Tìm hiểu về một số quy trình sản xuất enzym cố định trong thực tế? 3 Phương pháp hấp phụ vật lí và liên kết ion
Phương pháp gắn enzym bằng liên kết đồng hóa trị
a) Gắn enzym lên chất mang bằng liên kết đồng hóa trị
* Các chất mang thường sử dụng
Các polyme hữu cơ: polypeptit, polysaccarit
Các dẫn xuất của cellulose: CM-cellulose, DEAE-cellulose, …
Các polyme tổng hợp Các chất vô cơ: silicagel, bentonit,
* Phương pháp: có hai phương pháp
Gắn một giai đoạn: quá trình kết hợp enzym có thể xảy ra qua một giai đoạn nếu chất mang có chứa các nhóm có khả năng tham gia trực tiếp với nhóm amin của protein enzym
Gắn hai giai đoạn: Giai đoạn đầu để hoạt hóa chất mang bằng cách đưa vào các nhóm có khả năng phản ứng hơn Giai đoạn hai là giai đoạn kết hợp enzym.
* Ưu nhược điểm của phương pháp Ưu điểm: Cố định enzym lên chất mang tạo độ bền cao cho liên kết giữa protein và chất mang, nên tránh được sự m ất mát enzym trong quá trình phản ứng Do đó phương pháp này rất thích hợp trong các reactor liên tục
Nhược điểm: Lượng enzym cố định thường thấp hơn các phương pháp khác Hoạt tính enzym có thể bị giảm do sự biến đổi cấu trúc hình thể enzym trong quá trình cố định và do sự tiếp xúc hạn chế giữa cơ chất và trung tâm hoạt động của enzym b) Gắn enzym với nhau bằng liên kết đồng hóa trị
Nguyên tắc liên kết chéo đồng hóa trị các phân tử enzym lại với nhau, tạo thành cấu trúc đại phân tử không tan nhờ các tác nhaanluowxng hoặc đa chức mà không cần đến các chất mang
Tác nhân kết gắn thường dùng là glutaradehyt với tỉ lệ tác nhân enzym khoảng 1-10%.
Phương pháp này có chi phí cao, kém hiệu quả Tuy nhiên liên kết tạo ra lại rất bền trước các tác nhân pH, nhiệt độ Vì vậy , phươn g pháp này thường được dùng kết hợp với một trong những phương pháp cố định khác.
Phương pháp gói enzym trong khuôn gel
Phân tử enzym được giữ trong mạng lưới không gian của một polyme không tan trong nước.
Gel có thể được điều chế từ các polyacrylamit, hydroxyetyl- 2-metacrylat tạo mạng lưới bằng polyuretan, polyvinyl a) Enzym được gói vào khuôn gel dưới dạng hạt
Enzym được hòa tan trong một dung dịch monome Sau đó monome này được polyme hóa với sự có mặt của một hay nhiều tác nhân tạo mạng lưới Gel có thể được cắt thành các màng đặt trên một chất mang rắn hoặc nghiền thành bột sau khi khử nước b) Enzym bị nhốt trong các lỗ nhỏ của các sợi tổng hợp
Enzym được cho vào các dung dịch phân tán sợi colagen trong dung môi nước – metanol và có khuấy từ.Các protein đi về phía catot và ở đó nhận được các mạng colagen có nhốt enzym.Hoặc có thể nhốt enzym trong các lỗ nhỏ của mạng tổng hợp bằng cách cho các dòn g lỏng chảy tuần hoàn bên trong sợi Phương pháp này hạn chế được sự phân cực bề mặt và sự bịt lấp thường gặp ở phương pháp màng Cũng có thể dùng phương pháp dinelli c) Gói enzym trong bao vi thể
Nguyên tắc: nhốt enzym trong một bao vi thể giới hạn bởi một màng bán thấm Màng này có kích thước lỗ xốp đủ nhỏ để ngăn chặn sự khuếch tán enzym ra ngoài nhưng đủ lớn để cho cơ chất và sản phẩm đi qua trong quá trình phản ứng.
Cách gói enzym trong bao vi tinh thể
- Polime hóa ở bề mặt liên pha
- Phhưươơnng phááp táácch phha d) Phương pháp tiền polyme
Tạo liên kết chéo giữa các tiền polyme bằng chiếu quang để gói enzym: phương pháp này có thể tiến hành ở điều kiện nhẹ nhàng tránh được các thay đổi pH quá kiềm hoặc axit trong thời gian ngắn Các tính chất hóa lí của gel có thể định hướng trước bằng cách chọn các tiền polyme thích hợp
Phương pháp tiền polyme uretan: cố định enzym bằng cách trộn các chất tiền polyme uretan với dung dịch nước của enzym
* Ưu điểm , nhược điểm của phương pháp gói enzym trong khuôn gel Ưu điểm:
+ Không đòi hỏi phải có các nhóm phản ứng của protein nên thích hợp với nhiều enzym
+ Toàn bộ lượng enzym đều được gói trong khuôn hay trong microcapsule và nhận được bề mặt tiếp xúc giữa enzym và cơ chất lớn trên một cơ chất nhỏ
+ Có thể gói đồng thời nhiều enzym trong cùng một khuôn
+ Chỉ thích hợp cho những những phản ứng mà cơ chất có khối lượng phân tử nhỏ Kích thước của lỗ xốp cần phải đủ lớn để cho cơ chất và sản phẩm đi qua, điều đó có thể đồng thời làm thất thoát enzym Nếu sử dụng các đại phân tử để cải thiệ n các lỗ xốp trong mạng lưới thì lại gây sự cản trở không gian, làm giảm hoạt tính của enzym.
+ các điều kiện để tiến hành polyme hóa , đặc biệt là sự tạo các gốc tự do, thường làm biến tính của enzym.
+ Gel kém bền nên khó sử dụng trong các reactor kích thước nhỏ.
Trình bày về các dạng chế phẩm của enzym?
Chế phẩm thô
a) Chế phẩm thô từ canh trường lỏng
Môi trường nuôi vi sinh vật sau khi lọc, nồng độ enzym rất thấp, nên bước đầu người ta phải cô đặc Dịch lọc từ canh trường có nồng độ chất khô từ 4- 6g/l được cô đặc lên đến 15-20g/l ở nhiệt độ 35 ° C trong thiết bị có độ chân không cao Sau đó cô tiếp ở nhiệt độ 40-45 ° C để đạt nồng độ chất khô 30- 50g/l rồi bổ sung chất bảo quản như NaCl, glycerol, sorbitol, natribenzoat chế phẩm thô thu được ở dạng lỏng có thể bảo quản ở nhiệt độ thường từ 1-2 năm Hoặc có thể bổ sung thêm chất ổn định vào dịch có nồng độ chất khô 30-40g/1 Sau đó sấy phun ở thiết bị có nhiệt độ đầu 120 ° C và đầu ra 40°C sẽ thu được chế phẩm thô dạng bột b) Chế phẩm thô từ canh trường bề mặt.
Canh trường rắn sau khi nuôi vi sinh vật được đem sấy ở nhiệt độ
Chế phẩm thô có thể sử dụng trong một số lĩnh vực mà không làm ảnh hưởng đến chất lượng màu sắc, và mùi vị của sản phẩm như: công nghiệp sản xuất rượu cồn, công nghiệp thuộc da, công nghiệp giấy, xử lý môi trường…
Chế phẩm kỹ thuật
Là chế phẩm đã được tinh chế sơ bộ, trong đó một số protein và enzym tạp đã được tách ra Trong chế phẩm kỹ thuật thường chứa hỗn hợp một vài enzym chủ yếu Chế phẩm kỹ thuật thường được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm để giữ màu sắc, hương vị và chất lượng sản phẩm.
Trình bày những ứng dụng của enzyme Bromelain, enzyme Papain trong công nghệ thực phẩm và y học?
Ứng dụng của enzyme Bromelain
a) Trong Công nghệ thực phẩm:
- Được dùng làm mềm thịt khi chế biến thức ăn, hay khi làm những bộ xương khô của các loài chim thú.
- Làm mềm thịt dăm bông, chế biến xúc xích, thu hồi những chế phẩm của thịt hay cá.
- Được dùng thúc đẩy thủy phân đạm trong sản xuất nước chấm, sản xuất bột cá
- Dùng bromelain thủy phân cá phế liệu dùng làm thức ăn cho người tạo ra các dịch thủy phân có acid amin, peptide có giá trị dinh đưỡng dùng để thay thế cho protein sữa Ngoài ra bromelain còn làm đông sữa
- Thu nhận các chất ức chế proteaease
- Bromelain còn được dùng trong sản xuất rượu, bia để loại protine vẫn đục b) Trong Y học:
* Giúp ngăn ngừa ung thư
Trong các nghiên cứu, bromelain đã được tìm thấy có tác dụng chống ung thư tự nhiên, bao gồm thúc tiêu diệt tế bào ung thư và ngăn ngừa sự phát triển của khối u.
* Điều trị rối loạn tiêu hóa
Bromelain có lợi cho những người có bất kỳ vấn đề về đường ruột nào 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 là enzyme có đặc tính chống viêm và giảm đau mạnh
Do đó nó còn là lựa chọn tuyệt vời cho bệnh nhân đau khới cấp hoặc mãn tính, Với đặc tính này, Bromelain thường được dùng cho các bệnh nhân sau phẫu thuật Nó có thể giúp giảm đau, giảm sưng mô, sưng khớp và cứng khớp do viêm xương khớp
* Giúp ngăn ngừa hoặc điều trị nhiễm trùng xoang
- Các chuyên gia cho rằng Bromelain là liệu pháp hiệu quả để hỗ trợ giảm các triệu chứng của viêm xoang và các triệu chứng ảnh hưởng đến hô hấp hay đường mũi.
- Dùng bromelain bằng đường uống có hiệu quả trong việc giảm sưng, nghẹt mũi và dị ứng mũi.
- Nó có thể giúp giảm đau, giảm sưng mô, sưng khớp và cứng khớp do viêm xương khớp.
Bromelain được phát hiện có khả năng ức chế khả năng đông máu của tiểu cầu, có thể giúp điều trị bệnh tim, tăng huyết áp (huyết áp cao), các bệnh về mạch máu và đột quỵ.
Một số nghiên cứu nhỏ cho thấy, Bromelain có thể giúp giảm cân bằng cách ức chế sản xuất chất béo và thúc đẩy đốt cháy chất béo
Ứng dụng của enzyme Papain
a) Trong Công nghệ thực phẩm
* Chế biến thịt cá Đây là ứng dụng quan trọng nhất của papain Các chế phẩm papain được dùng để làm mềm thịt, làm tăng chất lượng cảm nhận hương vị của người dùng Tùy theo tính chất thịt mà sử dụng các chế phẩm thích hợp, các tác dụng chính của nó là: tăng chất lượng các loại thịt, giảm thời gian chín của thịt xuống nhiều lần
* Công nghệ chế biến sữa
Papain có khả năng làm đông tụ và giảm độc tố của sữa. Tính chất này từ lâu được ứng dụng vào công nghiệp chế biến sữa, đặc biệt là ứng dụng trong sản xuất pho mát.
* Công nghiệp sản xuất nước chấm
Bản chất của quá trình sản xuất nước mắm chính là quá trình thủy phân protein tới axit amin Enzyme Papaim giúp thời gian lên men được 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 thế.
Giảm thời gian lên men.
Nâng cao hiệu quả thu hồi sản phẩm.
Rượu bia đạt chỉ tiêu tốt hơn khoảng 30% so với thông thường
Cải thiện hiệu quả kinh tế, tiết kiệm chi phí sản xuất.
* Công nghiệp sản xuất bánh quy
Trong quá trình sản xuất, Papain cùng Amylase hoạt động làm tăng hàm lượng các axit amin tự do và hàm lượng đường khử Mục đích là để chúng tham gia vào các phản ứng oxy hóa khử, kết quả cho ra là bánh quy có mùi và màu sắc hấp dẫn hơn Ngoài ra, nó còn làm giảm thời gian đảo trộn, tăng độ dẻo và làm nhuyễn bột, tạo độ xốp và nở tốt hơn b) Trong Y học
- Papain hỗ trợ tiêu hóa thức ăn nhờ khả năng phân giải protein
Có thể kết hợp enzyme này cùng một số các loại enzyme nữa trong các sản phẩm có tác dụng điều trị bệnh biếng ăn, ăn không tiêu
- Papain còn được sử dụng trong việc tiêu hóa các dị vật thừa từ thức ăn hay các protein chết trong cơ thể.
- Papain có thể giúp giảm các triệu chứng đau khi bị đau viêm họng, đau nhức cơ bắp do vận động ở cường độ cao…
* Giúp mau lành vết thương
- Bạn có thể dùng papain trực tiếp lên vết cắn của côn trùng, vết thương bị nhiễm trùng, vết loét, để thúc đẩy điều trị chữa lành vết thương một cách nhanh chóng.
- Thành phần papain có công dụng điều trị nhiễm trùng nhờ cơ chế phá hủy lớp protein, chống lại sự phát triển của các nấm và virus gây nhiễm trùng.