TÌM HIỂU VỀ HỆ ENZYME PECTINASE VÀ CELLULASE 2.6.ENZYME [12], [13]
2.7. PECTINASE [12], [13], [39]
2.7.1. Định nghĩa
Enzyme pectinase là enzyme xúc tác sự phân hủy của các polymer pectin. Sự phân hủy pectin trong tự nhiên thường xảy ra khi trái cây chín. Những enzyme này có một vai trò hết sức quan trọng trong quá trình bảo quản trái cây và rau quả.
Enzyme pectinase cũng được ứng dụng nhiều trong chế biến thực phẩm, đặc biệt là khả năng làm trong nước quả.
2.7.2. Ứng dụng
Pectinase được tạo ra trong suốt quá trình chín tự nhiên của một số quả (cùng với cellulase), chúng giúp làm mềm thành tế bào của quả.
2.7.3. Phân loại
Enzyme pectinase có thể được phân loại theo cơ chế tác dụng của chúng o Pectinesterase (PE): xúc tác sự thủy phân của các nhóm methyl ester.
o Polygalacturonase: còn có tên gọi là poly -1,4- galacturoniglucanohydrolase, xúc tác sự phân cắt các mối liên kết -1,4-glycoside.
Polymethylgalacturonase: hay còn gọi là -1,4-galacturonite- methylesglucanohydrolase, tác dụng trên polygalacturonic acid đã được methoxyl hóa. Enzyme này lại được phân thành 2 nhóm nhỏ là endo-glucosidase- polymethylgalacturonase kiểu I và exo-glucosidase-polymethylgalacturonase kiểu III.
Polygalacturonase: enzyme tác dụng trên pectic acid (hoặc pectinic), cũng được chia thành 2 nhóm nhỏ là endo-glucosidase-polygalacturonase kiểu II và exo-glucosidase-polygalacturonase kiểu IV.
o Pectate lyase (PEL): xúc tác sự phân cắt các đơn vị galacturonate không bị ester hóa. Các enzyme vi sinh vật ngoại bào này đóng một vai trò rất quan trọng trong quá trình gây bệnh ở thực vật, gây ra sự phân hủy mô của thành tế bào, làm mềm và làm mục mô thực vật. Ngoài ra còn có: o Pectin-transeliminase o Polygalacturonate-transeliminase o Pectin lyase (PNL) 2.7.4. Chức năng
Pectinase làm đứt trạng thái gắn chặt giữa những phân tử acid galacturonic để làm ngắn chuỗi pectin từ những đoạn lớn thành những đoạn nhỏ hơn.
Cơ chế xúc tác của pectinase sử dụng nước, vì thế pectinase được xem là một enzyme thủy phân. Nó cắt đứt phân tử nước, gắn –H vào một C và gắn –OH vào một C khác.
Hình 2.9: Hoạt động của pectinase 2.7.5. Các vi sinh vật tổng hợp pectinase
o Nấm mốc
Aspergillus awamori, Aspergillus foetidus, Aspergillus niger, Aspergillus terrus, Aspergillus saitoi
Penicillium glaucum, Penicillium ehrlichii, Penicillium chrysogenum, Penicillium expanam, Penicillium cilrrimim,…
o Nấm men Saccharomyces fragilis o Vi khuẩn Bacillus polymyxa Flavobacterium pectinovorum Klebsiella aerogenes,…
Ngoài ra, pectinase cũng được tiết ra bởi một số mầm bệnh cây trồng như: o Nấm Monilinia fructigena
o Vi khuẩn gây thối rữa Enwinia carotovora
2.8. CELLULASE [12],[13], [26], [34]
2.8.1. Định nghĩa
Cellulase là một phức hệ hydrolase gồm từ cellulase C1 đến cellulase Cx và -glucosidase. Chúng sẽ phân hủy lần lượt cellulose để cuối cùng tạo ra sản phẩm đường glucose.
2.8.2. Tính chất
Hoạt tính của hệ enzyme cellulase đạt cao nhất ở nhiệt độ nằm trong khoảng 40 – 60oC, pH nằm trong khoảng 4 – 7.
Cellulase bị ức chế bởi những sản phẩm phản ứng của nó như glucose, cellobiose.
Hg ức chế hoàn toàn cellulase, trong khi các ion như Mn2+
, Ag+, Cu2+ và Zn2+ chỉ ức chế nhẹ.
Hoạt tính của chế phẩm cellulase bị mất hoàn toàn sau 10 – 15 phút ở 80o C.
2.8.3. Ứng dụng
Hiện nay, cellulase từ vi sinh vật được sản xuất với quy mô công nghiệp và được ứng dụng vào nhiều mục đích khác nhau. Các ứng dụng quan trọng nhất có thể kể đến là:
Trong công nghiệp thực phẩm, cellulase được sử dụng để sản xuất glucose, mật đường từ nguyên liệu chứa nhiều cellulose như rơm, rạ, gỗ vụn, mạt cưa,…
Trong chăn nuôi động vật ăn cỏ: việc bổ sung cellulase vào thức ăn sẽ tăng cường sự tiêu hóa hấp thụ thức ăn ở các loài này.
Trong sản xuất dược liệu có nguồn gốc thực vật: cellulase phá vỡ thành tế bào thực vật giúp cho việc trích ly được dễ dàng.
2.8.4. Phân loại
Enzyme cellulase được phân chia theo chức năng thành 3 nhóm sau : Endocellulase
Exocellulase -glucosidase
Theo danh pháp quốc tế thì được phân chia thành 3 nhóm: 1,4- -D-glucan cellobiohyrolase
1,4- -D-glucan-4-glucanohydrolase -D-glucoside glucohydrolase
2.8.5. Chức năng
Cellulase Cx còn được gọi là endocellulase hay endoglucanase, tên khác là 1,4- -D-glucan-4-glucanohydrolase.
Thủy phân liên kết -1,4-glucosid ở vị trí ngẫu nhiên trong chuỗi cellulose, chuỗi cellodextrin và các dẫn xuất cellulose như Carboxyl Methyl Cellulose (CMC) và Hydroxyethyl Cellulose (HEC).
Chúng tham gia tác động mạnh đến cellulose vô định hình, tác động yếu đến cellulose kết tinh.
Sự thủy phân của endocellulase tạo ra những chuỗi cellodextrin có đầu không khử.
Cellulase C1 còn được gọi là exocellulase hay exobiohydrolase, tên khác là 1,4- -D-glucan cellobiohyrolase.
Thủy phân đặc hiệu liên kết -1,4-glucosid ở đầu không khử của chuỗi cellulose hoặc các cellodextrin để giải phóng cellobiose (cấu trúc gồm 2 phân tử D- glucose nối với nhau bằng liên kết -1,4-glucosid).
Enzyme này không có khả năng phân giải cellulose ở dạng kết tinh mà chỉ làm thay đổi tính chất hóa lý, giúp cho enzyme endocellulase phân giải chúng.
-glucosidase (cellobiase), tên khác là -D-glucoside glucohydrolase. Chúng không có khả năng phân hủy cellulose nguyên thủy mà tham gia phân hủy cellobiose, cellodextrin tạo thành D-glucose.