Tổng hợp enzyme cellulase

TỔNG HỢP ENZYME CELLULASE LỜI MỞ ĐẦU Sự phát triển nhanh chóng công nghệ thực phẩm hai thập niên gần đòi hỏi hiểu biết toàn diện khả phân tích chất thực phẩm phương pháp sản xuất thực phẩm mà Enzyme loại protein, Enzyme quan trọng với thể người, enzyme chuyển hóa thể người bị đình trệ sống Ngoài đóng vai trò quan trọng công nghiệp chế biến thực phẩm,trong y học,trong bảo vệ môi trường Công nghệ sản xuất enzyme đem lại lợi nhuận lớn cho nhiều nước.Trong tương lai,đây ngành công nghiệp đầu tư phát triển rộng ứng dụng tính tiện lợi nhiều lĩnh vực đời sống Enzyme cellulase enzyme có vai trò quan trọng chuyển hóa chất hữu có thiên nhiên, có ý nghĩa lớn công nghiệp thực phẩm (rựơu, bia, ), bảo vệ môi trường I Lịch sử, nguồn gốc, nghiên cứu phát triển enzyme cellulose: Lịch sử nghiên cứu enzyme: Do enzyme học coi cột sống hóa sinh học nên phần lớn nghiên cứu hóa sinh từ trước đến liên quan nhiều đến enzyme Về phát triển học thuyết enzyme, chia thành giai đoạn: - Giai đoạn 1: trước kỷ thứ XVII - Giai đoạn 2: từ kỷ XVII đến nửa đầu kỷ XIX - Giai đoạn 3: từ kỷ XIX đến 30 năm đầu kỷ XX - Giai đoạn 4: từ năm 30 kỷ XX đến Nguồn gốc enzyme cellulase: - Được thu nhận từ nguồn khác nhau: +Động vật: dịch tiết dày bò, nhóm thân mềm… + Thực vật: hạt ngũ cốc nảy mầm đại mạch, yến mạch, lúa mì mạch đen… +Vi sinh vật: loại xạ khuẩn, vi khuẩn, nấm sợi, nấm men… -Trong thực tế người ta thường thu nhận enzyme cellulase từ vi sinh vật Các chủng vi sinh vật thường sử dụng: – Nấm mốc: Aspergillus niger, Aspergillus oryzae, Aspergillus candidus… – Xạ khuẩn: Actinomyces griseus, Streptomyces reticuli… – Vi khuẩn: Acetobacter xylinum, Bacillus subtilis, Bacillus pumilis… Những nghiên cứu phát triển sản phẩm như: Mỹ, năm 1983 PTN Quân đội Mỹ Natik trường đại học Rutgers, sử dụng chủng Trichoderma viride QM6 hoang dại để sản xuất cellulase Năm 1998, YU nuôi cấy T reesei Rut 30 MT chứa 5% bột cellulose 1% cám mì, thu hoạt lực CMCase 232,4 IU/g Năm 2000, Sonia Couri khảo sát khả sinh tổng hợp enzym polygalacturonase, cellulase, xylanase protease từ A niger 3T5B8 nguồn phụ phế liệu nông nghiệp khác phương pháp lên men bán rắn ứng dụng enzym việc tách chiết dầu thực vật Năm 2002, theo báo cáo gần CORAL, dịch nuôi cấy A niger MT Czapek-Dox chứa CMC1%, cho chạy điện di gel SDS-PAGE (chứa 0,2% CMC) phát có hai vạch có hoạt tính CMCase trọng lượng phân tử 83.000 50.000 Dalton Ở Việt Nam, năm 1989, Lê Hồng Mai nghiên cứu sinh tổng hợp số đặc tính cellulase (typ CMCase) A niger VS-1 MT lên men bán rắn Năm 2001, Huỳnh Anh nghiên cứu nấm sợi T reesei sinh tổng hợp enzym cellulase MT lỏng với nguồn cacbon CMC Năm 2002, Kiều Hoa nghiên cứu sinh tổng hợp enzym cellulase với nguồn cacbon cellulose tinh khiết, cám trấu, bã mía, vỏ cà phê Năm 2003, Hoàng Quốc Khánh nghiên cứu khả sinh tổng hợp đặc điểm cellulase A niger Rnnl 363 Châu Hoàng Vũ nghiên cứu thu nhận tinh enzym cellulase từ nấm mốc T reesei phương pháp lên men bán rắn Năm 2004, Trần Thạnh Phong khảo sát khả sinh tổng hợp enzym cellulase từ T reesei A niger MT lên men bán rắn Năm 2005, Lê Thị Hồng Nga nghiên cứu sinh tổng hợp cảm ứng pectinase cellulase số chủng nấm mốc II Tổng quan hệ enzyme cellulase: (1) Cellulase phức hệ enzyme có tác dụng quan trọng việc thủy phân cellulose Đây enzyme thuộc nhóm enzyme hydrolase thường chi thấy vi sinh vật Cellulose: (1) Cellulose polysaccarit chủ yếu thành tế bào thực vật; chiếm khoảng 90%, gỗ chiếm 50% Hằng năm cellulose thực vật tổng hợp khoảng 1011 Sự tạo cellulase chủ yếu thực vật phân hủy chủ yếu vi sinh vật Cellulose có nhiều tất hợp chất hữu khác thể sống nguyên liệu tế bào thực vật, giúp mô thực vật có độ bền học tính đàn hồi Cellulase chất trùng hợp từ đơn phân tử glucose, mạch thẳng tạo liên kết glucoside Cellulase chất rắn, trắng, không mùi vị, không tan nước đem đun nóng, không tan dung môi hữu thông thường( rượu, ether, benzen) Trong tế bào xanh, vi sợi cellulose xếp dạng lớp xen phủ,như tạo nên cấu trúc dai Đôi thành tế bào củng cố nguyên liệu gọi lignin, chất chèn vào khoảng không vi sợi cellulose Hình Liên kết glucoside cellulose ý nghĩa mặt dinh dưỡng người thể người enzyme phân hủy cellulose Động vật nhai lại tiêu hóa dễ dàng cellulose dày chúng có chứa vi khuẩn có khả tiết enzym cellulase có tác dụng thủy phân cellulose Hình Thành tế bào thực vật Cellulose polysaccarit chủ yếu thành tế bào thực vật Đơn vị cấu tạo cellulose gắn với nhờ liên kết glucoside Hình Trật tự xếp Fibrils, Microfibrils and Cellulose in Cell Walls Mỗi đơn vị cấu trúc nên cellulose anhydride d-glucose Mỗi gốc glucose chứa ba nhóm –OH nguyên tử carbon thứ 2, thứ thứ (trong nhóm –OH đính C6 nhóm rượu bậc 1, lại nhóm rượu bậc 2) Gốc anhydride d-glucose có cạnh piranose (nhờ nguyên tử C nguyên tử O) liên kết 1-4 glucoside Phân tử cellulose chứa từ 1.400-10.000 gốc glucose không xoắn mà duỗi thẳng Phân tử lượng cellulase thu từ nguồn gốc khác xê dịch giới hạn rộng(từ 5.104-106 cao hơn) Hình Chuỗi phân tử cellulose Dùng phương pháp phân tích tia rơghen, người ta xác định phân tử cellulose có dạng sợi Hình 5.Chuỗi phân tử cellulose Các dạng sợi cellulose lại gắn vào nhờ liên kết hydro tạo nên cấu trúc mixen cellulose Hình Liên kết hydro phân tử cellulose tạo cấu trúc Micele Hình Các sợi cellulose liên kết liên kết với tạo thành bó sợi, bó sợi lại liên kết với tạo thành đại phân tử cellulose 1.1.Cơ chế thủy phân cellulose enzyme cellulase: (2) Endocellulase : xúc tác trình cắt liên kết cellulose, lignin cách ngẫu nhiên sản phẩm trình phân giải cellulose phân tử nhỏ, cellobiose glucose Exocellulase: cắt đơn vị glucose từ đầu không khử chuỗi cellulose tạo thành cellulose(disaccharide) số cellotetrose Cellobiase: tham gia phân giải cellobiose(disaccharide) cellotetrose thành glucose Cellulase : hệ phức hydrolase bao gồm C1 đến Cx , có vai trò thủy phân cellulose thành sản phẩm cuối glucose Hình Mô hình phân tử cellulase 2.1.Tổng hợp cellulase: 2.2.Cơ chế tác dụng cellulase : Ở giai đoạn đầu ảnh hưởng enzyme C1 Những mảnh polyanhydroglucose có kích thước lớn tách khỏi cellulose không hòa tan ban đầu, sau tác dụng enzyme Cx mãnh vừa tạo thành bị tạo thành oligosaccarit cellobiose Như C1 tác dụng cellulose nguyên thủy, cellulase C2 tác dụng cellulose biến hình không hòa tan, cellulase Cx tác dụng cellodextrin hòa tan dẫn xuất hòa tan, cellobiase tác dụng lên disaccaritcellobiose để tạo glucoso Sơ đồ minh họa tổng quát chế tác dụng cellulase: Cellulose cellulose phản ứngcellobiose glucose Hình 10.Mô hình cellulase tác dụng lên chất cellulose Phức hệ cellulase nhiều cấu tử tách từ số loại nấm Ví dụ: nấm morythesium verrucaia tạo cellulase sáu cấu tử, Polyporus versicolor tạo cellulase cấu tử, Tính đặc hiệu cellulase glucoside rộng rãi, chúng thủy phân xilan ( , glucomanan ( , lichenin , polysaccarit , laminarin , lutean 2.3.Cấu trúc enzyme cellulase: 10 Hình Quy trình sản xuất enzyme cellulase phương pháp lên men bán rắn SSF Phần lớn phương pháp tượng tự SMF có khác biệt tính chất chất rắn: (1)Bột giấy môi trường tăng trưởng khử trùng trống khử trùng(SD-101), khuấy mạch trộn chuyển đến hệ thống lên men số 2(SF-102) chuyển vào hệ thống lên men rắn chính(SMF-101) cách sử dụng băng 17 tải vô trùng(SC-101) Phương pháp cần phải sử dụng trống khử trùng việc khuấy trộn gặp nhiều khó khăn hệ thống lên men rắn (2)Các sản phẩm cuối sử dụng ngay, không cần cô đặc sấy đông khô phương pháp SMF Bản chất bề mặt yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến trình sản xuất cách lựa chọn phù thuộc vào yếu tố liên quan tới chi phí tính sẵn có Vì nhiều nghiên cứu thục quan điểm sàng lọc chất thải nông nghiệp rơm, Các nhà nghiên cứu thực nhiều phân tích đưa kết luận có độ chắn 99,6%: phương pháp SSF hiệu kinh tế so với phương pháp truyền thống SMF Các yếu tố ảnh hưởng đến trình sản xuất enzyme cellulase: +Ảnh hưởng PH +Ảnh hưởng nhiệt độ +Ảnh hưởng thời gian nuôi cấy +Ảnh hưởng nguồn carbon +Ảnh nhưởng nguồn nitro +Ảnh hưởng nguyên liệu làm chất Chiết tinh sạch: Quy trình tinh enzyme gồm bước sau: B1: Thu hồi ezyme: phá vỡ tế bào(bằng phương pháp enzyme, hóa học, vật lý)=>phân lập enzyme hòa tan lọc màng, ly tâm) B2: Tinh sơ bộ: loại bỏ mảnh vỡ tế bào=>ly tâm mẻ=>ly tâm dòng chảy liên tục(dành cho quy mô lớn) 18 B3: Kết tủa dịch chiết B4: Tinh sạch, thu cặn Hình Qúa trình tinh enzyme Một số trình thu nhận tinh sạch: -Tinh sơ Cách thực hiện: lấy 40ml dịch enzyme sau ly tâm 10 phút 1200 vòng/phút tủa với ammonium sulfate nồng độ 65% để 400C qua đêm Sau ly tâm 1200 vòng/phút, tủa hòa vào đệm 100mM acetat PH 5,5 thẩm tích loại muối Để thẩm tích loại muối, 15ml mẫu hút vào túi thẩm tích hoạt hóa kẹp chặt hai đầu Cho túi vào cốc chứa 200ml nước cất có khuấy từ liên tục đặt cốc vào đá, sau mẫu thay nước lần để loại 19 muối Dịch tủa sau loại muối đưa qua cột sắc ký lọc gel Sephadex 2000, G50(30cm/h) Cột có kích thước 2,6 x 60cm Cột cân với đệm phosphate 50 mM, pH 7,5 Tốc độ chảy 25ml/h Thể tích phân đoạn thu 2ml(thu 20 phân đoạn) Hàm lượng protein số đơn vị hoạt tính enyme xác định phân đoạn -Phương pháp thu nhận enzyme cellulase từ vi khuẩn Bacillus subtilis: Phương pháp hoạt hóa chủng Bacillus subtilis Chủng Bacillus subtlis hoạt hóa môi trường với thành phần: NaCl 0,5%, pepton 1%, cao nâm 1%, cao thịt 0,3%, Agar 0,7%, pH=7 Phương pháp định tính khả enzyme cellulase Chúng sử dụng phương pháp cấy điểm môi trường hoạt hóa có bổ sung CMC 1%, ủ nhiệt độ 3000C 24h Sau nhuộm màu thuốc thử Lugol đo đường kính còng thủy ngân Phương pháp thu nhận dịch chiết enzyme thô Nuôi cấy chủng Bacillus subtilis môi trường với thành phần CMC 1%, Glucose 0,1%, Pepton 5%, Cao nâm 2,5% thời điểm, nhiệt độ Ph khác Sau ly tâm tốc độ 800 vòng/phút, thu dịch nồi enzyme -Phương pháp chiết tách enzyme: Sử dụng hai dung môi hữu cơ: Aceton etanol 900 Tiến hành kết tủa dịch chiết enzyme thô theo tỷ lệ 1:4( V dịch chiết: V dung môi), ủ hỗn hợp -2000C 60 phút, ly tâm 1300 vòng/phút, thu cặn Xác định hoạt độ, hoạt tính cellulase: Xác định hoạt độ: 20 Để xác định hoạt độ cellulase dùng nhiều phương pháp khác Các phương pháp dựa vào nguyên tắc sau đây: +Xác định giảm trọng lượng chất cellulose không hòa tan +Xác định giảm tính chất học sợi màng mỏng +Xác định thay đổi độ đục dung dịch chất +Xác định giảm độ nhớt dung dịch chất +Xác định tăng trưởng nhóm khử tận +Dùng phương pháp so màu để xác định sản phẩm hòa tan cellulose +Dùng phương pháp so màu để xác định sản phẩm hòa tan cellulose +Xác định bán kính vòng thủy phân môi trường thạch-cellulose Nồng độ enzyme dung dịch môi trường thường biểu diễn đơn vị ml hay đơn vị g v.v Xác định hoạt tính: +Xác định hoạt tính enzyme khuyếch tán thạch +Xác định hoạt tính cellulase gel polyacrylamide: IV Các công trình nghiên cứu: Các công trình khoa học nghiên cứu khả sinh enzyme cellulase từ chủng nấm sợi phân lập từ rừng ngập mặn cần giờ.(5) Tác giả Khưu Phương Yến Anh, Trường Đại Học Sư Phạm TPHCM nghiên cứu RNM Cần Giờ nơi lưu trữ nguồn gen sinh vật quí bền vững, có khả chịu đựng điều kiện sống đặc biệt khắc nghiệt Là nơi có hệ VSV vô phong phú đa dạng nấm sợi, vi khuẩn, xạ khuẩn…., nấm sợi chiếm số lượng lớn Nấm sợi đóng vai trò 21 quan trọng vòng tuần hoàn vật chất lượng hệ sinh thái RNM, nhờ có khả sinh loại enzym ngoại bào cellulase, protease, kitinase, amylase, enzym phân giải dầu… Đặc biệt, enzym cellulase nấm sợi sống RNM sinh lớn Do thảm thực vật dày đặc RNM Cần Giờ nơi sinh sống tốt nhất, nguồn thức ăn dồi cho chủng nấm sợi có khả sinh enzym Enzym cellulase hệ enzym bao gồm loại enzym: C1, Cx, βglucosidase, có khả hoạt động phối hợp để phân giải cellulose thành glucose Enzym cellulase ứng dụng nông nghiệp để chế biến t hức ăn chăn nuôi, công nghiệp thực phẩm để chế biến thực phẩm, trình li trích chất từ thực vật, việc phân hủy phế liệu giàu cellulose….Theo Bhat (2000), xấp xỉ 20% số tỷ USD thu từ lượng enzym công nghiệp bán giới gồm enzym cellulase, hemicellulase pectinase Đến năm 2005, thị trường enzym công nghiệp giới tăng từ 1,7- 2,0 tỷ USD Hàng năm, nước ta phải nhập ngoại lượng lớn nguồn enzym cellulase để giải vấn đề sản xuất xử lý ô nhiễm MT Việt Nam nước nhiệt đới có nông nghiệp phong phú, đa dạng đà phát triển Vì vậy, lượng phế thải nông nghiệp dồi dào, với công nghiệp hóa, đại hóa đất nước, ô nhiễm MT trở thành nguy thật Thành phần phế thải rắn sinh hoạt công, nông, lâm nghiệp cellulose Trong đó, RNM Cần Giờ kho dự trữ chủng VSV có hoạt tính enzym cao chưa khai thác Các công trình khoa học nghiên cứu khả sinh enzym cellulase chủng nấm sợi RNM Cần Giờ bỏ ngõ 22 Nghiên cứu enzyme cellulase pectinase từ chủng Trichoderma viride Aspergillus niger nhằm xữ lý nhanh vỏ cà phê (6): Tác giả Trần Thị Thanh Thuần, Nguyễn Đức Lượng Trường đại học Bchs Khoa, DDHQG-HCM nghiên cứuVỏ cà phê phế phẩm tránh khỏi trình sản xuất cà phê Trong thành phần chứa nhiều hợp chất khó phân hủy tự nhiên Bằng việc sử dụng chủng nấm mốc Trichoderma viride Aspergillus niger để sinh tổng hợp cellulase pectinase làm cho trình phân hủy diễn nhanh Chúng nghiên cứu xác định điều kiên ảnh hưởng đến trình sản xuất hai enzyme Điều kiện tối ưu sản xuất enzyme pectinase Aspergillus niger là: ngày, độ ẩm 62%, giống 8% Điều kiện tối ưu sản xuất enzyme cellulase Trichoderma viride là: ngày, độ ẩm 58%, giống 8% Qua thử nghiệm thực tế nhận thấy, vỏ cà phê phân hủy 14 ngày, 60% độ ẩm, 8% giống Trong nghiên cứu này, tác giả Trần Thị Thanh Thuần, Nguyễn Đức Lượng dùng phương pháp lên men vỏ cà phê Trichoderma viride Aspergillus niger Quá trình lên men Trichoderma viride Aspergillus niger nhằm tận dụng nguồn phụ phế phẩm nông nghiệp, làm giảm khả ô nhiễm môi trường chất thải gây vỏ cà phê, hèm bia sau lên men bia, mật rỉ đường, loại trấu nhà máy xay xát… Ứng dụng chủ yếu đề tài nhằm nghiên cứu khả phân hủy pectin cellulose enzyme pectinase cellulase Lên men giúp loại bỏ chất độc hại sau tận dụng làm phân bón Đây giải pháp hữu hiệu khai thác triệt để việc tận dụng phế phụ liệu nông nghiệp Để đẩy mạnh vòng chu chuyển vật chất phế thải nông nghiệp có vỏ cà phê tạo phân bón Nghiên cứu thu nhận chế phẩm enzyme cellulase kỹ thuật từ xạ khuẩn ứng dụng sản xuất thử nghiệm bột thực phẩm: (7) 23 Nguyễn Phước Bảo Hoàng, Trường Đại Học Đại Học Nha nghiên cứu rong biển nguồn thực phẩm tự nhiên quý giá giàu chất dinh dưỡng, có tác dụng đến sức khỏe ổn định thể người Hiện nay, nhu cầu sử dụng rong biển làm thực phẩm giới ngày tăng phổ biến Tuy nhiên vấn đề khai thác chế biến rong biển Việt Nam nhiều mẻ hạn chế, không sử dụng hết sản lượng hiệu lợi ích mà rong đem lại Hơn nữa, sản phẩm từ rong biển nước ta chưa nhiều, chưa thực ý phổ biến, người dân biết đến loại thực phẩm đặc biệt này, vấn đề bỏ ngỏ Ngoài thành phần dinh dưỡng hàm lượng acid amin quan trọng vốn có, rong biển chứa lượng cel lớn mà thể người khả tiêu hóa Cel thành phần quan trọng cấu tạo nên lớp thành tế bào thực vật, loại polysaccharide có cấu trúc phức tạp Việc phân hủy cel tác nhân lý hóa (acid, bazơ mạnh) gặp nhiều khó khăn, làm ảnh hưởng đến tốc độ nhiều trình sản xuất công nghiệp không khuyến khích chế biến thực phẩm ngày Chính mà yêu cầu đặt phải thay phương pháp an toàn Để giải vấn đề này, nhận thấy ứng dụng chế phẩm vi sinh vật có hoạt tính cellulase tác động cách đặc hiệu lên chất cel, loại enzyme nhiều nhà khoa học quan tâm Cellulase phức hợp enzyme bao gồm loại enzyme thủy phân cel Các enzyme kết hợp với tham gia phân cắt ngẫu nhiên liên kết β-1,4 glucoside từ bên phân tử cel số loại polysaccharide tương tự khác tạo thành glucose số đường chức Oligossacharide Các nghiên cứu Oligossacharide thực phẩm dinh dưỡng vấn đề quan tâm nhà khoa học giới Đây nhóm thực phẩm có giá trị dinh dưỡng 24 mức lượng thấp, lại chứa hoạt chất cải thiện chất lượng sản phẩm tăng cường sức khỏe người V Các chế phẩm cellulase thường dùng để: - tăng chất lượng sản phẩm thực phẩm thức ăn gia súc: Chúng ta biết, celluloza hợp phần vô quan trọng vỏ tế bào thực vật Các nguyên liệu thực phẩm có nguồn gốc từ thực vậtđều gia công chế phẩm celluloza mềm ra, tăng hệ số đồng hóa nói chung chất lượng tăng lên Trong bổ ích chuẩn bị thức ăn đặc hiệu cho trẻ em, cho người ăn kiêng chế biến thức ăn gia xúc Hình 12 Thức ăn cho gia súc, gia cầm -Tăng hiệu suất trích ly chất khác từ nguyên liệu thực vật: Protein, acid amin, vitamin từ đậu tương, thạch từ rong, tinh bột từ bã,chất thơm chất hòa tan sản xuất chè xanh cà phê hòa tan Chẳng hạn sản xuất bia ảnh hưởng phức enzyme xitaza(chủ yếu gồm enzyme cellulaza, hemicellulaza, enzyme thủy phân chất gôm 25 enzymcellobiaza) thành tế bào hạt đại mạch bị phá hủy khiến cho enzyme proteaza tác dụng dễ dàng với protein tinh bột chứa hạt đại mạch Khi đó, lượng đường , dextrin chất hòa tan khác tăng lên, tạo điều kiện để sau hình thành nen phẩm vật có màu có mùi thơm đặc trưng malt bia Rong biển gia công từ chế phẩm cellulaza hiệu suất thạch tăng lên Hình 13 Rong biển - Thủy phân gỗ phế liệu gỗ: Các phế liệu rẻ tiền dùng chế phẩm cellulaza để phân thành đường đơn giản chế biến thành thức ăn gia súc enzyme cellulase phổ biến nấm hiển vi vi khuẩn Trong đa số trường hợp người ta thu chế phẩm cellulaza từ canh trường bề mặt nấm mốc A.oryzae A awamori 26 Hình 14 Nấm mốc A oryzae VI Vai trò, ý nghĩa, ứng dụng enzyme cellulase: Vai trò, ý nghĩa enzyme cellulase: Enzyme cellulase enzyme co vai trò quan trọng chuyển hóa vạt chất hữu có thiên nhiên có ý nghĩa lớn công nghệ thực phẩm ( rượu bia, ), bảo vệ môi trường… Enzyme cellulase tổng hợp từ nhiều vi sinh vật khác nhau: nấm sợi, xạ khuẩn nấm men sản xuất từ nấm sợi dễ kinh tế nhất: nhiều loại nấm sợi sử dung phổ biến để sản xuất cellulose là: aspergillus flavus, aspergillu oryzae, aspergillus nigier, trichoderma reesei… Một số ứng dụng enzyme cellulose : (8) -Trong công nghiệp thực phẩm: Tăng độ hấp thu, nâng cao phẩm chất vị làm mềm nhiều loại thực phẩm thực vật Đặc biệt thức ăn cho trẻ nói chung chất lượng sản phẩm tăng lên -Trong công nghiệp sản xuất giấy bột giấy: Bổ sung loại enzyme khâu nghiền bột,tẩy trắng xeo giấy có vai trò quan trọng 27 - Trong chế biến thực phẩm: Trong công nghệ sản xuất bia,các chế phẩm enzyme amylase,protease glucanase sử dụng để ngăn chặn tạo thành diacetyl,do giảm lượng diacetyl tạo thành, rút ngắn thời gian cần thiết ủ bia - Trong công nghệ sản xuất thức ăn chăn nuôi: Nếu trộn cellulase vào thức ăn tăng tiêu hóa hấp thụ thức ăn cho động vậtđặc biệt động vật non, giảm chi phí thức ăn cho động vật chúng tăng trọng nhanh - Trong công nghệ sản xuất dung môi hữu cơ: Trong giai đoạn đường hóa trình sản xuất ethanol, amylase thành phần trình thủy phân tinh bột Tuy nhiên, bổ sung số enzyme pha hủy thành tế bào cellulase, hemicellulase có vai trò quan trọng, giúp tăng lượng đường tạo đẩy nhanh tốc độ tiếp xúc tinh bột với amylase, dẫn tới hiệu suất thu hồi rượu tăng lên 1,5% - Trong công nghệ xử lý nước thải phân bón vi sinh: Thành phần hữu rác thải cellulase, nên việc sử dụng công nghệ vi sinh xử lí rác thải cải thiện môi trường có hiệu Enzyme có khả thủy phân chất thải chứa cellulase, chuyển hóa hợp chất lignocellulase cellulase rác thải tạo nên nguồn lượng thông qua sản phẩm đường, ethanol, khí sinh học hay sản phẩm giàu lượng khác (8) TÀI LIỆU THAM KHẢO (1) http://www.hoathucpham.us/2015/03/01218-nhung-bien-doi-hoa-sinh-hoccua.html 28 (2)http://text.123doc.org/document/195417-nghien-cuu-kha-nang-sinh-enzymcellulase-cua-mot-so-chung-nam-soi-phan-lap-tu-rung-ngap-man-can-gio.htm (3)http://www.slideshare.net/bomxuan868/cellulase-13162299 (4)http://s4.zetaboards.com/BioFood_Tech/topic/9374593/1/ (5) http://s4.zetaboards.com/BioFood_Tech/topic/9374593/1/ (6) http://www.vnulib.edu.vn:8000/dspace/bitstream/123456789/3489/3/sedev091307.pdf (7) http://text.123doc.org/document/2226160-nghien-cuu-thu-nhan-che-phamenzyme-cellulase-ky-thuat-tu-xa-khuan-va-ung-dung-san-xuat-thu-nghiem-botrong-thuc-pham.htm (8)http://s4.zetaboards.com/BioFood_Tech/topic/9374593/2/ MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 29 I Lịch sử, nguồn gốc, nghiên cứu phát triển enzyme cellulose 1 Lịch sử nghiên cứu enzyme Nguồn gốc enzyme cellulase Những nghiên cứu phát triển sản phẩm .2 II Tổng quan hệ enzyme cellulase Cellulose 1.1.Cơ chế thủy phân cellulose enzyme cellulase .8 Cellulase 2.1 Tổng hợp cellulase .9 2.2 Cơ chế tác dụng cellulase 10 2.3 Cấu trúc enzyme cellulase 11 2.4 Phân loại enzyme cellulase 11 2.5 Tính chất enzyme cellulase 11 2.6 Tổng hợp enzyme phương pháp vi sinh vật 12 III Phương pháp sản xuất enzyme Cellulase 13 Phương pháp lên men bán lỏng SMF( lên men ngập nước) 13 Lên men rắn SSF .15 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình sản xuất enzyme cellulase .18 Chiết tinh 18 Một số trình thu nhận tinh 19 Xác định hoạt độ, hoạt tính cellulase 21 IV Các công trình nghiên cứu 21 V Các chế phẩm cellulase thường dùng để 25 VI Vai trò, ý nghĩa, ứng dụng enzyme cellulase 27 Vai trò, ý nghĩa enzyme cellulase 27 Một số ứng dụng enzyme cellulose .27 TÀI LIỆU THAM KHẢO 30 31 [...]... .2 II Tổng quan hệ enzyme cellulase 3 1 Cellulose 3 1.1.Cơ chế thủy phân cellulose của enzyme cellulase .8 2 Cellulase 9 2.1 Tổng hợp cellulase .9 2.2 Cơ chế tác dụng của cellulase 10 2.3 Cấu trúc của enzyme cellulase 11 2.4 Phân loại enzyme cellulase 11 2.5 Tính chất của enzyme cellulase 11 2.6 Tổng hợp enzyme bằng phương pháp vi... thể chế biến thành thức ăn gia súc của enzyme cellulase phổ biến trong các nấm hiển vi và vi khuẩn Trong đa số trường hợp người ta thu chế phẩm cellulaza từ canh trường bề mặt của nấm mốc A.oryzae và A awamori 26 Hình 14 Nấm mốc A oryzae VI Vai trò, ý nghĩa, ứng dụng của enzyme cellulase: 1 Vai trò, ý nghĩa của enzyme cellulase: Enzyme cellulase là một trong những enzyme co vai trò quan trọng trong chuyển... hoạt tính của enzyme 2.6 .Tổng hợp enzyme bằng phương pháp vi sinh vật: Các phương pháp thu hồi enzyme cellulase từ vi sinh vật được sử dụng chủ yếu là phương pháp lên men rắn(SSF), phương pháp lên men lỏng(SMF), +phương pháp lên men bán lỏng SMF( lên men ngập nước) +Lên men rắn SSF Hình 11 Công nghệ sản xuất cellulase III Phương pháp sản xuất enzyme Cellulase: (3) Theo truyền thống, enzyme thương... cellodextrin hòa tan và cellobiose thành glucose 2.5.Tính chất của enzyme cellulase: (3) Enzyme cellulase thủy phân cellulose tự nhiên và các dẫn xuất như cacboxymethyl cellulase( CMC) hoặc hydroxyethyl cellulase( HEC) Cellulase cắt liên kết trong cellulose, lichenin và các của ngũ cốc Nhiệt độ thích hợp hoạt động ở 550C , bền ở 35-450C Hoạt tính của cellulase bị pha hủy hoàn toàn ở 800C trong vòng 10-15 phút 11... http://text.123doc.org/document/2226160-nghien-cuu-thu-nhan-che-phamenzyme -cellulase- ky-thuat-tu-xa-khuan-va-ung-dung-san-xuat-thu-nghiem-botrong-thuc-pham.htm (8)http://s4.zetaboards.com/BioFood_Tech/topic/9374593/2/ MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 29 I Lịch sử, nguồn gốc, những nghiên cứu phát triển của enzyme cellulose 1 1 Lịch sử nghiên cứu của enzyme 1 2 Nguồn gốc của enzyme cellulase 2 3 Những nghiên cứu phát triển sản phẩm như .2 II Tổng quan hệ enzyme. .. giải quyết vấn đề này, chúng tôi nhận thấy có thể ứng dụng các chế phẩm vi sinh vật có hoạt tính cellulase tác động một cách đặc hiệu lên cơ chất cel, đây là loại enzyme hiện nay đang được rất nhiều nhà khoa học quan tâm Cellulase là một phức hợp enzyme bao gồm 3 loại enzyme thủy phân cel Các enzyme này kết hợp với nhau và tham gia phân cắt ngẫu nhiên các liên kết β-1,4 glucoside từ bên trong phân tử... xuất cà phê Trong thành phần của nó chứa nhiều hợp chất khó phân hủy tự nhiên Bằng việc sử dụng 2 chủng nấm mốc Trichoderma viride và Aspergillus niger để sinh tổng hợp cellulase và pectinase làm cho quá trình phân hủy diễn ra nhanh hơn Chúng tôi đã nghiên cứu và xác định các điều kiên ảnh hưởng đến quá trình sản xuất hai enzyme này Điều kiện tối ưu sản xuất enzyme pectinase của Aspergillus niger là: 2... pháp sản xuất enzyme Cellulase 13 1 Phương pháp lên men bán lỏng SMF( lên men ngập nước) 13 2 Lên men rắn SSF .15 3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất enzyme cellulase .18 4 Chiết và tinh sạch 18 5 Một số quá trình thu nhận và tinh sạch 19 6 Xác định hoạt độ, hoạt tính của cellulase 21 IV Các công trình nghiên cứu 21 V Các chế phẩm cellulase thường... phẩm ( rượu bia, ), bảo vệ môi trường… Enzyme cellulase có thể được tổng hợp từ nhiều vi sinh vật khác nhau: nấm sợi, xạ khuẩn và cả nấm men nhưng trong đấy sản xuất từ nấm sợi là dễ và kinh tế nhất: nhiều loại nấm sợi được sử dung phổ biến để sản xuất cellulose là: aspergillus flavus, aspergillu oryzae, aspergillus nigier, trichoderma reesei… 2 Một số ứng dụng của enzyme cellulose : (8) -Trong công nghiệp... sinh: Thành phần hữu cơ chính trong rác thải là cellulase, nên việc sử dụng công nghệ vi sinh trong xử lí rác thải cải thiện môi trường rất có hiệu quả Enzyme này có khả năng thủy phân chất thải chứa cellulase, chuyển hóa các hợp chất lignocellulase và cellulase trong rác thải tạo nên nguồn năng lượng thông qua sản phẩm đường, ethanol, khí sinh học hay các sản phẩm giàu năng lượng khác (8) TÀI LIỆU THAM ... cellulose enzyme cellulase .8 Cellulase 2.1 Tổng hợp cellulase .9 2.2 Cơ chế tác dụng cellulase 10 2.3 Cấu trúc enzyme cellulase 11 2.4 Phân loại enzyme cellulase. .. sinh tổng hợp cảm ứng pectinase cellulase số chủng nấm mốc II Tổng quan hệ enzyme cellulase: (1) Cellulase phức hệ enzyme có tác dụng quan trọng việc thủy phân cellulose Đây enzyme thuộc nhóm enzyme. .. vật có hoạt tính cellulase tác động cách đặc hiệu lên chất cel, loại enzyme nhiều nhà khoa học quan tâm Cellulase phức hợp enzyme bao gồm loại enzyme thủy phân cel Các enzyme kết hợp với tham gia