Enzymes: Chất xúc tác sinh học có thành phần là protein

Enzymes là gì?

Enzyme (hay còn gọi là men) là tên gọi của chất xúc tác sinh học có protein là thành phần cơ bản, được tạo thành từ các tế bào sinh vật. Enzyme tồn tại trong cơ thể con người, động vật và cả thực vật, hay bất cứ nơi nào tồn tại sự sống thì đều tồn tại enzyme.

Trong cơ thể, enzyme có tác dụng làm tăng tốc độ phản ứng hóa học, liên kết và biến đổi cấu trúc của các phân tử nhằm phục vụ cho nhiều hoạt động khác nhau như hô hấp, tiêu hóa, chức năng cơ và thần kinh. Cụ thể là:

• Với hệ tiêu hóa, enzym giúp cơ thể phá vỡ các phân tử phức tạp thành các phân tử đơn giản hơn như glucose, để sử dụng làm năng lượng.
• Enzyme trợ giúp quá trình sao chép DNA mỗi lần tế bào phân chia bằng cách tháo cuộn DNA và sao chép thông tin.
• Trong cơ thể, gan có chức năng phân hủy các chất độc với sự hỗ trợ của nhiều loại enzym khác nhau.

Trong những điều kiện nhất định thì enzym mới hoạt động hiệu quả, tốt nhất là vào khoảng 37°C. Dưới mức nhiệt độ này, tuy enzym vẫn hoạt động nhưng chúng hoạt động chậm hơn rất nhiều.

Cũng giống vậy, tùy thuộc vị trí của các enzym trong cơ thể, chúng chỉ có thể hoạt động trong một khoảng pH nhất định. Chẳng hạn, ở độ pH 7,5 thì các enzym trong ruột sẽ hoạt động được tốt nhất, trong khi đó ở độ pH 2, các enzym trong dạ dày hoạt động tốt nhất vì dạ dày có tính axit hơn nhiều.

Các enzyme sẽ thay đổi hình dạng gây khó khăn trong việc liên kết với cơ chất nếu nhiệt độ quá cao; môi trường quá axit hoặc quá kiềm.

Cơ thể chúng ta chứa hàng ngàn loại enzyme, điển hình là một số enzym dưới đây:

• Lipase có vai trò giúp tiêu hóa chất béo tại ruột;

• Amylase giúp chuyển hóa tinh bột thành đường;

• Maltase giúp chuyển hóa đường maltose thành glucose. Maltose được tìm thấy trong các loại thực phẩm như khoai tây, mì ống và bia;

• Trypsin giúp chuyển hóa protein thành các axit amin. Trypsin được tiết ở trong ruột non;

• Lactase là enzym cũng được tìm thấy ở ruột non, giúp chuyển hóa lactose thành glucose và galactose;

• Acetylcholinesterase giúp phân hủy chất dẫn truyền thần kinh acetylcholine trong dây thần kinh và cơ;

• Helicase là loại enzyme tháo xoắn DNA;

• DNA polymerase giúp tổng hợp DNA từ deoxyribonucleotide.

Có thể nói, nhờ có enzyme mà cơ thể chúng ta chuyển hóa tối đa dinh dưỡng thu được từ thức ăn nạp vào hàng ngày. Chúng ta sẽ hạn chế được tình trạng chậm tiêu sau khi ăn, nuôi dưỡng cơ thể hiệu quả hơn.

Điều chế sản xuất Enzymes

Enzyme tiêu hóa và enzyme chuyển hóa là ai loại enzyme chính được cơ thể người có thể tạo ra; trong đó các loại enzyme tiêu hóa được tiết ra trong tuyến nước bọt, dạ dày, tuyến tụy và ruột non giúp cơ thể tiêu hóa thực phẩm.

Trong khi đó, các loại enzyme chuyển hóa lại được sản sinh trong các tế bào, giúp cơ thể tổng hợp năng lượng và sử dụng năng lượng - yếu tố giúp con người có khả năng hít thở, suy nghĩ, di chuyển…

Cơ chế hoạt động của Enzymes

Enzym đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ sức khỏe chúng ta bởi sự có mặt của chúng vô cùng cần thiết cho việc duy trì sự sống hàng ngày.

Dù đã có nhiều nghiên cứu được các nhà khoa học tiến hành song cho đến nay vẫn còn nhiều điều về enzym chưa thể giải đáp cũng như chưa giải thích được enzyme trong các tế bào được hình hình theo cơ chế nào. Chỉ biết rằng, rất nhiều enzyme được bản thân sinh vật tự sản sinh ra để đáp ứng nhu cầu của cơ thể mà thôi.

Số lượng enzym trong cơ thể chúng ta phải tính đến hàng ngàn, cụ thể là có hơn 5.000 loại enzyme mang đến 25.000 tác dụng khác nhau. Mọi hoạt động trong cơ thể chúng ta, từ hấp thụ đến tiêu hóa, hay như các cử động chân tay, suy nghĩ cũng đều được các enzym điều khiển.

Để dễ hình dung về cơ chế hoạt động của Enzyme trong cơ thể, chúng ta có thể theo dõi qua công thức sau:

E + S → ES → P + E

Trong đó:

• E là Enzyme -Chất xúc tác;
• S là cơ chất (Substrate) – Các hoạt chất chịu tác động của Enzyme;
• ES là phức hợp Enzyme - Cơ chất;
• P là sản phẩm (Product).

Như vậy, công thức cho chúng ta thấy cơ chế hoạt động (xúc tác) của enzyme có 3 giai đoạn:

• Giai đoạn thứ nhất: Enzyme kết hợp với cơ chất bằng liên kết yếu tạo thành phức hợp Enzyme - Cơ chất (ES) không bền nhờ hình thành nhiều liên kết đặc biệt là liên kết hydrogen. Sự liên kết này làm thay đổi cấu hình không gian của cơ chất làm thay đổi động năng cũng như thế năng, kết quả là làm cho phân tử cơ chất trở nên linh hoạt hơn, nhờ đó tham gia phản ứng dễ dàng.

• Giai đoạn thứ hai: Xảy ra sự biến đổi cơ chất dẫn tới sự kéo căng và phá vỡ các liên kết đồng hóa trị tham gia phản ứng.

• Giai đoạn thứ ba: Enzyme xúc tác lên cơ chất tạo thành sản phẩm, còn enzyme được giải phóng ra dưới dạng tự do.

Như đã đề cập ở trên, enzyme có nhiều công dụng đối với cơ thể:

• Tác dụng phân giải: Enzyme giúp chuyển hóa hợp lý và cân bằng mọi chất dinh dưỡng được hấp thụ qua thức ăn, nước uống, từ đó nâng cao sức khỏe, cơ thể cũng được ngăn ngừa nhiều loại bệnh;

• Làm sạch máu: Enzyme có khả năng đào thải chất độc trong cơ thể ra bên ngoài qua đường mồ hôi, tiểu tiện; đồng thời cũng giúp chúng ta cân bằng cholesterol trong máu;

• Tác dụng kháng viêm, kháng khuẩn giúp diệt khuẩn; phục hồi tế bào làm lành vết thương cực nhanh.

• Bảo vệ hệ tiêu hóa: Enzyme hỗ trợ chức năng gan bài độc, giải độc, giúp những vi khuẩn có lợi trong đường ruột phát triển, từ đó thúc đẩy tiêu hóa;

• Tăng cường sức đề kháng: Enzyme tham gia bảo vệ, thúc đẩy quá trình trao đổi chất của tế bào, giúp tế bào sản sinh phát triển một cách khỏe mạnh.

Không có thông tin.

Hiện nay, việc sản xuất chế phẩm enzyme các loại đã và đang phát triển mạnh mẽ trên quy mô công nghiệp, không ngừng tăng về khối lượng, chủng loại và lĩnh vực ứng dụng.

Thực tế đã có hàng nghìn chế phẩm enzyme bán trên thị trường thế giới, các chế phẩm này đã được khai thác và tinh chế có mức độ tinh khiết theo tiêu chuẩn công nghiệp, ứng dụng.

Các chế phẩm enzyme ngày nay được ứng dụng rộng rãi vào trong các lĩnh vực: Y học, hoá học, thực phẩm, mỹ phẩm, nông nghiệp cũng như nhiều lĩnh vực khác.

Trong y dược

Trong y học, enzyme chiếm một vị trí rất quan trọng. Đặc biệt là các phương pháp định lượng và định tính enzyme trong hóa học lâm sàng và phòng thí nghiệm chẩn đoán.

Enzyme có nhiệm vụ:

• Enzym hỗ trợ việc phân tích xác định nồng độ cơ chất: Glucose, cholesterol…;
• Xác định hoạt tính xúc tác của enzyme trong mẫu sinh vật;
• Xác định nồng độ cơ chất với sự hỗ trợ của thuốc thử enzyme đánh dấu;
• Dùng enzyme để định lượng các chất, phục vụ công việc xét nghiệm chẩn đoán bệnh, ví dụ dùng để kiểm tra glucose nước tiểu;
• Dùng enzyme làm thuốc, ví dụ protease làm thuốc chống tắc nghẽn tim mạch, tiêu mủ vết thương, làm thông đường hô hấp, chống viêm, làm thuốc tăng tiêu hóa protein, thành phần của các loại thuốc dùng trong da liễu và mỹ phẩm…

Trong chăm sóc cá nhân

Enzyme được sử dụng trong các sản phẩm chăm sóc da để tẩy da chết. Hầu hết các enzyme đều rất tinh vi về cách thức và điều kiện để chúng hoạt hóa. Đôi khi để một số enzyme thực hiện một phản ứng đặc biệt, chúng cần nhiệt độ và độ pH thích hợp.

Một số enzyme phụ thuộc vào sự hiện diện của các enzym khác, được gọi là coenzyme, để hoạt hóa, hoặc chúng phụ thuộc vào nhiệt độ cụ thể của cơ thể. Đòi hỏi một quá trình đặc biệt phức tạp để kích thích hoạt động của enzymes thông qua việc bôi ngoài da.

Trong ngành sản xuất tiêu dùng

Enzym có trong một số sản phẩm gia đình để gia tăng tốc độ phản ứng hóa học: Bột giặt chứa enzym để phân hủy protein, tinh bột hoặc chất béo trong các vết bẩn trên quần áo; trong papain thì enzym sẽ phân hủy các protein ra thành các phân tử nhỏ hơn, từ đó giúp thịt mềm và dễ nhai hơn.

Trong hóa học

Do enzyme có cảm ứng cao đối với nhiệt độ, pH và những thay đổi khác của môi trường nên chúng được ứng dụng khá phổ biến trong hóa học: Dùng chế phẩm enzyme làm chất mang để gắn phức hợp enzyme xúc tác cho phản ứng nhiều bước trong quy trình tổng hợp glutathion, acid béo, alcaloid, sản xuất hormone, … Enzyme cũng như sử dụng trong công nghệ xử lý nước thải, sản xuất alcohol, amino acid, …

Bên cạnh đó, người ta dùng enzyme protease để nghiên cứu cấu trúc protein, dùng enzyme endonuclease để nghiên cứu cấu trúc nucleic acid,… Trong hóa phân tích, enzyme còn được dùng làm thuốc thử.

Trong công nghiệp thực phẩm

Trong công nghiệp thực phẩm, enzyme góp phần tạo nên sự đa dạng, phong phú và nâng cao chất lượng sản phẩm thực phẩm.

• Enzyme protease được sử dụng trong chế biến thịt giúp thịt mềm hơn, dễ tiêu hóa, tạo ra các loại dịch thủy phân giàu protein;
• Trong khi đó khi sử dụng trong sản xuất phomat, các enzyme renin và pepsin được khai thác tính đông tụ.
• Để sản xuất nước quả từ các nguyên liệu quả nghiền, nhà sản xuất dùng enzyme pectinase để giúp nước quả trong suốt, dễ lọc, hiệu suất tăng.

• Enzyme cellulase giúp tăng chất lượng thực phẩm nhờ làm tăng độ hấp thu, nâng cao phẩm chất về vị và làm mềm nhiều loại thực phẩm thực vật;
• Enzyme amylase được dùng phổ biến trong sản xuất bánh mì, rượu, bia,… Chế phẩm amylase đã làm thay đổi hoàn toàn chất lượng của bánh mì cả hương vị, màu sắc, độ xốp,... Trong sản xuất bánh kẹo, đường maltose thường được sử dụng là sản phẩm thủy phân tinh bột bằng enzyme amylase. Còn với việc sản xuất bia, giá thành được giảm đáng kể nhờ amylase được sử dụng có trong các hạt nẩy mầm thay thế malt.

Độ pH của dạ dày hoặc ruột cũng có thể ảnh hưởng đến hoạt động của enzyme. Phạm vi pH để enzym hoạt động hiệu quả nhất khá hạn chế: Nếu môi trường xung quanh chúng quá axit hoặc quá kiềm sẽ ảnh hưởng đến hình dạng và chức năng của enzyme.

Bên cạnh đó, hoạt động của enzyme trong cơ thể cũng bị ảnh hưởng bới chế độ ăn uống. Loại thực phẩm nào có chứa các enzyme tiêu hóa, như chuổi chẳng hạn, sẽ hỗ trợ cơ thể tiêu hóa tinh bột tốt hơn.

Ngoài ra, thói quen ăn kiêng, tình trạng sức khỏe tổng thể của cơ thể cũng sẽ ảnh hưởng đến mức độ sản xuất, lưu trữ và giải phóng các enzyme. Nếu chúng ta xây dựng một chế độ dinh dưỡng tốt, điều đó giúp enzyme hoạt động tốt hơn trong cơ thể.

Một số bệnh lý (viêm tụy, xơ nang hoặc ung thư tuyến tụy) có thể khiến các enzyme quan trọng mà cơ thể sản xuất bị giảm số lượng. Khi bạn nạp thức ăn, do không nhận đủ enzyme để tiêu hóa triệt để thức ăn, cơ thể sẽ không nhận được tất cả giá trị dinh dưỡng. Bổ sung enzyme lúc này, theo sự hướng dẫn của bác sĩ, là rất cần thiết.

Một khẩu phần ăn hợp lý sẽ nên gồm 85-90% thực vật (50% là ngũ cốc như gạo, đậu nguyên hạt; 30% là rau xanh và củ; 5-10% là trái cây và hạt), 10-15% protein động vật (cá, trứng, sữa đậu nành, một lượng giới hạn thịt gia súc và gia cầm). Bên cạnh đó, bạn nên bổ sung thêm vitamin và khoáng chất bổ sung, các loại trà thảo mộc, tảo biển, men bia, phấn, sáp ong,...

Điều quan trọng là bổ sung bất cứ thực phẩm nào thì cũng nên chọn loại thực phẩm tươi sống và mới nhất để thu được nhiều enzyme nhất.