Protein polypeptide peptite acid amine
Quá trình thủy phân bắt đầu thực hiện khi ở điều kiện hoạt động ( nhiệt độ, pH,…) thích hợp. Enzyme chuyển từ trạng thái không hoạt động sang hoạt động, tiến hành cắt đứt các liên kết peptide trong cơ chất. Ban đầu sản phẩm tạo thành là polypeptide sau một thành gian thủy phân sẽ hình thành các peptide ngắn hơn và
một số acid amine.
1.3.1.1. Nhiệt độ
Nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến phản ứng enzyme. Tốc độ phản ứng enzyme không phải lúc nào cũng tỷ lệ thuận với nhiệt độ phản ứng. Tốc độ phản ứng chỉ tăng đến một giới hạn nhiệt độ nhất định. Vượt quá nhiệt độ đó, tốc độ phản ứng enzyme sẽ giảm đến mức triệt tiêu.
Người ta thường sử dụng hệ số nhiệt Q10 để biểu thị ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng. Nhiệt độ tương ứng với tốc độ phản ứng enzyme cao nhất được gọi là nhiệt độ tối ưu. Phần lớn enzyme hoạt động mạnh nhất ở nhiệt độ 40 – 50oC. Nhiệt độ tối ưu của những enzyme khác nhau là hoàn toàn khác nhau.
Một số enzyme khác có nhiệt độ tối ưu ở 60oC, một số khác lại có nhiệt độ tối ưu ở 70oC, thậm chí có một số enzyme của vi khuẩn Bacillus subtilis lại hoạt động mạnh ở 90oC.
Nếu đưa nhiệt độ cao hơn mức nhiệt độ tối ưu, hoạt tính enzyme sẽ bị giảm.
Khi đó enzyme không có khả năng phục hồi lại hoạt tính.
Ngược lại, ở nhiệt độ 0oC enzyme bị hạn chế hoạt động rất mạnh, nhưng khi đưa nhiệt độ lên từ từ hoạt tính enzyme sẽ tăng dần đều đến mức tối ưu.
Nhiệt độ tối ưu của một enzyme phụ thuộc rất nhiều vào sự có mặt của cơ chất, kim loại, pH, các chất bảo vệ. Người ta thường sử dụng nhiệt độ để điều khiển hoạt động của enzyme và tốc độ phản ứng trong chế biến và bảo quản thực phẩm.
Hình 1.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến phản ứng enzyme 1.3.1.2. pH
pH môi trường thường ảnh hưởng đến mức độ ion hóa cơ chất, enzyme và đặc biệt ảnh hưởng đến độ bền của enzyme. Chính vì thế pH có ảnh hưởng rất mạnh đến phản ứng của enzyme
Nhiều enzyme hoạt động rất mạnh ở pH trung tính. Tuy nhiên cũng có nhiều enzyme hoạt động ở pH acid yếu. Một số khác lại hoạt động mạnh ở pH kiềm và cả pH acid.
VD: một số protease hoạt động ở pH kiềm (protease kiềm), một số lại hoạt động ở pH acid (protease acid) và một số protease lại hoạt động ở pH trung tính (protease trung tính)
Người ta thường sử dụng ảnh hưởng của pH để điều hòa phản ứng trong bảo quản, chế biến lương thực, thực phẩm, trong tuyển chọn giống vi sinh vật…
Cường độ
hoạt động enzyme
Nhiệt độ (0C) Nhiệt độ
tối ưu
Hình 1.4 Ảnh hưởng của pH đến phản ứng enzyme
1.3.1.3. Nồng độ cơ chất [S], nồng độ enzyme [E]
- Tốc độ phản ứng tỉ lệ thuận với nồng độ cơ chất S khi [S] còn ở mức thấp.
Khi [S] tăng thì tốc độ phản ứng càng tăng, nhưng khi tốc độ phản ứng đạt giá trị V = Vmax, nếu tăng [S] thì tốc độ phản ứng hầu như không tăng.
- Khi [S] tiến tới giá trị cực đại thì tốc độ phản ứng phụ thuộc vào [E]. [E]
thấp và lượng cơ chất lớn thì tốc độ phản ứng enzyme tuyến tính vào [E] ( [E] tăng, tốc độ phản ứng tăng). Khi [E] cao thì quá trình thủy phân sẽ xảy ra nhanh chóng nhưng khi tốc độ phản ứng tăng đến một giá trị V = Vmax, việc tăng thêm [E] thì tốc độ thủy phân rất chậm hoặc không tăng.
1.3.1.4. Chất kìm hãm
Các chất kìm hãm hoạt động của enzyme thường là các chất có mặt trong các phản ứng enzyme, làm giảm hoạt tính của enzyme nhưng lại không bị enzyme làm thay đổi tính chất hóa học, cấu tạo hóa học và tính chất vật lý của chúng.
Các chất gây kìm hãm hoạt động của các enzyme bao gồm các ion, các phân tử vô cơ, các chất hữu cơ và cả protein. Các chất kìm hãm có ý nghĩa rất lớn trong điều khiển các quá trình trao đổi ở tế bào sinh vật.
Cơ chế kìm hãm của các chất kìm hãm có thể là thuận nghịch hoặc không thuận nghịch. Trong trường hợp các chất kìm hãm thuận nghịch, phản ứng giữa Tốc
độ phản ứng enzyme
pH tối ưu
enzyme và chất kìm hãm sẽ nhanh chóng đạt được trạng thái cân bằng.
1.3.1.5. Chất hoạt hóa
Các chất có tác dụng làm tăng hoạt tính của enzyme gọi là các chất hoạt hóa enzyme. Các chất hoạt hóa enzyme có bản chất hóa học rất khác nhau. Chúng có thể là những anion, các ion kim loại từ ô thứ 11 đến ô thứ 55 trong bảng hệ thống tuần hoàn, các chất hữu cơ có cấu trúc phức tạp. Tuy nhiên, các chất hoạt hóa chỉ có tác dụng ở một nồng độ nhất định. Vượt quá nồng độ này, chúng sẽ gây ức chế hoạt động của enzyme
Ở nồng độ hoạt hóa, các chất hoạt hóa thường làm nhiệm vụ chuyển nhóm hydrogen hoạt những chất có khả năng phá vỡ một số liên kết trong phân tử tiền enzyme hoặc các chất có tác dụng phục hồi các nhóm chức năng trong trung tâm hoạt động của enzyme.