Công Nghệ Sản Xuất Enzyme Bromelin

2. Enzyme Bromelin Bromelin là proteinenzyme có nhiều trong quả dứa và có một ít trong quả chuối, enzyme này được phát hiện từ giữa thế kỉ 19 nhưng mới được nghiên cứu từ giữa thế kỷ 20. Ở nước ta nghiên cứu về Bromelin được bắt đầu từ những năm 1968 1970. Bromelin là nhóm protease thực vật có mã số EC3.4.22.33 được thu nhận từ họ bromeliaceae, đặc biệt là từ thân và trái dứa. Ở mỗi bộ phận khác nhau thì Bromelin có pH tối ưu khác nhau và cấu tạo cũng có sự khác nhau. Bromelin có trong toàn bộ cây dứa, nhưng nhiều nhất là trong quả, chiếm 50% protein. Bromelin là nhóm endoprotease có khả năng phân cắt các liên kết peptide nội phân tử protein để chuyển phân tử protein thành các đoạn nhỏ gọi là các peptide. Thành phần chủ yếu của Bromelin có chứa nhóm sulfurhydryl thủy giải protein. Khi chiết tách và tinh sạch phân đoạn có chứa nhóm sulfurhydryl của Bromelin thì thu được một enzyme thủy phân protein hiệu quả in vitro. 2.1. Cấu tạo hoá học Polypeptide của Bromelin thân có acid amin đầu –NH2 là valine và đầu carboxyl là glycine; còn đối với Bromelin quả, acid amin đầu –NH2 là alanine

Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm Tp.HCM Khoa Công Nghệ Thực Phẩm Nhóm 3 – Lớp 10CDTP2 1 DANH SÁCH NHÓM 1. Trần Ngô Tuấn Vũ 3005100922 10CDTP2 2. Hồ Trọng Nghĩa 3005100470 10CDTP2 3. Nguyễn Thị Tươi 3005100882 10CDTP2 4. Phạm Thị Mỹ Âu 3005100037 10CDTP1 Kỹ Thuật Thực Phẩm 3 Công nghệ sản xuất Enzyme Bromelain Nhóm 3 – Lớp 10CDTP2 2 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 4 PHẦN 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 5 1. Đặc điểm nguồn nguyên liệu 5 2. Enzyme Bromelin 6 2.1. Cấu tạo hoá học 6 2.2. Tính chất vật lí 7 2.3. Hoạt tính của Bromelin 8 2.3.1. Hoạt tính phân giải 8 2.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính Bromelin 8 2.3.2.1 Ảnh hưởng của pH 9 2.3.2.2 Ảnh hưởng bởi cơ chất 9 2.3.2.3 Ảnh hưởng bởi nhiệt độ 10 2.3.2.4 Ảnh hưởng bởi các ion kim loại 10 PHẦN 2: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ENZYME BROMELIN 11 1. Quy trình công nghệ 11 2. Các phương pháp thu nhận enzyme Bromelin 12 2.1 Phương pháp siêu lọc 12 2.1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình siêu lọc 13 2.1.2 Các kiểu siêu lọc : 13 2.1.2.1 Kiểu một bước (single pas operation) 13 2.1.2.2 Kiểu lô (batch operation) 14 2.1.2.3 Kiểu thể tích không đổi (constant volume operation) 14 2.1.3 Những thuận lợi của phương pháp siêu lọc 15 2.2 Phương pháp kết tủa 15 2.3 Phương pháp hấp phụ 16 PHẦN 3:NHỮNG ỨNG DỤNG CỦA ENZYME BROMELIN 17 1. Ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm 17 1.1. Bromelin làm mềm thịt 17 1.2. Bromelin sử dụng trong quá trình đông tụ sữa 17 1.3. Bromelin trong chế biến thủy sản 17 2. Ứng dụng trong công nghiệp dệt may 18 Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm Tp.HCM Khoa Công Nghệ Thực Phẩm Nhóm 3 – Lớp 10CDTP2 3 3. Ứng dụng trong công nghiệp thuộc da 18 4. Bromelin dùng để thu nhận các chất ức chế protease 18 5. Ứng dụng làm thực phẩm chức năng 18 Kỹ Thuật Thực Phẩm 3 Công nghệ sản xuất Enzyme Bromelain Nhóm 3 – Lớp 10CDTP2 4 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay với sự tiến bộ và phát triển không ngừng của khoa học thì nhu cầu về sản phẩm của Khoa học Công nghệ ngày càng cao, đặc biệt là công nghệ enzyme. Việc sản xuất enzyme từ các nguồn động, thực vật và vi sinh vật có vai trò quan trọng vì được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như công nghiệp và đời sống, đặc biệt có thể giúp cải tiến được nhiều quy trình chế biến, nâng cao chất lượng, hạ giá thành sản phẩm, rút ngắn thời gian sản xuất và đáp ứng được những nhu cầu như an toàn sinh học, không gây bệnh đối với người. Một trong những enzyme quan trọng trong cuộc sống đó là enzyme Bromelin nó được ứng dụng trong công nghiệp, thực phẩm và quan trọng nhất là trong y dược. Vậy enzyme bromelin có nguồn gốc từ đâu, quy trình sản xuất như thế nào? Sau đây nhóm của chúng mình sẽ tìm hiểu về vấn đề đó. Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm Tp.HCM Khoa Công Nghệ Thực Phẩm Nhóm 3 – Lớp 10CDTP2 5 PHẦN 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1. Đặc điểm nguồn nguyên liệu Dứa là cây ăn quả nhiệt đới, có nguồn gốc ở Nam Mỹ (Brazil, Argentina, Paraguay), hiện ở những vùng này vẫn có thể tìm thấy nhiều giống dứa hoang dại. Hiện nay trên thế giới, cây dứa được trồng hầu hết ở các nước trừ ở Châu Âu. Các nơi trồng nhiều như là: Hawaii, Brazil, Philipines, Thailand…Ở nước ta, dứa trồng từ Bắc đến Nam, diện tích trồng cả nước khoảng 40.000 ha với sản lượng khoảng 500.000 tấn, trong đó 90% ở khu vực phía Nam. Các tỉnh trồng dứa nhiều ở miền Nam là Kiên Giang, Tiền Giang, Cà Mau…miền Bắc có Thanh Hóa, Tuyên Quang, Phú Thọ…miền Trung có Nghệ An, Quảng Nam… Trên thế giới có khoảng 60-70 giống dứa và được chia thành 7 nhóm, trong đó có 3 nhóm trồng phổ biến là nhóm Cayenne, nhóm Queen và nhóm Spanish. - Nhóm Cayenne là nhóm dứa trồng phổ biến nhất trên thế giới, chiếm khoảng 80% diện tích. Ở nước ta mới trồng ở một số ít nơi như Vĩnh Phúc, Nghệ An, Lâm Đồng. Dứa thuộc nhóm này có quả lớn nhất, mắt phẳng và nông. Thịt quả kém vàng, nhiều nước, ít ngọt và kém thơm hơn dứa Queen. - Nhóm Queen còn gọi là dứa Hoàng Hậu, dứa hoa, dứa tây. Đây là nhóm dứa trồng phổ biến nhất ở nước ta hiện nay, với các giống dứa tây, giống dứa Na Hoa ở phía Bắc, các giống Queen Long An, Kiên Giang ở các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long (còn gọi là khóm hoặc thơm). Dứa thuộc nhóm này có quả tương đối nhỏ, mắt lồi. Thịt quả vàng đậm, giòn, hương thơm, vị chua và ngọt lâu. Nhóm này có chất lượng cao nhất, trên thế giới thường dùng để ăn tươi. - Nhóm Spanish còn gọi là dứa Tây Ban Nha, dứa ta. Nhóm này được trồng ở Thailand, Cuba… Quả dứa thuộc nhóm này lớn hơn dứa Queen, mắt sâu. Thịt quả Kỹ Thuật Thực Phẩm 3 Công nghệ sản xuất Enzyme Bromelain Nhóm 3 – Lớp 10CDTP2 6 vàng nhạt, có chỗ trắng, vị chua ít thơm nhưng nhiều nước hơn dứa hoa. Dứa nhóm này chịu bóng râm, ít dập nát khi vận chuyển và hàm lượng đường thấp nên không được phát triển. 2. Enzyme Bromelin - Bromelin là protein-enzyme có nhiều trong quả dứa và có một ít trong quả chuối, enzyme này được phát hiện từ giữa thế kỉ 19 nhưng mới được nghiên cứu từ giữa thế kỷ 20. Ở nước ta nghiên cứu về Bromelin được bắt đầu từ những năm 1968 -1970. - Bromelin là nhóm protease thực vật có mã số EC-3.4.22.33 được thu nhận từ họ bromeliaceae, đặc biệt là từ thân và trái dứa. Ở mỗi bộ phận khác nhau thì Bromelin có pH tối ưu khác nhau và cấu tạo cũng có sự khác nhau. - Bromelin có trong toàn bộ cây dứa, nhưng nhiều nhất là trong quả, chiếm 50% protein. Bromelin là nhóm endoprotease có khả năng phân cắt các liên kết peptide nội phân tử protein để chuyển phân tử protein thành các đoạn nhỏ gọi là các peptide. - Thành phần chủ yếu của Bromelin có chứa nhóm sulfurhydryl thủy giải protein. Khi chiết tách và tinh sạch phân đoạn có chứa nhóm sulfurhydryl của Bromelin thì thu được một enzyme thủy phân protein hiệu quả in vitro. 2.1. Cấu tạo hoá học - Polypeptide của Bromelin thân có acid amin đầu –NH 2 là valine và đầu carboxyl là glycine; còn đối với Bromelin quả, acid amin đầu –NH 2 là alanine. Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm Tp.HCM Khoa Công Nghệ Thực Phẩm Nhóm 3 – Lớp 10CDTP2 7 OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH CH OH 2 CH OH 2 CH OH 2 OH OH NHCONH 3 NHCONH 3 NHCOCH 2 C N CH CH 2 Fructose Maltose Maltose Maltose Xylose Glucofamine Hình 1.1: Cấu trúc sợi hydrate carbon của Bromelin 2.2. Tính chất vật lí - Murachi và cộng sự năm 1964 đã nghiên cứu về tính chất vật lý của enzyme Bromelin trích từ thân cây dứa và thấy như sau: Bảng 1.1 Những tính chất vật lý của Bromelin thân Tính chất Ký hiệu Số liệu Hằng số sa lắng S (s) 2.73 Hằng số khuếch tán D (cm 2 / s) 7.77 x 10 -7 Thể tích riêng phần V (ml/g) 0.743 Độ nhớt bên trong [ I ] (dl/g) 0.039 Tỷ số ma sát f / f o 1.26 Điểm đẳng điện pI 9.55 Sự hấp thu A 1% cm ở 280nm 20.1 Trọng lượng phân tử 32.000 * 32.100 ** 35.500 *** Kỹ Thuật Thực Phẩm 3 Công nghệ sản xuất Enzyme Bromelain Nhóm 3 – Lớp 10CDTP2 8 * : Tính bằng phương pháp sa lắng - khuếch tán ** : Tính từ hằng số sa lắng và độ nhớt bên trong *** : Tính bằng phương pháp Archibald 2.3. Hoạt tính của Bromelin 2.3.1. Hoạt tính phân giải - Khả năng phân giải các cơ chất tự nhiên của Bromelin. Bảng 1.2: Hoạt tính phân giải casein của Bromelin Cơ chất Hoạt tính phân giải casein ( UI/mg) Bromelin thân Bromelin quả xanh Bromelin quả chín Casein 7.4 4.0 3.0 - Đối với cơ chất là casein, hoạt tính phân giải của Bromelin thân cao hơn trong quả xanh và quả chín. - Khả năng phân giải các cơ chất nhân tạo của Bromelin. Bảng 1.3 Hoạt tính phân giải Benzoyl-L-Arginine amide (BAA) của Bromelin Cơ chất Hoạt tính phân giải BAA ( UI/mg) Bromelin thân Bromelin quả xanh Bromelian quả chín BAA 3.7 9.1 7.2 - Qua bảng trên ta thấy Bromelin quả xanh có hoạt tính phân giải BAA cao hơn Bromelin thân và quả chín. 2.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính Bromelin - Giống như các loại chất sinh học khác, Bromelin cũng bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như: cơ chất, nồng độ cơ chất, nồng độ enzyme, nhiệt độ, pH, ion kim loại, một số nhóm chức, phương pháp ly trích, phương pháp tinh sạch, phương pháp tinh khiết Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm Tp.HCM Khoa Công Nghệ Thực Phẩm Nhóm 3 – Lớp 10CDTP2 9 - Các yếu tố như nhiệt độ, pH thích hợp cho hoạt động của các phản ứng xúc tác của Bromelin không ổn định mà phụ thuộc lẫn nhau và phụ thuộc vào các yếu tố khác như: bản chất cơ chất, nồng độ cơ chất, nồng độ enzyme, sự có mặt của các chất hoạt hóa… 2.3.2.1 Ảnh hưởng của pH pH là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác của enzyme, pH tối thích của Bromelin không ổn định mà tuỳ thuộc vào nhiệt độ, thời gian phản ứng, bản chất và nồng độ cơ chất, độ tinh sạch enzyme…Ví dụ: Khi thu thập Bromelin thân, nếu dùng tác nhân kết tủa là (NH 4 ) 2 SO 4 thì enzyme có hoạt tính cao nhất ở pH = 4.8, ổn định ở pH = 4.6 - 5.4. Bromelin đã được tinh sạch một phần có hoạt tính cao nhất ở pH = 6.0 và pH = 8.0, ổn định ở pH = 3.5 – 5.6 với nhiệt độ 63 º C. Bromelin có biên độ pH rộng (3 -10), tốt nhất là pH = 5 – 8 tuỳ thuộc vào cơ chất. 2.3.2.2 Ảnh hưởng bởi cơ chất Trên những loại cơ chất khác nhau, Bromelin có hoạt tính khác nhau. Nếu cơ chất là hemoglobin thì khả năng phân giải của Bromelin mạnh hơn papain gấp 4 lần, nếu cơ chất là casein thì hoạt tính của Bromelin tương tự như papain. Đối với các cơ chất tổng [...]... tính của enzyme Bromelin và mức độ kìm hãm tuỳ thuộc vào nồng độ của muối Nhóm 3 – Lớp 10CDTP2 10 Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm Tp.HCM Khoa Công Nghệ Thực Phẩm PHẦN 2: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ENZYME BROMELIN 1 Quy trình công nghệ Chồi, thân, lá dứa Xay nhuyễn Lọc Ly tâm 1 Kết tủa Bã Bã Hấp phụ Siêu lọc Ly tâm 2 Dịch Sấy Bromelin Nhóm 3 – Lớp 10CDTP2 11 Kỹ Thuật Thực Phẩm 3 Công nghệ sản xuất Enzyme. .. chế biến thủy sản Trong sản xuất nước mắm thì thời gian chế biến thường dài và hiệu suất thủy phân độ đạm không cao nên hiện nay người ta chú ý đến qui trình sản xuất nước mắm ngắn Nhóm 3 – Lớp 10CDTP2 17 Kỹ Thuật Thực Phẩm 3 Công nghệ sản xuất Enzyme Bromelain ngày có enzyme Bromelin sẽ giúp thời gian sản xuất nước mắm được giảm bớt và cải thiện được hương vị của nước mắm 2 Ứng dụng trong công nghiệp... Học Công Nghiệp Thực Phẩm Tp.HCM Khoa Công Nghệ Thực Phẩm PHẦN 3:NHỮNG ỨNG DỤNG CỦA ENZYME BROMELIN - Hiện nay, việc sản xuất chế phẩm enzyme các loại đã và đang phát triển mạnh mẽ trên qui mô công nghiệp Thực tế đã có hàng ngàn chế phẩm enzyme bán trên thị trường thế giới, các chế phẩm này đã được khai thác và tinh chế có mức độ tinh khiết theo tiêu chuẩn công nghiệp và ứng dụng Các chế phẩm enzyme. .. hấp thu 1.2 .Bromelin sử dụng trong quá trình đông tụ sữa Để chế biến các sản phẩm từ sữa người ta thường dùng renin Renin là enzyme làm đông tụ sữa truyền thống Tuy nhiên, lượng renin sản xuất chưa đáp ứng đủ nhu cầu trong sản xuất sữa Gần đây người ta sử dụng enzyme thực vật vào trong chế biến sữa và đang được nghiên cứu Trong đó, enzyme Bromelin đang được quan tâm với mục đích này 1.3 .Bromelin trong... Curcumin Medizym: chống viêm, liền sẹo Nhóm 3 – Lớp 10CDTP2 Dược phẩm chứa hàm lượng Bromelin cao Quercetin & Bromelain: Thuốc trị bệnh Gút Dứa Enzyme Complex - 800 GDU 19 Công nghệ sản xuất Enzyme Bromelain Kỹ Thuật Thực Phẩm 3 Tài Liệu Tham Khảo - Công nghệ sản xuất enzyme - Tác Giả Trần Xuân Ngạch- Khoa Hoá - ĐH Bách Khoa ĐN - Từ điển Bách Khoa Toàn Thư Mở - WiKiMedia - Nguồn tài liệu mở trên mạng khác... sử dụng để làm kết tủa Bromelin và cũng phải giữ ở nhiệt độ thấp Sau khi thu được kết tủa, tủa Bromelin phải rửa bằng acetone và làm khô thật nhanh để Bromelin không bị biến tính - Thông thường những yếu tố chính có thể ảnh hưởng đến hiệu suất và chất lượng của chế phẩm enzyme đó là: o Nồng độ của tác nhân kết tủa o pH của dịch chiết Nhóm 3 – Lớp 10CDTP2 15 Công nghệ sản xuất Enzyme Bromelain Kỹ Thuật... Thực Phẩm 3 Công nghệ sản xuất Enzyme Bromelain hợp như BAA (Benzoyl-L-Arginine amide), BAEE (Benzoyl-L-Arginine ethyl ester) thì khả năng thuỷ giải của Bromelin yếu hơn papain 2.3.2.3 Ảnh hưởng bởi nhiệt độ Nhiệt độ của phản ứng xúc tác chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố: thời gian tác dụng càng dài thì nhiệt độ sẽ ít nhiều ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme, nồng độ cơ chất, dạng tồn tại của enzyme Ví... 10CDTP2 14 Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm Tp.HCM Khoa Công Nghệ Thực Phẩm 2.1.3 Những thuận lợi của phương pháp siêu lọc - Có thể lựa chọn màng thích hợp với từng mục đích cụ thể - Đối với enzyme: enzyme có thể cô đặc 25 lần mà không bị mất hoạt tính - Quá trình siêu lọc vừa làm cô đặc, vừa tinh sạch được enzyme Trong quá trình thực hiện nếu thêm nước vào thì độ tinh sạch của enzyme càng cao - Trong... được hương vị của nước mắm 2 Ứng dụng trong công nghiệp dệt may Trong sản xuất tơ tằm, người ta dùng protease để làm sạch sợi tơ Với công đoạn xử lý bằng enzyme sau khi xử lý bằng dung dịch xà phòng sẽ giúp lụa có tính đàn hồi tốt, bắt màu đồng đều và dễ trang trí trên lụa 3 Ứng dụng trong công nghiệp thuộc da Trong công nghiệp da, enzyme được dùng để làm mềm da, làm sạch da, rút ngắn thời gian, tránh... khiết -20°C, ethanol -4°C hoặc ammonium sulfate 70% bão hòa) vào dung dịch trên để làm kết tủa enzyme Bromelin với thời gian 30 phút rồi tiến hành ly tâm lạnh 6000 vòng/phút trong 20 phút thu được kết tủa enzyme này cuối cùng đem sấy đông khô sẽ được enzyme Bromelin thô 2 Các phương pháp thu nhận enzyme Bromelin 2.1 Phương pháp siêu lọc - Siêu lọc là quá trình dung dịch lỏng chảy qua một màng lọc dưới . muối. Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm Tp.HCM Khoa Công Nghệ Thực Phẩm Nhóm 3 – Lớp 10CDTP2 11 PHẦN 2: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ENZYME BROMELIN 1. Quy trình công nghệ . 2.3.2.4 Ảnh hưởng bởi các ion kim loại 10 PHẦN 2: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ENZYME BROMELIN 11 1. Quy trình công nghệ 11 2. Các phương pháp thu nhận enzyme Bromelin 12 2.1 Phương pháp siêu lọc 12 2.1.1. xuất nước mắm ngắn Kỹ Thuật Thực Phẩm 3 Công nghệ sản xuất Enzyme Bromelain Nhóm 3 – Lớp 10CDTP2 18 ngày có enzyme Bromelin sẽ giúp thời gian sản xuất nước mắm được giảm bớt và cải thiện