CÔNG NGHỆ ENZYME CÔNG NGHỆ ENZYME GVHD ĐỖ VIỆT HÀ TRƯỜNG ĐH NÔNG LÂM TP HCM BM CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM 1 TRẦN TRƯƠNG THU THỦY 19139167 2 NGUYỄN TRẦN ANH THƯ 19139160 3 TĂNG VÕ MINH TÂM 17139125 4 LẠI THỊ THÚY 19139165 Thành viên nhóm 15 ỨNG DỤNG CN ENZYME TRONG XỬ LÝ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG 1 Giới thiệu tổng quan, cơ chế hoạt động và ứng dụng của enzyme 3 Tổng kết, định hướng tương lai phát triển của công nghệ enzyme trong xử lí ô nhiễm môi trường 2 Giới thiệu một số enzyme được ứng dụng trong.
TRƯỜNG ĐH NƠNG LÂM TP.HCM BM CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM CÔNG NGHỆ ENZYME GVHD: ĐỖ VIỆT HÀ Thành viên nhóm 15 1.TRẦN TRƯƠNG THU THỦY 19139167 NGUYỄN TRẦN ANH THƯ 19139160 TĂNG VÕ MINH TÂM 17139125 LẠI THỊ THÚY 19139165 ỨNG DỤNG CN ENZYME TRONG XỬ LÝ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG Giới thiệu tổng quan, chế hoạt động ứng dụng enzyme Giới thiệu số enzyme ứng dụng xử lí nhiễm mơi trường Tổng kết, định hướng tương lai phát triển công nghệ enzyme xử lí nhiễm mơi trường Hiện tượng nhiễm môi trường ứng dụng công nghệ enzyme xử lí nhiễm mơi trường: - Ơ nhiễm mơi trường tượng môi trường tự nhiên bị bẩn, đồng thời tính chất vật lý, hóa học, sinh học môi trường bị thay đổi gây ảnh hưởng xấu tới sức khỏe người sinh vật khác - Các loại ô nhiễm môi trường phân theo hình thức sau: + Ơ nhiễm mơi trường đất + Ơ nhiễm mơi trường nước + Ơ nhiễm mơi trường khơng khí + Ơ nhiễm tiếng ồn - Tình trạng nhiễm mơi trường diễn khắp nơi giới đặc biệt nước phát triển, không nhắc tới Việt Nam Bên cạnh ô nhiễm mơi trường khơng khí, đất chất thải chưa qua xử lý xả thẳng môi trường, Việt Nam đối mặt với mức độ ô nhiễm nguồn nước vơ nghiêm trọng việc ứng dụng cơng nghệ enzyme vào xử lí nhiễm mơi trường xem giải pháp hàng đầu để giảm thiểu việc ô nhiễm môi trường Tổng quan: Enzyme gì? ● Enzyme chất xúc tác sinh học, tế bào sống sản xuất ra, có tác dụng tăng tốc độ hiệu suất phản ứng hoá sinh, mà sau phản ứng giữ nguyên khả xúc tác * Cơ chế hoạt động enzyme bao gồm ba bước chính: ● ● ● Cơ chất (Substrate) liên kết với enzyme (Enzyme) để hình thành phức hệ enzyme - chất (E - S complex) Enzyme xúc tác phản ứng biến đổi chất thành sản phẩm (Product), tạo thành phức hệ E-P Sản phẩm P giải phóng enzyme E ỨNG DỤNG CỦA ENZYME + Cơng nghệ enzyme lĩnh vực công nghệ sinh học đại sản xuất chế phẩm enzyme - định hướng phát triển công nghiệp vi sinh Công nghiệp enzyme phát triển gắn liền với nghiên cứu sản xuất, kiến thức lĩnh vực vi sinh vật, hóa sinh, hóa lý, hóa keo, di truyền đặc biệt enzyme + Ngày enzyme sử dụng rộng rãi nhiều ngành công nghiệp như: y dược, công nghệ thực phẩm, công nghiệp thuộc da, dệt, nông nghiệp, đặc biệt việc ứng dụng công nghệ enzyme xử lí nhiễm mơi trường Nguồn gốc enzym dùng để xử lí mt nhiễm( TV, ĐV,VSV) Ví dụ: Enzyme Amylase , Enzyme Catalase, Enzyme Peroxidase + Nhiều nghiên cứu chứng minh Enzym có nhiều khả triển vọng giải vấn đề giám định xử lí nhiễm mơi trường Hầu hết quy trình xử lí rác thải sử dụng hai phương pháp hóa lý hay sinh học hay kết hợp.Phương pháp xử lí Enzym trung gian hai phương pháp truyền thống , bao gồm phương trình hóa học sở hoạt động chất xúc tác chất sinh học Enzym hoạt động chất nhiễm đặc biệt khó xử lí để loại chúng băng cách kết tủa hay chuyển chúng thành dạng khác.Ngồi ra, enzyme làm thay đổi đặc tính chất thải đưa chúng dạng dễ xử lí hay chuyển thành sản phẩm có giá trị 0 ỨNG DỤNG CN ENZYME TRONG XỬ LÝ Ơ NHIỄM MƠI TRƯỜNG Xử lí nước thải (enzyme Catalase, enzyme Peroxidase, enzyme Lipase, enzyme Cellulase, ) 02 03 Xử lí chất thải cơng nghiệp (enzyme Catalase, enzyme Protease,enzyme Lipase, enzyme Cellulase,…) Xử lí rác chất phân hủy môi trường (enzyme Protease, enzyme Lipase, enzyme Cellulase, …) Xử lí đất (enzyme Cyanide hydratase,enzy me Cellulase,…) MỘT SỐ ENZYME ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG 1.Enzyme Catalase: (EC 1.11.1.6) - Nguồn gốc: là loại enzyme phổ biến tìm thấy gần tất sinh vật sống tiếp xúc với oxy (như vi khuẩn, thực vật động vật ví dụ Methanosarcina barkeri…) - Cơ chế: Xúc tác phản ứng đặc hiệu phân hủy H2O2 (xúc tác sự phân hủy hydro peroxide thành nước và oxy) H2O2 + H2R → 2H2O + R - Vai trị: phân hủy formaldehyde, formic acid, phenol, acetaldehyde alcohol – chất độc hại với môi trường thành chất khác nguy hiểm hơn, độc hại - Ứng dụng: Xử lý chất độc hại thải nước thải nhà máy chế biến sữa, phomat nhà máy dệt, sợi Enzyme Peroxidase (POD) kí hiệu EC 1.11.1.7 - Nguồn gốc: POD enzyme có nhiều củ cải trắng loại họ đậu - Cơ chế: xúc tác phân hủy hợp chất peroxide Đối với hầu hết phản ứng hóa học có tham gia enzyme peroxidase, chất tối ưu hydrogen peroxide - Vai trò: + Xử lý chất khó phân hủy, nguy hiểm phenol, aniline, benzidine thành chất độc hại + Phản ứng polime hóa thành kết tủa dễ dàng loại bỏ khỏi chất lỏng nhờ trình lắng đọng - Ứng dụng: dùng xử lý chất có nước thải lọc dầu, sản phẩm cao su, than đá Enzyme Cyanide hydratase (EC 4.2.1.66) Enzyme Cyanide hydratase (EC 4.2.1.66) : - Nguồn gốc: Cyanide hydratase sản sinh từ nấm thích hợp, số vi khuẩn Gram(-) Alcaligenes denitrificans - Cơ chế: chuyển hóa cyanide nước thải công nghiệp thành amoniac fomat qua bước phản ứng, không bị ảnh hưởng ion thường có nước thải (Fe2+, Zn2+, Ni2+) hay chất hữu formamide, acetamide - Ứng dụng: Xử lý chất thải Cyanure ●4 ENZYME PROTEASE * Protease ( phân hủy nhóm Protein) - Nguồn gốc: Được tạo tế bào sinh vật, không độc hại, thân thiện với môi trường (như vi khuẩn Bacillus subtilis, B.mesentericus, B.thermopoteoliticus số giống thuộc chi Clostridium, nấm mốc xạ khuẩn - Cơ chế: Ezyme protease enzyme thủy phân liên kết peptide (-CO-NH-) phân tử protein giải phóng acid amin, pepton dittripepton - Vai trò: Được sử dụng để tận dụng nguồn phế thải từ nguồn protein để phế thải khơng cịn tác nhân gây nhiễm mơi trường ; xử lí phế thải protein tồn động dịng chảy thành dạng dung dịch rửa trơi khơng cịn mùi thối - Ứng dụng : Làm chất tẩy rửa, cơng nghiệp thuộc da, xử lí phim X-quang, xử lí rác thải,… * Enzyme Lipase: Enzyme Lipase - Nguồn gốc: chế phẩm enzyme thu từ trình lên men chìm chủng vi sinh vật sản xuất lipase cao Nhiều loài chi nấm Aspergillus, Penicillium, Rhizobus,v.v… sinh lipase mạnh Hầu hết Lipase vi khuẩn có nguồn gốc từ Bacillus - Cơ chế : loại enzyme xúc tác cho trình thủy phân chất béo (lipid) , giúp chuyển hóa mỡ triglycerid thành glycerol acid béo - Vai trò: Phân giải dầu mỡ, thuỷ phân chất béo (lipid) đặt biệt chất béo trung tính thành diglyceride, monoglyceride, acid béo tự glycerol Đóng vai trị quan trọng xử lý nước thải thực phẩm nhiều chất béo - Ứng dụng: Dùng xử lý môi trường, nước thải ngành công nghiệp sản xuất giấy bột giấy 6 ENZYME CELLULASE * Cellulase - Phân hủy nhóm Cellulose -Nguồn gốc: số số enzyme sản xuất chủ yếu nấm, vi khuẫn động vật nguyên sinh sản xuất chủ yếu nấm (như A.niger, A.candidus, A.oryzae), vi khuẩn (Bacillus subtilis, Bacillus pumilis), xạ khuẩn (Actinomyces griseus, Streptomyces reticuli) động vật nguyên sinh - Cơ chế: Cellulase phức hệ enzyme thủy phân cellulose số polysaccharide tạo thành phân tử đường - β glucose - Ứng dụng: Đây enzyme ứng dụng rộng rãi đứng sau enzyme protease amylase Các enzyme cellulase có ứng dụng lĩnh Vai trò: -Phân giải chất thải có chứa Cellulose -Chuyển hố hợp chất kiểu lignocellulose cellulose rác thải tạo nên nguồn lượng TỔNG KẾT: NHẬN XÉT Công nghiệp enzyme phát triển gắn liền với nghiên cứu sản xuất, kiến thức lĩnh vực vi sinh vật, hóa sinh, hóa lý, hóa keo, di truyền đặc biệt enzyme Phương pháp xử lí rác thải enzyme trung gian hai phương pháp truyền thống hóa lý sinh học, dựa sở chất xúc tác sinh học Phương pháp xử lí Enzyme so với phương pháp thơng thường có ưu điểm sau :được áp dụng với chất sinh học khó xử lí, tác dụng vùng nồng độ chất ô nhiễm môi trường cao, số Enzyme riêng biệt có tác dụng phạm vi rộng PH, nhiệt độ độ mặn, không gây biến đổi bất thường, không gây cản trở phá vỡ cân sinh thái Việc sản xuất chế phẩm enzyme loại phát triển mạnh mẽ quy mô công nghiệp, không ngừng tăng khối lượng, chủng loại lĩnh vực ứng dụng Nhiều nghiên cứu chứng minh enzyme có khả triển vọng giải vấn đề giám định xử lí nhiễm mơi trường nhanh, rẻ đáng tin cậy, với dụng cụ đơn giản so với hệ thống xử lí hành Định hướng phát triển: - Enzyme sử dụng chất nhiễm đặc biệt khó xử lí để loại chúng cách kết tủa, chuyển chúng thành dạng khác Ngồi ra, chúng làm thay đổi đặc tính chất thải đưa chúng dạng dễ xử lí, chuyển thành sản phẩm có giá trị - Xử lý nhiễm mơi trường có nhiều biện pháp kỹ thuật khác nhau, phương pháp có hiệu định Hiện nay, sử dụng công nghệ vi sinh enzyme xu hướng ứng dụng nhiều Những biện pháp khơng có hiệu mà cịn tạo nhiều sản phẩm thương mại khác dùng nông nghiệp, từ trình xử lý phụ phẩm thải nhà máy thực phẩm MỘT SỐ ỨNG DỤNG CN ENZYME Xử lí chất thải Lignocenllulose phương pháp sinh học Xử lí sinh học ủ phân bón từ chất thải cellulose Tổng hợp Tên Nguồn gốc Enzyme Catalase: Được tìm thấy gần tất (EC 1.11.1.6) sinh vật sống tiếp xúc với oxy (như vi khuẩn, thực vật động vật ví dụ Methanosarcina barkeri…) Cơ chế Xúc tác phản ứng đặc hiệu phân hủy H2O2 (xúc tác phân hủy hydro peroxid thành nước oxy) H2O2 + H2R → 2H2O + R Vai trị Có thể phân hủy formaldehyde, formic acid, phenol, acetaldehyde alcohol – chất độc hại với môi trường Trong lĩnh vực Dạng sử dụng Xử lý chất độc Hòa tan hại thải nước thải nhà máy chế biến sữa, phomat nhà máy dệt Có nhiều củ Enzyme Peroxidase (POD) cải trắng loại họ đậu (EC 1.11.1.7) xúc tác phân hủy hợp chất peroxide , chất tối ưu hydrogen peroxide -Xử lý chất khó phân hủy, nguy hiểm phenol, aniline, benzidine thành chất độc hại -Phản ứng polime hóa thành kết tủa dễ dàng loại bỏ khỏi chất lỏng nhờ trình lắng đọng Dùng xử lý chất có nước thải lọc dầu, sản phẩm cao su, than đá Hòa tan Enzyme Cyanide hydratase (EC 4.2.1.66) Enzyme Protease Được sản sinh từ nấm thích hợp, số vi khuẩn Gram(-) Alcaligenes denitrificans Chuyển hóa cyanide nước thải công nghiệp thành amoniac fomat chuyển hóa cyanide nước thải cơng nghiệp thành amoniac fomat qua bước phản ứng, không bị ảnh hưởng ion thường có nước thải (Fe2+, Zn2+, Ni2+) hay chất hữu formamide, acetamide Được tạo Ezyme protease Được sử dụng để tận tế bào sinh enzyme thủy phân dụng nguồn phế vật (như vi khuẩn liên kết pectid (- thải từ nguồn protein Bacillus subtilis, CO-NH-) phân để phế thải B.mesentericus, B.thermopoteoliticus tử protein giải phóng khơng cịn tác số giống thuộc acid amin, pepton nhân gây ô nhiễm mơi trường ; xử lí chi Clostridium, nấm dittripepton mốc xạ khuẩn) phế thải protein tồn động dòng chảy thành dạng dung dịch rửa trơi khơng cịn mùi thối Xử lý chất thải Cyanure Cố định Làm chất tẩy rửa, công nghiệp thuộc da, xử lí phim X-quang, xử lí rác thải,… Hòa tan Enzyme Lipase Enzyme Cellulase chế phẩm enzyme thu từ trình lên men chìm chủng vi sinh vật sản xuất lipase cao Nhiều loài chi nấm Aspergillus, Penicillium, Rhizobus,v.v… sinh lipase mạnh Hầu hết Lipase vi khuẩn có nguồn gốc từ Bacillus Được sản xuất chủ yếu nấm, vi khuẫn động vật nguyên sinh sản xuất chủ yếu nấm (như A.niger, A.candidus, A.oryzae), vi khuẩn (Bacillus subtilis, Bacillus pumilis), xạ khuẩn (Actinomyces griseus, Streptomyces reticuli) động xúc tác cho trình thủy phân chất béo (lipid), giúp chuyển hóa mỡ triglycerid thành glycerol acid béo Cellulase phức hệ enzyme thủy phân cellulose số polysaccharide tạo thành phân tử đường - β glucose Phân giải dầu mỡ, thuỷ phân chất béo (lipid) đặt biệt chất béo trung tính thành diglyceride, monoglyceride, acid béo tự glycerol Đóng vai trò quan trọng xử lý nước thải thực phẩm nhiều chất béo Dùng xử lý môi trường, nước thải ngành công nghiệp sản xuất giấy bột giấy -Phân giải chất thải có chứa Cellulose -Chuyển hoá hợp chất kiểu lignocellulose cellulose rác thải tạo nên nguồn lượng Đây enzyme ứng dụng rộng rãi đứng sau enzyme protease amylase Các enzyme cellulase có ứng dụng lĩnh vực xử lý nước thải nhà máy giấy Cố định LINK THAM KHẢO ● https ://www.google.com/search?q=lipase%20structure&tbm=isch&rlz=1C1CHBF_enVN85 6VN856&hl=vi&sa=X&ved=0CB0QtI8BKABqFwoTCJiynb-5_QCFQAAAAAdAAAAABBA&biw=1349&bih=657#imgrc=KUyRR1sVLGLOfM ● https://vi.wikipedia.org/wiki/Cellulase ● https://tailieu.vn/doc/tieu-luan-nghien-cuu-enzyme-amylase-456200.html ● https://vi.wikipedia.org/wiki/Amylase ● https://www.google.com/search?q=t%E1%BB%95ng+quan+v%E1%BB%81+enzym e&rlz=1C1CHBF_enVN856VN856&oq=t%E1%BB%95ng+quan+v%E1%BB%81+enzyme& aqs=chrome 69i57j0i512l3j0i22i30l2.6858j0j15&sourceid=chrome&ie=UTF-8 ● https://ktcn.vhu.edu.vn/vi/tin-moi-1/ung-dung-cua-enzyme-trong-doi-song ● https://nongnghiep.vn/y-nghia-vai-tro-cua-enzym-trong-cuoc-song-d170516.html ... tương lai phát triển công nghệ enzyme xử lí nhiễm mơi trường Hiện tượng nhiễm môi trường ứng dụng công nghệ enzyme xử lí nhiễm mơi trường: - Ơ nhiễm mơi trường tượng môi trường tự nhiên bị bẩn,... LẠI THỊ THÚY 19139165 ỨNG DỤNG CN ENZYME TRONG XỬ LÝ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG Giới thiệu tổng quan, chế hoạt động ứng dụng enzyme Giới thiệu số enzyme ứng dụng xử lí nhiễm mơi trường Tổng kết, định... ỨNG DỤNG CN ENZYME TRONG XỬ LÝ Ơ NHIỄM MƠI TRƯỜNG Xử lí nước thải (enzyme Catalase, enzyme Peroxidase, enzyme Lipase, enzyme Cellulase, ) 02 03 Xử lí chất thải cơng nghiệp (enzyme Catalase, enzyme