Công nghệ sản xuất một số axit amin pot

Bài Tiểu luận Công nghệ sản xuất một số axit amin Nhóm thực hiện : Trần Đức Tài Đào Duy Sơn Cấn Văn Hùng I Định nghĩa và phân loại 1. Định nghĩa Aminoacid là một axit hữu cơ chứa đồng thời nhóm cacboxil - COOH và nhóm amin - NH2 *Công thức tổng quát (H 2 N) n R(COOH) n’ n, n’ ≥ 1 R: gốc hiđrocacbon hóa trị (n + n’) (H 2 N) n C x H y (COOH) n’ n, n’ ≥ 1 x ≥ 1 y + n + n’ ≤ 2x + 2 Amino axit chứa một nhóm amino, một nhóm chức axit, no mạch hở : H 2 N-C n H 2n -COOH ( n ≥ 1) 2.Phân loại Có 20 loại acid amin tham gia vào cấu trúc của mô bào căn cứ vào nhóm quan và nhóm carboxyl trong phân tử . Có nhiều cách để phân loại acid amin. Các acid amin có thể phân loại theo hai quan điểm: Quan điểm hoá học và quan điểm sinh vật học * Quan điểm hoá học (tức là xét về mặt cấu tạo phân tử và các hoá tính), người ta thường chia acid amin ra: - Acid amin mạch thẳng: Trong acid amin mạch thẳng phụ thuộc vào số lượng nhóm quan (NH2) và nhóm carboxyl (COOH) mà lại chia ra: + Acid monoamin- monocarboxylic (chứa 1 nhóm NH2 và 1 nhóm COOH) + Acid monoamin- dicarboxylic (chứa 1 nhóm NH2 và 2 nhóm COOH) + Acid diamin- monocarboxylic (chứa 2 nhóm NH2 và 1 nhóm COOH) - Acid amin mạch vòng: gồm loại vòng đồng nhất và loại dị vòng. * Quan điểm sinh vật học (tức là xét tầmquan trọng đối với sự dinh dưỡng của động vật). Theo quan điểm này, acid amin gồm hai loại: - Loại không thay thế được (indispensable amino acid) hay còn gọi là acid amin thiết yếu (essential amino acid - EAA): Đây là loại acid amin rất cần thiết cho cơ thể động vật để cho quá trình sinh trưởng và phát triển. Cơ thể động vật không thể tự tổng hợp được để thoả mãn nhu cầu của bản thân mà phải thường xuyên đưa từ bên ngoài vào với thức ăn Đối với động vật nói chung có 9 acid amin không thay thế được: Vanlise, leucin, isoleucin, treo nin, methionin, phenylalanin, tryptophan, ly sin, histidin. Loại thay thế được (dispensable aminoacid) hay còn gọi là acid amin không thiết yếu (nonessential amino acid -NEAA): tức là loại acid amin mà cơ thể động vật có thể tự tổng hợp được từ các nguyên liệu sẵn có (các acid béo, amiac,amid ). Nhóm này gồm các acid amin còn lại. Cần phải chú ý thêm rằng không phải mọi acid amin đều có tác dụng vì ảnh hưởng như nhau đối với các loại động vật mà mỗi gia súc, gia cầm có những nhu cầu đặc trưng của mình đối với từng loại acid amin. Có loại động vật cần tới 10 acid amin không thay thế (ví dụ như đối với gà con thì arginin là acid tin không thay thế), nhưng có loại động vật lại chỉ cần 8 acid amin không thay thế (ví dụ như người thì histidin được xếp vào nhóm acid amin thay thế). Một số acid amin không được xếp vào nhóm không thể thay thế hay nhóm thay thế mà chúng được xếp vào nhóm bán thay thế (sâm- dispensable) hay còn gọi là bán thiết yếu (semi-essential). Thuộc nhóm này có arginin, cystein, tyrosin. Arginin được coi là bán thay thế đối với lợn vì arginin có thể được tổng hợp từ glutamin. Tuy vậy, sự tổng hợp này không đủ đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng trong giai đoạn đầu của quá trình phát triển cơ thể. Do đó khẩu phần cho lợn sinh trưởng phải chứa một lương arginin nhất định. Nhiều nghiên cứu cho thấy ở giai đoạn sau khi thành thục về tính và giai đoạn mang thai lợn có thể ứng hợp arginin với số lượng đủ đáp ứng nhu cầu của chúng, nhưng không đủ để đáp ứng nhu cấu tiết sữa của lợn nái. Cystein có thể được tổng hợp từ methionin. Tuy vậy, cystein và dạng oxy hoá của nó là cystin có thể đáp ứng khoảng 50% nhu cầu của tổng lượng acid amin chứa lưu huỳnh (methionin, cystein). Tyrosin được tổng hợp từ phenylalanin và có thể đáp ứng tối thiểu 50% tổng nhu cầu của tyrosin và phenylalanin, nhưng nó không thể là nguồn duy nhất và không thể thay thế cho phenylalanin vì nó không thể chuyển được thành phenylalanin. II. ứng dụng của một số axit amin 1. Histidine Histidine giúp cơ thể phát triển và liên kết mô cơ bắp với nhau. Nó còn có tác dụng hình thành màng chắn myelin, một chất bảo vệ bao quanh dây thần kinh và giúp tạo ra dịch vị, kích thích tiêu hóa. Histidine có nhiều trong các dạng thực phẩm như thịt, sữa, cá, gạo, bột mì 2. Phenylalanine Phenylalanine là một axít amin có chức năng bồi bổ não, tăng cường trí nhớ, và tác động trực tiếp đến mọi hoạt động của não bộ. Ngoài ra, nó có thể làm tăng lượng chất dẫn truyền xung động thần kinh, và tăng tỷ lệ hấp thụ tia UV từ ánh sáng mặt trời, giúp tạo ra vitamin D nuôi dưỡng làn da. Tuy nhiên, nếu dùng phenylalanine nhiều, có thể dẫn đến độc hại, nên cần hạn chế. Phenylalanine có trong sữa, hạnh nhân, bơ, lạc, các hạt vừng 3. Lysine Nhiệm vụ quan trọng nhất của loại axít amin này là khả năng hấp thụ canxi, giúp cho xương chắc khỏe, chống lão hóa cột sống, duy trì trạng thái cân bằng nitơ có trong cơ thể, do đó tránh được hiện tượng giãn cơ và mệt mỏi. Ngoài ra, lynsine còn có tác dụng giúp cơ thể tạo ra chất kháng thể và điều tiết hormone truyền tải thông tin. Nguồn thực phẩm chứa lynsine: Phô mai, khoai tây, sữa, trứng, thịt đỏ, các sản phẩm men. 4. Leucine Leucine tương đối quan trọng trong quá trình điều chỉnh hàm lượng đường trong máu; nên sẽ tốt cho bệnh nhân mắc chứng “hyperglycemica”, hoặc những người mong muốn đốt cháy chất béo nhanh chóng. Hơn nữa, loại axít amin này còn có chức năng duy trì lượng hormone tăng trưởng để thúc đẩy quá trình phát triển mô cơ. Nguồn thực phẩm chứa leucine: Đậu tương, đậu lăng, lòng đỏ trứng, hạnh nhân, cá, lạc, tôm 5. Methionine Axít amin này đặc biệt cần thiết cho nam giới nếu muốn phát triển cơ bắp cuồn cuồn vì nó nhanh chóng phân hủy và đốt cháy chất béo, đồng thời tăng thêm lượng testosterone sinh dục nam. Ngoài ra, menthinine hỗ trợ chống chữa kiệt sức, viêm khớp và bệnh gan Nguồn thực phẩm chứa methinnine: Thịt, cá, đậu đỗ tươi, trứng, đậu lăng, hành, sữa chua, các loại hạt 6. Isoleucine Loại axít này đóng vai trò sống còn trong quá trình phục hồi sức khỏe sau quãng thời gian luyện tập thể dục thể thao. Đồng thời nó giúp điều tiết lượng đường trong máu, hỗ trợ quá trình hình thành hemoglobin và đông máu. Nguồn thực phẩm chứa isoleucine: Thịt gà, cá, hạnh nhân, hạt điều, trứng, gan, đậu lăng và thịt bò. 7. Threonine Chức năng chính của threonine là hỗ trợ hình thành collagen và elastin - hai chất liên kết tế bào trong cơ thể. Ngoài ra, nó rất tốt cho hoạt động gan, tăng cường hệ miễn dịch và thúc đẩy cơ thể hấp thụ mạnh các dưỡng chất. Tuy nhiên, những người ăn chay cần phải cân nhắc loại axít amin này vì nó tồn tại chủ yếu trong thịt. Và để bổ sung threonine, bạn có thể ăn phó mát làm từ sữa đã gặn kem, gạo tấm, đậu tươi, lạc, hạt điều. Thế nhưng hàm lượng amin này trong các nguồn trên lại rất thấp, nên buộc phải dùng sinh tố bổ sung. Nguồn thực phẩm chứa nhiều threonine nhất: Thịt, cá, trứng 8. Valine Loại axít amin này chữa lành tế bào cơ và hình thành tế bào mới, đồng thời giúp cân bằng nitơ cần thiết. Ngoài ra, nó còn phân hủy đường glucozơ có trong cơ thể. Nguồn thực phẩm chứa valine: Sữa, thịt, ngũ cốc, nấm, đậu tương và lạc Axít amin có tác dụng điều hòa protein hỗ trợ bạn trong quá trình ăn kiêng và luyện tập thể dục thể thao. Do đó, bạn cần hấp thụ 8 loại đã liệt kê ở trên. III.công nghệ sản xuất một số axit amin 1. Quy trình axit Glutamic - sản xuất mì chính Trong công nghệ sản xuất và chế biến thực phẩm hiện nay, bột ngọt (mì chính) là chất phụ gia thực phẩm được sử dụng khá rộngrãi.Để hiểu biết rõ hơn về bột ngọt, chúng ta cùng tìm hiểu nhữngthông tin cơ bản về qui trình công nghệ đang được sử dụng rộng rãi hiện nay (như tại các công ty bột ngọt VeDan, Ajino Moto…). Người ta áp dụng công nghệ vi sinh để trước hết tạo ra axit Glutamic, sau đó dùng NaOH ở nồng độ cao sản xuất ra bột ngọt (muối glutamat natri). Corynebacterium Glutanicum 1.1 Nguyên liệu: Để lên men sản xuất axit glutamic, người ta dùng nguyên liệu chủ yếu là dịch có đường, hoặc rỉ đường, hoặc các nguồn nguyên liệu tinh bột đã qua giai đoạn đường hóa. Khoai mì là nguyên liệu tinh bột được sử dụng nhiều nhất hiện nay. Ngoài ra còn có các nguồn dinh dưỡng bổ sung như muối amôn, photphat, sulfat, biotin, vitamin B… Trong thực tế sản xuất, người ta dùng rỉ đường làm môi trường lên men thay cho cao bắp. Rỉ đường thường pha loãng đến 13 – 14% và thanh trùng trước khi lên men. Nếu là nguyên liệu chứa tinh bột, thì tinh bột phải được thủy phân (quá trình dịch hóa và đuờng hóa) nhờ enzym a -b- amylaza rồi sau đó mới bổ sung thêm dinh dưỡng vào môi trường lên men. 2. Chủng vi sinh: Tham gia vào quá trình lên men sản xuất axit glutamic, chủng vi sinh thường sử dụng là: Corynebacterium Glutanicum, Brevibacterium Lactofermentus, Micrococus Glutamicus; nhưng chủ yếu nhất vẫn là chủng Corynebacterium Glutamicum (loại vi khuẩn này đã được nhà vi sinh vật Nhật Bản Kinosita phát hiện từ 1956, có khả năng lên men từ tinh bột, ngô, khoai, khoai mì để tạo ra axit glutamic). Giống vi khuẩn thuần khiết này được lấy từ ống thạch nghiêng tại các cơ sở giữ giống, sau đó được cấy truyền, nhân sinh khối trong môi trường lỏng (như đã nói ở phần trên). Khối lượng sinh khối đuợc nhân lên đến yêu cầu phù hợp cho quy trình sản xuất đại trà. Trước khi nhân, cấy, môi trường lỏng phải được thanh trùng bằng phương pháp Pasteur. Chủng vi khuẩn giống phải có khả năng tạo ra nhiều axit glutamic, tốc độ sinh trưởng phát triển nhanh, có tính ổn định cao trong thời gian dài, chịu được nồng độ axit cao, môi trường nuôi cấy đơn giản, dễ áp dụng trong thực tế sản xuất. 3. Kỹ thuật sản xuất axit glutamic và bột ngọt: Bột ngọt (còn gọi là mì chính) là một trong 20 axit amin cấu tạo nên phân tử protein được sử dụng nhiều trong thực tế cuộc sống vì công dụng của nó. Axit glutamic sản xuất bằng phương pháp lên men vi khuẩn, với nguyên liệu là đường. Quá trình này được xúc tác nhờ hệ enzym có sẵn trong vi khuẩn, chuyển hóa qua nhiều giai đoạn trung gian với nhiều phản ứng khác nhau tạo ra nhiều sản phẩm phụ, và cuối cùng là sản phẩm axit glutamic. Thực chất của quá trình này là đuờng đuợc chuyển hóa (quá trình đường phân theo Enbden – Meyerhoff), rồi sau đó thông qua chu trình Krebs của quá trình hô hấp hiếu khí của vi khuẩn, sản phẩm axit glutamic được hình thành. Sự hình thành axit glutamic phụ thuộc vào sự tích tụ axit a-xêtoglutaric trong tế bào vi khuẩn và sự có mặt của NH3 và enzym xúc tác là glutamat dehydrogenaza. Phương pháp lên men vi khuẩn là phương pháp được sử dụng rộng rãi hiện nay trên thế giới để sản xuất axit glutamic và bột ngọt. Hằng năm, sản lượng bột ngọt cả thế giới sản xuất theo phương pháp này khoảng 25 – 30 vạn tấn. Ở Việt Nam cũng có nhiều nhà máy sản xuất bột ngọt bằng phương pháp lên men như VeDan, Ajino Moto, Việt Trì, Thiên Hương… Để sản xuất bột ngọt từ axit glutamic bằng phương pháp lên men, quy trình công nghệ được triển khai theo các giai đoạn sau: Chuẩn bị dịch lên men: Môi trường lên men được chuẩn bị sẵn từ các nguyên liệu đường hoặc tinh bột (như đã nêu ở phần trên) được thanh trùng kỹ trước khi cấy vi khuẩn lên men glutamic vào. Giai đoạn lên men: dung dịch nhân sinh khối vi khuẩn, dung dịch lên men được chuyển vào các dụng cụ, thiết bị lên men, sau [...]... Sự tạo thành bột ngọt: Bột ngọt là muối natri của axit glutamic, gọi là glutamat natri Dùng NaOH 40 – 50% để trung hòa dung dịch axit glutamic đến pH = 6,8, sau đó đem lọc, cô đặc, và kết tinh bằng phương pháp sấy chân không ở nhiệt độ thấp sẽ thu được tinh thể bột ngọt màu trắng Độ tinh khiết của bột ngọt có thể đạt 99 – 99,6% monoglutamat natri 2 .sản xuất lysinysine ... định độ pH cho vi khuẩn hoạt động tốt Không được để điều kiện lên men là yếm khí vì sản phẩm tạo ra sẽ là acid lactic Để tạo thoáng khí, trong các thiết bị lên men bố trí bộ phận khuấy trộn dịch với tốc độ V = 450 vòng/ phút Tinh sạch acid glutamic: Kết thúc quá trình lên men, acid glutamic được tạo thành cùng với một số tạp chất khác, do đó cần phải tinh chế các tạp chất này ra khỏi dung dịch chứa acid . Bài Tiểu luận Công nghệ sản xuất một số axit amin Nhóm thực hiện : Trần Đức Tài Đào Duy Sơn Cấn Văn Hùng I Định nghĩa và phân loại 1. Định nghĩa Aminoacid là một axit hữu cơ chứa đồng. Axít amin có tác dụng điều hòa protein hỗ trợ bạn trong quá trình ăn kiêng và luyện tập thể dục thể thao. Do đó, bạn cần hấp thụ 8 loại đã liệt kê ở trên. III .công nghệ sản xuất một số axit amin 1 nồng độ axit cao, môi trường nuôi cấy đơn giản, dễ áp dụng trong thực tế sản xuất. 3. Kỹ thuật sản xuất axit glutamic và bột ngọt: Bột ngọt (còn gọi là mì chính) là một trong 20 axit amin cấu