Tận dụng một số phế phụ liệu giàu đạm từ động vật để thu nhận các sản phẩm có giá trị sinh học

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ***** VÕ THỊ THÙY TRÂM TẬN DỤNG MỘT SỐ PHẾ PHỤ LIỆU GIÀU ĐẠM TỪ ĐỘNG VẬT ĐỂ THU NHẬN CÁC SẢN PHẨM CÓ GIÁ TRỊ SINH HỌC Chuyên ngành: Hoá sinh Mã số: 60.42.30 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. ĐỒNG THỊ THANH THU THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - 2009 LỜI CẢM ƠN Để được như ngày hôm nay, ngoài sự nỗ lực, cố gắng của bản thân, em đã nhận được biết bao sự quan tâm, chăm sóc, dạy dỗ và giúp đỡ của cha mẹ, thầy cô và bạn bè. Trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến Cô PGS.TS. Đồng Thò Thanh Thu. Cô luôn hướng dẫn, quan tâm, động viên và tạo mọi điều kiện tốt nhất để em có thể hoàn thành luận văn này. Em cũng xin gửi lời cảm ơn các thầy cô trong Bộ môn Sinh hóa Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, đặc biệt Cô PGS.TS. Phạm Thò Ánh Hồng và Thầy Văn Đức Chín. Thầy cô luôn động viên và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho em trong suốt thời gian làm thí nghiệm. Em xin chân thành cám ơn ThS. Mai Ngọc Dũng, thầy luôn động viên, cung cấp tài liệu và đóng góp những ý kiến thật quý báu cho em. Em cũng xin cám ơn các anh chò và các bạn học viên cao học K.15 đã luôn giúp đỡ và động viên em rất nhiều, đặc biệt là bạn Trần Quốc Tuấn, chò Nguyễn Kim Ngân, các em học viên cao học K.16 và các em Vòng Bính Long, Nguyễn Thanh Phong, Thạch Thành Trung. Cuối cùng, con xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Ba Mẹ và vợ cám ơn ông xã nhiều. Gia đình đã luôn quan tâm, chăm sóc và là chỗ dựa tinh thần cho con. Chò cũng cám ơn em gái đã luôn ủng hộ, động viên và giúp đỡ chò rất nhiều. Một lần nữa em xin cảm ơn tất cả mọi người, xin nhận ở em lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất. Thành phố Hồ Chí Minh,ngày10 tháng 09 năm 2009 VÕ THỊ THÙY TRÂM LỜI MỞ ĐẦU ùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật và nhu cầu của con người ngày một gia tăng đã góp phần giúp nền kinh tế công- nông- lâm- ngư nghiệp phát triển mạnh mẽ và toàn diện thông qua quá trình sản xuất tạo ra nhiều sản phẩm mới có chất lượng tốt nhằm thỏa mãn nhu cầu con người. Tuy nhiên bên cạnh việc sản xuất tạo ra nhiều sản phẩm chính thì đồng thời cũng tạo ra nhiều sản phẩm phụ, phế thải có chứa nhiều thành phần phức tạp và có giá trò, chúng thuộc các nhóm chất khác nhau và rất đa dạng như nhóm phế liệu chứa đạm, glucid, lipid, chất màu Nếu các phế liệu này không được tận dụng, bỏ đi sẽ gây lãng phí và làm tăng chi phí xử lý chúng; ngược lại nếu được tận dụng hợp lý và khoa học sẽ giúp thu nhận nhiều sản phẩm có giá trò sinh học (như protein, enzym, acid amin…) đạt hiệu quả kinh tế cao hơn và góp phần giải quyết ô nhiễm môi trường. Vì vậy, vấn đề nghiên cứu để tận dụng và xử lý các nguồn phế phụ liệu công nông nghiệp là một hướng đi đúng đắn và cần thiết. Một trong những nguồn phế phụ liệu có giá trò dinh dưỡng đó là các phế phụ liệu giàu protid, từ nguồn phế phụ liệu này chúng ta có thể tạo ra các sản phẩm có giá trò phục vụ cho đời sống con người. Chúng ta có nhiều hướng khác nhau để xử lý và tận dụng chúng, tùy theo mục đích và bản chất của phế liệu. Để đóng góp một phần nhỏ vào mục đích trên chúng tôi chọn đề tài: “Tận dụng một số phế phụ liệu giàu đạm từ động vật để tạo các sản phẩm có giá trò sinh học”. C Nội dung của đề tài: Từ các phế phụ liệu giàu protid, chúng tôi tiến hành nghiên cứu các nội dung như sau: ¾ Thu nhận các enzym từ các phế liệu lò mổ như dạ dày, tụy tạng, ruột non bằng các tác nhân tủa khác nhau. ¾ Thu nhận các protein từ huyết heo như hemoglobin, fibrin. ¾ Thu nhận hỗn hợp amino acid khi thủy phân ruột non, phổi heo bằng tác nhân acid. ¾ Tạo sản phẩm pepton-pepsic và pepton-pancreatic từ sự tự thủy phân của dạ dày và tụy tạng. DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CP Chế phẩm E Enzym CPE Chế phẩm enzym TT Thuốc thử HĐ Hoạt độ ĐVHđ Đơn vò hoạt độ H đ R Hoạt độ riêng HđĐt Hoạt độ đông tụ TB OD KC Trung bình mật độ quang của mẫu kiểm chứng TB OD TN Trung bình mật độ quang của mẫu thí nghiệm ΔOD Hiệu số giữa mật độ quang của thí nghiệm và kiểm chứng UI Đơn vò hoạt độ (International Unit - đơn vò quốc tế) N F Nitơ-formol N T Nitơ-tổng số Pr-E Protein-enzym ASC collagen tan trong acid (acid-soluble collagens) PSC collagen được hòa tan bởi pepsin (pepsin-solubilized collagens) DANH MỤC CÁC HÌNH, BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ HÌNH Trang Hình 1.1: Hình giải phẫu dạ dày 06 Hình 1.2: Cơ quan tụy tạng 06 Hình 1.3: Cấu tạo ruột non 08 Hình 1.4: Cấu tạo của pepsin heo 12 Hình 1.5: Sự hình thành collagen 30 Hình 1.6: Sự tạo thành gelatin khi làm biến tính collagen bởi nhiệt độ 34 Hình 1.7: Cấu tạo Hemoglobin 38 Hình 1.8: Cấu trúc Fibrinogen 40 Hình 1.9: Sự polymer hóa Fibrin 41 BIỂU ĐỒ Trang Biểu đồ 3.1 : Hiệu suất thu nhận chế phẩm pepsin bằng các tác nhân khác nhau 81 Biểu đồ 3.2 : Hoạt độ riêng của chế phẩm pepsin khi tủa với các tác nhân khác nhau 86 Biểu đồ 3.3: Hoạt độ riêng của chế phẩm pancreatin khi tủa với các tác nhân khác nhau. 90 Biểu đồ 3.4: Hoạt độ riêng của chế phẩm protease từ ruột non thu được khi tủa với các tác nhân khác nhau 93 Biểu đồ 3.5: So sánh hoạt độ protease của chế phẩm pepsin thu được với enzym trong Dược phẩm T-pepsin 106 Biểu đồ 3.6: So sánh hoạt độ riêng của chế phẩm pepsin thu được với enzym trong Dược phẩm T-pepsin 107 Biểu đồ 3.7: So sánh hoạt độ của chế phẩm pancreatin thu được với enzym trong Dược phẩm Enzylstal và Enzyplex 108 Biểu đồ 3.8: So sánh hoạt độ riêng của chế phẩm pancreatin thu được với enzym trong Dược phẩm Enzylstal và Enzyplex 108 Biểu đồ 3.9: Hiệu suất thu nhận Hemoglobin sử dụng các tác nhân tủa khác nhau 111 Biểu đồ 3.10: Hàm lượng protein thô của sản phẩm Hb thu được khi tủa bằng các tác nhân khác nhau 98 SƠ ĐỒ Trang Sơ đồ 1.1: Tách chiết pancreatin với tác nhân tủa là aceton 26 Sơ đồ 2.1: Tách chiết và thu nhận pepsin từ màng nhầy dạ dày heo khi tủa bằng các tác nhân khác nhau 55 Sơ đồ 2.2: Tách chiết và thu nhận pancreatin với tác nhân tủa là cồn 96 0 57 Sơ đồ 2.3: Tách chiết và thu nhận pancreatin với tác nhân tủa là muối (NH 4 ) 2 SO 4 58 Sơ đồ 2.4: Tách chiết và thu nhận protease từ ruột non heo với các tác nhân tủa khác nhau 59 Sơ đồ 2.5: Quy trình thu nhận pepton-pepsic 72 Sơ đồ 2.6: Quy trình thu nhận pepton-pancreatic 73 Sơ đồ 2.7: Quy trình thu nhận Fibrin từ plasma huyết heo 76 Sơ đồ 2.8: Quy trình thu nhận amino acid khi thủy phân ruột non, phổi heo bằng acid 78 ĐỒ THỊ Trang Đồ thò 3.1: Đường chuẩn Tyrosin 83 Đồ thò 3.2: Đường chuẩn Albumin 85 Đồ thò 3.3: Sự biến thiên hiệu suất thủy phân các cơ chất protein bởi chế phẩm pepsin theo thời gian 96 Đồ thò 3.4 : Sự biến thiên hiệu suất thủy phân các cơ chất protein bởi chế phẩm pancreatin theo thời gian 100 Đồ thò 3.5 : Sự biến thiên hiệu suất thủy phân các cơ chất protein bởi chế phẩm protease từ ruột non theo thời gian 87 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU BẢNG Trang Bảng 1.1: Thành phần amino acid của collagen tan trong acid và được hòa tan bởi pepsin từ da cá trê 48 Bảng 1.2: Thành phần amino acid của Fibroin tơ và Keratin 49 Bảng 2.1: Pha dung dòch Albumin chuẩn có nồng độ từ 0-250 μg/ml 61 Bảng 2.2: Pha dung dòch Tyrosin chuẩn có lượng Tyrosin từ 0-1 μmol 63 Bảng 2.3: Xác đònh lượng Tyrosin trong dung dòch nghiên cứu 64 Bảng 3.1: Hiệu suất thu nhận chế phẩm pepsin bằng các tác nhân tủa khác nhau 81 Bảng 3.2: Thời gian tiêu đạm của chế phẩm pepsin thu được khi tủa bằng các tác nhân khác nhau 82 Bảng 3.3: Hệ số góc a và giá trò OD tương ứng với các nồng độ Tyrosin khác nhau 83 Bảng 3.4: Hoạt độ protease của chế phẩm pepsin thu được khi tủa bằng các tác nhân khác nhau 84 Bảng 3.5: Hệ số góc a và giá trò OD tương ứng các nồng độ Albumin khác nhau 85 Bảng 3.6: Hàm lượng protein trong chế phẩm pepsin thu được 85 Bảng 3.7: Hoạt độ riêng của chế phẩm pepsin 86 Bảng 3.8: Hiệu suất thu nhận CP pancreatin khi tủa bằng các tác nhân khác nhau 87 Bảng 3.9: Hoạt độ protease của chế phẩm pancreatin thu được khi tủa bằng các tác nhân khác nhau 88 Bảng 3.10: Hàm lượng protein trong chế phẩm pancreatin thu được 89 Bảng 3.11: Hoạt độ riêng của chế phẩm pancreatin 89 Bảng 3.12 Hiệu suất thu nhận chế phẩm protease từ ruột non khi tủa bằng các tác nhân khác nhau 90 Bảng 3.13: Hoạt độ protease chế phẩm enzym thu được từ ruột non khi tủa bằng các tác nhân khác nhau 91 Bảng 3.14: Hàm lượng protein trong chế phẩm protease từ ruột non 92 Bảng 3.15: Hoạt độ riêng của chế phẩm pancreatin 92 Bảng 3.16: Hàm lượng N-tổng số của các cơ chất thủy phân 94 Bảng 3.17: Sự biến thiên hiệu suất thủy phân casein theo thời gian bởi chế phẩm pepsin 95 Bảng 3.18: Sự biến thiên hiệu suất thủy phân cá thát lát theo thời gian bởi chế phẩm pepsin 95 Bảng 3.19: Sự biến thiên hiệu suất thủy phân casein theo thời gian bởi chế phẩm pancreatin 97 Bảng 3.20: Sự biến thiên hiệu suất thủy phân cá thát lát theo thời gian bởi chế phẩm pancreatin 97 Bảng 3.21: Sự biến thiên hiệu suất thủy phân casein theo thời gian bởi chế phẩm protease từ ruột non 99 Bảng 3.22: Sự biến thiên hiệu suất thủy phân cá thát lát theo thời gian bởi chế phẩm protease từ ruột non 99 Bảng 3.23: Hoạt độ đông tụ sữa của chế phẩm pepsin 101 Bảng 3.24: Hoạt độ đông tụ sữa của chế phẩm pancreatin 102 [...]... Phế liệu của công nghiệp dầu mỡ - Phế liệu của sản xuất dầu thực vật từ đậu nành, những loại hạt chứa dầu khác 1.1.4 Phế phụ liệu khác - Từ dầu mỏ: n-alkal…dùng để lên men sản xuất amino acid, đặc biệt là acid glutamic, sinh khối nấm men… - Các chất màu, chất thơm, alkaloid, tannin từ phế liệu thực vật, rau quả 1.2 MỘT SỐ SẢN PHẨM TỪ PHỤ PHẾ LIỆU GIÀU ĐẠM CỦA ĐỘNG VẬT [11,49] Những nguyên liệu từ động. .. hóa học người ta phân chia phế phụ liệu thành các nhóm chính sau: 1.1.1 Phế phụ liệu giàu đạm (protid, peptide, acid amin…) - Từ động vật: phế liệu lò mổ (lông, móng, sừng, da, phủ tạng, huyết…), phế liệu ngành thủy sản (da cá, xương cá, ruột cá, đầu cá, tôm, mực…) - Từ thực vật: các loại đậu giàu đạm sau khi ép bánh dầu (bã đậu nành, đậu phộng…) Các phế phụ liệu giàu đạm này có thể được sử dụng để sản. .. cưa, bột giấy có thể sử dụng trồng nấm, sản xuất khí sinh học - Phế liệu từ ngành công nghiệp chế biến nước trái cây giàu pectin: vỏ táo, vỏ bưởi, carot, củ cải để thu nhận pectin, sử dụng bã để nuôi nấm mốc 1  Phần 1: Tổng quan tài liệu - Phế thải của ngành chế biến thủy sản như vỏ tôm, vỏ cua giàu chitin…được sử dụng để thu nhận các sản phẩm có hoạt tính sinh học cao như chitin,... được hỗn hợp các amino acid có thể bổ sung vào thực phẩm, thức ăn chăn nuôi hay qua tinh chế để sử dụng trong y dược 1.2.1 Các protease được thu nhận từ nguồn động vật [11] 1.2.1.1 Khái niệm chung Enzym từ nguồn động vật được loài người sử dụng từ rất lâu để chế biến sữa và các sản phẩm thực phẩm khác Thông thường người ta sử dụng nguồn động vật để thu nhận protease Protease thu c nhóm enzym hydrolase,... Những phế liệu như da, lông vũ, móng, sừng… có chứa một lượng lớn những protein cấu trúc hình sợi, có thể thu nhận các protein như keratin, collagen Những phế liệu từ lò mổ như dạ dày, tụy, ruột non… được tận dụng để thu nhận nhiều enzym có giá trò sinh học như pepsin, trypsin, chymotrypsin, peptidase, aminopeptidase… Khi tiến hành thủy phân các phế liệu giàu protein thì sẽ thu được hỗn hợp các amino... được sử dụng để sản xuất nước chấm giàu chất dinh dưỡng và chứa nhiều amino acid; hoặc thu nhận các enzym có giá trò sinh học cao như pepsin từ dạ dày, trypsin từ tụy tạng…; hoặc thu nhận các protein như hemoglobine, collagen, gelatin…v.v 1.1.2 Phế phụ liệu giàu glucid - Phế liệu của sản xuất tinh bột, bã khoai mì, khoai tây… - Các chất thải có nguồn gốc thực vật từ nông nghiệp chứa nhiều cellulose:... dòch thu được sau khi thủy phân ruột non bằng acid 117 Phần 1: Tổng quan tài liệu 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC LOẠI PHẾ PHỤ LIỆU CÔNG - NÔNG NGHIỆP [21] Các phế phụ liệu công-nông nghiệp rất đa dạng về thành phần hóa học, trong đó có nhiều thành phần có giá trò và có thể tận dụng được Tùy theo mỗi nhóm phế phụ liệu mà chúng ta có những biện pháp xử lý và tận dụng. .. chitosan, các dẫn xuất của chúng và D-glucosamin…được ứng dụng trong công nghiệp dược, nghiên cứu sinh hóa, công nghệ thực phẩm, mỹ phẩm - Phế liệu từ ngành công nghiệp chế biến đường: rỉ đường, bã mía, bã củ cải đường…thường được sử dụng sản xuất nhiều sản phẩm như cồn, rượu Rum từ mật rỉ đường mía, sản xuất men bánh mì, sản xuất sinh khối nấm men, sản xuất acid glutamic và mì chính… 1.1.3 Phế phụ liệu giàu. .. từ động vật như da, lông cứng, sừng, lông vũ, móng, phủ tạng, máu, xương… là những sản phẩm bỏ đi của vật nuôi, lò mổ động vật và các ngành công nghiệp khác, những sản phẩm này chiếm 66% trọng lượng còn sống ở gia súc, 52% ở heo và 68% ở cừu Hơn một nửa phế phụ liệu động vật không thích hợp để sử dụng vì những đặc điểm lý hóa của chúng như mùi vò thường gây khó chòu 2  Phần 1: Tổng quan tài liệu ... tính Nguồn cung cấp enzym từ động vật Enzym thu nhận từ nguồn động vật chủ yếu là tách chiết từ hệ tiêu hóa của chúng: từ màng nhầy, dòch vò của dạ dày; tụy tạng; niêm mạc ruột non; ruột cá… 4  Phần 1: Tổng quan tài liệu 1.2.1.3.1 Dạ dày [11] Dạ dày là một đoạn phình ra của ống tiêu hóa có tác dụng chứa đựng thức ăn, nhào trộn thức ăn để thấm dòch vò và các enzym trong dòch vò