Ứng dụng enzyme trong thực phẩm (chính thức)

enzyme trong thực phẩm

Bộ Giáo dục và Đào tạo

Trường Đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh Khoa Công nghệ Sinh học – Khóa 2009

BÁO CÁO Công Nghệ Protein – Enzyme ỨNG DỤNG ENZYME

TRONG THỰC PHẨM

M c L c ục Lục ục Lục

A CÁC ENZYME QUAN TRỌNG TRONG THỰC PHẨM 4

I Enzyme Amylase 4

1 Tổng quan về enzyme pectinase 4

2 Ứng dụng trong thực phẩm 6

II Enzyme pectinase 7

1 Tổng quan về enzyme pectinase 7

2 Ứng dụng 7

III Enzyme proteinase 8

1 Pancreatic proteinase: 8

2 Papain 9

3 Bromelin 11

IV Enzyme Lipase 13

V Enzyme lactase 14

VI Một số loại enzyme khác 14

1 Enzyme cellulase 14

2 Enzyme hemicellulase 17

3 Enzyme oxidoreductase 18

B ENZYME ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM 20

I Enzyme trong chế biến bột và sản xuất bánh kẹo 21

1 Ứng dụng trong CNSX bánh mì: 21

2 Ứng dụng trong sản xuất bánh kẹo, glucose và mật: 21

3 Ứng dụng trong sản xuất siro: 22

II Enzyme trong sản xuất nước quả 23

1 Cơ chế tác động của enzyme pectinase 23

2 Quy trình chế biến nước táo 24

III Enzyme trong công nghiệp rượu vang, bia, rượu 26

1 Ứng dụng trong sản xuất bia: 26

2 Ứng dụng trong CNSX cồn: 27

IV Enzyme trong chế biến thịt 28

1 Tính chất thịt sau khi giết mổ 28

2 Phương pháp làm mềm thịt bằng enzyme 28

3 Quy trình thu nhận bromelin thô dùng làm mềm thịt 29

V Enzyme trong chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa 30

1 Quá trình phân giải và chuyển hóa lactose trong sữa chua 30

2 Cơ chế đông tụ sữa trong sản xuất sữa chua 31

3 Sơ đồ quy trình sản xuất men sữa chua 32

4 Quy trình sản xuất phomai 32

VI Enzyme trong thủy phân và chế biến nước mắm 33

1 Quá trình phân giải ở con mắm 33

2 Các hệ enzym trong sản xuất nước mắm 34

3 Quy trình chế biến nước mắm 35

MỞ ĐẦU

Enzyme là một dạng protein được sinh tổng hợp trong mỗi tế bào và là chất xúc tác cho mọi phản ứng sinh học Từ hàng ngàn năm nay, con người đã thấy được lợi ích lớn lao và tiềm năng của enzyme ứng dụng trong nhiều lĩnh vực đời sống Các quá trình sản xuất từ thủ công như lên men rượu, làm tương chao hay ủ mắm đến các bể lên men ở quy mô công nghiệp nhưsản xuất thịt hộp, phomai hay bột ngọt đã nâng lên thành kỹ nghệ Nhiều loại enzyme được phát hiện ra từ nhiều nguồn đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực Trong đó nổi bật nhất và

có tác động mạnh mẻ nhất đó chính là ngành công nghiệp thực phẩm Bảng dưới đây thể hiệnmột cách rõ nét từng khía cạnh mà enzyme tác động và lợi ích chúng mang lại cho nền công nghiệp thực phẩm

A CÁC ENZYME QUAN TRỌNG TRONG THỰC PHẨM

+ Các enzyme này thuộc nhóm enzyme thủy phân,

xúc tác phân giải liên kết nội phân tử trong nhóm

polysaccharide với sự tham gia của nước:

RR’ + H-OH  RH + R’OH+ Có 6 loại enzyme được xếp vào 2 nhóm:

 Endoamylase (enzyme nội bào)

 Exoamylase (enzyme ngoại bào)

+ Cơ chất tác dụng của amylase là tinh bột và

+ α-amylaseamylase (α-1,4-glucanohydrolase): (EC 3.2.1.1)

Amylase có khả năng phân cắt các liên kết 1,4-glucoside của cơ chất một cách ngẫunhiên và là enzyme nội bào α-amylase không chỉ có khả năng phân hủy hồ tinh bột

mà còn có khả năng phân hủy các hạt tinh bột nguyên vẹn

+ β-amylaseamylase (β-1,4-glucan-maltohydrolase): (EC 3.2.1.2)

β–amylase xúc tác từ sự thủy phân các liên kết 1,4-glucan trong tinh bột, glucogen

và polysaccharide, phân cắt từng nhóm maltose từ đầu không khử của mạch Maltoseđược hình thành do sự xúc tác của β-amylase có cấu hình β

+ γ-amylaseamylase (gluco amylase): (EC 3.2.1.3)

Gluco amylase có khả năng thủy phân liên kết -1,4 lẫn -1,6-glucoside, ngoài ra còn

có khả năng thủy phân liên kết -1,2 và -1,3-glucoside

dextrin… thành glucose mà không cần có sự tham gia của các loại enzyme amylasekhác

+ Oligo 1,6-amylase glucosidase ( dextrinase tới hạn ): (EC 3.2.1.10)

Enzyme này thủy phân liên kết β-1,6 glucoside trong isomaltose, panose,và cácdextrin tới hạn có thể chuyển hóa đường có thể lên men được

+ Enzyme pullulanase (α-dextrin6- glucosidase): (EC 3.2.1.41)

Khác với dextrinase tới hạn trong hoạt động của nó trên glycogen, và tỷ lệ của thủyphân dextrins giới hạn Tác động của nó trên Amylopectin hoàn tất.Maltose làđường nhỏ nhất mà nó có thể chuyển hóa mối liên kết

+ Enzyme isoamylase ( glycogen 6- glucanohydolase ): (EC 3.2.1.68)

d Đặc tính.

+ Khả năng dextrin hóa: Thủy phân tinh bột -> dextrin + một ít maltoza Dextrin có

khả năng hoạt hóa cao, đặc trưng cho tính chất của enzyme này

+ Tính bền nhiệt: Phân tử có 1 - 6 nguyên tử C, tham gia vào sự hình thành ổn định

cấu trúc bậc 3 của enzyme -> tính bền nhiệt của enzyme

+ Tính tan: Amylase dễ tan trong nước, trong dung dịch muối và rượu loãng.

+ Cơ chất tác dụng: của amylase là tinh bột và glycogen.

 α – amylase : có những đặc tính rất đặc trưng về cơ chế tác động, chuyển hóatinh bột, khả năng chịu nhiệt

o α-amylase là một metaloenzyme Mỗi phân tử α-amylase đều có chứa1-30 nguyên tử gam Ca/mol, nhưng không ít hơn 1-6 nguyên tửgam/mol Ca tham gia vào sự hình thành và ổn định cấu trúc bậc 3 củaenzyme, duy trì hoạt động của enzyme Do đó, Ca còn có vai trò duytrì sự tồn tại của enzyme khi bị tác động bởi các tác nhân gây biến tính

và tác động của các enzyme phân giải protein Nếu phân tử α-amylase

bị loại bỏ hết Ca thì nó sẽ hoàn toàn bị mất hết khả năng thủy phân cơchất α-amylase bền với nhiệt độ hơn các enzyme khác

o α-amylase của sinh vật có những đặc tính rất đặc trưng về cơ chế tácđộng, chuyển hóa tinh bột, khả năng chịu nhiệt Thể hiện họat tínhtrong vùng axit yếu:

Nấm mốc: pH = 4,5 - 4,9

Vi khuẩn: pH = 5,9 - 6,1 pH < 3 vô hoạt

(trừ enzyme của Asp.Niger pH = 2,5 - 2,8).

o Điều kiện hoạt động của α-amylase từ các nguồn khác nhau thườngkhông giống nhau pH tối thích cho hoạt động của α-amylase từ nấmsợi là 4,0-4,8 ( có thể hoạt động tốt trong vùng pH từ 4,5-5,8 )

o α - amylase của nấm mốc có khả năng dextrin hóa cao tạo ra một lượnglớn glucoza và maltoza

o Nhiệt độ tối thích cho hoạt động xúc tác của α - amylase từ các nguồnkhác nhau cũng không đồng nhất

o Trong dung dịch đệm pH = 4,7; α - amylase của Asp Oryzae rất nhạy

với tác động của nhiệt độ cao, thậm chí ở 40oC trong 3 giờ hoạt lựcdextrin hóa của nó chỉ còn 22 - 29%, hoạt lực đường hóa còn 27 -85%

Ở 50oC trong 2 giờ, α - amylase của nấm sợi này bị vô hoạt hoàn toàn.

o Độ bền đối với tác dụng của acid cũng khác nhau α-amylase củaAsp.oryzae bền vững đối với acid tốt hơn là α-amylase của malt và vikhuẩn Bac.subtilis

o Nhiệt độ tối thích cho hoạt động xúc tác của α-amylase từ các nguồnkhác nhau cũng không đồng nhất, α-amylase của nấm sợi rất nhạy cảmđối với tác động nhiệt Nhiệt độ tối thích của nó là 500°C và bị vô hoạt

ở 70O°C ( Kozmina, 1991)

 Cơ chế tác dụng

Quá trình thủy phân tinh bột bởi enzyme α-amylase là quá trình đa giai đoạn:

α-amylase có khả năng phân cách các liên kết α-1,4-glucoside nằm ở phía bên trong phần tử

cơ chất ( tinh bột hoặc glycogen ) một cách ngẫu nhiên Nó không chỉ thủy phân hồ tinh bột

mà nó thủy phân cả hạt tinh bột nguyên song với tốc đột rất chậm

 Giai đoạn 1 (dextrin hóa):

Tinh bột a-amylase dextrin phân tử lượng thấp

Chỉ một số phân tử cơ chất bị thủy phân tạo thành một lượng lớn dextrin phân tử thấp ( dextrin ), độ nhớt của hồ tinh bột giảm nhanh ( các amylose và amylopectin đều bị dịch hóanhanh )

α- Giai đoạn 2 ( giai đoạn đường hóa ):

Dextrin phân tử thấp bị thủy phân tetra và trimaltose (không cho màu với iod) thủy phân rấtchậm disaccharide và monosaccharide

Amylose phân giải nhanh oligosacharide poliglucose (gồm 6-7 gốc glucose) bị phân cáchmạch polyglucose colagen ngắn Maltose maltotriose maltotetrose

Tác dụng của α-amylase lên amylopectin cũng xảy ra tương tự nhưng vì không phân cắt đượcliên kết α-1,6-glycoside ở chỗ mạch nhánh trong phân tử amylopectin nên dù có chịu tácdụng lâu thì sản phẩm cuối cùng, ngoài các đường nói trên ( 72% maltose và 19%glucose)còn có dextrin phân tử thấp và isomaltose 8%

Khả năng dextrin hóa cao của α-amylase là tính chất đặc trưng của nó Vì vậy, người tathường gọi loại amylase này là amylase dextrin hóa hay amylase dịch hóa

2 Ứng dụng trong thực phẩm

Enzyme amylase thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp thực phẩm sau:

 sản xuất bột ngọt

 sản xuất bia

 trong công nghiệp sản xuất cồn

 trong sản xuất siro

 công nghiệp sản xuất bánh mì

 sản xuất bánh kẹo, glucoza và mật

 chế biến thực phẩm gia súc

1 Tổng quan về enzyme pectinase.

- Pectinase là một trong các enzyme phân giải pectin Pectinase là hệ enzyme có tác dụng lênpectin dạng hòa tan, làm giải phóng nhóm metoxy (CH3O-) và phần polysaccharide còn lạiđược gọi là acid pectic (hay polygalacturonic)

- Pectin là polysaccharide có nhiều trong quả, củ hoặc thân cây

- Ở thực vật, pectin tồn tại được hai dạng: dạng protopectin không tan và dạng pectin hòatan Dạng không tan có thể chuyển hóa thành pectin hòa tan trong môi trường acid, ở nhiệt độsôi hay khi có mặt enzyme

- Hệ enzyme pectinase:

+ Pectinesterase (pectase-amylase3.1.1.11).

 Enzyme này thu được từ canh trường nấm mốc A.Niger N-acid amin cuối trong phân tử là phenylalanine

 Pectinestrerase thủy phân liên kết este trong pectin cũng như trong các acid pectic

để tạo thành methanol vào acid pectinic

Pectin + nH2O CH3OH + acid pectinic

+ Polygalacturonase (pectinase-amylase3.2.1.15).

Dựa vào cơ chế tác dụng có thể chia ra thành:

 Endopolygalacturonase (polygalacturonase dịch hóa) phân cắt liên kết α-1,4 ở

phía trong phân tử pectin cũng như phía trong phân tử acid polygalacturonic

 Enxopolygalacturonase (polygalacturonase đường hóa): phân cắt dần dần từng

phân tử acid galacturonic một

 Protopectinase: tách araban và galactan ra khỏi protopectin để tạo thành dẫn xuất

metyl của acid polygalacturonic (tức là pectin hòa tan)

 Ranseliminase: phân hủy pectin bằng con đường phi thủy phân tạo ra đơn phân là

galacturonic có chứa nối đôi (4-deoxy-5-xetogalacturonic)

2 Ứng dụng

- Pectinase thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp thực phẩm sau:

 Sản xuất rược vang

 Sản xuất nước quả và nước uống không rượu

 Sản xuất các mặt hàng từ quả: nước quả cô đặc, mứt…

 Sản xuất nước giải khát

 Sản xuất cà phê và cà phê hòa tan

- Đưa pectinase vào khâu nghiền quả sẽ làm tăng hiệu suất nước quả sau khi ép 15 –25% Khi có pectin thì khâu nghiền sẽ có trạng thái keo, do đó khi ép dịch quả sẽkhông thoát ra được

- Nhờ pectinase phân giải các chất pectin đi mà dịch quả trong suốt không bị vẫn đục

Proteinase là enzyme protease thủy phân các peptide bên

trong protein

Cơ chế thủy phân như sau :

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Pancreatic proteinase:

carboxyl-b Tính chất lý hóa :

 Tính chất vật lý:

 Bột pancreatic là dạng bột vô định hình có màu xám nhạt hay vàng nhạt

 Có mùi và vị đặc trưng

 Hòa tan trong nước không tan trong cồn và chloroform

 Có hoạt tính mạnh nhất trong môi trường kiềm ( pH 8,5-9,0) và bị bất hoạt trong môitrường acid mạnh

Người ta thu nhận chế phẩm papain bằng cách sấy

khô mủ cây đu đủ Trong mủ quả đu dủ có chứa

papain, chymopapain và một lượng nhỏ protease khác

Papain thuộc nhóm enzyme thủy phân có nguồn

gốc thực vật

a Cấu trúc:

Papain là một endoprotease chứa 16,1% N và

1,25S Papain là một protease thiol, theo nghiên cứa

của R.L.Hill và E.L.Smith, papain là một chuỗi

polypeptide gồm 185 amino acid, trọng lượng phân tử

là 20.900 Dalton

Bao gồm 212 amino acid được ổn định bằng 3 cầu nối disulfide.Cấu trúc không gian gồm

2 phần rõ rệt với 1 khe ở giữa.Khe này chứa vùng hoạt động chứa đựng một "bộ ba xúc tác"được ví như chymotrypsin.Bộ 3 xúc tác được làm từ 3 amino acid- cystein -25,histidine-159

và asparagine-158

b Tính chất lý hóa:

 Tính chất vật lý:

Bảng 1: Tính chất vật lý của papain

Tính đặc hiệu cơ chất của papain rất rộng, papain có khả năng thủy phân hầu hết các liên kếtpeptide trừ các liên kết với proline và với các glutamic acid có nhóm carboxyl tự do.

Khả năng thủy phân của papain còn tùy thuộc vào trạng thái cơ chất, tức là cơ chất có bịbiến tính hay không Nếu cơ chất bị biến tính thì papain có khả năng thủy phân sâu hơn

c Ứng dụng:

Trên thế giới có chế phẩm thương mại papain dạng bột và chế phẩm thương mại dạnglỏng Chế phẩm thương mại dạng lỏng thường được làm ổn định hóa bằng glycerol

Cả hai dạng chế phẩm thương mại trên được ứng dụng nhiều trong sản xuất bánh, trongsản xuất bia và trong công nghiệp chế biến thịt.

Bromelin thân là một protease nhưng nó khác với protease thực vật khác như papain, ficin

ở chỗ nó là một glycoprotein, mỗi phân tử có glycan gồm 3 manose, 2 glucosamine, 1 xylose

và 1 fructose Sợi hydrate carbon này liên kết hoán vị với sợi polypeptide Trong sợi hydratecarbon này dường như một nửa sợi không liên quan đến cơ chế xúc tác của phân tử Người ta

đề nghị cấu trúc sợi hydrate carbon của phân tử bromelin như sau:

Bromelin có thành phần amino acid thay đổi trong khoản 321-144 aminoacid (thân),

283-161 aminoacid (quả)

Bromelin thân là một sợi polypeptide có amino acid ở đầu amine là valine và ở đầucarbonhydrate lag glycine

Bromelin quả có amino acid ở đầu amine là alanine

Cấu trúc không gian của bromelin:

 Murachi và Busan phân tích cấu trúc bậc 1 của bromelin và nhận thấy cách sắp xếpamino acid trong phân tử bromelin như sau:

trung tâm

hoạt động có chứa cysteine và hai sợi polypeptide liên kết với nhau bằng cầu nối –S-S-.

 Bromelin là enzyme thủy phân protein, nó phân cắt protein trong cơ thể sinh vật

 Bromelin có ba hoạt tính khác nhau; peptidase, amidase và esterase Bromelin thân

có nhiều cơ chất tự nhiên và có thể thủy phân cả cơ chất tự nhiên lẫn cơ chất tổnghợp

 Đối với cơ chất là casein, hoạt tính phân giải của bromelin thân cao hơn bromelinquả xanh và bromelin quả chín

 Bromelin quả xanh có hoạt tính phân giải BAA cao hơn bromelin thân và bromelinquả chín

 So với BAA, hằng số xúc tác của bromelin thân trên BAAE cao hơn gấp 140 lần

Dự khác biệt này có lẽ là do cơ chế xúc tác khác nhau

 Làm mềm thịt dăm bông, chế biến xúc xích, thu hồi những chế phẩm của thịt hay cá

 Được dùng thúc đẩy thủy phân đạm trong sản xuất nước chấm, sản xuất bột cá,…

 Dùng bromelin thủy phân cá phế liệu dùng làm thức ăn cho người, tạo ra các dịchthủy phân có acid amin, peptide có giá trị dinh dưỡng dùng để thay thế cho proteinsữa Ngoài ra Bromelin còn làm đông sữa

 Thu nhận các chất ức chế protease

 Bromelin còn được dùng trong sản xuất rượu, bia để loại protine vẫn đục

a Cấu trúc:

 Loại gấp cuộn các protein và cơ chế xúc tác, hầu hết

đều dựa vào sự gập cuộn alpha, beta hidrolase

 Cấu tạo phân tử enzyme lipase

 Lipase là Enzyme lưỡng cấu tử, trong thành phần có

2 phần: Protein (apoenzyme), không phải protein

(coenzyme)

 Tham gia vào thành phần nhóm ngoại gồm có:

Coenzyme ,Vitamin, Ion kim loại

b Tính chất lý hóa:

 Tính chất vật lý:

Lipase là enzyme tan trong nuớc và các dung môi phân cực khác, không tan trong ete vàcác dung môi không phân cực Lipase rất cần thiết trong viêc tiêu hóa, vận chuyển và xử lýcác chất béo như triglycerid ,dầu ,mỡ trong hầu hết các sinh vật sống

Các lipase tan ngay trong nước nhưng cơ chất của chúng (lipid) lại không Mặc dù sửdụng các dung môi hữu cơ như các chất trợ giúp việc nhũ hóa để tăng cường sự tiếp xúc giữaenzyme lipase và cơ chất, trong thực tế vẫn có nhiều khó khăn về mặt kỹ thuật Rất nhiều giảipháp đã được đưa ra để giải quyết vấn đề này, trong đó phổ biến việc sử dụng các lipase cốđịnh

Enzyme này thuộc lớp enzyme Hydrolase, là nhóm enzyme xúc tác sự thuỷ phân Phảnứng thủy phân làm đứt liên kết đồng hoá trị giữa hai nguyên tử của phân tử cơ chất gắn cácphần tử của phân tử H2O Các hoá trị được A-H + B-OHtạo nên do sự đứt liên kết trên cóthể biểu thị như sau:

A-amylaseB + H 2 O

A-B là phân tử cơ chất

Các phản ứng do enzyme này xúc tác luôn có nước tham gia

Khả năng thủy phân lipid: Lipase phân nhỏ mỡ trong hệ tiêu hoá người, biến đổitriglyceride trong dầu ăn thành monoglyceride và các axit béo tự do

Cơ chế: Chúng xúc tác phản ứng thuỷ phân lần lượt từng liên kết chứ không cắt đứt cả 3liên kết este cùng một lúc

Lipase xúc tác cho một loạt các phản ứng Mặc dù chúng được thiết kế tự nhiên để cắtcác liên kết ester của các triglycerol (sự thủy phân), lipase cũng có khả năng xúc tác phản ứngngược lại trong môi trường, nghĩa là hình thành các liên kết ester giữa các phân tử cồn vàcarbonxylic acid Hai quá trình cơ bản này có thể được kết hợp tuần tự để tạo ra các phản ứngester hóa lẫn lộn

Quá trình xúc tác của lipase thường chậm hơn so với quá trình xúc tác của các enzymekhác như protease hay amylase

c Ứng dụng:

Các lipase có nhiều tiềm năng công nghiệp, từ việc sử dụng bột giặt, xử lý da, kiểm soátviệc thủy phân chất béo trong sữa để tăng tốc quá trình chín của phomat; thủy phân, đườngphân, cồn phân (alcoholysis) hỗn hợp toàn bộ dầu hay mỡ, sản xuất các vật chất thuần khiết

về quang học hay nguyên liệu…

V Enzyme lactase

a Cấu tạo:

Enzyme này còn được gọi là -galactosidase

-Galactosidase có mặt phổ biến trong giới động vật, thực vật,

nấm và vi sinh vật Ở vi khuẩn, cấu trúc và khối lượng phân tử của

-Galactosidase rất khác nhau Enzyme này có thể tồn tại dưới dạng

một tiểu phần như -Galactosidase của Thermus sp.A4 (khối lượng

phân tử 75 kDa), và dạng nhiều tiểu phần như -Galactosidase của

T aquaticus ( khối lượng phân tử lớn hơn 700 kDa)

-Galactosidase của E coli tồn tại dưới dạng một prorein gồm 4 tiểu

phần giống nhau, chức năng hoạt động của mỗi tiểu phần hoạt động

độc lập với nhau và có khối lượng phân tử là 116,353 kDa

3 pH ổn định tối ưu và nhiệt độ tối ưu pH:6,5-7,5; 30oC Ph: 4,5

c Ứng dụng:

-Galactosidase được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp Trong côngnghiệp thực phẩm, -Galactosidase được bổ sung vào quá trình lên men từ bơ sữa như kem,sữa chua để tránh sự kết tinh lactose Trong quy trình sản xuất sữa, -Galactosidase được bổsung để thủy phân lactose, làm tăng độ ngọt của sữa Trong ngành y học, -Galactosidaseđược làm thuốc để hỗ trợ tiêu hóa.Trong kỹ thuật DNA tái tổ hợp , -Galactosidase đóng vaitrò dấu chuẩn trong quá trình tách và chọn dòng phân tử nhờ hiện tượng bất hoạt enzyme trêncác vecto có chèn gen tái tổ hợp

là enzyme exoglucanase (C1), enzyme endogluconase (Cx), enzyme

β-1,4-glucosidase

Cơ chế tác dụng của cellulase:

Cellulose  cellulose  cellobiose  glucose

Cellulose C1 cellulase Cx β-glucosidaseglucosidase

Trong cấu trúc của cellulose và cellotetraose chủ yếu là liên kết β-1,4glucoside Nói chung, để phá hủy hoàn toàn cấu trúc của polysaccharide này cần cócác cellulose với những tác động đặc trưng riêng biệt Sau khi cellulose (EC 3.2.1.4;còn gọi là endoglucanase D) và β-glucosidase (EC 3.2.1.21; còn gọi là cellobiase) pháhủy không chọn lọc β-1,4-glucan thành các mảnh có khối lượng phân tử nhỏoligocellulose, enzyme cellobiosidase (EC 3.2.1.91) còn gọi là cellobiohydrolase pháhủy tiếp các mảnh nhỏ này cho tới đơn vị nhỏ nhất là đường đơn

Endo-β-1,4 glucanase (3.2.1.4) là một trong ba loại enzyme thuộc hệ enzymethủy phân cellulose (cellulose) Enzyme này tham gia phân cắt ngẫu nhiên các lien kếtβ-1,4 glucoside từ bên trong các phân tử cellulose và một số loại polysaccharidetương tự khác tạo thành oligosaccharide

Endo-β-1,4 glucanase có thể được sản xuất bởi rất nhiều loại vi sinh vật như vikhuẩn, nấm men, nấm mốc Ngoài ra, endo-β-1,4 glucanase còn có ở thực vật, độngvật nguyên sinh và một số loài động vật không xương sống khác Các enzyme cónguồn gốc khác nhau sẽ có cấu trúc khác nhau Điều này dẫn đến sự khác nhau vềhoạt tính xúc tác và điều kiện phản ứng tối ưu của các enzyme

 Enzyme cellulose được tổng hợp nhiều ở Bacillus subtilis và có nhiều ứng dụng quan trọng

-amylase Cơ chất cellulose:

Cellulose là một thành phần quan trọng cấu tạo nên lớp thành tế bào thực vật Đó làmột loại polysaccharide có cấu trúc phức tạp Việc phân hủy cellulose bằng các tác nhân lýhóa gặp nhiều khó khăn, làm ảnh hưởng đến tốc độ của nhiều quá trình sản xuất côngnghiệp

-amylase Nguồn gốc:

+ Được thu nhận từ các nguồn khác nhau:

 Động vật: dịch tiết dạ dày bò, các nhóm thân mềm…

Endo-β-1,4-glucanase

EC 3.2.1.4

Enzyme cellulase

1,4- glucanohydrolase

β-D-glucan-4-EC 3.2.1.74

1,4- β-D-glucan cellobiohydrolase EC.3.2.1.91

 Thực vật: trong hạt ngũ cốc nảy mầm như đại mạch, yến mạch, lúa mì mạchđen…

 Vi sinh vật: các loại xạ khuẩn, vi khuẩn, nấm sợi, nấm men…

+ Trong thực tế người ta thường thu nhận enzyme cellulase từ vi sinh vật Các chủng

vi sinh vật thường sử dụng:

 Nấm mốc: Aspergillus niger, Aspergillus oryzae, Aspergillus candidus…

 Xạ khuẩn: Actinomyces griseus, Streptomyces reticuli…

 Vi khuẩn: Acetobacter xylinum, Bacillus Subtilis, Bacillus pumilis…

- Phân loại theo cơ chế xúc tác:

Cơ chế xúc tác:

b Ứng dụng

- Các chế phẩm cellulose thường được dùng để:

+ Tăng chất lượng các sản phẩm thực phẩm và thức ăn gia súc:

Cellulose là hợp phần quan trọng của vỏ tế bào thực vật, các nguyên liệu thực phẩm

có nguồn gốc thực vật nếu được gia công bằng chế phẩm cellulose sẽ được mềm ra,

sẽ tăng hệ số đồng hóa nói chung chất lỏng được tăng lên Do đó rất bổ ích khichuẩn bị các thức ăn đặc hiệu cho trẻ con, cho người ăn kiêng cũng như khi chếbiến thức ăn gia súc

+ Tăng hiệu suất trích ly các chất khác nhau từ nguyên liệu thực vật:

Sản xuất bia dưới ảnh hưởng của phức hệ enzyme xitaza (chủ yếu gồm 4 enzyme:cellulose, hemicellulase, enzyme thủy phân chất gôm và cellobiase)

Rong biển nếu được gia công từ chế phẩm cellulose thì hiệu suất sẽ được tăng lên

Do ảnh hưởng của enzyme hemicellulase mà các chất mật, gôm… vốn không bị tácdụng của cellulose cũng bị phân hủy mật mạnh mẽ

+ Thủy phân gỗ và phế liệu…

-amylase Ứng dụng của enzyme cellulase trong thực phẩm.

Trong công nghiệp sản xuất thức ăn chăn nuôi:

+ Nguồn thức ăn cung cấp năng lượng cho gia súc và gia cầm có chứa một phầnpolysaccharide gồm cellulose, β-glucan là các chất chứa cầu nối β-1,4glucoside làm tăng độ nhớt trong ruột

+ Vì thế,việc bổ sung cellulase trực tiếp vào thức ăn sẽ làm tăng khả năng đồng hóathực phẩm trong đường tiêu hóa động vật, tăng khả năng hấp thu và chuyển hóathức ăn của động vật

Trong công nghiệp sản xuất dung môi hữu cơ:

+ Trong giai đoạn đường hóa của quá trình sản xuất ethanol,amylase là thành phầnchính trong quá trình thủy phân

+ Tuy nhiên, việc bổ sung một số enzym như cellulase,hemicelluase sẽ phá hủy tếbào,giúp tăng lượng đường tạo thành và đẩy nhanh tốc độ tiếp xúc của tinh bộtvới amylase,dẫn tới hiệu suất thu hồi rượu sẽ tăng

2 Enzyme hemicellulase

a Tổng quan về enzyme hemicellulase.

- Hemicellulase là các polisacarit hydrolases (EC 3.2.1) phá vỡ các liên kết củaHemicellulose và phá hủy màng tế bào cellulose Hemicellulase giúp tiêu hóa chất xơcủa rau quả

- Hemicellulase được sản xuất bằng cách lên men với nhiều loại nấm và vi khuẩn

- Hemicellulase là một trong các men tiêu hóa được tạo ra bởi các vi sinh vật sốngtrong đường tiêu hóa của con người Chúng xúc tác vào hemicenlulose trong thức ăn,

mà con người không có khả năng tiêu hóa Nó được xem như là một chất bổ sung để

hỗ trợ tiêu hóa

b Ứng dụng

Thường kết hợp với amylase , glucanase , cellulase hoặc xylanase , hemicenlulase được sửdụng hết:

 như một enzyme xúc tác cho việc tăng cường các chất bột (xử lý cơ học, tính ổn định)

và cho sản phẩm tối ưu hóa (khối lượng, tính nhất quán, thời gian bảo quản

 trong sản xuất nước ép trái cây và đồ uống khác

 trong việc sản xuất các loại rượu mạnh và trong ngành công nghiệp rượu nói chung(hemicellulasen solubilise sợi ngũ cốc, mà sau đó có thể được sử dụng trong quá trìnhlên men)

 kết hợp với các enzym khác sản xuất rượu vang (hemicellulasen hỗ trợ tác dụng cácchất không mong muốn như tannin và hương liệu từ vỏ nho)

 như một chất phụ gia thức ăn chăn nuôi (sử dụng tốt hơn thức ăn chăn nuôi)

3 Enzyme oxidoreductase

Oxidoreductase là nhóm enzyme xúc tác cho quá trình oxi hóa khử

Trong hóa sinh, oxidoreductase xúc tác sự chuyển electron từ phân tử này đến phân tử khác

Ví dụ: 1 enzyme xúc tác phản ứng này sẽ là 1oxidoreductase:

A -amylase + B = B -amylase + A

Trong ví dụ này A là chất khử (chất cho electron) và B là chất oxi hóa (chất nhận electron)Trong phản ứng sinh hóa phản ứng oxi hóa khử đôi khi khó nhìn thấy, ví dụ phản ứng glycogiải:

Pi + glyceraldehyde-amylase3-amylasephosphate + NAD + → NADH + H + + 1,3-amylase

Gluco oxidase hoạt động trong khoảng pH 2,7-8,5

Nếu nâng nhiệt độ đến 80oC trong hai phút chúng sẽ bị

biến tính

Gluco oxidase ( GOD, -D-glucose: oxygen,

1-oxidoreductase,EC 1.1.3.4) là enzyme xúc tác cho quá

trình oxi hóa -D-glucose thành acid gluconic với sự

tham gia của phân tử oxi như chất nhận điện tử, đồng thời giải phóng ra hydro peroxide(H2O2)