Giáo trình thực hành Hóa cơ sơ - Chương 3: Enzyme

STP 1 – Chương 3: Enzyme 75 Phân loại  – amylase  – amylase  – amylase Oligo – 1,6-glucosidase hay dextrinase tới hạn HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 76 Nguồn thu nhận  Amylase có trong tuyến nước bọt hoặc tụy tạng của động vật HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 77  Ở thực vật, amylase có nhiều trong đại mạch (Hordeum sativum), Lúa (Oryza sativa L.), Ngô (Zea mays) HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 78 31/07/2015 14 Ở VSV, amylase được thu nhận từ: – Các giống nấm sợi thường dùng là giống nấm sợi Aspergillus, Rhizopus – Nấm men và giả nấm men thuộc các giống Candida, Saccharomyces. Endomycopsy, Endomyces – Nhiều vi khuẩn có khả năng tạo lượng lớn amylase như: Bac. Polymyxa, Phytomonas destructans, Bact. cassavanum, Clostridium acetobutylium, Pseudomonas saccharophila – Micromonospora vulgaris 42 có khả năng tạo một lượng nhỏ  - amylase HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 79 PHƯƠNG PHÁP THU NHẬN Saáy khoâ Thu nhaän, xöû lyù, laøm saïch, phaân loaïi Maàm reã khoâ Taùch maàm reã Saáy khoâ Naåy maàm Ngaâm Khoâng khí Malt khoâ saûn xuaát bia Malt khoâ baûo quaûn Baûo quaûn Ñaïi maïch Caùc böôùc quy trình saûn xuaát malt khoâ HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 80 ỨNG DỤNG ENZYME AMYLASE Dựa vào các đặc tính biểu hiện của enzyme amylase người ta tiến hành nghiên cứu phương pháp chuẩn đoán bệnh viêm tuyến tụy Đối tượng: enzyme s-amylase và p- amylase HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 81 ỨNG DỤNG AMYLASE TRONG SX CHẤT TẨY RỬA Chất tẩy rửa bao gồm những chất kiềm, sodium silicate, sodium bicarbonate, sodium tripolyphosphate Mục đích: loại bỏ các chất vô cơ, hữu cơ bám vào quần áo như : protein, lipid, 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 82 ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP DỆT RŨ HỒ VẢI -amylase QUÁ TRÌNH RŨ HỒ VẢI THEO PP LIÊN TỤC VỚI ENZYME AMYLASE CHUẨN HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 83 Dệt: rũ bỏ hồ vải (Tầng lớp hồ để mặt vải trở nên mịn, dễ bắt màu) HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 84 31/07/2015 15 Tinh bột Dextrin + maltose + glucose Tinh boät Maltose +  Dextrin (Glucogen)  amylase ỨNG DỤNG TRONG CNSX MÌ CHÍNH  amylase Nguyên liệu sử dụng chủ yếu : Tinh bột sắn, rỉ đường mía HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 85 ỨNG DỤNG TRONG CNSX BIA Nguyên liệu sử dụng: Ngũ cốc, hoa Houblon, nước, Nấm men, chất phụ gia Trong công nghệ sản xuất bia, người ta thường sử dụng emzyme amylase có trong mầm đại mạch 760C : 15’ 1000C : 15’ Nguyên liệu phụ Gạo và bắp Malt ( +Lúa mạch) 520C : 70’ 670C : 60’ HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 86 ỨNG DỤNG TRONG CNSX CỒN Ñöôøng hoùa Laøm nguoäi Naáu chín ôû t0 cao Nguyeân lieäu chöùa tinh boät Amylogluco- sidase hoaït ñoäng ôû 550C Amylase hoaït ñoäng ôû 550C Sô ñoà Quaù trình chuyeån hoùa tinh boät HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 87 ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT SIRO Q. trình chuyeån hoùa tinh boät thaønh siro fructose HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 88 ỨNG DỤNG AMYLASE TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BÁNH MÌ Trong sản xuất bánh mì, người ta sử dụng 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 Sản xuất bánh mì: làm bánh xốp, thơm ngon hơn HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 90 31/07/2015 16 ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT BÁNH KẸO  Mục đích – Làm tăng mùi và vị bánh, khi chế biến bột thành các loại bánh quy các Enzyme protease và amylase của bột hoạt động làm tăng hàm lượng các amino acid tự do và làm tăng lượng đường khử – Đường khử và các amino acid tự do có trong khối bột sẽ cùng tham gia vào các phản ứng oxy_ hóa khử và kết quả tạo cho bánh quy có mùi, vị màu hấp dẫn HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 91 ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT GLUCOSE VÀ MẬT Chúng ta đã biết từ tinh bột có thể thu được các phẩm vật đường khác nhau khi thủy phân tinh bột bằng acid cũng như bằng Enzym amylase sẽ thu được mật Mật glucose hay mật maltose thường được dùng trong sản xuất bánh kẹo và trong sản xuất các sản phẩm ăn kiên cho trẻ em và người bệnh 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 Pectinases là phức hợp bao gồm một nhóm enzym phân hủy Pectin cơ chất Phân loại: dựa vào cấu trúc và phương thức của sự tái chế HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 95 Dựa vào đặc điểm hóa sinh Polymethylgalacturonase Polygalacturonases Pectin Lyase Polygalacturonates Lyase Pectinesterases hoặc Pectinmethylesterase HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 96 31/07/2015 17 Polymethylgalacturonase Hoạt tính PMG được xác định bởi giới hạn sự thủy phân đường của liên kết Glycosidis hoặc sự giới hạn tính dẻo của chất nền. Đặc điểm hóa sinh: –Không có tính đồng nhất và tiêu biểu –Hoạt tính không điển hình –pH: 4 – 7 –Sự ester hóa cao: 95% HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 97 Polygalacturonases Thủy phân các liên kết Glycosidis của Polygalacturonates bởi 2 cơ chế là endo và exo Hoạt tính có thể bị giới hạn bởi sự thủy phân đường hoặc phương pháp làm giảm tính dẻo 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 Hoạt tính của PL hoạt động cần có sự hiện diện của Ca2+ Phân tử khối của PL khoảng 30 – 40 kDa ngoại trừ trường hợp của PL từ Aureobasidium Pullulans và Pichia Pinus (~90 kDa) pH khoảng 4,0 – 7,0 Điểm đẳng điện khoảng 3,5 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 101 Polygalacturonates Lyase Endo – PGL và exo – PGL làm suy thoái Pectate bởi trans – elimination bẻ cong 4,5 – Oligomethyl- galacturonates không no  PGLs có pH tối ưu: 6 - 10 Trọng lượng phân tử của PGL khoảng 30 – 50 kDa ngoại trừ PGL từ Bacteroides và Psuedo- alteromonas (~75 kDa) HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 102 31/07/2015 18 Polygalacturonates Lyase  pH tối ưu khoảng 8 – 10 Nhiệt độ tối ưu phổ biến để PGL có hoạt tính là 30 – 400C PGL được sản xuất chủ yếu bởi các vi khuẩn gây bệnh Erwnia, Bacillus và 1 số loài nấm khác như Colletotrichum magna, Colletotrichum gloeo Sporiodes, Amylocota sp HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 103 Pectinesterases hoặc Pectinmethylesterase Pectinesterases chủ yếu có trong thực vật như chuối, cam quít và cà chua, ngoài ra còn có trong vi khuẩn và nấm Hoạt tính PE tăng khi tăng mức độ của sự ester hoá chất nền HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 104 Pectinesterases hoặc Pectinmethylesterase Khối lượng phân tử của PE vi khuẩn, thực vật thay đổi từ 30 – 50 kDa pH tối ưu khoảng 4 – 7  Nhiệt độ tối ưu: 40 – 600C Độ đẳng điện: 4,0 – 8,0 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 Cấu trúc và chức năng của Pectinases Cấu trúc ba chiều của Pectinase cho phép hiểu đó là phân tử cơ bản của enzym Cấu trúc tinh thể của Pectin bao gồm thành phần của nhiều lớp HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 106 Polygalacturonases Endo – PGL là cấu trúc đảo ngược của glycosidase nó đảo ngược anomeric của sản phẩm trong quá trình phản ứng GalpA ràng buộc cấu trúc bậc ba phức tạp, nhóm cacboxyl được công nhận là bảo tồn cấu trúc Có nhiều trong cà chua chín.Tồn tại dưới 2 dạng và cả 2 đều là endo – enzym (PG1 và PG2) HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 107 Polygalacturonate Lyase Tất cả Protein họ PGL có cùng cơ chế hoạt động enzym tương tự nhau β – elimination chịu sự tác dụng của pectolytic, dễ bị tách, gồm 3 bước: Sự trung hoà của nhóm cacboxyl Sự tách ra của C5 proton Sự di chuyển của proton đến glycosidic oxygen HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 108 31/07/2015 19 Pectin Lyase Rãnh PL xuất hiện cùng với phản ứng đào thải β – elimination như ở PGLs PL là chất nền đặc hiệu cho những mẫu tẩm methylate cao và không đòi hỏi Ca2+ để hoạt động HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 109 Pectin methylesterase Pes catalyze pectin bị deester hoá bởi hydrolysis giữa α – (1,4) – methylate và D – galacturonosyl Sản phẩm cuối cùng là polymer và methanol HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 110 Ứng dụng Trong công nghiệp: được phân loại thành 2 kiểu Pectinases acid và Pectinases kiềm Pectinases acid có những ứng dụng rộng rãi: tách và làm trong nước trái cây HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 111 Ứng dụng Pectinases kiềm có tiềm tàng những ứng dụng: –Tẩy vết bẩn trên vải –Cải thiện tính chất sợi thớ –Sự lên men trà và cà phê –Công nghiệp giấy HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 112 HSTP 1 – Chương 3: Enzyme 113 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 114 31/07/2015 20 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