SẢN XUẤT ENZYME PECTINASE

Lời Mở Đầu31.Tổng quan về enzyme pectinase41.1.Khái niệm41.2.Phân loại41.3.Cơ chế tác động 41.4.Nguồn thu nhận enzyme pectinase 61.5.Giới thiệu về cơ chất pectin61.6.Ứng dụng của enzyme pectinase 72.Tổng quan về chủng Aspergillus niger92.1.Giới thiệu chung92.2.Phân loại khoa học 92.3.Đặc điểm cấu tạo92.4.Đặc điểm sinh lý102.5.Đặc điểm sinh hóa 102.6.Đặc điểm sinh sản113.Thu nhận enzyme pectinase từ chủng Aspergillus niger123.1.Cơ chế sinh tổng hợp enzyme123.1.1.Các cơ chất thường hay sử dụng123.1.2.Các nghiên cứu trước đây liên quan tới việc tổng hợp enzyme pectinase từ Aspergillus niger 123.2.Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sinh tổng hợp enzyme133.2.1.Ảnh hưởng của nguồn nguyên liệu133.2.2.Ảnh hưởng của thành phần đa lượng143.2.3.Ảnh hưởng của nguồn khoáng dinh dưỡng143.2.4.Ảnh hưởng của nhiệt độ nuôi cấy143.2.5.Độ ẩm môi trường143.2.6.Thời gian nuôi143.2.7.pH154.Quy trình công nghệ sản xuất enzyme pectinase164.1.Các phương pháp sản xuất164.2.Nguyên liệu174.3.Quy trình sản xuất174.3.1.Nuôi cấy nấm mốc184.3.2.Môi trường nhân giống, lên men194.3.3.Thu nhận chế phẩm enzyme thô194.3.4.Quá trình kết tủa enzyme pectinase20Tài Liệu Tham Khảo22

SẢN XUẤT ENZYME PECTINASE

TỪ CHỦNG NẤM ASPERGILLUS

NIGER

Nhóm

1 Lê Hữu Hợp

2 Nguyễn Thanh Hùng

3 Hồ Ngọc Đăng Huy

4 Lê Thị Tuyết Ngân

5 Nguyễn Đinh Kim Ngọc

6 Trần Thị Bích Ngọc

I/ Enzyme pectinase là gì ?

Pectinase là nhóm enzyme xúc tác sự phân cắt các hợp chất pectin thành các hợp phần khác nhau như axit galacturonic, arabinose, galactose, methanol

1/ Khái niệm:

2/ Phân loại

Tính đặc hiệu

Cơ chế tác dụng

Hydrolase Transeliminase

Polygalacturonase (PG)

Pectinesterase (PE) Polymethygalacturonic (PMG)

Tectate lyase (PEL)

3/ Nguồn thu nhận enzyme pectinase:

+ Thực vật:

Có nhiều trong lá, củ khoai tây, chanh, cà chua,

Enzyme này thường tồn tại dưới nhiều hình thức khác nhau, nằm trong phần vỏ tế bào

PE ở thực vật thường có hoạt độ tối ưu ở pH hơi kiềm.

+ Vi sinh vật:

Nhiều vi sinh vật (chủ yếu là các vi sinh vật hiếu khí ) trong đất, trong nước có khả năng phân giải pectin.

Chúng có ý nghĩa quan trọng không những đối với vòng tuần hoàn carbon trong tự nhiên mà còn đối với một số ngành sản xuất công nghiệp (ngâm đay, gai, làm bia, làm giấy…).

Một số vi sinh vật có khả năng phân giải pectin mạnh mẽ: Aspergillus ficcum, Aspergillus niger, Aspergillus awamori, Clostridium roseum…

4/ Pectin là gì?

• Pectin là polymer của axit galacturonic và các este methyl của chúng Các monomer nối với nhau bằng liên kết 1,4-glycoside Mỗi chuỗi mạch pectin thường có từ 10,000 đến 100,000 mắt xích.

• Pectin tan chậm trong nước tạo

thành dạng gel.

• Độ hòa tan trong nước tỉ lệ

thuận vào mức độ ester hóa

nhóm cacbonyl

II/ Chủng nấm Aspergillus niger

1/ Giới thiệu :

Aspergillus niger phổ biến nhất trong chi Aspergillus, phân bố rộng rãi trên các cơ chất tự nhiên, trong các sản phẩm nông công nghiệp và ở nhiều vùng khác nhau trên thế giới.

Hiện nay, A niger được sử dụng chủ yếu trong công nghiệp sản xuất enzyme (vd: α - amylase, glucoamylase, pectinase, protease, cellulase), trong công nghiệp chế biến thực phẩm, công nghiệp sản xuất một số acid hữu cơ như acid citric, acid gluconic,…

Sinh giới: Eukaryot

Giới : Fungi

Ngành: Amastigomycota

Lớp: Ascomycetes

Bộ: Eurotiales

Họ: Eurotiaceae

Chi: Aspergillus

Loài: Aspergillus niger

2) Phân ngành

3/ Hình thái và đặc điểm sinh lý :

4) Đặc điểm sinh sản :

Sinh sản sinh dưỡng:

Từ một đoạn khuẩn ty riêng lẻ có thể phát triển thành một hệ sợi nấm.

Khuẩn ty của nấm mốc

có thể lẫn vào bụi, không khí bay đi khắp nơi, gặp điều kiện thuận lợi sẽ nhanh chóng phát triển thành khuẩn lạc mới.

Sinh sản vô tính:

Reaper (1968) cho rằng

A.niger sinh sản vô tính

bằng bào tử trần (conidium)

Các bào tử này sinh ra trực tiếp trên khuẩn ty hoặc đặc biệt là cuống bào tử trần (conidiophone).

III/ Sản xuất pectinase từ Aspergillus niger bằng phương

pháp lên men rắn:

1/ Lý do:

 Thuận lợi:

- Môi trường nuôi cấy đơn giản;

- Sản phẩm thu nhận có nồng độ cao, dễ dàng tinh sạch;

- Sử dụng kết hợp các cơ chất tự nhiên có nguồn gốc thực vật, bào

tử hoặc tế bào;

- Lượng tạp chất sinh ra thấp hơn trong lên men lỏng;

- Enzyme ít nhạy cảm với các chất ức chế dị hóa hoặc cảm ứng;

- Trong điều kiện thiết bị đơn giản, không có thiết bị phản ứng sinh học, việc lên men rắn là phương thức hiệu quả, dễ thực hiện, có tính khả thi cao.

- Sản phẩm enzyme thô sau khi thu nhận rất dễ sấy khô và dễ bảo quản

Bất lợi: bị hạn chế bởi rào cản về độ ẩm của môi trường; việc xác định các thông số như độ ẩm, pH, oxy tự do, CO2 là một vấn đề khó khăn do thiếu thiết bị kiểm tra.

Các cơ chất thường hay sử dụng

Các yếu tố ảnh hưởng

Nguồn nguyên liệu

Thành phần đa lượng

Nguồn khoáng dinh dưỡng

Nhiệt độ nuôi cấy

Độ ẩm môi trường

Thời gian nuôi

pH

2) Quy trình công nghệ Nguyên liệu

Trộn

Làm ẩm

Thanh trùng bằng

nhiệt

Làm nguội, làm tơi

Nuôi cấy giống

Gieo giống

Chuyển vào dụng cụ

nuôi cấy

Thu nhận chế phẩm enzyme thô

Chế phẩm enzyme thô đem đi sử dụng

Tinh chế

Thu nhận chế phẩm enzyme tinh khiết

Chế phẩm enzyme thô đem tinh chế

Thành phần môi trường

Nước ép cà rốt

Cám gạo

(NH4)2SO 4

Trấu Lúa mì

3) Tiến hành quá trình nuôi cấy nấm mốc:

Sau khi gieo giống và phân phối vào các dụng cụ nuôi ( mành hay khay đục lỗ ) => chuyển vào phòng nuôi có điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm, đảm bảo độ thông khí Quá trình nuôi: 33-48 giờ/mẻ, qua 3 giai đoạn :

+Giai đoạn 1 : 10-12 giờ đầu tiên: sự trương nở bào tử và xuất hiện cuống nấm Để đảm bảo sự nảy mầm nhanh và hạn chế nhiễm, cần giữ độ ẩm nguyên liệu 55-60%, T= 30-320C.

+Giai đoạn 2 : Kéo dài trong 10-18 giờ Nấm mốc phát triển mạnh, lan khắp bề mặt và trong toàn khối môi trường (khuẩn ti cơ chất) dẫn đến hiện tượng kết bánh.

Quá trình hô hấp và tỏa nhiệt mạnh làm môi trường bị khô xốp, tăng hàm lượng CO2, nhiệt độ phòng nuôi tăng lên 38-400C Để khống chế nhiệt

độ thích hợp 28-300C cần thông gió (quạt) và bão hòa ẩm không khí.

+Giai đoạn 3 : Kéo dài trong 10-20 giờ và đặc trưng nhất vì tạo ra enzyme nhiều nhất Cường độ trao đổi chất giảm đi chút ít, nhiệt tỏa ra ít hơn nên tốc độ bốc hơi nước của môi trường nuôi cấy cũng giảm theo.

Quá trình nuôi cấy được chấm dứt khi nấm mốc đạt độ già chín sinh lý

và bắt đầu tạo thành bào tử.

4) Thu nhận và tinh chế enzyme thô

Tùy theo mục đích sử dụng,có thể dùng chế phẩm thô có thể hoặc không cần phải quá trình tinh sạch Để sản xuất enzyme tinh khiết người ta phải tiến hành trình tự như sau:

Phá vỡ tế bào : Enzyme thô được nghiền nhỏ để phá vỡ thành tế bào và làm nhỏ

các thành phần của chế phẩm thô Khi thành tế bào được phá vỡ, các enzyme nội bào chưa thoát ra khỏi tế bào sẽ dễ dàng thoát ra khỏi tế bào.

Trích ly : Các loại enzyme thủy phân có khả năng tan trong nước nên người ta

thường dùng nước như một dung môi hòa tan Cứ một phần chế phẩm enzyme thô, người ta cho 4-5 phần nước, khuấy nhẹ và sau đó lọc lấy dịch, phần bã thu riêng dùng làm thực phẩm gia súc.

Kết tủa enzyme: 1 phần dung dịch enzyme thô cho thêm 2-2.5 lần cồn hoặc sulfat

amon => khuấy nhẹ rồi để yên trong điều kiện nhiệt độ lạnh (4-7oC)

Theo thời gian sẽ có kết tủa và lắng xuống đáy, người ta tiến hành gạn và lọc thu nhận kết tủa dạng paste (W>70%), ở trạng thái này enzyme rất dễ bị biến tính vì còn nhiều nước.

Để dễ bảo quản, người ta sấy kết tủa enzyme pectinase cho đến khi độ ẩm cuối cùng đạt W = 5-8%.

Cảm ơn các bạn

đã chịu khó lắng

nghe