Nguyên liệu chính có nguồn gốc từ sinh vật (enzyme) Phản ứng hh = phản ứng enzyme Biện pháp công nghệ: kìm hãm thúc đẩy hoạt độ các enzyme bảo quản chế biến Từ xa xưa, con người đã biết sử dụng các quá trình hóa sinh để sản xuất bánh mỳ, pho mát, rượu bia, thuốc lá... Thời kỳ Phục Hưng đến nửa đầu TK19: nghiên cứu thành phần hóa học của mô động vật, thực vật; tách chiết, tổng hợp các hợp chất hóa học Từ nửa cuối TK19: Hóa Sinh Học được tách thành một ngành khoa học độc lập 40 – 50, TK20 nay: Hóa Sinh Học đã đi sâu nghiên cứu cơ sở phân tử của quá trình bảo quản thông tin di truyền, cấu trúc xoắn đôi ADN công nghệ sinh học Hóa Sinh Học phát triển không ngừng, góp phần tích cực phục vụ sản xuất, đời sống nhân sinh.
Trang 1GiỚI THIỆU MÔN HỌC
Tên môn học : Hóa Sinh Thực Phẩm
Thời lượng : 45 tiết LT
Giảng viên : ThS Phạm Hồng Hiếu
Trang web :
vn/phamhonghieu
Nội dung môn học
Chương 6: Vitamin và chất khoáng
Chương 7: Chất màu và chất mùi
Chương 8: Nước
Giáo trình và tài liệu tham khảo
[1] Giáo trình Hóa sinh thực phẩm ĐH Công nghiệp TP.HCM
[2] George H Fried, Biology: The study of living organisms, McGraw-Hill.Inc,
1995
[3] H D Belitz, W Grosch, Food Chemistry, Springer, 1999
[4] Rodney F Boyer, Modern Experimental Biochemistry, The
Benjaming/Cummings, 2000
[5] Hoàng Kim Anh, Hoá học thực phẩm, NXB KHKT, 2006
[6] Phạm Thị Trân Châu, Trần Thị Ang, Hóa sinh học, NXB GD, 1997
[7] Nguyễn Thị Hiền, Vũ Thị Thư – Hóa sinh học (nông nghiệp) – NXB Giáo
Dục – 2000
[8] Phạm Quốc Thăng, Nguyễn Thị Quỳnh Anh, Hóa sinh học, ĐHBK Hà Nội,
1994
[9] Đồng Thị Thanh Thu, Hóa sinh ứng dụng, Tủ sách ĐH KHTN, 1996
[10] Lê Ngọc Tú và tập thể tác giả, Hóa học thực phẩm, NXB KHKT Hà Nội,
Trang 2sử phát triển hóa sinh học
1.1 Đối tượng nhiệm vụ
1.2 Lịch sử phát triển
1.1 Đối tượng nhiệm vụ
là gì?
Trang 41.1 Đối tượng nhiệm vụ
Hóa Sinh Học = Khoa học về cơ sở phân
tử của sự sống
nghiên cứu thành phần hóa học, tính
chất cấu trúc phân tử, mối liên quan
giữa cấu trúc và chức năng sinh học,
các quá trình chuyển hóa, trao đổi chất,
trao đổi năng lượng của tế bào, cơ thể
sống
1.1 Đối tượng nhiệm vụ
Thực vật
Phân loại theo đối tượng:
Vi sinh vật
Virus
Động vật
1.1 Đối tượng nhiệm vụ
Phân loại theo mục đích:
– Hóa sinh y học
– Hóa sinh nông nghiệp
– Hóa sinh công nghiệp
Trang 51.1 Đối tượng nhiệm vụ
Phân loại theo mức độ nghiên cứu:
– Hóa sinh phân tử
– Hóa sinh lượng tử
– Hóa sinh vô cơ
– Hóa sinh hữu cơ
1.1 Đối tượng nhiệm vụ
thúc đẩy hoạt độ các enzyme
bảo quản/ chế biến
1.2 Lịch sử phát triển
Từ xa xưa, con người đã biết sử dụng các quá
trình hóa sinh để sản xuất bánh mỳ, pho mát,
rượu bia, thuốc lá…
Thời kỳ Phục Hưng đến nửa đầu TK19: nghiên
cứu thành phần hóa học của mô động vật, thực
vật; tách chiết, tổng hợp các hợp chất hóa học
Từ nửa cuối TK19: Hóa Sinh Học được tách
thành một ngành khoa học độc lập
40 – 50, TK20 nay: Hóa Sinh Học đã đi sâu
nghiên cứu cơ sở phân tử của quá trình bảo quản
thông tin di truyền, cấu trúc xoắn đôi ADN công
nghệ sinh học
Hóa Sinh Học phát triển không ngừng, góp phần
tích cực phục vụ sản xuất, đời sống nhân sinh
Trang 6– Hòa tan các phần tử có tính tan
trong nước bằng liên kết hydro rất
linh hoạt
– Môi trường thực hiện các phản ứng
hóa học và các quá trình trao đổi
Các nguyên tố HH là TP cấu tạo của hợp
chất hữu cơ quan trọng như protein, axit
nucleic, lipit, gluxit…
Dựa vào hàm lượng các nguyên tố, có 3
Trang 72.3 Các hợp chất hữu cơ
Có 2 nhóm chất cơ bản trong cơ thể sống:
– Hữu cơ: axit nucleic, protein, enzyme,
gluxit, lipit, vitamin, hoocmon
– Vô cơ: nước, chất khoáng
Hai nhóm chất có tác dụng bổ sung hỗ trợ
lẫn nhau đảm bảo cho tế bào, cơ thể sống
hoạt động bình thường
Các hợp chất hữu cơ:
– Cấu tạo phức tạp, đa dạng
– Khối lượng phân tử lớn
– Hàm lượng cao trong tế bào, cơ thể sống
Trang 8Chương 2: PROTEIN
I Vai trò sinh học của protein
II Cấu tạo phân tử protein
III.Một số tính chất quan trọng của protein
IV.Phân loại protein
V Các quá trình biến đổi protein trong gia
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 2
Vai trò của protein trong cơ thể
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 3
Vai trò của protein trong cơ thể
8 Dự trữ dinh dưỡng: ovalbumin/lòng trắng trứng, gliadin/hạt lúa mì, zein/ngô, feritin/lá
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 4
Protein quyết định đặc trưng khẩu phần thức ăn
nền tảng protein cao
Thiếu protein:
Suy dd, sụt cân mau, chậm lớn
Giảm khả năng miễn dịch
Gan, tuyến nội tiết, hệ thần kinh không hoạt
Dạng không ion hóa Dạng ion lưỡng cực
Trang 9Các axit amin thường gặp
Đa số protein cấu tạo từ 20 L- axit amin
và 2 amit
COOH (axit amin) CONH2 (amit)
axit aspartic Asparagin
axit glutamic Glutamin
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 7
Phân loại các axit amin thường gặp
Axit amin phân cực Axit amin không
phân cực Trung tính Axit tính Kiềm tính
Tên gọi thông thường
Viết tắt Tên gọi thông thường
Viết tắt Tên gọi thông thường
Viết tắt Tên gọi thông thường
Viết tắt Asparagine
Cysteine Cystine Glutamine Serine Tyrosine Threonine
Asn Cys Gln Ser Tyr Thr
a.Aspartic a.Glutamic
Asp Glu Arginine Lysine Histidine
Arg Lys His
Alanine Phenylalanine Glycine Leucine Isoleucine Methionine Proline Tryptophan Valine Oxyproline
Ala Phe Gly Leu Ileu Met Pro Trp Val
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 8
Axit amin phân cực, trung tính
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 9
Axit amin phân cực, trung tính
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 10
Axit amin phân cực, trung tính
Cysteine, Cystine
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 11
Axit amin phân cực, kiềm tính
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 12
Trang 10Axit amin phân cực, axit tính
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 13
Axit amin không phân cực
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 14
Axit amin không phân cực
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 15
Axit amin không phân cực
Oxyproline
Proline Oxyproline
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 16
trong protein
Trang 11Các axit amin không thay thế
aa không thay thế ( cần thiết , thiết yếu ) = aa mà
người/ĐV không thể tự tổng hợp
lấy từ thức ăn
Thiếu cân bằng N (-)
Tùy thuộc vào loài, lứa tuổi:
– Người lớn: 8 (valine, leucine, isoleucine,
methionine, threonine, phenylalanine,
tryptophan, lysine)
– Trẻ em: 8 + 2 (arginine, histidine)
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 19
Các axit amin không thay thế và nhu cầu hàng ngày của người trưởng thành
TT axit amin
Nhu cầu (g/ngày)
TT axit amin Nhu cầu
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 20
Một số tính chất hóa lý của axit amin
Tính chất chung
Tính đồng phân quang học (đồng phân
lập thể) của axit amin
Khả năng hydrat và tính tan
Không bền trong môi trường kiềm:
hiện tượng raxemic
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 22
– Đa phần các axit amin thực phẩm tồn tại
dưới dạng L protein có tính làm quay mặt
phẳng của ánh sáng phân cực sang trái
– Dạng D không được cơ thể hấp thụ
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 23
Dạng L(-)
H – C – X
R
* R’
Dạng D(+) ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 24
Trang 12Do đó, cấu hình D và L có dạng:
NH2 – C – H
R
COOH
Dạng L(-)
H – C – NH2
R
COOH
Dạng D(+) ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 26
Người ta quy ước lấy Serine làm đơn vị
so sánh để xét đồng phân quang học của
D – Serine
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 27 ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 28
Khả năng hydrat hoá và tính tan
Gốc R chứa các nhóm chức có khả
năng tạo liên kết hydro với nước
Thường khả năng hydrat hoá cao sẽ có
tính hòa tan
Tính tan phụ thuộc vào bản chất axit
amin, vào dung môi
Tính điện ly lưỡng tính
Do phân tử vừa chứa nhóm NH3+ và nhóm COO-
Môi trường axit:
–a.a tích điện dương (+) –a.a chuyển về cực âm (-)
Môi trường kiềm:
–a.a tích điện âm (-) –a.a chuyển về cực dương (+)
Ở giá trị pH mà các a.a không tích điện là
pH đẳng điện (pI, pHi)
Cơ sở ứng dụng của phương pháp điện di
Trang 13 Phản ứng với formaldehit (formaldehyd)
Phản ứng với ninhydrin (Trixetohidrinden)
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 32
Phản ứng tạo muối
Do tính lưỡng tính, trong công thức cấu tạo có cả nhóm
– COOH và – NH2, mà axit amin có khả năng tạo muối
với cả axit và baz:
–Phản ứng tạo muối với baz: Chất tạo thành là muối
Natri của axit amin
R COOH +
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 34
Phản ứng tạo phức với KL nặng
Axit amin có thể tác dụng với các kim loại nạng (Pb, Hg,
Cu, ) tạo muối nội phức
Đặc biệt với dung dịch CuSO4 axit amin tạo muối Cu
kết tinh màu xanh đậm hoặc xanh tím Phản ứng này
cũng được sử dụng để xác nhận sự hiện diện của axit
Cu
HH
R
CH C O
NH CH
dixetopiperazin
R CH
Trang 14Phản ứng ester hoá
Ester của các axit amin là những chất lỏng dễ bay hơi,
có tính kiềm, các chất này có thể điều chế được bằng
phương pháp cất chân không
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 37
Tác dụng với HNO2 (axit nitrơ)
Trừ proline và oxy – proline không tham gia phản ứng, các axit amin bậc 1 khác có khả năng phản ứng với axit nitrơ để tạo ra khí nitrơ và oxyaxit
Phản ứng này dùng để định lượng N có trong axit amin căn cứ vào lượng khí nitrơ thoát ra
R CH COOH
NH2
OH HNO 2 + N 2 + H 2 O
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 38
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP1 – Chương 3: Protein 39
Phản ứng với formaldehit (formaldehyd)
Dùng để định lượng axit amin
Khi thêm một lượng dư formol trung tính vào dung dịch axit
amin, lúc này formol sẽ đẩy H+ ra khỏi – NH3+ và phản ứng
với nhóm – NH2 tạo thành dẫn xuất methyl hóa Vậy axit
amine sẽ mất đi tính baz và chỉ còn tính axit do chỉ còn lại
nhóm – COOH tự do
Chuẩn độ lượng axit này bằng dung dịch NaOH, từ đó tính
được lượng axit amine tương ứng
NH3 CH COO
-R
H2N CH COOR
Dùng định tính và định lượng axit amin nhờ:
–phương pháp sắc ký trên giấy –sắc ký trên cột nhựa trao đổi ion bằng máy phân tích axit amin tự động (g)
Các - axit amin + ninhydrin hợp chất màu xanh tím
Riêng: iminoaxit (prolin) + ninhydrin hợp chất màu vàng
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 40
O
O
O
O – N =
4
O
O
O – N =
Hợp chất màu xanh tím (Ruheman)
Phân tích axit amin bằng phương pháp sắc ký giấy
Các cấu tử cần tách được di chuyển trên giấy nhờ lực mao dẫn của dung môi Chúng được tách ra nhờ sự khác nhau về ái lực giữa pha động và pha tĩnh
Trang 15Phương pháp điện di trên giấy, trên
bản mỏng, trên cột gel
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 43
Kỹ thuật tách và định lượng axit amin bằng cột sắc ký trao đổi ion
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 44
Kỹ thuật sắc ký lỏng cao áp (HPLC – high
perfomance liquid chromatography)
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 45
Cấu tạo phân tử protein
Các nguyên tố cơ bản: C, H, O, N – Cacbon: 50-55%
Trang 16Peptit, polypetit
2,3 n aa dipeptit, tripeptit polipeptit
Phân biệt giữa polipeptit và protein bởi
khối lượng phân tử (M):
– Polipeptit có M nhỏ tan được trong
dd axit tricloaxetic 10%
– Protein có M lớn không tan được
trong dd axit tricloaxetic 10%
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 49
Cấu trúc của phân tử protein
Thuyết polipeptit: axit amin peptit polypeptit protein
Các mức cấu trúc – cấu trúc bậc 1: mạch thẳng – cấu trúc bậc 2: xoắn lò so, tờ giấy xếp, cuộn thống kê…
– cấu trúc bậc 3: cấu trúc cầu – cấu trúc bậc 4: cấu trúc cầu, do nhiều dưới đơn vị
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 50
Cấu trúc bậc 1
Quy định bởi thành phần và trình tự kết
hợp của các axit amin có trong protein
đó
Liên kết đặc trưng = liên kết peptit
Quy định từ trong gen, xác định quan
Vòng xoắn quay theo chiều
từ trái sang phải vì các axit amin có cấu hình L
Mỗi vòng xoắn gồm 3,6 gốc axit amin (18 aa 5 vòng)
Có các axit amin không có khả năng tạo xoắn ở cacbon
như prolin, glixin, izolơxin, serin
Trang 17ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 56
Cấu trỳc xếp nếp
(a): Dạng song song (b) Dạng đối song song
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 57
Cấu trỳc bậc 3
Trờn cơ sở cấu trỳc bậc 1 và 2 cấu trỳc gấp khỳc khụng gian 3 chiều
Liờn kết đặc trưng
= liờn kết ion, liờn kết khụng phõn cực, liờn kết hydro, liờn kết disunfit (-S-S-)
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 58
Trang 18Các liên kết hydro trong protein
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 61
Cấu trúc bậc 4
Dạng: hình cầu, tập hợp của nhiều dưới đơn vị (subunit)
Liên kết: tĩnh điện, tương tác kỵ nước, liên kết H, Van der Waal, cầu disulfua…
phân tử hemoglobin
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 62
Tóm tắt các mức cấu trúc của protein
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 63
III Một số tính chất quan trọng của protein
Khối lượng và hình dạng của phân tử protein
Tính chất lưỡng tính của protein
Tính chất của dung dịch keo protein
Sự biến tính của protein
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 64
Khối lượng, hình dạng của protein
Khối lượng: M lớn, hàng nghìn triệu hoặc lớn hơn
•Trơ hh chức năng cơ học
•Colagen (da, sụn); keratin(tóc, lông); fibrin (tơ);
miozin (cơ)
Tính chất lưỡng tính của protein
Protein là chất điện ly lưỡng tính do các nhóm phân cực của gốc R như COOH thứ hai (Asp, Glu), NH2 (Lys), guanidin (Arg), imidazol (His),
OH (Ser, Thr, Tyr) pHi (pI):
– pH < pHi:protein = đa cation – pH > pHi: protein = đa anion – pH = pHi, protein kết tụ xác định pHi của protein, kết tủa protein
Từ sự khác biệt về pHi của các protein phương pháp điện di, tách chiết protein
Trang 19Tính chất dung dịch keo protein
Khi hòa tan, protein dung dịch keo (kích thước
lớn, không đi qua màng bán thấm)
tinh sạch protein bằng phương pháp thẩm tích
2 yếu tố đảm bảo độ bền keo protein:
– Sự tích điện cùng dấu
– Lớp vỏ hydrat
Loại bỏ 2 yếu tố này, protein sẽ bị kết tủa
Các yếu tố gây kết tủa thuận nghịch protein:
– muối trung hòa như (NH4)2SO4
– dung môi hữu cơ như axeton, etanol (t<00C)
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 67
Điện di
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 68
Điện di trên gel polyacrylamit
Các protein cần tách sẽ di chuyển với các tốc độ
khác nhau (do sự khác nhau về kích cỡ và độ
tích điện) và sau đó chúng sẽ được định vị ở các
vị trí khác nhau trên bản gel (các vệt gel)
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 69
Phương pháp điện di đẳng điện
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 70
Phương pháp SDS-Page
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 71
Sự biến tính của protein
Định nghĩa:
Điều kiện môi trường thay đổi protein bị thay đổi hoàn toàn về tính chất lý, hóa cấu trúc bậc 2,3,4 bị phá vỡ (cấu trúc bậc 1 giữ nguyên) protein bị biến tính
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 72
Trang 20Sự biến tính của protein
Khi biến tính, protein bị biến đổi:
– Tính hòa tan do lộ các nhóm kỵ nước
– Khả năng giữ nước
– Mất hoạt tính sinh học
– Độ nhạy với enzyme proteaza
– Độ nhớt nội tại
– Mất khả năng kết tinh
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 73
Sự biến tính của protein
Phân loại:
–Biến tính thuận nghịch: sau biến tính, dạng ban đầu của protein được phục hồi
–Biến tính không thuận nghịch:
sau biến tính, protein không thể khôi phục trạng thái ban đầu
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 74
Sự biến tính của protein
Các tác nhân gây biến tính:
– Tác nhân vật lý
• Nhiệt độ: làm dãn mạch phân tử
• Tia cực tím: các gốc axit amin thơm (Trp,
Tyr, Phe) hấp thụ các tia cực tím, làm thay
đổi hình thể của phân tử Protein và nếu
mức năng lượng đủ lớn sẽ làm đứt gẫy
các cầu disunfua (-S-S-)
• Xử lý cơ học: khi nhào trộn, cán, kéo hoặc
dãn được lặp đi lặp lại nhiều lần tạo ra lực
cắt cũng làm biến tính Protein
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 75
Sự biến tính của protein
Các tác nhân gây biến tính:
– Tác nhân hoá học:
• pH: tạo lực đẩy tĩnh điện giữa các nhóm bị
ion hoá và làm giãn mạch các phân tử Protein
• Các ion kim loại: đặc biệt là các ion kim loại chuyển tiếp (Cu, Fe, Hg, Ag) tạo phức bền với protein làm thay đổi cấu hình phân
tử ( nhóm -SH)
• Các dung môi hữu cơ: thay đổi hằng số điện môi của môi trường, biến đổi các lực hút tĩnh điện vốn làm bền phân tử protein ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 76
IV Phân loại protein
Dựa vào thành phần hóa học 2 nhóm
lớn:
– Protein đơn giản
– Protein phức tạp: phần protein + phần
phi protein (nhóm ngoại)
Protein đơn giản
(Phân loại dựa vào tính hòa tan)
Nhóm protein
Dung môi hòa tan
Sự phân bố của protein
loại hạt Globulin dd muối loãng Hầu hết các loại thực vật Prolamin Rượu etylic 70% Hạt hòa thảo
Glutelin Kiềm, axit loãng Hạt lúa mì Histon axit loãng Nhân tế bào Protamin Nhiều dung môi Nhân tế bào
Trang 21Protein phức tạp
(Phân loại dựa vào phần phi protein)
Nhĩm protein Phần phi protein
Nucleoprotein axit nucleic
Photphoprotein H3PO4
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 79
V Các quá trình biến đổi protein trong gia cơng, chế biến thực phẩm và ứng dụng
Khả năng tạo gel của protein
Khả năng tạo bột nhão
Khả năng tạo màng
Khả năng nhũ hĩa
Khả năng tạo bọt
Khả năng cố định mùi
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 80
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 81
Khả năng tạo gel của protein
Định nghĩa của sự tạo gel:
• Protein bị biến tính cấu trúc bậc cao bị
phá hủy mạch peptit bị giãn ra các
nhĩm bên ẩn phía trong xuất hiện các
mạch polipeptit tiếp xúc và liên kết lại
mạng lưới khơng gian 3 chiều vơ định
hình, rắn, chứa đầy pha phân tán (H2O)
n D làmlạnh hoặc t0 D t N t
n
(P 0 0
P N là protein tự nhiên ban đầu, P D là protein bị biến tính
Khả năng tạo gel của protein
Các liên kết tạo nên cấu trúc gel:
– Liên kết hydrophop (kỵ nước hay ưa béo),
ổn định khối gel cứng – Liên kết H giữa nhĩm peptit, OH, COOH
liên kết yếu, linh động gel cĩ độ dẻo nhất định, dễ bị đứt khi gia nhiệt, tái lập khi để nguội
– Liên kết tĩnh điện – Liên kết disulfua gel rất chắc và bền ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 82
Khả năng tạo gel của protein
Điều kiện tạo gel:
– Nhiệt độ: gia nhiệt làm lạnh
tạo nhiều liên kết hydro gel bền
– axit hĩa/kiềm hĩa nhẹ: pH pI
– Thêm chất đồng tạo gel: polysacarit gel
cĩ độ cứng và độ đàn hồi cao hơn
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 83
Khả năng tạo bột nhão
Các protein (gliadin và glutenin) của gluten bột mì cĩ khả năng tạo hình “bột nhão” (paste) cĩ tính
cố kết, dẻo và giữ khí cấu trúc xốp cho bánh mì khi nướng
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 84
Trang 22Khả năng tạo màng
Protein như gelatin có thể tạo màng
nhờ các liên kết hydro nên có tính
– Nhũ tương là hệ không bền nhiệt động hợp giọt
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 86
Khả năng nhũ hóa
Các phương pháp làm bền hệ nhũ
tương:
– Cho các chất điện ly vô cơ các giọt
tích điện và đẩy nhau
– Thêm chất hoạt động bề mặt giảm
sức căng bề mặt giữa hai pha
– Thêm chất cao phân tử hòa tan được
trong pha liên tục như polysacarit,
protein hấp thụ vào bề mặt liên pha
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 87
– Ngoài ra, sự ion hóa các nhóm bên của protein lực đẩy tĩnh điện làm cho nhũ tương bền
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 88
bọt phải đàn hồi và không thấm khí khi
protein được hấp thụ vào bề mặt liên pha
thì sẽ tạo ra được một màng như thế
– Các hợp chất bay hơi có cực như rượu đính vào protein bằng liên kết hydro
– Các hợp chất bay hơi có M thấp cố định vào các gốc axit amin không cực qua tương tác
kỵ nước (ưa béo) – Một số có liên kết đồng hóa trị không thuận nghịch (aldehit hay xeton vào nhóm NH2/ protein, chất bay hơi có nhóm NH2 vào nhóm COOH/protein)
Trang 23VI Các biến đổi của protein trong
QTSX và bảo quản thực phẩm
Biến đổi do nhiệt
Biến đổi do enzyme
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 91
Biến đổi do nhiệt
Gia nhiệt vừa phải (chần) protein biến tính
vô hoạt độc tố, chất kìm hãm, enzyme không mong muốn
Gia nhiệt kiểu thanh trùng (> 110 – 1150C) một phần Cys, Cysn bị phá hủy H2S, dimetylsunfua, axit xisteic… mùi đặc trưng
Gia nhiệt khan, t >2000C Trp bị vòng hóa
, , cacbolin
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 92
Biến đổi do nhiệt
Gia nhiệt TP giàu protein có pH trung tính
hay kiềm ở t0 cao (>2000C)
– Thủy phân lk peptit, raxemic 50% gt
dinh dưỡng (đphân D khó tiêu hóa)
– Phá hủy aa: Arg ornitin, ure, sitrulin,
NH3; Cys dehydroalanin
– Tạo cầu nối đồng hóa trị giữa các chuỗi
polypeptit
Xử lý nhiệt thịt/cá ở t0 >t0 thanh trùng cầu
đồng hóa trị kiểu izopeptit giữa Lys và
Glu/Asp
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 93
Biến đổi do enzyme
Phản ứng khử amin
Phản ứng khử cacboxyl
Phản ứng khử amin khử cacboxyl
Phản ứng tạo mercaptan
Phản ứng tạo scatol, indol, crezol, phenol
Phản ứng tạo di-trimetylamin từ các lipoprotein
Trang 24Phản ứng tạo scatol, indol,
crezol, phenol
Tạo crezol, phenol:
CH2CH
NH2COOH
crezol phenolTyrosine
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 100
Phản ứng tạo di-trimetylamin
từ các lipoprotein
Phần lipit sau khi tách từ
co lin trim etylam in e oxytrim etyla m ine
Trang 25ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 2: Protein 103
Trang 26Chương 3: Enzyme
I Bản chất và cấu tạo của enzyme
II Cơ chế tác dụng của enzyme
III Tiền enzyme (zymogen, proenzyme) và sự hoạt
hĩa
IV Tính đặc hiệu của enzyme
V Các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng
enzyme
VI Cách gọi tên và phân loại enzyme
VII.Các phương pháp nghiên cứu enzyme
VIII.Ứng dụng và nguồn thu nhận enzyme
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 1
I Bản chất và cấu tạo của enzyme
Enzyme = chất xúc tác sinh học cĩ bản chất protein, cĩ khả năng xúc tác đặc hiệu cho các phản ứng hĩa học nhất định
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 2
Bản chất protein của enzyme
M = 20000 – 1000000 khơng đi qua các
màng bán thấm
Hịa tan trong nước, dd muối lỗng, dd hữu cơ
cĩ cực, khơng hịa tan trong các dung mơi
khơng phân cực
Enzyme bị biến tính và mất khả năng xúc tác do
t0 cao, axit / kiềm mạnh, muối kim loại nặng
Điện ly lưỡng cực phân tách bằng pp điện di
Bản chất hĩa học của enzyme là protein
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 3
Cường lực xúc tác
Enzyme cĩ cường lực xúc tác mạnh hơn nhiều so với xúc tác thơng thường:
– Trong 1 phút:
• 1mol Fe3+ xúc tác phân ly 10-6 mol H2O2
•1 phân tử catalase cĩ 1 nguyên tử Fe xúc tác phân
ly 5.10-6 mol H2O2
–1g pepsine trong 2 giờ thủy phân 5kg Protein trứng luộc ở nhiệt độ bình thường
–1 phân tử - amilase sau 1 giây cĩ thể phân giải
4000 liên kết glycoside trong phân tử tinh bột
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 4
≈ 554 GIỜ
10 5 H 2 O 2 10 5 H 2 O + 5.10 4 O 2
Cấu tạo hĩa học của enzyme
Enzyme được chia thành 2 loại:
– Enzyme 1 cấu tử: protein đơn giản
– Enzyme 2 cấu tử:
• Phần protein (feron,apoenzyme): qđ tính đặc hiệu và hoạt tính xúc tác của enzyme
• Phần phi protein (nhĩm ngoại agon, prostetic): qđ kiểu phản ứng enzyme xúc tác Khi nhĩm ngoại tồn tại và xúc tác độc
lập gọi là coenzyme
Trang 27Cofactor
Cofactor: cĩ thể là một hoặc một số ion kim loại
như Fe2+, Mg2+, Mn2+, Zn2+ hoặc một phân tử
hữu cơ hay phức hữu cơ chứa kim loại phức tạp
(gọi là coenzyme)
Một enzyme cĩ thể cần coenzyme và thêm một
vài kim loại
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 7
Một số enzyme cĩ chứa hoặc cần các nguyên tố vơ cơ để làm cofactor
Pyruvate kinase Urease Dinitrogenase Glutathion eperoxidase
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 8
Một số coenzyme làm vật trung chuyển các nguyên tử hoặc
các nhóm nguyên tử đặc hiệu
COENZYME
Nhóm được vận chuyển
Chất tiền thân trong thức ăn của động vật có vú
Thiamine pyrophosphate Aldehyde Thiamine (Vit B1)
Flavine adenine
dinucleotide
Điện tử Riboflavine (Vitamine B2) Nicotinamide dinuclotide Điện tử Nicotinic axit (Niacin)
Coenzyme A Nhóm acyl axit pantothenic
Pyridoxal phosphate Nhóm amine Pyridoxine (Vit B6)
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 9
II Cơ chế tác dụng của enzyme
1 Trung tâm hoạt động
2 Trung tâm điều hồ dị lập thể (Allosteric)
3 Hệ thống đa enzyme và sự điều hịa hoạt
động xúc tác của enzyme
4 Các loại liên kết trong ES khi E tác dụng
lên S
5 Cơ chế tác dụng của enzyme
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 10
1 Trung tâm hoạt động của enzyme
Trung tâm hoạt động của enzyme = phần
phân tử trong cấu trúc của enzyme mà tại
đĩ enzyme + cơ chất sản phẩm
–Ở enzyme 1 cấu tử: trung tâm hoạt
động = các nhĩm định chức của
axitamin (SH của Cys, OH của Ser,
Tyr, nhĩm -NH2 của Lys, COOH
của Glu, Asp, vịng imidazol của
His, indol của Trp)
–Ở enzyme 2 cấu tử, trung tâm hoạt
động = nhĩm ngoại (vitamin, ion kim
loại) + các nhĩm định chức trong
apoenzyme
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 11
2 Trung tâm điều hồ dị lập thể
(Allosteric)
Trong cấu trúc của các enzyme dị thể, enzyme điều hịa – enzyme allosteric, ngồi trung tâm hoạt động cịn cĩ một số vị trí khác cũng cĩ thể tương tác với các cơ chất khác gọi là “trung tâm allosteric” – trung tâm dị thể, trung tâm điều hịa
Các chất kết hợp với các trung tâm này được gọi là các chất “điều hịa allosteric” – chất điều hịa dị lập thể
Các chất này khi kết hợp với enzyme sẽ làm thay đổi cấu trúc khơng gian của enzyme và của trung tâm hoạt động Do đĩ enzyme sẽ thay đổi hoạt độ xúc tác
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 12
Trang 282 Trung tâm điều hoà dị lập thể
(Allostetic)
Trong quá trình kết hợp với enzyme chất điều hòa
allosteric sẽ không bị chuyển hóa dưới tác động
của enzyme
Các chất điều hòa allosteric có khả năng làm tăng
hoạt độ của enzyme được gọi là chất điều hòa
dương, còn các chất làm giảm hoạt độ của enzyme
được gọi là chất điều hòa âm
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 13
2 Trung tâm điều hoà dị lập thể
(Allostetic)
Hầu hết các enzyme dị thể có cầu trúc bậc 4, trong phân
tử có hai hay có một số trung tâm hoạt động có khả năng kết hợp với một số cơ chất
Trong trường hợp cơ chất có khả năng thực hiện chức năng của chất điều hòa thì ta có điều hoà đồng hướng – homotropic
Trong trường hợp chất điều hòa có cấu trúc khác với cơ chất thì ta có điều hòa dị hướng – heterotropic
Thông thường các enzyme allosteric được điều hòa theo kiểu hỗn hợp bao gồm cả homotropic và heterotropic
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 14
3 Hệ thống đa enzyme và sự điều
hòa hoạt động xúc tác của enzyme
Có trọng lượng phân tử lớn
Thường chứa từ ba enzyme khác nhau trở lên
kết hợp chặt chẽ bằng cách tương tác không
đồng hóa trị
Mỗi enzyme xúc tác một phản ứng riêng biệt
nhưng cùng với các enzyme khác xúc tác một
phản ứng tổng thể duy nhất
Ví dụ: Pyruvat dehydrogenase hay Synthetase
axit béo
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 15
4 Các loại liên kết trong ES khi E
tác dụng lên S
Khi cơ chất liên kết với enzyme tại vị trí trung tâm hoạt động sẽ hình thành phức hợp trung gian enzyme – cơ chất ES
Liên kết chủ yếu trong phức ES:
– Tương tác tĩnh điện – Liên kết hydro – Tương tác Van der Waals
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 16
5 Cơ chế tác dụng của enzyme
(E: enzyme, S: cơ chất, P: sản phẩm, ES: phức
hợp trung gian enzyme-cơ chất)
3 giai đoạn:
– Gđ 1: E +S bằng lk yếu phức enzyme- cơ
chất (ES) không bền (xảy ra rất nhanh, NL
hoạt hóa thấp)
– Gđ 2: biến đổi S sự kéo căng và phá vỡ
các liên kết đồng hóa trị tham gia phản ứng
– Gđ 3: tạo thành P và E được giải phóng ra
dưới dạng tự do
E + S ES 1 EP E + P 2 3
Biến thiên năng lượng tự do trong các
phản ứng hóa học
Trang 29Mô hình “Chìa và khóa” của Fisher
về sự ăn khớp của enzyme và cơ
TT hoạt động
Cơ chất
Cơ chất
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 20
III Tiền enzyme (zymogen,
proenzyme) và sự hoạt hóa
Zymogen hay proenzyme là trạng thái chưa hoạt
hóa của enzyme, cần phải có một sự biến đổi
sinh hóa (phản ứng thủy phân chẳng hạn) để trở
thành enzyme hoạt động
Thông thường 1 phần proenzyme (1 đoạn
peptide) được cắt ra để hình thành trung tâm
hoạt động của enzyme
Sau khi hoạt hóa, khả năng xúc tác của enzyme
bị giới hạn (tăng tính đặc hiệu), nhưng lại tăng
độ bền vững và hoạt tính xúc tác lên nhiều lần
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 21
IV Tính đặc hiệu của enzyme
Tính đặc hiệu cao của enzyme = khả năng xúc tác cho sự chuyển hóa một hay một số chất nhất định theo một kiểu phản ứng nhất định tác dụng có tính chọn lựa cao
Bao gồm:
– Đặc hiệu kiểu phản ứng – Đặc hiệu cơ chất
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 22
Đặc hiệu kiểu phản ứng
Đặc hiệu kiểu phản ứng thể hiện ở chỗ mỗi
enzyme chỉ có thể xúc tác cho một kiểu phản ứng
Mức độ đặc hiệu của các enzyme không giống nhau, người ta thường phân biệt thành các mức sau:
– Đặc hiệu tuyệt đối – Đặc hiệu tương đối – Đặc hiệu nhóm – Đặc hiệu quang học (đặc hiệu lập thể)
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 24
Trang 30Đặc hiệu tuyệt đối
Enzyme chỉ tác dụng trên một cơ
chất nhất định và hầu như không có
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 25
Đặc hiệu tương đối
Enzyme có khả năng tác dụng lên một kiểu liên kết hóa học nhất định trong phân tử cơ chất mà không phụ thuộc vào cấu tạo của các phần tham gia tạo thành mối liên kết đó
Enzyme có khả năng tác dụng lên một kiểu liên kết hóa
học nhất định với điều kiện một trong hai phần tham gia
tạo thành liên kết phải có cấu tạo xác định:
Enzyme chỉ tác dụng một trong hai dạng đồng phân quang học của các chất:
COOH HO–CH
CH2–COOH
CH–COOH HOOC–CH
Fumarathydratase
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 28
Ảnh hưởng của nồng độ enzyme
Trong điều kiện thừa cơ chất, vận tốc phản ứng phụ thuộc tuyến tính vào nồng
độ enzyme: v=k[E], với k=const
Nhưng khi nồng độ enzyme quá lớn thì vận tốc phản ứng sẽ tăng chậm lại
Trang 31Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất
(mô hình Michaelis – Menten)
Phương trình Michaelis – Menten:
v: vận tốc phản ứng, vmax: vận tốc cực đại của phản
v v
là những chất mà khi kết hợp với enzyme
sẽ làm giảm hoạt tính của enzyme mà nguyên nhân trực tiếp là làm giảm ái lực giữa enzyme với cơ chất
Sự ức chế enzyme là những ức chế đặc hiệu và đặc trưng riêng cho từng enzyme
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 32
Ảnh hưởng của các chất kìm hãm
Dựa vào các hình thức ức chế đặc hiệu,
người ta chia thành 2 nhóm chính:
–Ức chế không thuận nghịch: enzyme và
chất ức chế được liên kết với nhau bằng
liên kết đồng hóa trị và gây nên sự thay
đổi cấu hình có hoạt tính của enzyme
–Ức chế thuận nghịch: giữa enzyme và
chất ức chế được liên kết với nhau bằng
liên kết thứ yếu nào đó tạo nên thế cân
bằng thuận nghịch Sau khi chất ức chế
bị loại trừ, hoạt tính enzyme lại được hồi
cơ chất phụ thuộc vào tỷ lệ [S]/[I] tác động ức chế bằng cách nồng độ cơ chất – Ức chế không cạnh tranh: chất ức chế gắn vào vị trí khác với vị trí gắn cơ chất trên phân
tử enzyme có cấu tạo khác với cơ chất và
có thể kìm hãm nhiều loại enzyme khác nhau
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 34
Trang 32Ức chế khơng cạnh tranh
Cĩ 2 dạng:
– Noncompetitive inhibition: Khả năng ức chế chỉ
phụ thuộc vào nồng độ của chất ức chế Các chất
ức chế noncompetitive cĩ thể kết hợp cả với
enzyme tự do và với phức hệ ES
E + I EI – Uncompetitive inhibition: Kiểu ức chế này xảy ra
khi một chất ức chế chỉ kết hợp thuận nghịch với
phức hệ ES để tạo ra ESI mà sau đĩ khơng thể
tạo ra sản phẩm:
ES + I ESI
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 37
Ức chế khơng cạnh tranh
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 38
Ảnh hưởng của các chất hoạt hĩa
Chất hoạt hĩa là những chất cĩ khả năng làm
tăng hoạt tính xúc tác của enzyme
Chất hoạt hĩa cĩ thể là các anion, các ion kim
loại nằm ở ơ thứ 11 đến ơ thứ 55 của bảng tuần
hồn Mendelev hoặc những chất hữu cơ cĩ cấu
tạo phức tạp hơn làm nhiệm vụ chuyển nhĩm,
chuyển hydro hoặc những chất cĩ khả năng phá
vỡ một số liên kết trong phân tử tiền enzyme
hoặc các chất cĩ tác dụng phục hồi những
nhĩm chức của trung tâm hoạt động của
enzyme
Tuy nhiên, tác dụng hoạt hĩa chỉ giới hạn ở
những nồng độ xác định, vượt quá giới hạn này
cĩ thể làm giảm hoạt độ của enzyme
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 39
Ảnh hưởng của nhiệt độ
Vượt quá phạm vi nào đĩ của nhiệt độ, các phản ứng do enzyme xúc tác sẽ bị ảnh hưởng
do biến tính của enzyme
Nhiệt độ ứng với hoạt độ enzyme cao nhất gọi là nhiệt độ tối ưu của enzyme (topt) 40 – 500C, thay đổi tùy theo cơ chất, pH mơi trường, thời gian phản ứng…
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 40
Ảnh hưởng của nhiệt độ
Nhiệt độ mà enzyme bị mất hồn tồn hoạt tính
xúc tác gọi là nhiệt độ tới hạn 700C
Ở nhiệt độ tới hạn, enzyme bị biến tính, ít khi cĩ
khả năng hồi phục lại được hoạt độ
Ngược lại, ở nhiệt độ dưới 00C, hoạt độ enzyme
tuy bị giảm nhưng lại cĩ thể tăng lên khi đưa về
nhiệt độ bình thường
Độ bền nhiệt của enzyme thường tăng lên khi cĩ
cơ chất, coenzyme, Ca2+…
Ảnh hưởng của nhiệt độ
Hoạt độ tương đối, (% hoạt độ cực đại)
100
50
0 20 40 60 80 t(oC)
Trang 33ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 43
Ảnh hưởng của pH
Đa số enzyme bền khi pH = 5–9, độ bền của enzyme cũng cĩ thể tăng lên khi cĩ
cơ chất, coenzyme, Ca2+…
Mỗi enzyme đều cĩ một pH thích hợp gọi
là pHopt 7, nhưng cĩ enzyme cĩ pHopt rất thấp (pepxin, proteinase axit của VSV… ) hoặc khá cao (subtilizin, pHopt > 10)
pHopt của một enzyme cũng khơng cố định
mà phụ thuộc vào nhiều yếu tố như cơ chất, tính chất dung dịch đệm, nhiệt độ…
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 44
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 46
Trang 34VI Cách gọi tên và phân loại enzyme
Cách gọi tên:
– Tên thơng dụng: pepxin, tripxin, kimotripxin
– Tên quốc tế: thường gồm 2 phần:
• Phần thứ nhất là tên cơ chất (nếu phản
ứng lưỡng phân thì phần thứ nhất là tên
gọi của 2 cơ chất viết cách nhau bằng hai
chấm)
• Phần thứ hai: tên phản ứng mà enzyme
xúc tác cộng thêm “ase”
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 49
Cách gọi tên và phân loại enzyme
Phân loại: theo kiểu phản ứng do enzym xúc
tác, bao gồm 6 nhĩm chính:
– Oxidoreductase (enzyme oxy hĩa khử) – Transferase (enzyme chuyển vị) – Hydrolase (enzyme thủy phân) – Lyase (enzyme phân cắt) – Isomease (enzyme đồng phân hĩa) – Ligase (enzyme tổng hợp)
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 50
X Y A-B A=B + X-Y
•Chuyển nhóm chức trong phân tử tạo các dạng đồng phân
X Y Y X A-B A-B
•Tổng hợp liên kết C-C, C-S, C-O và C-N nhờ phản ứng trùng ngưng liên hợp với sự thủy giải ATP
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 51
VII CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ENZYME
3 nhĩm phương pháp xác định như sau:
Nhĩm Các thơng số cố định Các thơng số thay đổi
1 Thời gian
Nồng độ enzym
Biến thiên của S và P
2 Lượng S mất đi (hay
2 Hoạt tính của enzyme
Đơn vị quốc tế (UI) là lượng enzyme cĩ khả năng xúc tác làm chuyển hĩa được 1 micromol cơ chất sau 1 phút
ở điều kiện tiêu chuẩn: 1 UI = 1 mol cơ chất/phút
Đơn vị Katal (Kat) là lượng enzyme cĩ khả năng xúc tác làm chuyển hĩa được 1 mol cơ chất sau 1 giây ở điều kiện tiêu chuẩn: 1 Kat = 1 mol cơ chất/s
Đổi đơn vị: 1 UI = 16,67 nKat (nanokatal)
Hoạt độ riêng của một chế phẩm enzyme là số đơn vị UI (hay Kat) ứng với một mililit dung dịch (nếu là chế phẩm dạng dung dịch) hay 1 miligam protein (nếu là bột khơ) của chế phẩm
Hoạt độ riêng phân tử là số phân tử cơ chất chuyển hĩa bởi 1 phân tử enzyme trong một đơn vị thời gian
Trang 353 Thu nhận enzyme
Enzyme có trong tế bào động – thực vật Muốn
thu nhận enzyme cần rút chiết chúng ra khỏi tế
bào bằng cách vỡ cấu trúc của tế bào:
– Nghiền xay với bột thủy tinh, cát thạch anh,
xay đồng hoá
– Dùng dung môi hữu cơ: butanol, acetone,
glycerin, etyl acetat…
Tiến hành tinh sạch để thu được enzyme tinh khiết
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 56
Làm tinh
Loại muối và tạp chất có phân tử lượng nhỏ:
phương pháp thẩm tích qua màng bán thấm
tạp chất có phân tử nhỏ đi qua
Loại protein lạ và tạp chất có phân tử lượng lớn:
phối hợp nhiều phương pháp: sắc ký hấp thụ,
sắc ký trao đổi ion điện ly, lọc gel, kết tủa phân
Sắc ký trao đổi ion: nhựa trao đổi ion
Dẫn xuất este của celluloza (Carboxyl – metyl – cellulose, dietyl – aminol etyl – cellulose …)
Lọc gel: dùng sephadex (dẫn xuất của polysaccharide – dextran )
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 58
Bảo quản
Bảo quản ở dạng bột khô sấy chân
không ở 30 đến 400C
Bảo quản ở điều kiện khô, kín, lạnh, tránh
sáng và các tác nhân ảnh hưởng đến hoạt
tính của enzyme
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 59
VIII Ứng dụng và nguồn thu
Trang 361.Protease
Nhóm protease (peptid – hidrolase 3.4) xúc tác
quá trình thuỷ phân liên kết peptid (-CO-NH-)n
trong phân tử protein, polypeptid đến sản phẩm
cuối cùng là các axit amin và cũng có khả năng
thuỷ phân liên kết ester và vận chuyển axit amin
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 61
• Aminopeptidase: xúc tác thủy phân liên kết peptide ở đầu N tự do của chuỗi polypeptide để giải phóng ra một amino axit, một dipeptide hoặc một tripeptide
• Carboxypeptidase: xúc tác thủy phân liên kết peptide ở đầu C của chuỗi polypeptide và giải phóng
ra một amino axit hoặc một dipeptide
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 62
Carboxypeptidase
Serine proteinase Cystein proteinase Aspartic proteinase Metallo proteinase Protease (peptidase) có mã (E.C.3.4)
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 63
Phân loại
Ngoài ra, protease được phân loại một cách đơn giản hơn thành ba nhóm:
– Protease axit: pH 2-4 – Protease trung tính: pH 7-8 – Protease kiềm: pH 9-11
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 64
Trang 37Nguồn thu nhận
Nguồn vi sinh vật: Enzyme protease chủ yếu có ở vi khuẩn,
nấm mốc và xạ khuẩn…như Aspergillus, Bacillus, Penicillium,
Clotridium, Streptomyces và một số loại nấm men
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 67
-Thuộc da : làm mềm da, sạch lông, bóng da
Ứng dụng của protease
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 68
-Sợi: đánh bóng, tách tơ sợi
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 69
-Sữa: renin, pepsin
có khả năng làm đông tụ sữa, ứng dụng trong sản xuất phomat
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 70
-Mỹ phẩm: làm da tóc mềm mại, loại bỏ
tế bào già
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 71
-Sản xuất nước mắm, nước chấm, tương, chao,…
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 72
Trang 38-Xà bông, chất tẩy rửa: tẩy sạch vết máu, sữa trên vải
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 73
Làm mềm thịt: Với bromelin, papain Thịt tươi thái miếng ngâm vào bromelin, papain 5 – 10 phút nấu bình thường
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 74
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 75
2 Amylase
Amylase là một loại enzyme có ý nghĩa về mặt sinh lý, thương mại và lịch sử còn gọi là diastase
Amylase có cả ở thực vật lẫn động vật
Amylase thuộc nhóm enzyme thủy phân, xúc tác sự phân giải liên kết glucoside nội phân tử trong các polysaccharide với sự tham gia của nước
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 76
Trang 39 Ở thực vật, amylase cĩ nhiều trong đại mạch (Hordeum
sativum), Lúa (Oryza sativa L.), Ngơ (Zea mays)
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 79
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 cĩ khả năng tạo lượng lớn
amylase như: Bac Polymyxa, Phytomonas destructans, Bact cassavanum, Clostridium acetobutylium, Pseudomonas saccharophila…
– Micromonospora vulgaris 42 cĩ khả năng tạo
Tách mầm rễ
Sấy khô
Nẩy mầm Ngâm
Không khí
Malt khô sản xuất bia
Malt khô bảo quản
Bảo quản
Đại
mạch
Các bước quy trình sản
xuất malt khô
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 81
ỨNG DỤNG ENZYME AMYLASE
Dựa vào các đặc tính biểu hiện của enzyme amylase người
ta tiến hành nghiên cứu phương pháp chuẩn đốn bệnh viêm tuyến tụy
Đối tượng: enzyme s-amylase và p- amylase
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 82
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 vơ 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 cơng nghiệp sản xuất
chất tẩy rửa
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 83
ỨNG DỤNG TRONG CƠNG NGHIỆP DỆT
RŨ HỒ VẢI
-amylase QUÁ TRÌNH RŨ HỒ
VẢI THEO PP LIÊN TỤC VỚI ENZYME AMYLASE CHUẨN
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 84
Trang 40Dệt: rũ bỏ hồ vải (Tầng lớp hồ để mặt vải trở nên mịn, dễ bắt màu)
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 85
Tinh bột Dextrin + maltose + glucose
Tinh bột Maltose + Dextrin (Glucogen) amylase
Trong cơng nghệ sản xuất
bia, người ta thường sử dụng
emzyme amylase cĩ trong
Nguyên liệu chứa tinh bột
sidase hoạt động ở 550C
Amylogluco-Amylase hoạt động ở
550C
Sơ đồ Quá trình chuyển hóa tinh bột
ThS Phạm Hồng Hiếu HSTP – Chương 3: Enzyme 88
ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT SIRO
Q trình chuyển hóa tinh bột thành siro fructose
ỨNG DỤNG AMYLASE TRONG CƠNG 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