Môn : Hóa sinh thực phẩm GVHD: ThS.Nguyễn Thị Mai Hương
LỜI MỞ ĐẦU
Enzyme là những chất xúc tác hữu cơ có tính đặc hiệu cao đối với cơ chất do tế
bào sống tổng hợp nên, điều khiển vận tốc và sự chuyển hóa của hàng ngàn phản ứng hóa
học xảy ra trong sinh chất. Với những ưu điểm như có nguồn gốc từ tự nhiên nên ít tác
hại đối với cơ thể, điều kiện xúc tác phản ứng ôn hòa, và có thể chiết tách được từ nhiều
nguồn nguyên liệu phổ biến trong tự nhiên… mà ngày nay Công nghệ enzyme rất phát
triển và được ứng dụng rộng rãi trong đời sống.
Enzyme có 6 lớp, trong đó enzyme thủy phân và enzyme oxy hóa khử được ứng
dụng đại trà nhất. Đặc biệt trong công nghiệp chế biến thực phẩm, chúng được ứng dụng
để tạo ra mùi vị và màu sắc đặc trưng cho sản phẩm, giúp thời gian sản xuất rút ngắn...
Tuy nhiên, bên cạnh những ưu điểm trên, những enzyme này cũng gây ra không ít bất lợi
cho quá trình chế biến và bảo quản, làm ảnh hưởng đến chất lượng và cảm quan của sản
phẩm thực phẩm.
Vì vậy, chúng ta cần phải nắm rõ cơ chế phản ứng và hiệu ứng của chúng để có
những điều chỉnh phù hợp về điều kiện sản xuất, bảo quản…nhằm đạt được hiệu quả cao
nhất khi ứng dụng vào sản xuất và cả trong chiết tách enzyme. Những ứng dụng và
những thông tin trên rất cần thiết cho việc mở rộng kiến thức, nghiên cứu, ứng dụng vào
thực tiễn .
Đó cũng là nội dung chúng em sẽ trình bày trong đề tài tiểu luận : Cơ chế và hiệu
ứng của phản ứng thủy phân và oxy hóa dưới xúc tác của Enzyme
TỔNG QUAN VỀ ENZYME
Nhóm 15
Page 1
Môn : Hóa sinh thực phẩm GVHD: ThS.Nguyễn Thị Mai Hương
Bất kỳ lúc nào trong cơ thể sống cũng có hàng trăm phản ứng hóa học xảy ra. Các
phản ứng này cung cấp năng lượng và duy trì sự cung cấp rất nhiều chất cần thiết cho
tăng trưởng và tái tạo. Ở đây, các phản ứng điều phối toàn bộ quá trình chuyển hóa có
được là nhờ vào sự sản xuất các chất đặc biệt, gọi là enzyme (trong tiếng Hy lạp en là
bên trong, zym là sự lên men). Đa số các enzyme có bản chất hóa học là protein, một số
khác có bản chất là acid nucleic (trong trường hợp ở viruts) có khả năng điều hòa, xúc tác

Page 2
Môn : Hóa sinh thực phẩm GVHD: ThS.Nguyễn Thị Mai Hương
• Ngược lại apoenzyme có tác dụng nâng cao hiệu lực xúc tác của coenzyme và
quyết định tính đặc hiệu của enzyme
III. TÍNH ĐẶC HIỆU
1. Đặc hiệu phản ứng : Một enzyme chỉ xúc tác cho một phản ứng.
2. Đặc hiệu cơ chất :
• Đặc hiệu tuyệt đối: chỉ có tác dụng lên một cơ chất nhất định
• Đặc hiệu tương đối: có khả năng tác dụng lên một kiểu nối hóa học nhất định
trong phân tử cơ chất.
• Đặc hiệu nhóm: có khả năng tác dụng lên một kiểu nối hóa học.
• Đặc hiệu quang học (còn gọi là đặc hiệu lập thể): chỉ tác dụng lên những đồng
phân lập thể nhất định.
IV. PHÂN LOẠI ENZYME
1. Phân loại theo cấu tạo :
• Enzyme một thành phần: Chỉ có thành phần cấu tạo duy nhất là protein.
• Enzyme hai thành phần: Một phần là protein được kết hợp với một thành phần
khác.
- Thành phần cấu tạo bởi protein gọi là Apoenzyme. Quyết định tính đặc hiệu cơ
chất.
- Thành phần không cấu tạo bởi protein, mà có khả năng tách ra gọi là
Coenzyme. Quyết định tính đặc hiệu phản ứng.
- Thành phần không cấu tạo bởi protein, mà không thể tách ra gọi là Cofacter.
2. Phân loại theo kiểu phản ứng:
Enzyme được phân loại thành 6 nhóm chính:
 Oxidoreductase
 Transferase
 Hydrolase
 Lyase
 Isomerase

2.7
2.7.1
Transferases (transfer of functional groups)
Transferring C-1 groups
Methyltransferases
Hydroxymethyltransferases and formyltransferases
Carboxyltransferases and carbamoyltransferases
Transferring aldehydic or ketonic residues
Acyltransferases
Glycosyltransferases
Transferring N-containing groups
Aminotransferases
Transferring P-containing groups
With an alcohol group as acceptor
2.3. 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 à XOH + YH
• Cách gọi tên: Tên của cơ chất được tách ra hydrolase
• Các enzyme thường gặp là esterase, phosphatase, nuclease, peptidase, lipase
2.4. Lyase
• Là enzyme phân cắt chất hữu cơ không có sự tham gia của nước
• Cách gọi tên: tên cơ chất + tên của nhóm được tách ra + lyase. Ex. Aspactate
ammonia lyase
Nhóm 15
Page 4
Môn : Hóa sinh thực phẩm GVHD: ThS.Nguyễn Thị Mai Hương
• Các enzyme thường gặp: decarboxylase, aldolase, hydratase,…

enzyme – cơ chất [ES]
• Với tác dụng của enzyme, hoạt tính của cơ chất tăng lên rõ rệt và chỉ cần 1 năng
lượng hoạt hóa nhỏ thì sẽ tạo thành sản phẩm
Nhóm 15
Page 5
Môn : Hóa sinh thực phẩm GVHD: ThS.Nguyễn Thị Mai Hương
Cơ chế tác dụng theo Michaelis-Menten
• Tạo nhanh phức ES, phức này không bền, phức được tạo nên do các liên kết hóa
học
• Dưới tác dụng của enzyme, cơ chất được biến đổi thành sản phẩm
• Sau khi tạo sản phẩm (P), enzyme được giải phóng ra và trở về trạng thái ban đầu
• Phản ứng tổng quát:
E + S  ES  ES
*
 EP  E + P
VII. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VẬN TỐC PHẢN ỨNG
 Nồng độ enzyme
 Nồng độ cơ chất
 Nhiệt độ
 pH
 Chất hoạt hóa
 Chất kìm hãm
CƠ CHẾ & HIỆU ỨNG CỦA PHẢN ỨNG THỦY
PHÂN VÀ PHẢN ỨNG OXY HÓA DƯỚI XÚC TÁC
CỦA ENZYME
A. ENZYME THỦY PHÂN
Nhóm 15
Page 6
Môn : Hóa sinh thực phẩm GVHD: ThS.Nguyễn Thị Mai Hương
I. Hệ enzym thủy phân (hydrolase)

bị thủy phân. Sự tạo thành phức hợp trực tiếp như thế với trung tâm phản ứng sẽ làm cho
sự đứt các liên kết và sự thủy phân được dễ dàng, thuận lợi. Enzym colinesteraza và
nhiều esteraza khác đều tác dụng thủy phân cơ chất theo cơ chế này.
Một cơ chế khác liên hệ tính tác dụng của enzym với sự khuyết electron của liên kết
bị thủy phân là: enzym làm tăng sự khuyết electron vốn đã tồn tại trước đó bằng cách tạo
thành liên kết tương ứng với cơ chất ở những vị trí ít nhiều gần gũi với liên kết bị thủy
phân. Nhờ vậy ,làm cho sự phân bố electron trong phân tử cơ chất bị thay đổi theo một
chiều hướng cần thiết, khiến cho việc đứt liên kết được dễ dàng hoặc khiến cho một trong
hai nguyên tử của liên kết tương tác được với các tác nhân ái nhân.
Nhóm 15
Page 7
Môn : Hóa sinh thực phẩm GVHD: ThS.Nguyễn Thị Mai Hương
III. Đặc điểm chung của trung tâm hoạt động của enzyme thủy phân
Đa số enzyme thủy phân (hydrolase) không có nhóm ngoại. Như vậy bắt buộc tâm
hoạt động của chúng phải có các gốc axitamin đặc hiệu.
Tâm hoạt động của enzyme hydrolase thường chứa nhóm imidazol của histidin và
nhóm hydroxyl của một trong số các gốc serin.
Nhiều hydrolase, người ta đã biết được thứ tự sắp xếp của các axitamin chung
quanh tâm hoạt động:
Kimotripxin A — Gly — Asp — Ser — Gly —
Tripxin — Gly — Asp — Ser — Gly —
Trombin — Asp — Ser — Gly —
Kimotripxin — Asp — Ser — Gly —
Colinesteraza — Gly — Glu — Ser — Ala —
Carboxylesteraza — Gly — Glu — Ser — Ala —
IV. Đặc điểm của các cơ chất bị enzyme thủy phân
1. Các cơ chất được enzyme thủy phân thường là protein, gluxit, lipit .v.v..
Theo Bernard Pullman và Alberte Pullman, đặc điểm chung của những cơ chất
này là có "liên kết bị thủy phân" do các nguyên tử tích điện dương tạo nên.
Người ta gọi các liên kết này là "liên kết nhị dương".

Ngoài ra do sự khác nhau về độ âm điện của nguyên tử carbon và oxy của liên kết C
= O, (có thể xem liên kết C = O như là sự lai hóa giữa cấu trúc đồng hóa trị C = O và cấu
trúc ion C
+
= O
-
) mà nguyên tử carbon cũng phải có điện tích tổng dương. Như vậy các
nguyên tử carbon và nitơ góp vào hệ thống electron π ít hơn một electron π. Còn nguyên
tử oxy góp vào hệ thống hơn một electron π, do đó có điện tích tổng âm.
Nếu biểu diễn các phần điện tích đó bằng δ thì sự phân bố điện tích trong liên kết
peptit như sau: -δ
3
O
+δ
1
R
1
C N R
2
H
Rõ ràng δ
3
= δ
1
+ δ
2
Và (1+ δ
3
) + (1- δ
2

+0.214
Nhóm 15
Page 9
0.744
+ δ
2
+0.25
Môn : Hóa sinh thực phẩm GVHD: ThS.Nguyễn Thị Mai Hương
R
1
C O R
2
+0.326
Trong este của axit phosphoric O
R O P O
P O
O
Trong este của axit sulfuric:
R O S
este của phenol: Ph — O — R
+ Liên kết trong các anhidrit, đặc biệt liên kết — P — O — P trong hợp chất
phosphat giàu năng lượng ATP: O O O
+0.153 +0.208 +0.204
Adenine riboza O P O P O P O
O
+0.393
O
+0.397
O
+0.364

A — B + H
2
O AH + BOH
Cơ chất + nước Sản phẩm
Nhìn sơ đồ chúng ta thấy: phản ứng thủy phân bởi enzym là phản ứng lưỡng phân.
Nhưng vì nồng độ của nước rất lớn coi như không thay đổi trong suốt thời gian phản ứng,
do đó vận tốc của phản ứng chỉ phụ thuộc nồng độ cơ chất. Như vậy, phản ứng thủy phân
bởi enzym là phản ứng đơn phân và bậc nhất.
Như chúng ta đều biết, trong các phản ứng đơn phân các phân tử khởi đầu sẽ phản
ứng một cách độc lập không phụ thuộc vào sự có mặt của những phân tử khác. Nếu gọi a
là số phân tử gam ban đầu của cơ chất, gọi x là số phân tử gam cơ chất bị thủy phân trong
khoảng thời gian từ t tới t + dt, thì x sẽ tỉ lệ với khoảng thời gian dt và số phân tử gam
còn lại (a – x) chưa bị thủy phân trong thời gian t ta sẽ có:
= = k(a – x)
Sau một số biến đổi ta sẽ có hệ thức để tính lượng cơ chất bị thủy phân trong
khoảng thời gian bất kỳ:
x = a(1 – e
-kt
)
Và hằng số vận tốc của phản ứng thủy phân bởi enzym k
1
:
1 =
Tuy vậy trong giai đoạn đầu khi mà nồng độ của cơ chất rất lớn thì vận tốc của phản
ứng coi như không thay đổi và phản ứng có thứ bậc không:
Nhóm 15
Page 11
Hydrolaza
Enzym
Môn : Hóa sinh thực phẩm GVHD: ThS.Nguyễn Thị Mai Hương

đó dịch thủy phân thu được có độ thuần khiết cao.
• Phản ứng thủy phân bởi enzym tiến hành ở nhiệt độ thấp và pH cao, nghĩa là ở
điều kiện tạo thành rất ít tạp chất (không có phản ứng đảo chiều và phản ứng phân hủy
như trong thủy phân bằng axit) do đó vừa giảm được yêu cầu về độ thuần khiết của
nguyên liệu (có thể thủy phân trực tiếp trên nguyên liệu), vừa có hiệu suất cao.
• Khi thủy phân bằng enzym còn cho phép điều chỉnh được thành phần hóa học
của sản phẩm, do đó làm tăng được mặt hàng.
• Enzym hydrolaza có thể thủy phân trong điều kiện nồng độ cơ chất rất cao do đó
giảm được chi phí hơi.
• Thời gian thủy phân của enzym hydrolaza dài hơn so với axit nhiều, do đó chu
kỳ sản xuất kéo dài.
Nhóm 15
Page 12
Môn : Hóa sinh thực phẩm GVHD: ThS.Nguyễn Thị Mai Hương
• Muốn có hiệu suất cao và chất lượng sản phẩm tốt phải có chế phẩm enzym tinh
khiết do đó phải có phân xưởng chuyên sản xuất chế phẩm tinh khiết này.
• Dung dịch do enzym thủy phân thường khó lọc hơn khi thủy phân bằng axit.
Nhằm phát huy các ưu điểm và khắc phục các nhược điểm của phương pháp thủy
phân bằng enzym, hiện nay trong một số ngành sản xuất thưucj phảm đang xuất hiện
phương pháp thủy phân mới: Phương pháp thủy phân bằng axit – enzym và bằng enzym
– axit.
Phương pháp mới này kết hợp được tính chất nhanh chóng và đơn giản của thủy
phân bằng axit và khả năng to lớn, tiềm tàng và đầy triển vọng của thủy phân bằng
enzym.
VII. Ý nghĩa của phản ứng thủy phân
Phản ứng thủy phân là phản ứng rất phổ biến và rất quan trọng trong bảo quản và
sản xuất thực phẩm. Do phản ứng thủy phân mà chất lượng các sản phẩm thực phẩm bị
giảm đi và cũng nhờ phản ứng thủy phân để tăng thêm phẩm chất cho thành phẩm. Qua
phản ứng thủy phân, không những chỉ các tính chất cảm quan mà các tính chất hóa học
của sản phẩm cũng bị biến đổi.

với sự tham gia của nước:
R-R’ + H-OH à R-H + R’-OH
Có 6 loại enzyme được xếp vào 2 nhóm: - Endoamylase ( enzyme nội bào)
- Exoamylase ( enzyme ngoại bào)
Endoamylase gồm có α-amylase và nhóm enzyme khử nhánh.
Nhóm enzyme khử nhánh này được chia thành 2 loại: Khử trực tiếp là Pullulanase ( hay
α-dextrin 6-glucosidase); khử gián tiếp là Transglucosylase (hay oligo-1,6-glucosidase) và
maylo-1,6-glucosidase.
Các enzyme này thủy phân các liên kết bên trong của chuỗi polysaccharide.
Exoamylase gồm có β-amylase và γ-amylase. Đây là những enzyme thủy phân tinh bột
từ đầu không khử của chuỗi polysaccharide.
+ Đặc tính và cơ chế tác dụng của enzyme amylase:
Tùy vào mỗi loại và vào các nguồn khác nhau sẽ có thành phần amino acid khác nhau.
a) Đặc tính của enzyme amylase:
 Tính chất vật lý :
- Trọng lượng phân tử của α-amylase nấm mốc: 45.000-50.000 D
- Amylase dễ tan trong nước, trong dung dịch muối và rượu loãng.
- Protein của các α-amylase có tính acid yếu và có tính chất của globuline.
- Điểm đẳng điện nằm trong vùng pH=4,2-5,7 ( Bernfeld P, 1951 ).
 Cấu tạo :
Mỗi loại α-amylase có một tổ hợp amino acid đặc hiệu riêng. α-amylase là một
protein giàu tyrosine, tryptophan, acid glutamic và aspartic. Các glutamic acid và aspartic
acid chiếm khoảng ¼ tổng lượng amino acid cấu thành nên phân tử enzyme.
α-amylase có ít methionine và có khoảng 7-10 gốc cysteine.
α-amylase là một metaloenzyme. Mỗi phân tử α-amylase đều có chứa từ 1 đến 30
nguyên tử gam Ca/1 mol, nhưng không ít hơn 1-6 nguyên tử gam/mol Ca tham gia vào sự
hình thành và ổn định cấu trúc bậc 3 của enzyme, duy trì hoạt động của enzyme. Do đó,
Ca còn có vai trò duy trì sự tồn tại của enzyme khi bị tác động bởi các tác nhân gây biến
tính và của các enzyme phân giải protein. Nếu phân tử amylase bị loại bỏ hết Ca thì nó sẽ
hoàn toàn mất hết khả năng thủy phân cơ chất.

Riêng α-amylase của Asp.Oryzae (thuộc chủng nấm mốc Aspergillus Oryzae) có
chứa phần phi protein là poly saccharide, nhưng nó không tham gia vào thành phần của
trung tâm hoạt động và nằm ở phía trong phân tử enzyme.
α-amylase của nấm mốc hầu như chỉ tấn công vào những hạt tinh bột bị thương tổn.
Sản phẩm cuối cùng của thủy phân α-amylase nấm mốc là glucose và maltose.
α-amylase của nấm sợi không tấn công vào liên kết α-1,6 glucoside của amilopectin,
nên khi thủy phân nó sẽ tạo thành các dextrin tới hạn phân nhánh. Đây là một cấu trúc
phân tử tinh bột do enzyme α-amylase phân cắt tạo thành các dextrin tới hạn phân
nhánh.Sản phẩm thủy phân cuối cùng của thủy phân α-amylase nấm sợi là maltose và
maltotriose.
b) Cơ chế tác dụng của enzyme
α
-amylase:
α-amylase (1,4-α-glucan-glucanhydrolase) có khả năng phân cách các liên kết α-
1,4 glucoside nằm ở phía bên trong phân tử cơ chất (tinh bột hay glycogen) một cách
ngẫu nhiên, không theo một trật tự nào cả.
Quá trình thủy phân tinh bột bởi α-amylase là một quá trình đa giai đoạn:
Ở giai đoạn đầu (giai đoạn dextrin hóa): chỉ một số phân tử cơ chất bị thủy phân tạo
một lượng lớn phân tử α-dextrin. Độ nhớt của hồ tinh bột giảm nhanh chóng.
Sang giai đoạn hai (giai đoạn đường hóa): các phân tử α-dextrin tiếp tục bị thủy
phân tạo ra các tetra-trimaltose không màu với thuốc thử iodine. Các chất này bị thủy
phân rất chậm bởi α-amylase cho đến khi tạo thành các disaccharide và cuối cùng là
monosaccharide.
Maltotetrose
Amylose à oligosaccharide à Maltotriose à 13%glucose
Malto 87% maltose
19% glucose
Amylopectin à 72% maltose
8% isomaltose
Dextrin phân tử thấp

để thay thế malt và còn bổ sung nguồn tinh bột cho quá trịnh lên men. Lý do là một phần để
tạo hương vị cho bia, màu sắc, độ cồn phù hợp cho người tiêu dùng và một phần là làm giảm
giá thành cho sản phẩm bia nhưng vẫn giữ được đặc trưng cho bia. Chính vì điều này, các
nhà sản xuất bia quan tâm đến việc sử dụng chế phẩm enzyme amylase cung cấp cho quá
trình thủy phân tinh bột .Enzyme này có ý nghĩa rất lớn trong việc làm bia, giúp sản xuất bia
ở qui mô công nghiệp.
Ngoài ra, trong sản xuất bia, người ta còn sử dụng chế phẩm enzyme cellulose có tác
dụng phá vỡ thành tế bào, tạo điều kiện để các thành phần có trong tế bào hạt thóat ra phía
ngoài nhờ đó chất lượng bia được nâng cao hơn. Một loại enzyme khác cũng được sử dụng
khá rộng rãi đó là gluco amylase, enzyme này được sử dụng để loại trừ O2 có trong bia, giúp
quá trình bảo quản bia kéo dài hơn rất nhiều.
Ứng dụng amylase trong sản xuất rượu:
Để sản xuất cồn từ nguồn nguyên liệu tinh bột, mỗi nước sử dụng các loại nguyên liệu
khác nhau.Ví dụ, ở Mỹ người ta sử dụng nguyên liệu từ bột ngô để sản xuất cồn, còn ở
Brazin lại sử dụng khoai mì, các nước khác sử dụng gạo hoặc tấm từ gạo. Qúa trình sản xuất
cồn trải qua hai giai đọan: giai đọan đường hóa và giai đọan rượu hóa.
Giai đoạn đường hóa: Người ta bắt buộc phải sử dụng enzyme amylase (không thể sử
dụng phương pháp thủy phân tinh bột bằng acid ). Người Nhật đã biết sử dụng enzyme của
nấm mốc trong quá trình đường hóa để sản xuất rượu Sake từ cách đây hơn 1700 năm.
Người Trung Quốc thì đã sử dụng nhiều loại nấm mốc để đường hóa rượu trong sản xuất
rượu cách đây 4000 năm. Còn người Việt Nam đã biết sản xuất rượu từ gạo cách đây hàng
ngàn năm.
Riêng ở Mỹ, mãi đến thế kỷ XIX khi Takamine người Nhật đưa nấm mốc Aspergillus
sang mới biết sử dụng enzyme này thay amylase của malt để sản xuất cồn. Chính vì thế mới
Nhóm 15
Page 16

Trích đoạn II.2 Các enzyme hoạt hóa oxy (oxydaza)

---