø Kyõ Thuaät Ñòa chæ trang Web veà Enzim thöông maïi: