Després de demostrar que els enzims podien funcionar fora d'una cèl·lula viva, el següent pas va ser determinar la seva naturalesa bioquímica. Molts dels primers treballadors van notar que l'activitat enzimàtica estava associada amb les proteïnes, però diversos científics (com el premi Nobel Richard Willstätter) van argumentar que les proteïnes eren merament portadors dels veritables enzims i que les proteïnes per si mateixes eren incapaços de catàlisi. No obstant això, el 1926, James B. Sumner va demostrar que l'enzim ureasa era una proteïna pura i la va cristalitzar; Sumner va fer el mateix per a l'enzim catalasa el 1937. La conclusió que les proteïnes pures poden ser enzims va ser provada definitivament per Northropites i Stanley, que van treballar en els enzims digestius pepsina (1930), trypsina i quimotrypsina. Aquests tres científics van ser guardonats amb el Premi Nobel de Química el 1946.
Premi Nobel de Química