1
CHƯƠNG 1
ENZYME VÀ MỘT SỐ PHẢN ỨNG ENZYME
PHỔ BIẾN TRONG CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM
1.1. Đạicương về enzyme
1.1.1. Khái niệm enzyme
1.1.2. Cấutạo phân tử enzyme
1.1.3. Cơ chế xúc tác của enzyme
1.2. Danh pháp và phân loại enzyme
1.2.1. Danh pháp
1.2.2. Phân loại enzyme, giớithiệumộtsố
enzyme thuộcmỗiloại
1.1.1. Khái niệmenzyme
Enzym là chấtxúctáccóbảnchấtprotein
đượccơ thể tổng hợp và tham gia vào các
phản ứng sinh học
“Enzyme là chất xúc tác sinh học”
• Enzym đượctạoratrongtế bào sinh vật
• Enzymthamgiaphản ứng trong tế bàovàcả
khi tách ra khỏicơ thể
• Enzymthamgiaphản ứng trong điềukiện
nhiệt độ ơn hòa (nhiệt độ cơ thể).
• Enzyme có thẻ thu nhậntừ: Động vật, thựcvật
và vi sinh vật
CẤU TẠO ENZYM
• Dựa vào thành phần hoá học của enzym người
ta chia enzym thành hai nhóm:
• Enzym một cấu tử: trong thành phần cấu tạo chỉ
có protein.
• Enzym hai cấu tử: ngoài protein còn có một
phần phi protein.

• 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.
Oxidoreductase
Transferase
Hydrolase
Lyase
Isomerase
•
Ligase
1
2
3
4
5
6
Phản ứng xúc tác
•Nhóm chính
của Enzym
STT
PHÂN LOẠI ENZYME DỰA VÀO CHỨC NĂNG
1. Oxidoreductase
• Là nhóm xúc tác cho các phản ứng oxy hóa khử
AH2 + B → A + BH2
• Nếu chất chuyển hay chất nhận rõ ràng thì gọi tên theo chúng. Ex.
Dehydrogenase (NAD, FAD, FMN,…) oxydase (nhận hydro), oxygenase

2.6
2.6.1
2.7
2.7.1
2.8
Tên và các nhóm phụ xúc tácE.C. Number
Nhóm transferase được chia ra làm 7 nhóm phụ
2.1 chuyển nhóm carbon đơn như methyl, carboxyl,…
2.2 chuyển nhóm aldehyde hoặc cetone, có 2 enzyme điển hình là
transketolase (chuyển 2C) và transaldolase (chuyển 3C)
2.3 chuyển gốc acyl, acyltransferase
2.4 chuyển gốc glycosyl, glycosyl transferase
2.6 chuyển nhóm đạm, aminotransferase
2.7 chuyển nhóm phosphate, phosphotransferase
2.8 chuyển nhóm lưu huỳnh, sulphurtransferase
3. Hydrolase
• Là nhóm enzyme xúc tác các phản ứng thủy phân các hợp chất hữu
cơ với sự tham gia của nước
• Phản ứng tổng quát XY + H
2
O Æ XOH + YH
• Cách gọi tên: tên của cơ chất được tách ra hydrolase
• Nhóm này được chia ra 11 nhóm phụ
• Các enzyme thường gặp là esterase, phosphatase, nuclease,
peptidase, lipase
4. Lyase
Là enzyme phân cắt chất hữu cơ không có sự tham gia của nước
Được chia làm 7 nhóm phụ
Cách gọi tên: tên cơ chất + tên của nhóm được tách ra + lyase. Ex.
Aspactate ammonia lyase

•Têngọienzymthường theo cơ chất đặchiệu
vớikiểuphản ứng mà chúng tham gia:
• VD: Urease (carbamite-amideohydrolase)
- Urea: tên cơ chất
- -ase: chỉ tên enzym
Năm 1960, Hiệphội hóa sinh QT (IUB) đãthống
nhất phân lọai enzym thành 6 lớp: mộtlớpchia
làm nhiềutổ, mỗitổ chia thành nhiều nhóm
Chính vì thế tên của enzym gồmcó4 số.
TRUNG TÂM HOẠT ĐỘNG
¾ Chỉ có một phần nhỏ phân tử enzym tham gia trực
tiếp liên kết với cơ chất, quyết đònh hoạt tính xúc
tác enzym – gọi là “trung tâm hoạt động”.
¾ Số trung tâm hoạt động của phân tử enzym có thể
là một hay nhiều hơn.
¾ Enzym một cấu tử trung tâm hoạt động gồm một số
nhóm chức acid amin.
¾ Enzym hai cấu tử trung tâm hoạt động gồm một số
nhóm chức của acid amin và nhóm ngoại.
TRUNG TÂM HOẠT ĐỘNG ENZYME
O O
N–C–C–N–C–C N–C–C–N–C–C
R
H R’
Chymotrypsin Has A Site for Specificity
O
-
C
Ser
Active Site

C
C
NH
3
+
O O
–C–N–C–C–N–
C
O O
–C–N–C–C–N–
CH
3
Juang RH (2004) BCbasics
4
Mô hình “Chìa và khóa” của Fisher
về sự ăn khớp của enzyme và cơ chất
(Năm 1894).
TTHĐ
Cơ chất
Cơ chất
Enzyme
Enzyme
TTHĐ
Cơ chất
Cơ chất
* Hình 3 Mô hình “Khớp cảm ứng” của
Koshland về sự ăn khớp của Enzyme và cơ
chất (Năm 1958).
Enzyme Enzyme
E + S ES E + P

2
Khử carboxyl nhờ decarboxylase:
RCHCOOH RCH
2
NH
3
+ CO
2
NH
2
Chuyển Amin nhờ transaminase:
R
1
CHCOOH + R
2
COCOOH
R
1
COCOOH + R
2
−CH – COOH
NH3
NH3
Urea
Urea
CO
CO
2
2
+ 2NH

Ë
C HIE
C HIE
Ä
Ä
U
U
Cơ
Cơ
cha
cha
á
á
t
t
TUYE
TUYE
Ä
Ä
T
T
Đ
Đ
O
O
Á
Á
I
I
Mỗimộtenzyme chỉ tác dụng lên

dụng lên một
kiểu liên kết
hóa họcnhất
định
ĐẶC HIỆU NHÓM
R – C – N – CH R – C - OH + NH
2
– CH
COOH
R’R’
H
COOH
O
Carboxyl
peptidase
H
2
O
Enzyme tác dụng lên mộtkiểu liên kết
hóa họcnhất định với điềukiệnmột
trong hai thành phầnthamgiatạo thành
liên kếtphảicócấutạo xác định
COOH Fumarathydratase
HO–CH CH–COOH
CH
2
-COOH HOOC-CH
L – malic Acid fumaric
Đ
Đ

-1
k
2
k
-2
-Nồng độ enzyme - Nồng độ cơ chất
-Các chấtkìmhãm -Cácchấthoạthóa
- Nhiệt độ - pH mơi trường
Vậntốcphản ứng enzyme
protein polypeptides
trypsin
white clear
Controlled variables:
•Volume and concentration of substrate (milk)
•Volume and concentration of enzyme (trypsin)
•pH (controlled by buffers)
•Temperature
Vậntốcphản ứng enzyme được xác định bằng thờigian
cơ chấtbị chuyểnhóahoặcsảnphẩm đượctạo thành
1.4.1. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme
E + S ES E + P
k
1
k
-1
k
2
k
-2
Trong điều kiện dư thừa cơ chất, nghĩa là [S] >>[E] thì tốc

• GọiV
1
là vậntốccủaphản ứng tạo thành phứcchấtES.
V
1
= k
1
[E][S]
• GọiV
-1
là vậntốccủaphản ứng tạo phân ly phứcchấtES
tạo thành E và S.
V
-1
= k
-1
[ES]
• GọiV2 làvậntốccủaphản ứng tạo thành E và P (sản
phẩm).
V
2
= k
2
[ES]
E + S ES E + P
k
1
k
-1
k

1
([E
0
]-[ES]) [S]
k
1
[E
0
] [S]
[ES] =
k
-1
+ k
2
+k
1
[S]
Nếu đặt K
m
= k
-1
+k
2
/ k
1
(K
m
: gọi là hằng số Michalis Menten)
Ta có: [ES] = [E
0

0 2 4 6 8
Cơ chất (μmole)
Sảnphẩm
80
60
40
20
0
S
+
E
↓
P
§å thÞ biĨu diƠn quan hƯ gi÷a (V) vμ nång ®é c¬
ch©t ([S]).
Km - ®Ỉc tr−ng cho ¸i lùc gi÷a enzym vμ c¬ chÊt:
¾Khi ([S] >> Km), V ®¹t cùc ®¹i (Vmax). Enzym
bÞ c¬ ch©t b·o hoμ.
¾Khi[S] << Km th×ph−¬ng tr×nh lμ V = Vm
[S]/Km, VËn tèc ph¶n øng phơ thc vμo[S]
¾Khi Km = [S] th× V = Vmax/2 Km lμ [S] mμ ë
®ã V = Vmax/2.
Bão hòa cơ chấtcủamộtenzyme
A. [S] thấp B. [S] = K
m
C. [S] cao, bão hòa
Km = [S] (units moles/L=M)
Khi vậntốcphản ứng bằng ½ Vmax
(1/2 of enzyme bound to S)
V

- Kìm hãm cạnh tranh: có cấu trúc gần giống cơ chất,
nó kết hợp với trung tâm hoạt động của Enzyme do đó
chiếm chỗ của cơ chất và làm giảm hoạt tính Enzyme:
E + S → ES → E + P
E + I → EI + S → EI + S (I là chất ức chế cạnh tranh).
* Kìm hãm khơng cạnh tranh (Uncompetitive
inhibition)
¶nh h−ëng cđa chÊt ho¹t ho¸
ChÊt ho¹t ho¸: Lμ nh÷ng chÊt lμm cho enzym tõ tr¹ng
th¸i kh«ng ho¹t ®éng thμnh tr¹ng th¸i ho¹t ®éng, tõ
tr¹ng th¸i ho¹t ®éng u sang tr¹ng th¸i ho¹t ®éng
m¹nh.
B¶n chÊt ho¸ häc:
¾ ChÊt ho¹t ho¸ gi¸n tiÕp: Tham gia ph¶n øng nh−ng
kh«ng t¸c dơng trùc tiÕp víi ph©n tư enzym. VD: Axit
ascorbic
¾ ChÊt ho¹t ho¸ trùc tiÕp: T¸c dơng vμo TTH§ hc lμm
biÕn ®ỉi cÊu h×nh kh«ng gian cđa ph©n tư enzym
• Ở độ rất thấp thì hoạt tính xúc tác
của enzym cũng rất thấp.
1.4.4.Ảnh hưởng của nhiệt độ
Nhưng điềunàychỉ xảyra
khi nhiệt độ tăng đến
nhiệt
độ tối ưu
. (thường khoảng
40
o
C)
Nhiệt độ mà tại đótốc độ

9 Hoạt tính xúc tác enzym giảm khi ở pH rất
thấp hoặc rất cao.
- Enzyme là một đa cation khi chúng trong môi
trường pH < pI
- Enzyme là một đa anion khi chúng trong môi
trường pH > pI
9 Tại giá trò pH môi trường bằng pI – (pHi đẳng
điện) enzyme bò kết tủa
ẢNH HƯỞNG CỦA pH
Reaction
Rate
Optimum pH
3 5 7 9 11
pH
• Enzymes hoạt động tốtnhất ở pH
opt
. Ngồi khoảng pH
thích hợpcủanóthìenzyme sẽ bị biến tính.
Tốc độ
phản ứng
pH
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
pepsin amylase
Ảnh hưởng củapH đếnhoạttínhenzyme
Optimum pH
10
AÛNH HÖÔÛNG CUÛA pH
Xác định hoạt độ của enzyme
• 1 Kat = 1mol cơ chất/giây = 60 mol/phút =….
• Số chuyển hóa = mol cơ chất đã chuyển hóa / phút

Các cơ chất được enzyme thủy phân thường
là protein, gluxit, lipit cơ chất này là có
"liên kết bị thủy phân"
•Liênkết peptit trong protein:
• Liên kết glucozit trong các polysacarit:
Một vài enzym hydrolase điểnhìnhvà
ứng dụng của chúng trong thựcphẩm
11
Hệ enzyme amylase
• Amylase thuộc nhóm enzyme thủy phân hydrolase
• Cơ chất tác dụng là tinh bột và glycogen
• Sảnphẩmcủasự thủy phân là dextrin, maltose, glucose
• Nguồngốc: nướcbọt, dịch tiêu hóa ở ngườivàđộng vật,
hạtnảymầm, nấmmốc, nấm men và vi khuẩn
• Các dạng chính: α-, β-vàγ-amylase
• pH tối thích cho α-amylase ở mầmlúanước là 5,3 (thực
hành pH = 5,0)
• Nhiệt độ tối thích 58 – 60
o
C (thực hành t
o
= 50
o
C)
• α-amylase đượchoạt hóa bởi Ca
2+
và Cl
-
. Bịứcchế bởi
Cu

+
3
HN C COO
-
R
1
H
+
3
HN C COO
-
R
2
H
+
Protease
Protease
l
l
à
à
nh
nh
ó
ó
m
m
enzym
enzym
thu

m
đơn
đơn
gi
gi
ả
ả
n
n
hơn
hơn
peptid
peptid
m
m
ạ
ạ
ch
ch
ng
ng
ắ
ắ
n
n
,
,
pepton
pepton
, acid

chim, bò sát, cá. Ở heo, bò, dê… pepsin tập trung
chủ yếu ở phần đáy dạ dày
• Pepsin thô là hỗnhợpcủa pepsin, gelatinase,
cathepsin. Pepsin heo thô chứa pepsin chính A và
pepsin phụ B, C, D và gastricsin.
• Cấutạo: Pepsin gồmmộtmạch polypeptide dài 329
amino acid, đầu C là alanin và đầu N là isoleucine.
Pepsin
• Pepsin dễ hút ẩm, tan trong nướccho
dung dịch đụclờ, không tan trong ethanol,
ester, chloroform. Điểm đẳng điệncủa
pepsin ở gầnpH=1.
• Pepsin thuỷ phân protein trong vùng acid
khá rộng từ 1.0-4.0. pH hoạt động tối ưu
của pepsin thay đổituỳ theo bảnchấtvà
trạng thái củacơ chất, thường pH trong
khoảng từ 1.8-2.2
12
Rennin
Rennin là mộtemzyme
phân giải protein (casein)
sữavàlàmđông tụ sữa,
đượctìmthấytrongdịch
tiêu hoá ở dạ dày bê.
Rennin là mộtemzyme
chuyên gây đông tụ sữa
nên người ta còn gọilà
emzyme đông tụ sữa điển
hình.
Rennin

C, điểm
đẳng điện pI = 9.0
• Khi phản ứng vớicơ chất thì tuỳ thuộcvào
bảnchấtcủacơ chấtmàpH tối ưusẽ khác
nhau. phản ứng với casein ở pH tối ưulà7.0
– 7.5, với albumin ở pH tối ưu 4.5 – 7.1 và với
gelatin lạicópH tối ưu 5.2 – 6.0
• Papain thuỷ phân protein thành các
polypeptide và các amino acid
FICIN
• Ficin đượctìmthấy trong nhựacây
thuộchọ ficus (sung, vả).
• Ficin là mộtloại protease thựcvậttrongcấutrúc
bậcmộtcóchứa nhóm –SH.
• trọng lượng phân tử khoảng 23.000 đến 27.000 Da
• nhiệt độ tối thích cho hoạt động xúc tác của ficin
50 – 65
o
C
• pI = 9.0 – 10.0
• Ficin không tan trong hầuhết dung môi hữucơ
nhưng ta mộtphầntrongnước và glycerine
Pectinase
• Pectinase là enzyme xúc tác sự phân hủy
các polymer pectin. Sự phân hủy pectin
trong tự nhiên thường xảy ra khi trái cây
chín.
• Pectinase cũng được ứng dụng nhiều trong
qua trình chế biếnthựcphẩm, đặcbiệtlàkhả
năng làm trong nướcquả. Việckiểmsoát

endocellulase
cellobiose / cellotetrose
Cellulose
exocellulase
Glucose
Quá trình phân giải cellulose của cellulase
Lipases
Triacylglycerol Æ diacylglycerol + fatty acid
Lipase phân nhỏ mỡ trong hệ tiêu hoá người, biến đổi
triglyceride trong dầu ăn thành monoglyceride và các axit béo
tự do
Cơ chế: Chúng xúc tác phản ứng thuỷ phân lầnlượttừng liên kết
chứ không cắt đứtcả 3 liên kết este cùng một lúc.quá trình xúc
tác của lipase thường chậmhơnso với quá trình xúc tác của
các enzyme khác như protease hay amylase.