BÁO CÁO ĐỀ TÀI HỌC PHẦN CÔNG NGHỆ ENZYM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ HĨA  BÁO CÁO ĐỀ TÀI HỌC PHẦN CƠNG NGHỆ ENZYM Giảng viên hướng dẫn: TS.Vũ Thị Cương Nhóm thực hiện: Nhóm – 2020DHHTP03 - K15 Nguyễn Thị Thanh Bình Trần Thị Hằng Nguyễn Thị Minh Hậu Lơ Thị Hoài Lã Thị Hương Hồ Duy Khánh Hà Nội, 10/2022 LỜI NĨI ĐẦU Cơng nghệ enzym lĩnh vực cơng nghệ sinh học đại, ngành sản xuất chế phẩm enzym Enzym chất xúc tác sinh học không độc hại, có hoạt lực xúc tác mạnh có chất protein Enzym phổ biến tự nhiên, cần thiết cho nhiều q trình hóa học tế bào sinh vật sống Trong năm qua sản lượng enzym tăng khối lượng, chủng loại lĩnh vực ứng dụng Các chế phẩm enzym sử dụng ngành công nghiệp thực phẩm, công nghiệp nhẹ, mỹ phẩm, công nghiệp tẩy rửa, nông nghiệp, nghiên cứu phân tích, dược phẩm bảo vệ sức khỏe Công nghệ enzim phát triển phụ thuộc nhiều không kiến thức chuyên sâu nghiên cứu sản xuất, mà phụ thuộc vào hiểu biết vận dụng giải vấn đề nghiên cứu công nghệ phát triển sản phẩm lĩnh vực vi sinh vật, hóa sinh, hóa lý đặc biệt enzim học. Vì vậy, nhóm chúng em tìm hiểu số nội dung sau: Một số quy trình sản xuất enzym cố định thực tế Các dạng chế phẩm enzym Những ứng dụng số enzyme như: Bromelain, Papain công nghệ thực phẩm y học Do kiến thức hạn chế, nội dung chủ yếu tham khảo qua báo chí qua mạng internet nên khơng tránh khỏi thiếu sót đề tài tiểu luận Nhóm mong nhận lời nhận xét, góp ý từ để tiểu luận hoàn thiện Cuối chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô giáo tận tình giảng dạy, hướng dẫn chúng em suốt q trình học tập MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU MỤC LỤC Tìm hiểu số quy trình sản xuất enzym cố định thực tế? 1.1 Phương pháp hấp phụ vật lí liên kết ion .3 1.2 Phương pháp gắn enzym liên kết đồng hóa trị .4 a) Gắn enzym lên chất mang liên kết đồng hóa trị b) Gắn enzym với liên kết đồng hóa trị .5 1.3 Phương pháp gói enzym khn gel .5 a) Enzym gói vào khuôn gel dạng hạt b) Enzym bị nhốt lỗ nhỏ sợi tổng hợp c) Gói enzym bao vi thể Trình bày dạng chế phẩm enzym? 2.1 Chế phẩm thô a) Chế phẩm thô từ canh trường lỏng b) Chế phẩm thô từ canh trường bề mặt .7 2.2 Chế phẩm kỹ thuật: 2.3 Chế phẩm enzym tinh khiết: Trình bày ứng dụng enzyme Bromelain, enzyme Papain công nghệ thực phẩm y học? 3.1 Ứng dụng enzyme Bromelain a) Trong Công nghệ thực phẩm: b) Trong Y học: 3.2 Ứng dụng enzyme Papain 12 a) Trong Công nghệ thực phẩm 12 b) Trong Y học 14 TÀI LIỆU THAM KHẢO 18 Tìm hiểu số quy trình sản xuất enzym cố định thực tế? 1.1 Phương pháp hấp phụ vật lí liên kết ion * Nguyên tắc: Hấp phụ enzym lên chất mang nhờ lực tương tác yếu chất mang protein enzym như: lực Van der Waalls, liên kết hydro liên kết kỵ nước Khi chất mang khơng có lỗ xốp, enzym bám bề mặt chất mang Khi chất mang có lỗ xốp, enzym chui vào lỗ xốp chất mang Nếu chất mang có chứa điện tích, liên kết enzym chất mang liên kết ion (bền so với hấp phụ) * Một số chất mang sử dụng  Chất mang hữu cơ: than hoạt tính, cellulose, tinh bột, dextran, collagen…  Chất mang vô cơ: silic, thủy tinh xốp,  Chất trao đổi ion: amberlit, CM cellulose…  Polyme tổng hợp: polyamit, nilon, polyvinyl… * Phương pháp điều chế: Cho chất mang enzym tiếp xúc nhau, sau rửa để loại phân tử bị gắn yếu lên chất mang * Các yếu tố ảnh hưởng:  Nồng độ protein enzym  pH  Lực ion môi trường  Nhiệt độ  Khối lượng phân tử chất chất mang * Ưu nhược điểm phương pháp Ưu điểm: điều chế dễ dàng điều kiện nhẹ nhàng nên giữ hoạt tín h enzym Có thể sử dụng cho tất loại reactor sinh học Có thể tái sử dụng chất mang Nhược điểm:do lực tương tác chất mang enzym yếu nên enzym dễ bị nhả hấp phụ khuấy trộn, thay đổi nhiệt độ pH, lực ion mơi trường… khó áp dụng sản xuất thực phẩm dược phẩm 1.2 Phương pháp gắn enzym liên kết đồng hóa trị a) Gắn enzym lên chất mang liên kết đồng hóa trị * Các chất mang thường sử dụng  Các polyme hữu cơ: polypeptit, polysaccarit  Các dẫn xuất cellulose: CM-cellulose, DEAE-cellulose, …  Các polyme tổng hợp  Các chất vô cơ: silicagel, bentonit, * Phương pháp: có hai phương pháp Gắn giai đoạn: q trình kết hợp enzym xảy qua giai đoạn chất mang có chứa nhóm có khả tham gia trực tiếp với nhóm amin protein enzym Gắn hai giai đoạn: Giai đoạn đầu để hoạt hóa chất mang cách đưa vào nhóm có khả phản ứng Giai đoạn hai giai đoạn kết hợp enzym * Ưu nhược điểm phương pháp Ưu điểm: Cố định enzym lên chất mang tạo độ bền cao cho liên kết protein chất mang, nên tránh m ất mát enzym q trình phản ứng Do phương pháp thích hợp reactor liên tục Nhược điểm: Lượng enzym cố định thường thấp phương pháp khác Hoạt tính enzym bị giảm biến đổi cấu trúc hình thể enzym trình cố định tiếp xúc hạn chế chất trung tâm hoạt động enzym b) Gắn enzym với liên kết đồng hóa trị Nguyên tắc liên kết chéo đồng hóa trị phân tử enzym lại với nhau, tạo thành cấu trúc đại phân tử không tan nhờ tác nhaanluowxng đa chức mà không cần đến chất mang Tác nhân kết gắn thường dùng glutaradehyt với tỉ lệ tác nhân enzym khoảng 1-10% Phương pháp có chi phí cao, hiệu Tuy nhiên liên kết tạo lại bền trước tác nhân pH, nhiệt độ Vì , phươn g pháp thường dùng kết hợp với phương pháp cố định khác 1.3 Phương pháp gói enzym khn gel * Nguyên tắc Phân tử enzym giữ mạng lưới không gian polyme không tan nước Gel điều chế từ polyacrylamit, hydroxyetyl-2-metacrylat tạo mạng lưới polyuretan, polyvinyl a) Enzym gói vào khn gel dạng hạt Enzym hịa tan dung dịch monome Sau monome polyme hóa với có mặt hay nhiều tác nhân tạo mạng lưới Gel cắt thành màng đặt chất mang rắn nghiền thành bột sau khử nước b) Enzym bị nhốt lỗ nhỏ sợi tổng hợp Enzym cho vào dung dịch phân tán sợi colagen dung mơi nước – metanol có khuấy từ.Các protein phía catot nhận mạng colagen có nhốt enzym.Hoặc nhốt enzym lỗ nhỏ mạng tổng hợp cách cho dịn g lỏng chảy tuần hồn bên sợi Phương pháp hạn chế phân cực bề mặt bịt lấp thường gặp phương pháp màng Cũng dùng phương pháp dinelli c) Gói enzym bao vi thể Nguyên tắc: nhốt enzym bao vi thể giới hạn màng bán thấm Màng có kích thước lỗ xốp đủ nhỏ để ngăn chặn khuếch tán enzym đủ lớn chất sản phẩm qua q trình phản ứng Cách gói enzym bao vi tinh thể - Polime hóa bề mặt liên pha - Phương pháp sấy lỏng - Phương pháp tách pha d) Phương pháp tiền polyme Tạo liên kết chéo tiền polyme chiếu quang để gói enzym: phương pháp tiến hành điều kiện nhẹ nhàng tránh thay đổi pH kiềm axit thời gian ngắn Các tính chất hóa lí gel định hướng trước cách chọn tiền polyme thích hợp Phương pháp tiền polyme uretan: cố định enzym cách trộn chất tiền polyme uretan với dung dịch nước enzym * Ưu điểm , nhược điểm phương pháp gói enzym khn gel Ưu điểm: + Khơng địi hỏi phải có nhóm phản ứng protein nên thích hợp với nhiều enzym + Tồn lượng enzym gói khn hay microcapsule nhận bề mặt tiếp xúc enzym chất lớn chất nhỏ + Có thể gói đồng thời nhiều enzym khn Nhược điểm: + Chỉ thích hợp cho những phản ứng mà chất có khối lượng phân tử nhỏ Kích thước lỗ xốp cần phải đủ lớn chất sản phẩm qua, điều đồng thời làm thất enzym Nếu sử dụng đại phân tử để cải thiệ n lỗ xốp mạng lưới lại gây cản trở khơng gian, làm giảm hoạt tính enzym + điều kiện để tiến hành polyme hóa , đặc biệt tạo gốc tự do, thường làm biến tính enzym + Gel bền nên khó sử dụng reactor kích thước nhỏ Trình bày dạng chế phẩm enzym? Trong thực tế sản xuất chế phẩm enzym sử dụng dạng khác nhau: chế phẩm thô, chế phẩm kỹ thuật chế phẩm tinh khiết tuỳ theo mục đích yêu cầu sử dụng 2.1 Chế phẩm thô a) Chế phẩm thô từ canh trường lỏng Môi trường nuôi vi sinh vật sau lọc, nồng độ enzym thấp, nên bước đầu người ta phải đặc Dịch lọc từ canh trường có nồng độ chất khô từ 46g/l cô đặc lên đến 15-20g/l nhiệt độ 35 ° C thiết bị có độ chân khơng cao Sau tiếp nhiệt độ 40-45° C để đạt nồng độ chất khô 3050g/l bổ sung chất bảo quản NaCl, glycerol, sorbitol, natribenzoat chế phẩm thô thu dạng lỏng bảo quản nhiệt độ thường từ 1-2 năm Hoặc bổ sung thêm chất ổn định vào dịch có nồng độ chất khơ 30-40g/1 Sau sấy phun thiết bị có nhiệt độ đầu 120° C đầu 40°C thu chế phẩm thô dạng bột b) Chế phẩm thô từ canh trường bề mặt Canh trường rắn sau nuôi vi sinh vật đem sấy nhiệt độ 40°C đến độ ẩm cịn khoảng 12% thu chế phẩm thơ dạng khơ Chế phẩm thơ sử dụng số lĩnh vực mà không làm ảnh hưởng đến chất lượng màu sắc, mùi vị sản phẩm như: công nghiệp sản xuất rượu cồn, công nghiệp thuộc da, công nghiệp giấy, xử lý môi trường… 2.2 Chế phẩm kỹ thuật: Là chế phẩm tinh chế sơ bộ, số protein enzym tạp tách Trong chế phẩm kỹ thuật thường chứa hỗn hợp vài enzym chủ yếu Chế phẩm kỹ thuật thường sử dụng công nghiệp thực phẩm để giữ màu sắc, hương vị chất lượng sản phẩm 2.3 Chế phẩm enzym tinh khiết: Trong chế phẩm loại hoàn toàn protein enzym tạp, lại enzym mong muốn Các chế phẩm dùng y học, nghiên cứu khoa học phân tích Trình bày ứng dụng enzyme Bromelain, enzyme Papain công nghệ thực phẩm y học? 3.1 Ứng dụng enzyme Bromelain a) Trong Công nghệ thực phẩm: - Được dùng làm mềm thịt chế biến thức ăn, hay làm xương khơ lồi chim thú - Làm mềm thịt dăm bông, chế biến xúc xích, thu hồi chế phẩm thịt hay cá - Được dùng thúc đẩy thủy phân đạm sản xuất nước chấm, sản xuất bột cá - Dùng bromelain thủy phân cá phế liệu dùng làm thức ăn cho người tạo dịch thủy phân có acid amin, peptide có giá trị dinh đưỡng dùng để thay cho protein sữa Ngồi bromelain cịn làm đơng sữa - Thu nhận chất ức chế protease - Bromelain dùng sản xuất rượu, bia để loại protine đục  b) Trong Y học: * Giúp ngăn ngừa ung thư Trong nghiên cứu, bromelain tìm thấy có tác dụng chống ung thư tự nhiên, bao gồm thúc tiêu diệt tế bào ung thư ngăn ngừa phát triển khối u * Điều trị rối loạn tiêu hóa Bromelain có lợi cho người có vấn đề đường ruột sau đây: bệnh viêm ruột, viêm loét đại tràng, chứng khó tiêu, ung thư ruột kết, táo bón, bệnh tiêu chảy, chứng ợ nóng * Hỗ trợ phục hồi nhanh sau chấn thương Bromelain enzyme có đặc tính chống viêm giảm đau mạnh Do cịn lựa chọn tuyệt vời cho bệnh nhân đau khới cấp mãn tính, Với đặc tính này, Bromelain thường dùng cho bệnh nhân sau phẫu thuật Nó giúp giảm đau, giảm sưng mơ, sưng khớp cứng khớp viêm xương khớp * Giúp ngăn ngừa điều trị nhiễm trùng xoang - Các chuyên gia cho Bromelain liệu pháp hiệu để hỗ trợ giảm triệu chứng viêm xoang triệu chứng ảnh hưởng đến hô hấp hay đường mũi 10 - Dùng bromelain đường uống có hiệu việc giảm sưng, nghẹt mũi dị ứng mũi - Nó giúp giảm đau, giảm sưng mô, sưng khớp cứng khớp viêm xương khớp * Tốt cho tim mạch: Bromelain phát có khả ức chế khả đơng máu tiểu cầu, giúp điều trị bệnh tim, tăng huyết áp (huyết áp cao), bệnh mạch máu đột quỵ * Hỗ trợ giảm cân: Một số nghiên cứu nhỏ cho thấy, Bromelain có thể giúp giảm cân cách ức chế sản xuất chất béo thúc đẩy đốt cháy chất béo 11 3.2 Ứng dụng enzyme Papain a) Trong Công nghệ thực phẩm * Chế biến thịt cá Đây ứng dụng quan trọng papain Các chế phẩm papain dùng để làm mềm thịt, làm tăng chất lượng cảm nhận hương vị người dùng Tùy theo tính chất thịt mà sử dụng chế phẩm thích hợp, tác dụng là: tăng chất lượng loại thịt, giảm thời gian chín thịt xuống nhiều lần * Cơng nghệ chế biến sữa 12 Papain có khả làm đơng tụ giảm độc tố sữa Tính chất từ lâu ứng dụng vào công nghiệp chế biến sữa, đặc biệt ứng dụng sản xuất mát.  * Công nghiệp sản xuất nước chấm Bản chất q trình sản xuất nước mắm trình thủy phân protein tới axit amin Enzyme Papaim giúp thời gian lên men rút ngắn * Công nghiệp sản xuất rượu bia Trong công nghiệp sản xuất rượu bia, enzyme Papain góp phần:  Tăng cao tỷ lệ nguyên liệu thay  Giảm thời gian lên men 13  Nâng cao hiệu thu hồi sản phẩm  Rượu bia đạt tiêu tốt khoảng 30% so với thông thường  Cải thiện hiệu kinh tế, tiết kiệm chi phí sản xuất * Cơng nghiệp sản xuất bánh quy Trong trình sản xuất, Papain cùng Amylase hoạt động làm tăng hàm lượng axit amin tự hàm lượng đường khử Mục đích để chúng tham gia vào phản ứng oxy hóa khử, kết cho bánh quy có mùi màu sắc hấp dẫn Ngồi ra, cịn làm giảm thời gian đảo trộn, tăng độ dẻo làm nhuyễn bột, tạo độ xốp nở tốt b) Trong Y học * Hỗ trợ tiêu hóa 14 - Papain hỗ trợ tiêu hóa thức ăn nhờ khả phân giải protein Có thể kết hợp enzyme số loại enzyme sản phẩm có tác dụng điều trị bệnh biếng ăn, ăn không tiêu - Papain cịn sử dụng việc tiêu hóa dị vật thừa từ thức ăn hay protein chết thể * Trị sỏi thận * Giảm đau viêm 15 - Papain giúp giảm triệu chứng đau bị đau viêm họng, đau nhức bắp vận động cường độ cao… * Giúp mau lành vết thương - Bạn dùng papain trực tiếp lên vết cắn côn trùng, vết thương bị nhiễm trùng, vết loét, để thúc đẩy điều trị chữa lành vết thương cách nhanh chóng * Điều trị nhiễm trùng 16 - Thành phần papain có công dụng điều trị nhiễm trùng nhờ chế phá hủy lớp protein, chống lại phát triển nấm virus gây nhiễm trùng 17 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] https://doc.edu.vn/tai-lieu/do-an-cong-nghe-co-dinh-enzym-va-ung-dung-52845/ [2] https://luanvan.co/luan-van/enzyme-co-dinh-va-cac-ung-dung-2594/ [3] Giáo trình cơng nghệ lên men – Đặng Thị Thu 18