Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Tống Ngọc
Triêm
LỜI MỞ ĐẦU
I. Đặt vấn đề
Enzyme đã được sử dụng từ rất lâu. Khoảng 5.000 năm trước công
nguyên ở Jerico, người ta đã biết đến kỹ thuật làm bánh mì. Trong thành cổ
Babylon, nấu rượu vang, sản xuất dấm, tương, chao… ở các mức độ khác nhau,
là những quá trình sinh học xưa nhất trong lịch sử phát triển văn minh nhân loại.
Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của Công nghệ sinh học, các
chế phẩm enzyme được sản xuất ngày càng nhiều và được sử dụng trong hầu hết
trong các lĩnh vực như: chế biến thực phẩm, nông nghiệp, chăn nuôi, y tế… Hàng
năm khối lượng enzyme được sản xuất trên thế giới đạt khoảng trên 300.000 tấn
với giá trị trên 500 triệu USD, được phân phối trong các lĩnh vực khác nhau.
Phần lớn enzyme được sản xuất ở quy mô công nghiệp đều thuộc loại
enzyme đơn cấu tử, xúc tác cho phản ứng phân hủy. Khoảng 75% chế phẩm là
enzyme thủy phân được sử dụng cho việc thủy phân cơ chất tự nhiên.
Qua nhiều năm, việc sử dụng vi sinh vật một nguồn cung cấp enzyme đã
cải thiện đáng kể hiệu quả sản xuất, các sản phẩm được tạo ra nhiều hơn giá
thành giảm, chất lượng sản phẩm tăng lên đáng kể, làm giảm tác động xấu tới
môi trường.
II. Lý do chọn đề tài
Trong các loài vi sinh vật được sử dụng làm nguồn cung cấp enzyme, vi
khuẩn Bacillus subtilis là một ví dụ điển hình được các nhà khoa học nghiên cứu
nhiều. Các enzyme ngoại bào của vi khuẩn này đã được đưa vào sản xuất và ứng
dụng rộng rãi ở qui mô công nghiệp vì chúng có các đặc tính hơn hẳn và khả
năng sinh tổng hợp các enzyme rất mạnh so với các enzyme ngoại bào của những
vi sinh vật khác.
Ở nước ta, việc nghiên cứu và ứng dụng các chế phẩm enzyme ngoại bào
từ Bacillus subtilis đã được tiến hành ở một số cơ sở nghiên cứu, các nhà máy
1
Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Tống Ngọc

1.1. Khái niệm enzyme ngoại bào
1.1.1. Định nghĩa
Enzyme ngoại bào (exoenzyme) là những enzyme được vi sinh vật sinh
tổng hợp sau đó tiết ra ngoài tế bào và tham gia vào quá trình thủy phân (dị hóa)
các hợp chất hữu cơ bên ngoài môi trường xung quanh (Nguyễn Đức Lượng,
2004).
Các quá trình dị hóa ngoài tế bào chủ yếu là cung cấp nguyên liệu cho
quá trình sinh tổng hợp của tế bào. Vì thực tế bên ngoài môi trường xung quanh,
các hợp chất làm nguồn dinh dưỡng cho vi sinh vật tồn tại và phát triển là các
hợp chất cao phân tử không thể vận chuyển qua màng tế bào nên cần có các
enzyme để xúc tác các phản ứng dị hóa các hợp chất cao phân tử này thành các
hợp chất có phân tử lượng thấp hơn có thể đi qua màng tế bào. Các enzyme được
tổng hợp và tham gia các phản ứng ngoài tế bào có những đặc điểm rất riêng chỉ
có ở vi sinh vật.
1.1.2. Phân loại
Từ năm 1961, Hội Hóa Sinh quốc tế lần thứ 5 đã thống nhất phân loại các
enzyme thành 6 nhóm chính, trong mỗi nhóm còn có các nhóm phụ, phân nhóm
phụ:
• Nhóm 1: Oxydroreductase là nhóm các enzyme xúc tác cho phản
ứng oxy hóa khử.
• Nhóm 2: Transpherase là nhóm các enzyme xúc tác cho phản ứng
chuyển vị.
• Nhóm 3: Hydrolase là nhóm enzyme xúc tác cho phản ứng thủy
phân (sự phân giải có mặt của H
2
O tham gia).
3
Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Tống Ngọc
Triêm
• Nhóm 4: Lyase là nhóm enzyme xúc tác cho phản ứng cắt đứt liên

amylase, cellulase, protease và pectinase…
1.1.3. Đặc điểm - tính chất
Enzyme ngoại bào của vi sinh vật có những đặc điểm và tính chất của một
enzyme xúc tác các phản ứng sinh hóa:
• Về bản chất enzyme là một protein nên có đầy đủ các tính chất của
một protein, có phân tử lượng lớn từ 20.000 đến vài trăm ngàn dalton (Da). Do
phân tử lượng lớn nên chúng không thể đi qua màng tế bào .
• Vì có bản chất là protein, enzyme cũng có tính chất lưỡng tính (do
có nhóm -COOH và -NH
2
trong cấu tạo phân tử). Trong môi trường kiềm và acid
chúng sẽ bị phân ly như sau:
Protein -COOH Protein -COO- + H
+
Protein -NH
2
Protein -NH
+
+ H
+
4
α-amylase
Kiềm
Acid
Acid
Kiềm
Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Tống Ngọc
Triêm
• Enzyme tan được trong nước tạo thành dung dịch dạng keo và
chúng cũng tan trong dung dịch muối loãng, glycerin và các dung môi hữu cơ

luật cảm ứng cơ chất. Quá trình này xảy ra trong trường hợp cơ chất có kích
thước lớn hơn kích thước của thành và màng nguyên sinh chất. Muốn sử dụng
được những chất này, vi sinh vật phải phân hủy chúng thành cơ chất có kích
thước nhỏ hơn để có thể xâm nhập vào trong tế bào thông qua thành và màng tế
bào. Như vậy, khi có mặt cơ chất trong môi trường, tế bào vi sinh vật sẽ sinh
5
Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Tống Ngọc
Triêm
tổng hợp một lượng enzyme lớn hơn gấp nhiều lần so với mức bình thường khi
không có cơ chất để phân hủy cơ chất đó. Enzyme được sinh tổng hợp trong
trường hợp này gọi là enzyme cảm ứng. Những chất được đưa vào môi trường,
kích thích và thúc đẩy nhanh quá trình sinh tổng hợp ra enzyme cảm ứng để phân
hủy chúng được gọi là cơ chất cảm ứng.
• Là những enzyme cảm ứng với cơ chất nên quá trình tổng hợp
enzyme rất phức tạp và được kiểm soát chặt chẽ. Cơ chất cảm ứng thường được
coi là yếu tố rất quan trọng dùng để điều khiển quá trình sinh tổng hợp enzyme.
Khi cho cơ chất với lượng tăng dần thì khả năng tổng hợp enzyme cảm ứng cũng
tăng dần. Nếu tiếp tục tăng dần lượng cơ chất thì đến một mức độ nào đó quá
trình này sẽ chậm lại và thậm chí sẽ giảm do hiện tượng tăng áp suất thẩm thấu
cơ chất gây ra. Như vậy, muốn điều khiển và kiểm soát quá trình này cần phải
chú ý hai điểm:
− Thứ nhất, muốn vi sinh vật sinh tổng hợp enzyme cảm ứng nào
đó thì phải cho cơ chất mà enzyme đó có thể phân hủy vào môi trường, ví dụ:
sinh tổng hợp amylase thì bổ sung vào môi trường tinh bột; protease thì bổ sung
protein; pectinase thì bổ sung pectin và cellulase thì bổ sung cellulose…
− Thứ hai, tác động cảm ứng đạt hiệu quả cao chỉ ở một liều
lượng nhất định nào đó. Vượt quá liều lượng này, khả năng sinh tổng hợp sẽ
giảm. Do đó, không phải càng cho nhiều cơ chất, khả năng sinh tổng hợp càng
cao.
• Enzyme có thể tham gia xúc tác các phản ứng trong và ngoài cơ thể

ứng.
• Chỉ làm tăng nhanh phản ứng mà các phản ứng này có thể xảy ra ở
điều kiện không có enzyme.
• Không làm mất vị trí cân bằng của phản ứng mà chỉ làm tăng tốc
độ của phản ứng.
• Có nhiều ưu điểm hơn so với các enzyme thu nhận từ tế bào động
vật và thực vật như: sản xuất và thu nhận dễ dàng, trên môi trường lên men rẻ
tiền, năng suất sinh học cao, cải biến bằng công nghệ gen dễ, thành phần enzyme
dễ dàng dự đoán và kiểm soát, không chứa các chất độc gây hại cho người như
chất phenolic từ thực vật và các chất nội sinh gây ức chế protease ở động vật, giá
thành các chế phẩm enzyme ngoại bào từ vi sinh vật rẻ hơn nhiều so với các chế
phẩm enzyme của động vật và thực vật. Đặc điểm rất dễ nhận thấy ở giới động
7
Saccharase
Acid
Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Tống Ngọc
Triêm
vật hay thực vật là mỗi loài chỉ có thể cung cấp một loại enzyme nào đó, ví dụ
như từ malt có thể thu nhận enzyme amylase, dứa (khóm, thơm) thu nhận
enzyme bromelin, đu đủ thu nhận enzyme papain, trong khi enzyme ngoại bào từ
vi sinh vật thì ngược lại; từ một loài vi sinh vật có thể thu nhận nhiều enzyme vì
số lượng enzyme vi sinh vật rất phong phú và đa dạng. Tốc độ sinh sản của vi
sinh vật rất mạnh do đó chỉ trong thời gian ngắn có thể thu nhận một khối lượng
enzyme rất lớn. Chúng có hoạt tính rất cao và có khả năng chuyển hóa một khối
lượng vật chất rất lớn. Nuôi cấy vi sinh vật không phụ thuộc vào điều kiện địa lý,
thời tiết như nuôi, trồng động vật và thực vật. Có thể sản xuất theo qui mô công
nghiệp và kiểm soát được quá trình sản xuất.
1.2. Một số enzyme ngoại bào của vi sinh vật
Nguồn enzyme ngoại bào của vi sinh vật vô cùng phong phú và đa dạng.
Sau đây là một số loại enzyme quan trọng của vi sinh vật được nghiên cứu và

45.000 - 60.000 Da, trong khi α-amylase có nguồn gốc từ vi khuẩn 24.000 -
100.000 Da, từ nấm mốc: 45.000 - 50.000 Da (Knir, 1956; Fisher và Stein,
1960).
α-amylase có chứa các nhóm -COOH và NH
3
trong trung tâm hoạt động.
α-amylase kết tủa trong dung dịch (NH
4
)
2
SO
4
25 - 30%, α-amylase dễ tan
trong nước, trong dung dịch muối và tan trong ethanol loãng nhưng kết tủa ở
ethanol 60%.
Protein của các α-amylase có tính acid yếu và có tính chất của globuline.
Điểm đẳng điện nằm trong vùng pH khoảng 4,2 - 5,7 (Bernfeld P, 1951).
Giá trị pH tối ưu của α-amylase phụ thuộc vào nguồn enzyme, thường là ở
vùng acid yếu, giữa 4,8 và 6,9. Tuy nhiên cũng có ngoại lệ, chẳng hạn như α-
amylase từ Bacillus acidocadarius có pH tối ưu là 3,5 còn của enzyme từ
Bacillus licheniformis lại có pH tối ưu là 9,0.
Nhiệt độ tối ưu cũng tùy thuộc vào nguồn enzyme, thường vào khoảng 60
-70
o
C, nhưng cũng có thể tới 80 - 90
o
C đối với một số loại vi khuẩn chịu nhiệt.
α-amylase là một metaloenzyme (enzyme cơ kim). Trong mỗi phân tử α-
amylase đều có chứa 1 - 30 nguyên tử gam Ca/mol, nhưng không ít hơn 1 - 6
nguyên tử gam Ca/mol. Ca

Cu
2+
, Ag
+
, Hg
2+
và các ion thuộc nhóm halogen có tác dụng bất hoạt α-amylase
theo thứ tự Cl
-
< Br
-
< F
-
< I
-
. Một số kim loại như: Li
+
, Na
+
, Cr
3+
, Mn
2+
, Zn
2+
,
Co
2+
và Sn
2+

11
Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Tống Ngọc
Triêm
• Qua một thời gian tác dụng dài, sản phẩm thủy phân của amylose
chứa 13% glucose và 87% maltose. Tác dụng của α-amylase lên amylopectin
cũng xảy ra tương tự nhưng vì không phân cắt được liên kết α-1,6-glycoside ở
chỗ mạch nhánh trong phân tử amylopectin nên dù có chịu tác dụng 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%.
Tóm lại, dưới tác dụng của α-amylase, tinh bột có thể chuyển thành
maltotetrose, maltose, glucose và dextrin phân tử thấp. Tuy nhiên, thông thường
α-amylase chỉ thủy phân tinh bột thành chủ yếu là dextrin phân tử thấp không
cho màu với iodine và một ít maltose. Khả năng dextrin hóa cao của α-amylase là
tính chất đặc trưng của nó, khi enzyme này tác dụng lên tinh bột thì sẽ làm giảm
nhanh độ nhớt của tinh bột. Vì vậy, người ta thường gọi loại amylase này là
amylase dextrin hóa hay amylase dịch hóa. Các giai đoạn của quá trình thủy phân
tinh bột của enzyme α-amylase:
• Giai đoạn dextrin hóa:
Tinh bột dextrin phân tử lượng thấp
• Giai đoạn đường hóa:
Dextrin tetra Trimaltose Di & monosaccharide
Amylose Oligosacharide Poliglucose
Maltose Maltotriose Maltotetrose
1.2.1.2. Đặc tính và cơ chế xúc tác của β-mylase (α-1,4 glucan-
maltohydrolase)
Enzyme β-amylase là enzyme có chứa gốc -SH đặc trưng. Nhiều nhà khoa
học cho rằng có sự tham gia của nhóm imidazol và carboxyl trong trung tâm hoạt
động của β-amylase. Nhóm carboxyl của enzyme sẽ tương tác với C
1
của

đầu. Quá trình này xảy ra ở phần thẳng của mạch và dừng lại ở vị trí phân nhánh.
• Enzyme β-amylase có thể thủy phân lần lượt nhiều liên kết
glucoside của cùng một chuỗi trước khi được giải phóng trở lại vào môi trường.
Số lần tác dụng trên một chuỗi α-glucan phụ thuộc vào chiều dài của chuỗi,
thường là 4 lần đối với chuỗi ngắn và nhiều lần đối với chuỗi dài.
13
Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Tống Ngọc
Triêm
• Theo phương pháp sản xuất truyền thống β-amylase được thu nhận
từ malt, tuy nhiên ở các nước phương Đông nó có thể được thu nhận từ đậu
tương hoặc khoai lang. Các loại thực vật nói trên không chỉ chứa β-amylase mà
còn chứa cả α-amylase. Điều kiện thích hợp của β-amylase malt đại mạch là 60 -
65
o
C, pH 5,4 - 5,6 (trong dung dịch tinh bột). Vùng pH thích hợp cho β-amylase
hoạt động hẹp hơn so với α-amylase. Trước đây, β-amylase được coi là nguồn
enzyme chỉ có trong hệ thực vật. Ngày nay người ta đã phát hiện ra nhiều loại vi
sinh vật có khả năng sinh tổng hợp ra loại enzyme này và ứng dụng vào sản xuất.
Một số vi khuẩn có khả năng sinh tổng hợp β-amylase là Bacillus circulans,
Bacillus polymyxa, Bacillus cereus, Bacillus megaterium, Streptomyces sp. và
Pseudomonas. Đặc biệt là Bacillus cereus và mycoides có thể đồng thời tạo ra cả
pullulanase.
1.2.1.3. Đặc tính và cơ chế xúc tác của glucoamylase (α-1,4 glucan-
glucohydrolase)
Cũng giống như các enzyme khác, glucoamylase từ các nguồn gốc khác
nhau có những đặc tính, cấu tạo và tính chất khác nhau. Khối lượng phân tử của
chúng thường nằm giữa 27.000 và 112.000 Da.
Nói chung khối lượng phân tử glucoamylase của nấm mốc lớn hơn so với
nấm mem. Theo Pazur (1959) khối lượng phân tử của glucoamylase từ
Aspergillus awamori là 62.000 Da. Trong khi đó khối lượng phân tử của

Fukimbara, 1965, 1966).
Glucoamylase có khả năng thủy phân hoàn toàn tinh bột, glycogen,
amylopectin dextrin cuối, panose, isomaltose và maltose thành glucose (Azarova,
1981; Jerebtxov và Pankratov, 1977; Dobrolinxkaia và Rodzevits, 1974; Logina
15
Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Tống Ngọc
Triêm
Karpukhina, 1978). Các cơ chất có cấu tạo phân nhánh như amylopectin,
glucogen, β-dextrin) bị glucoamylase thủy phân với tốc độ khá nhanh. Khi thủy
phân các cơ chất khác nhau bằng glucoamylase tinh thể cho thấy các
polysaccharide phân tử lớn hơn thì bị thủy phân nhanh hơn các cơ chất phân tử
thấp. Đa số glucoamylase đã biết đều thuộc loại enzyme “acid”. Thể hiện hoạt
lực tối đa ở vùng pH 3,5 - 5,5; nhiệt độ tối ưu là 40 - 60
o
C. So với α-amylase,
glucoamylase bền đối với acid và khi có mặt các oligosaccharide trong môi
trường sẽ làm cho enzyme bền hơn, nhưng kém bền dưới tác dụng của rượu
ethylic, aceton và không được bảo vệ khi có mặt Ca
2+
mà sẽ bị Ca
2+
ức chế
enzyme và làm cho enzyme dễ dàng biến tính. Glucoamylase thường tồn tại ở 2
hoặc 3 dạng đồng phân, trong đó đồng phân AM-1 (HM), AM-2 (LM) có phân tử
lượng tương ứng là 82.000 và 70.000 Da. Dạng đồng phân HM cắt mạch nhánh
mạnh hơn dạng LM.
Cơ chế tác dụng của glucoamylase cũng như cơ chế tác dụng của enzyme
amylase khác. Việc phân cắt liên kết glucoside được tiến hành thông qua việc tạo
thành một hợp chất Oxycacbonium trung gian, tiếp theo là sự nghịch đảo cấu
hình của carbon C

kết này. Do đó pullulan chính là cơ chất lý tưởng của pullulanase, vì nó là một
phân tử không phân nhánh cấu tạo bởi những đơn vị maltotriose (có hai liên kết
α-1,4) liên kết với nhau bằng cầu nối α-,6 glucoside.
Pullulanase phân giải các liên kết α-1,6 glucoside bị bao quanh tứ phía bởi
các liên kết α-1,4. Nó còn có khả năng thủy phân cả những dextrin phân tử thấp
chỉ gồm có hai gốc maltose nối nhau bằng liên kết α-1,6 glucoside. Tác dụng
hiệp đồng của α-amylase và pullulanase làm dextrin này bị thủy phân hoàn toàn.
Pullulanase có pH tối ưu là 5 - 7, nhiệt độ tối ưu là 10 – 50
o
C. Ion Ca
2+
hoạt hóa các enzyme này, trong khi đó các ion Hg
2+
, Zn
2+
, Cu
2+
, Ag
2+
và Co
2+
lại
có tác dụng kìm hãm.
Hình 1.5. Cấu trúc không gian của enzyme pullulanase
1.2.1.5. Đặc tính và cơ chế xúc tác của oligo-1,6-glucosidase hay
dextrinase tới hạn
Enzyme này có thể thuỷ phân liên kết α-1,6-glucoside trong isomaltose,
panose và các dextrin tới hạn thành đường có thể lên men được. Enzyme này có
17
Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Tống Ngọc

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Tống Ngọc
Triêm
khả năng chuyển gốc glucose và gắn nó vào phân tử maltose hoặc phân tử
glucose khác nhau bằng liên kết α-1,6 để tạo thành panose hoặc izomaltose.
Rodzevit và Butova (1965) đã tìm thấy trong canh trường nuôi cấy nấm
sợi Aspergillus niger, Aspergillus oryzae và Aspergillus awamori có enzyme
transglucosidase, đồng thời cho biết enzyme này xúc tác sự tổng hợp các
oligosaccharide với các liên kết α-1,4 và α-1,6 glucoside từ maltose. Các tác giả
cho rằng, trong các vi sinh vật trên có hai hệ enzyme transglucosidase. Một hệ
tổng hợp các sản phẩm có liên kết α-1,4 glucoside kiểu maltose và chuyển các
gốc glucose từ maltose tới vị trí C
4
của gốc glucose cuối: n-maltose-(1,4-α-
glucose)
n
+ n-glucose. Một hệ chuyển các gốc glucose có vị trí C
6
khi tổng hợp
các kiểu sản phẩm isomaltose: n-maltose-(1,6-glucose)
n
+ n-glucose. Hệ thứ nhất
bền ở pH 8,5 còn hệ thứ hai thì bất hoạt hoàn toàn ở pH này trong 2 giờ. Còn ở
pH 3,3 trong thời gian 1 giờ thì hoạt tính transglucosidase của cả hai hệ đều
không thay đổi. Transglucosidase của nấm sợi bị bất hoạt hoàn toàn ở pH = 1,9 -
2,0 sau 24 giờ. Ở các chủng nấm sợi khác nhau thì có khác biệt về hoạt tính
transglucosidase (Buger, 1956), các loài Rhizopus có ưu thế hơn các loài
Aspergillus là không tạo transglucosidase.
Sự có mặt của transglucosidase trong các chế phẩm amylase (dùng trong
công nghiệp sản xuất mật tinh bột, đường glucose và công nghiệp sản xuất
rượu ) là điều không mong muốn. Glucoamylase xúc tác sự thủy phân tinh bột,

ứng, dựa vào đặc trưng của trung tâm hoạt động, pH hoạt động thích hợp… các
nhà khoa học đã phân loại protease của vi sinh vật thành 4 nhóm sau:
• Protease serine: là những protease có chứa nhóm (-OH) của serine
trong trung tâm hoạt động. Các protease serine thường hoạt động ở pH kiềm và
có tính đặc hiệu tương đối rộng. Tính đặc hiệu thể hiện về phía gốc amino acid
chứa nhóm (-CO-) của liên kết peptide bị thủy phân. Nhóm (-OH) này có vai trò
đặc biệt quan trọng đối với hoạt động xúc tác của enzyme. Trong nhóm này có
21
Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Tống Ngọc
Triêm
enzyme subtilisin là enzyme protease kiềm quan trọng nhất và ứng dụng nhiều
nhất trong các ngành công nghiệp sản xuất chất tẩy rửa.
• Protease thiol: là những protease có chứa nhóm thiol (-SH) của
amino acid cystein trong trung tâm hoạt động. Nhóm (-SH) này có vị trí đặc biệt
trong trung tâm hoạt động xúc tác của enzyme, vì nó có khả năng phản ứng cao,
tham gia nhiều biến đổi hóa học như: acid hóa, phosphoryl hóa, oxy hóa… Vai
trò của nhóm thiol trong phân tử enzyme thể hiện ở nhiều mặt khác nhau như tạo
thành phức trung gian enzyme - cơ chất, kết hợp giữa cơ chất và cofactor… Các
protease thiol thường hoạt động mạnh ở pH trung tính và có tính đặc hiệu rộng;
chỉ hoạt động khi nhóm thiol trong trung tâm hoạt động không bị bao vây. Do đó,
các chất như Cys, acid ascorbic ở nồng độ xác định thường có tác dụng làm bền
và hoạt hóa enzyme này. Một số ion kim loại nặng, đặc biệt là các muối thủy
ngân và các chất khác như iodoacetamid có tác dụng ức chế enzyme protease
thiol và các chất như: iodine, H
2
O
2
, EDTA… cũng có tác dụng ức chế enzyme
này vì chúng có khả năng gắn với ion kim loại nên thường làm tăng độ bền của
ion kim loại. Protease thiol thường là protease của thực vật như papain,

acid. Ngược lại các protease kim loại và protease acid thì thường không có hoạt
tính esterase và amidase đối với dẫn xuất của amino acid.
• Các protease serine có trọng lượng phân tử khoảng 20.000 - 27.000
Da, trọng lượng phân tử của các protease kim loại lớn hơn so với protease serine
khoảng 33.800 - 48.400 Da. Protease thiol và nhiều protease acid cũng có phân
tử lượng khoảng 30.000 - 40.000 Da.
Protease của vi sinh vật gồm protease ngoại bào và protease nội bào. Mỗi
loại có các chức năng khác nhau đối với hoạt động sống của vi sinh vật như sau:
• Protease ngoại bào: phân giải protein và các cơ chất cao phân tử
khác có trong môi trường dinh dưỡng thành các dạng phân tử thấp để vi sinh vật
có thể dễ dàng hấp thụ. Một số dẫn liệu cho thấy các đột biến vi sinh vật mất khả
năng tiết ra protease ngoại bào không thể sử dụng nguồn protein làm nguồn đạm
dinh dưỡng. Trong quá trình tiết protease ngoại bào cũng như quá trình tổng hợp
chúng ở nhiều vi khuẩn bị giảm khi trong môi trường chứa một lượng lớn amino
acid.
• Protease nội bào: có thể ở dạng tự do trong tế bào chất hoặc liên kết
với ribosome, mặt trong của màng tế bào và chỉ tìm thấy ở môi trường xung
quanh sau khi tế bào bị phá vỡ. Cho đến nay, các protease nội bào đang tiếp tục
được nghiên cứu và chưa biết rõ hết vai trò của chúng trong tế bào. Theo Hiroshi
23
Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Tống Ngọc
Triêm
(1976), protease nội bào có thể có vai trò quan trọng hơn protease ngoại bào.
Chúng có thể hoàn thành một số chức năng sau:
− Phân giải các peptide được đưa từ môi trường ngoài vào thành
các amino acid để tổng hợp protein trong tế bào hoặc dùng làm nguồn C, S, N,…
giúp cho vi sinh vật thích nghi với điều kiện thay đổi của môi trường.
− Sự phân giải các peptide phân tử lượng thấp còn có vai trò loại
trừ tác dụng độc hại của nó đối với tế bào vì một số peptide phân tử lượng thấp
có thể là kháng nguyên gây kìm hãm sự sinh trưởng của vi sinh vật.

+ P
1
E + P
2
Trong đó:
E: enzyme.
S: cơ chất (substance).
E – S: phức chất enzyme - cơ chất.
E – S
*
: phức chất trung gian enzyme - cơ chất hóa (axilenzyme).
P
1
: là sản phẩm đầu tiên của phản ứng (với nhóm amino tự do mới
được tạo thành).
P
2
: là sản phẩm thứ hai của phản ứng (với nhóm carboxyl tự do
được tạo thành).
1.2.3. Enzyme pectinase
Enzyme pectinase là nhóm enzyme xúc tác quá trình thủy phân các
polymer pectin thành các hợp phần khác nhau như: galacturonic, arabinose,
methanol Sự phân hủy pectin trong tự nhiên thường xảy ra khi trái cây chín.
Những enzyme này có vai trò rất quan trọng trong việc bảo quản trái cây và rau
quả. Enzyme pectinase còn được ứng dụng trong quá trình chế biến thực phẩm,
đặc biệt là khả năng làm trong nước quả. Việc kiểm soát hoạt động của enzyme
pectinase cũng có thể điều chỉnh được độ nhớt của sản phẩm.
1.2.3.1. Đặc điểm và tính chất của pectinase vi sinh vật
Trong hệ enzyme pectinase phân giải pectin gồm nhiều nhóm enzyme
khác nhau, chúng có khối lượng phân tử khoảng 40.400 Da. Pectinase cũng như