Enzyme và ứng dụng enzyme trong chế biến thực phẩm pptx

Enzyme và ứng dụng enzyme trong chế biến thực phẩm Enzyme- chất xúc tác sinh học • - Làm giảm năng lượng hoạt hoá của phản ứng, nhưng so với các chất xúc tác vô cơ thì enzym có tác dụng lớn hơn nhiều. Ví dụ: nếu dùng acid xúc tác cho phản ứng thuỷ phân Saccharose thì năng lượng hoạt hoá (Ea) là 25,6 Kcal/mol, còn nếu dùng enzyme invectase thì Ea là 8 Kcal/mol. • - Enzyme không tham gia vào phản ứng, không thay đổi chiều phản ứng và có tác dụng làm tăng tốc độ của phản ứng. Tốc độ phản ứng invectase xúc tác nhanh gấp 2 x 10 12 so với xúc tác acid. • - Với một lượng nhỏ nhưng có tác dụng chuyển hoá một lượng lớn cơ chất. enzyme hiệu quả xúc tác cao hơn nhiều so với chất xúc tác vô cơ. Ví dụ: 1g amylase trong 1 giờ có thể chuyển hoá 100 kg tinh bột. Ứng dụng của enzyme • Chế biến thực phẩm • Trong công nghiệp • Trong y dược học • Trong mỹ phẩm • Trong nông nghiệp & Môi trường Vai trũ ca cht xỳc tỏc B Mửực A Ea naờng lửụùng F C Chieu phaỷn ửựng Đặc điểm của enzyme • - Enzyme hoạt động trong cơ thể sống nên xúc tác trong điều kiện sinh lý của cơ thể, như nhiệt độ, áp suất, pH môi trường nhẹ nhàng. • - Do có bản chất là protein nên enzyme dễ biến tính dưới các tác nhân hoá lý như nhiệt độ, hoá chất, tia bức xạ. • - Enzyme có tính đặc hiệu cao, enzyme chỉ xúc tác cho những cơ chất nhất đònh, những kiểu phản ứng nhất đònh. Cấu tạo của enzyme • - Bản chất enzyme là protein • - Enzyme một thành phần: là enzyme mà trong thành phần cấu tạo chỉ là protein đơn giản. Đây là các enzyme thuộc nhóm enzyme thuỷ phân (hydrolase). Tuy nhiên các enzyme trong nhóm này thường có các ion kim loại như Cu2+, Fe2+, Zn2+, … làm chất đồng yếu tố (cofacter) • - Enzyme hai thành phần: là protein phức tạp, phần protein được gọi là apoenzyme, thành phần thứ hai không phải là protein gọi là nhóm ngoại (prosthetic) hay coenzyme. Coenzyme là các phức hữu cơ, thông thường là dẫn suất của các vitamin. Khi hai thành phần kết hợp với nhau thì được gọi là enzyme hoàn chỉnh (holoenzyme). • -Thành phần apoenzyme có vai trò quyết đònh tính đặc hiệu của enzyme, làm tăng hoạt tính xúc tác. Coenzyme trực tiếp tham gia xúc tác và tăng độ bền của apoenzyme với các tác nhân gây biến tính. Vitamin và chức năng của vitamin Vitamin Chức năng Thiamine (B 1 ) Tiền chất của thiamine pyrophosphate (TPP) là coenzyme của phản ứng decarboxyl hoá, thiếu B 1 gây ra bệnh tê phù. Riboflavine (B 2 ) Tạo coenzyme FMN (flavin mononucleotide), FAD (flavin dinucleotide), là các coenzyme vận chuyển e - của enzyme oxy hoá khử dehydrogenase. Panthothenic acid (B 3 ) Tiền chất của coenzyme A của các enzyme trong trao đổi lipid, carbohydrate. Nicotinic acid (B 5 ) Tạo coenzyme NAD (nicotinamide adenin dinucleotide), NADP là coenzyme của các enzyme oxy hoá dehydrogenase. Piridoxine (B 6 ) Là tiền chất pyridoxal phosphate, là coenzyme có vai trò trong các phản ứng vận chuyển amine và dehydrate hoá trong trao đổi axit amin. Biotin Là tiền chất của coenzyme biocyne Folic acid Vận chuyển carbon trong trao đổi axit amin và axit amin Trung tâm hoạt động của enzyme • - Trung tâm hoạt động là phần của phân tử enzyme trực tiếp kết hợp với cơ chất, tạo thành và chuyển hoá phức chất trung gian giữa enzyme và cơ chất. • - Trung tâm hoạt động bao gồm nhiều nhóm chức năng của axit amin, coenzyme, ion kim loại, phân tử nước liên kết. Các nhóm chức năng của axit amin (functional groups) thường gặp trong trung tâm hoạt động là –SH của Cysteine, -NH2 của lysine, -COOH của aspartic acid, glutamic acid, nhóm –OH của Serine, treonine, vòng imidazol của histidine, … • - Trong trung tâm hoạt động của enzyme thường có từ 3-7 nhóm chức năng. Trung tâm hoạt động của enzyme hai thành phần bao gồm một số nhóm chức năng của axit amin, nhóm chức năng của coenzyme và một số trường hợp còn có cả ion kim loại. • - Nhóm xúc tác: là nhóm trực tiếp tham gia phản ứng kết hợp với cơ chất bò chuyển hoá và coenzyme. • - Nhóm tiếp xúc: Kết hợp với phần cơ chất không bò chuyển hoá, có tác dụng cố đònh cơ chất. • - Nhóm bổ trợ: là nhóm tương tác với nhóm tiếp xúc và xúc tác, cố dònh các nhóm này ở vò trí nhất đònh để thực hiện chức năng xúc tác. Cơ chế xúc tác • S + E 1 ES 2 ES * 3 EP 4 E + P S (subtrate): cơ chấ t E: Enzyme; ES: Phức chất enzyme-cơ chất P (product): sản phẩm; EP: Phức chất enzyme- sản phẩm. S * : Cơ chất hoạt hóa Cơ chế hoạt động của enzyme • - Giai đoạn 1: Cơ chất sẽ kết hợp vào trung tâm hoạt động của enzyme, tạo thành phức chất enzyme - cơ chất. • - Giai đoạn 2: Khi gắn vào trung tâm hoạt động, cơ chất sẽ hình thành các liên kết với các nhóm chức năng và coenzyme (enzyme hai thành phần), các liên kết này sẽ kéo căng liên kết cần chuyển hoá của cơ chất, khi đó cơ chất trở thành dạng hoạt hoá (S*). • - Giai đoạn 3: Khi trở thành dạng hoạt hoá, cùng với sự biến đổi cấu trúc không gian của phần apoenzyme làm đứt liên kết cần chuyển hoá của cơ chất để tạo thành sản phẩm P. Với enzyme hai thành phần thì thành phần coenzyme có vai trò chủ đạo trong chuyển hoá S* thành sản phẩm P. • - Giai đoạn 4: Sản phẩm P sẽ giải phóng khỏi trung tâm hoạt động của enzyme. Enzyme trở thành trạng thái tự do và tiếp tục gắn với một cơ chất mới để chuyển hoá. [...]... dệt, xử lý môi trường • - Trong chế biến thực phẩm: chế biến rau quả, chế biến thòt, sữa, chế biến tinh bột, bánh kẹo, nước giải khát, bia rượu • - Y dược học: chữa bệnh, trợ tiêu hoá (Pepsin, Trypsin, amylase), sản xuất dược phẩm (Urease tăng miễn dòch, chống viêm loét dạ dày), phân tích lâm sàng (Urease phân tích urea trong máu, nước tiểu, glucooxidase phân tich glucose trong máu), chẩn đoán bệnh,... hưởng của chất kìm hãm Malonic acid Hình E + ức chế I EI I (inhibitors): chất + Ức chế khơng cạnh tranh E EI + + I S EI EIS ( khơng hoạt động) Phân loại enzyme 1 2 3 4 5 6 Oxidoreductase (enzyme oxy hố khử) Transferase (enzyme vận chuyển) Hydrolase (enzyme thủy phân) Lyase (enzyme phân cắt) Isomease (enzyme đồng phân hóa) Synthease (enzyme tổng hợp) Phân loại enzyme Oxidoreductase AH2 + B Oxidoreductase... rẻ, giá thành enzyme thấp - Hoạt tính enzyme VSV rất mạnh, vượt xa các enzyme từ nguồn thực vật và động vật • Sinh tổng hợp enzyme vi sinh vật + Quá trình tổng hợp protein cũng chia làm ba giai đoạn: - Giai đoạn khởi đầu - Giai đoạn kéo dài - Giai đoạn kết thúc + Trước khi bước vào giai đoạn khởi đầu các axit amin sẽ được gắn vào các tRNA để vận chuyển quá trình này được xúc tác bởi enzyme aminoacyl-tRNA-synthetase... là enzyme xúc tác cho phản ứng thuỷ phân liên kết peptide R – CO – NH – R’ + H2O RCOOH + R’NH2 + Glycoside hydrolase (Glucosidase): là các enzyme thuỷ phân liên kết glycoside Trong hạt nảy mầm, trong hệ tiêu hóa hoặc vi sinh vật có hệ enzyme amylase để thủy phân tinh bột • Tinh bột + H2O Amylases Glucose + Dextrin • + Ester hydrolase (esterase): là các enzyme thuỷ phân liên kết ester, như lipase là enzyme. .. sâu và bệnh), bổ sung thức ăn chăn nuôi để tăng hiệu suất hấp thu, năng suất vật nuôi Đơn vị hoạt tính của enzyme thực phẩm • • • • • - Đơn vò MWU (Modified Wohlgemuth Unit): được xác đònh là lượng enzyme cần thiết để chuyển hóa 1 mg tinh bột tan thành dextrin trong thời gian 30 phút trong điều kiện thí nghiệm - Đơn vò SKB: là đơn vò hoạt tính được xác đònh theo phương pháp của Sandstedt, Kneen và. .. Unit): là lượng enzyme cần thiết để thủy phân 40% cơ chất casein trong điều kiện thí nghiệm Ưu điểm của enzyme vi sinh vật - Chủ động về nguồn nguyên liệu, VSV là nguồn ngun liệu vơ tận để sản xuất enzyme để đáp ứng sản xuất cơng nghiệp • - Chu kỳ sinh trưởng ngắn, sinh khối tế bào lớn trong một thời gian ngắn Tỷ lệ enzyme cao (80-90% protein của tế bào) • - Có thể điều khiển tổng hợp thừa enzyme dễ dàng... xạ khuẩn Streptomyces Trong cơ thể vi sinh vật 80 - 90% protein của tế bào là enzyme • Môi trường nuôi cấy VSV Môi trường nuôi cấy chìm Môi trường nuôi cấy bề măt (lỏng) (rắn) Chiết rút Sắc ký cột Kết tủa Lọc chân không hoặc ly tâm Sấy phun Sản phẩm kỹ thuật Kết tủa Cồn, aceton hoặc sulphat amon bão hòa Loại muối Sấy khô chân không Sản phẩm tinh khiết Ứng dụng của enzyme • - Trong công nghiệp: công... + Phosphatase: là enzyme thuỷ phân liên kết ester của gốc phosphate với đường Fructose 1,6-diphosphate Phosphatase Fructose -6-phosphate + H3PO4 • Lyase • Là các enzyme xúc tác cho phản ứng phân cắt liên kết C – C, C – N, C – S, C – O Khác với nhóm hydrolase là các enzyme này phân cắt liên kết nhưng không cần có sự tham gia của nước • +Decarboxylase: • là enzyme xúc tác cho phản ứng loại CO2 ra khỏi... đònh là lượng enzyme cần thiết để dextrin hóa hoàn toàn 1g  dextrin thành kích thước xác đònh trong thời gian 1 giờ dưới điều kiện thí nghiệm - Đơn vò GAU (Glucoamylase Unit): là lượng enzyme cần thiết để giải phóng 1 g đường khử (reducing sugar) trong 1 giờ dưới điều kiện thí nghiệm - Đơn vò DU (Dextrinogene Unit): Là lượng enzyme cần thiết để chuyển hóa 1 pound tinh bột thành dextrose trong điều kiện...Cơ chê hoạt động của enzyme • CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HOẠT TÍNH XÚC TÁC CỦA ENZYME Ảnh hưởng của nồng độ enzyme V = k [E] - V: vận tốc của phản ứng - k: hệ số phụ thuộc - [E]: nồng độ enzyme Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất Vmax [S] V = -Km + [S] - V: vận tốc phản ứng Vmax: vận tốc cực đại Km: hằng số [S]: nồng độ cơ chất Vmax Km [S] Ảnh hưởng . Enzyme và ứng dụng enzyme trong chế biến thực phẩm Enzyme- chất xúc tác sinh học • - Làm giảm năng lượng hoạt hoá của phản ứng, nhưng so với các chất xúc tác vô cơ thì enzym có tác dụng. cơ chất. enzyme hiệu quả xúc tác cao hơn nhiều so với chất xúc tác vô cơ. Ví dụ: 1g amylase trong 1 giờ có thể chuyển hoá 100 kg tinh bột. Ứng dụng của enzyme • Chế biến thực phẩm • Trong công. chấ t E: Enzyme; ES: Phức chất enzyme- cơ chất P (product): sản phẩm; EP: Phức chất enzyme- sản phẩm. S * : Cơ chất hoạt hóa Cơ chế hoạt động của enzyme • - Giai đoạn 1: Cơ chất sẽ kết hợp vào trung