Bài báo cáo seminar công nghệ enzyme và protein

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐỒNG THÁP KHOA SƯ PHẠM HÓA-SINH-KTNN - - -  - - - BÀI BÁO CÁO SEMINAR CÔNG NGHỆ ENZYME VÀ PROTEIN Giáo viên giảng dạy Mã môn học Lớp Sinh viên thực hiện : Th.S TRẦN ĐỨC TƯỜNG : BI4103 : DHSSINH15L2 : Nhóm IV Năm học 2015 - 2016 BÀI BÁO CÁO CÔNG NGHỆ EMZYME PROTEIN TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐỒNG THÁP KHOA SƯ PHẠM HÓA-SINH-KTNN - - -  - - - BÀI BÁO CÁO SEMINAR CÔNG NGHỆ ENZYME VÀ PROTEIN Thành viên nhóm IV 1.Huỳnh Thị Hoàng Oanh 2.Trịnh Phú Tâm 3.Lê Thị Ngọc 4.Trần Thị Hợp 5.Lê Quang Tuấn Trần Thị Kim Oanh 7.Diệp Trần Bảo Trân LỜI NÓI ĐẦU “Nếu enzym đời sống” (BS Edward Howell, Mỹ) Enzym loại chất đạm với nhiều chuỗi axit amin liên kết với Chất diện tế bào sống, từ thực vật tới động vật có nhiều tác dụng thể như: gây nhiều phản ứng hóa học thiết yếu cho sức khỏe, tiêu hóa thực phẩm người, có tác dụng kích thích vào não bộ, cung cấp lượng cho tế bào Công nghệ enzyme và protein Chương CÔNG NGHỆ ENZYME VÀ ỨNG DỤNG 1.1.Khái niệm Enzyme chất xúc tác sinh học có thành phần bản là protein, có khả tham gia xúc tác phản ứng hóa học thể.Trong các phản ứng này các phân tử lúc bắt đầu của quá trình được gọi là chất (substrate), enzyme sẽ biến đổi chúng thành các phân tử khác Enzyme có tính chọn lọc rất cao đối với chất của nó Sự hiện diện của enzyme làm cho các phản ứng hóa học với hiệu suất cao dù ở điều kiện bình thường về nhiệt độ, áp suất, pH được xảy theo một chiều hướng nhất định với tốc độ nhịp nhàng thể sống Có 4000 phản ứng sinh hóa được xúc tác bởi enzyme Chúng có hầu hết các loại tế bào của thể sống Hoạt tính của enzyme chịu tác động bởi nhiều yếu tố Chất ức chế là các phân tử làm giảm hoạt tính của enzyme, các yếu tố hoạt hóa là những phân tử làm tăng hoạt tính của enzyme Enzyme học khoa học nghiên cứu chất xúc tác sinh học có chất protein Hay nói cách khác, enzyme học khoa học nghiên cứu tính chất chung, điều kiện, chế tác dụng tính đặc hiệu enzyme 1.2.Tính chât của Enzyme Enzyme có bản chất là protein ,có tất cả thuộc tính lý hóa của protein.Enzyme có dạng hình cầu , có kích thước lớn nên không qua màng bán thấm Enzyme tan nước và các dung môi hữu phân cực khác mặt khác lại không tan ete và các dung môi không phân cực Enzyme không bền dưới tác dụng của nhiệt độ nghĩa là nhiệt độ cao thì enzyme bị biến tính Môi trường axit hat bazo cũng làm enzyme mất khả hoạt động Enzyme có tính lưỡng tính tùy pH của môi trường mà tồn tại ở các dạng cation, anion ay trung hòa điện Enzyme chia làm hai nhóm : enzyme cấu từ (chỉ chứa protein) pepsin, amylase…và các enzyme cấu từ (trong phân tử còn có nhóm không phải protein), phân tử enzyme cấu từ có phần enzyme đó là apoenzyme: phần protein (nâng cao lực xúc tác của enzyme, quyết định tính đặc hiệu) và coenzyme: phần không phải protein (trực tiếp tham gia vào phản ứng enzyme), bản chất là những hợp chất hữu phức tạp 1.3.Cách gọi tên enzyme Trong những giai đoạn đầu công nghệ enzyme chưa phát triển, người ta đã đặt cho một số enzyme những tên riêng biệt pepsine, trysine, chymotrysine, papaine, bromeline…Tuy nhiên số các enzyme được biết ngày càng nhiều, theo qui ước quốc tế - tên gọi hệ thống enzyme thường gồm hai phần: +Phần thứ tên chất (nếu có nhiều chất tên chất cách dấu hai chấm) +Phần thứ hai tên kiểu phản ứng mà enzyme xúc tác, cộng thêm đuôi “ase” “aza” Hai phần cách dấu nối ngang Ví dụ: Tên enzyme xúc tác oxy hóa glycolat thành axit glyoxylic có tên là: glycolat:oxy-oxydoreductase Nếu phản ứng bao gồm hai chuyển hóa tương hỗ người ta thêm sau phần thứ hai tên gọi phần tương ứng dấu ngoặc Ví dụ: Enzyme xúc tác oxy hóa axit amin phản ứng: COOH H2N CH COOH + O2 C = O + NH3 + H2O R L - axitamin R có tên gọi L – axitamin : oxydoreductase (deamin) Ngoài dùng tên thông dụng amilase, papain, pepsin, Ví dụ enzyme xúc tác cho thủy phân ure (carbamid) có: có tên hệ thống là: Carbamid – amidohydrodase, tên thông dụng: urease 1.4.Phân loại enzyme Việc phân loại enzyme dựa theo nguyên tắc sở kiểu phản ứng enzyme xúc tác được đề xuất 1964 (Hiệp hội hóa sinh quốc tế-IUB), đến 1973 hệ thống phân loại này được hoàn thiện (bởi Ủy ban danh pháp hóa sinh thuộc hiệp hội hóa học bản và ứng dụng quốc tế –IUPAC) để nhấn mạnh một cách tổng quát, chính xác mối liên hệ và những điểm tương đồng của một loại enzyme a.Các lớp enzyme Dựa vào tính đặc hiệu phản ứng enzyme, Hội hóa sinh quốc tế (IUB) thống phân loại enzyme thành sáu lớp, đánh số từ đến Các số thứ tự cố định cho lớp.Sáu lớp enzyme theo phân loại quốc tế gồm có : Oxydoreductase: Các enzyme xúc tác cho phản ứng oxy hóa - khử, gồm nhóm enzyme: dehydrogenase, reductase, oxydase, oxygenase, peroxydase, catalase,… Trong phản ứng chúng xúc tác xảy ta vận chuyển hydrogen, chuyển electron, oxy hóa oxy phân tử, hydrogen peroxide chất oxy hóa khác Transferase: Các enzyme xúc tác cho phản ứng chuyển gốc, chuyển nhóm hóa học từ chất sang chất khác (chuyển nhóm nhỏ nghuyên tử từ chất sang chất nhận) Ví dụ: enzym acyltransferase,glucosyltransferase, aminotransferase, phosphattransferase, cacboxytransferase Hydrolase: Các enzyme xúc tác cho phản ứng thủy phân hợp chất hữu (Làm gãy liên kết thủy phân) như: amylase, protease, peptidase, lipase Lyase: Các enzyme xúc tác cho phản ứng phân cắt nhóm khỏi hợp chất mà không cần nước, loại nước phân tử tạo thành nối đôi, kết hợp nước vào nối đôi, làm thay đổi chiều dài mạch carbon Fructose-1,6-diphosphate aldolase cắt Fructose-1,6-diphosphate thành ALPG PDA; Decarboxylase: lọai CO Ví dụ: Hydratase, aldolase, decarboxylase Isomerase: Các enzyme xúc tác cho phản ứng biến đổi lẫn loại đồng phân hóa hình học, quang học (izomerase) chuyển vị nội phân (mutase), chuyển đổi đồng phân chẳng hạn Glocose-P-isomerase chuyển Glo-6-P thành Fro.-6-P); triose-Pisomerase chuyển ALPG thành PDA) Ví dụ: Phospho-glyxerat mutase, glucosophosphate isomerase (chuyển hóa aldose thành xetose), Ligase (synthetase) Các enzyme xúc tác cho phản ứng tổng hợp chất hữu nhờ lượng từ hợp chất cao năng, tạo liên kết hóa học chẳn hạn DNA ligase gắn đoạn okazaki nhân đôi DNA mạch chậm.Ví dụ: Glutamin synthetase… Mỗi lớp lại chia thành nhiều tổ Mỗi tổ lại chia thành nhiều nhóm Do đó, bảng phân loại đứng trước tên enzym thường có bốn số: số thứ lớp, số thứ hai tổ, số thứ ba nhóm, số thứ tư rõ số bậc thứ tự enzyme Ví dụ: Enzyme xúc tác cho phản ứng: Ethanol + NAD+ → acetaldehyde + NADH + H+ có tên gọi alcohol dehydrogenase (ADH), tên quốc tế theo khóa phân loại là: Alcohol: NAD oxydoreductase (EC 1.1.1.1), đó: mã số biểu thị tên lớp enzyme oxydoreductase (lớp 1), mã số thứ hai biểu thị tổ 1: tác dụng lên nhóm CH - OH chất cho, mã số thứ ba biểu thị nhóm 1: chất nhận NAD hay NADP , mã số cuối số thứ tự enzyme Sau tên enzyme số theo danh sách enzyme tiểu ban enzyme đề (Enzyme Commission, EC) b.Các phản ứng enzyme b.1.Lớp enzyme oxydoreductase Lớp enzyme gồm 14 lớp phụ, xúc tác cho phản ứng oxy hóa khử Phản ứng oxy hóa tương ứng với tách điện tử khỏi chất, phản ứng khử phản ứng thu nhận điện tử thường kèm với Quá trình tổng quát biểu thị sau: Trong đó: + AKh chất A dạng khử + Aox chất A dạng oxy hóa + e điện tử, Box chất B dạng oxy hóa + BKh chất B dạng khử Các enzyme thuộc lớp enzyme thành phần có coenzyme NAD+, NADP+, FMN, FAD, hem Dehydrogenase: xúc tác cho phản ứng tách H trực tiếp từ chất chuyển đến NAD+, NADP+, FMN, FAD Oxydase: xúc tác cho trình chuyển điện tử đến oxy hoạt hóa oxy làm cho có khả kết hợp với proton có môi trường Oxygenase: xúc tác cho phản ứng kết hợp trực tiếp oxy vào phân tử hợp chất hữu (thường chất có vòng thơm) Có thể phân biệt hai loại: oxygenase xúc tác cho phản ứng kết hợp toàn phân tử oxy hydroxylase kết hợp nửa phân tử oxy (thường dạng OH) vào hợp chất hữu Peroxydase: peroxydase điển hình catalase có coenzyme hem, xúc tác cho phản ứng oxy hóa chất hữu có H2O2 b.2.Lớp enzyme transferase Lớp gồm tám lớp phụ Các enzyme lớp protein phức tạp, chất hóa học coenzyme khác nhau, tùy theo chất nhóm chuyển vị nhóm monocarbon, nhóm alkyl, nhóm glucosyl, nhóm có phosphore, nhóm chứa lưu huỳnh Ví dụ: Trong đó: + A - R chất A có mang nhóm R + B - R chất B có mang nhóm R Acyltransferase: xúc tác cho phản ứng chuyển nhóm acyl thường thông qua coenzyme A, tạo thành phức CoAS ~ acyl Glucosyltransferase: xúc tác cho phản ứng vận chuyển gốc đường (hexose, pentose) từ chất chất nhận khác nhau, thường gặp nhóm OH gốc saccharide khác gốc phosphate, nguyên tử N nhân vòng Aminotransferase: enzyme có coenzyme pyridoxal phosphate xúc tác cho phản ứng chuyển vị nhóm amin Các phản ứng quan trọng chuyển thuận nghịch nhóm amin amino acid đến α - cetoacid Phosphotransferase: xúc tác cho phản ứng vận chuyển gốc phosphoryl thường có tham gia ATP với ý nghĩa chất cho Gốc phosphate chuyển từ ATP (hoặc NTP) đến nhóm hydroxyl alcol saccharide Các enzyme thường có tiếp vị ngữ “kinase” Ví dụ: Hexokinase xúc tác cho phản ứng sau: ATP + D – hexose = ADP + D – glucose – - P b.3.Lớp enzyme hydrolase Lớp enzyme bao gồm 10 lớp phụ, xúc tác cho phản ứng thủy phân Phản ứng làm đứt liên kết đồng hóa trị hai nguyên tử chất gắn phần tử phân tử H2O vào hóa trị tạo nên đứt liên kết kể Có thể biểu thị sau: Các phản ứng enzyme lớp xúc tác có nước tham gia Đặc điểm khác hydrolase thường không cần coenzyme cho hoạt động xúc tác chúng Amylase: xúc tác cho trình thủy phân tinh bột, glycogen polysaccharide tương tự Có loại amylase khác tính đặc hiệu tác dụng liên kết glucoside số tính chất khác +α-amylase phân giải liên kết 1,4-glucoside chuỗi mạch polysaccharide, gọi “endo - amylase” tạo thành dextrin phân tử thấp +β - amylase xúc tác phản ứng thủy phân liên kết 1,4 - glucoside kể từ đầu không khử tạo thành chủ yếu maltose dextrin phân tử lớn +Glucoamylase xúc tác cho phản ứng thủy phân liên kết 1,4 - 1,6 -glucoside đầu không khử chuỗi polysaccharide Sản phẩm chủ yếu tạo thành tác dụng enzyme glucose dextrin Peptide hydrolase: xúc tác cho phản ứng thủy phân liên kết peptide tạo thành peptide phân tử thấp, axitamin Các peptide hydrolase khác có tính đặc hiệu khác liên kết peptide Một số enzyme phân giải liên kết peptide chuỗi mạch polypeptide gọi endopeptide hydrolase hay proteinase (pepsine, trypsin, chimotrypsin ); số khác lại thủy phân liên kết đầu mút chuỗi mạch, gọi exopeptide hydrolase hay peptidase Lipase: xúc tác cho phản ứng thủy phân triacylglycerol (dầu thực vật, mỡ động vật) tạo thành acid béo tự glycerol (thủy phân liên kết este) b.4.Lớp enzyme lyase Lớp enzyme gồm lớp phụ, tác động vào liên kết C - C, C - O, C N, C - S, C - Halogen Có thể biểu thị sau: Pyruvat decarboxylase: xúc tác cho phản ứng loại CO khỏi phân tử axit pyruvic, tạo thành aldehyde tương ứng acetaldehyde Coenzyme thiamine pyrophosphase Fumarathydratase: xúc tác cho phản ứng tách thuận nghịch phân tử H 2O khỏi axit malic, tạo thành axit fumaric (có nối đôi) b.5.Lớp enzyme isomerase Lớp enzyme gồm lớp phụ, trình có xếp lại phân tử chất Có thể biểu thị sau: UDP - glucose - – epimerase: xúc tác cho chuyển hóa tương hỗ phức tạp galactose glucose, tức làm xoay nhóm OH xung quanh nguyên tử carbon vị trí thứ tư đường galactose Enzyme có coenzyme NAD +, xúc tác cho phản ứng: b.6.Lớp enzyme ligase Lớp enzyme có lớp phụ chúng thường tạo nên liên kết C - O, C - S, C - N, C - C Các enzyme ligase xúc tác cho việc tạo thành aminoacyl - tRNA từ amino acid tRNA giai đoạn sinh tổng hợp protein Ngoài chúng xúc tác cho sinh tổng hợp amiono axit, tạo dẫn chất acyl - CoA Pyruvatcarboxylase: xúc tác cho phản ứng carboxyl hóa axit pyruvic acid tạo thành axit oxaloacetic Enzyme có chứa nhóm phụ biotin, cần acetyl - CoA Mg++ cho phản ứng xúc tác 1.5.Enzyme với công nghệ sinh học Enzyme xem kỹ thuật quan trọng công nghệ sinh học có chức sau: - Enzyme chất xúc tác cho biến đổi vật chất công nghệ sinh học - Enzyme nhiều hoạt chất sinh học khác sản phẩm công nghệ sinh học Chúng dùng làm công cụ công nghệ sinh học, hay sử dụng lãnh vực khác - Enzyme xem thuốc thử có tính chuyên hóa cao mà enzyme trình công nghệ sinh học tối ưu hóa 1.6.Công nghệ sản xuất enzyme a.Nguồn enzyme: Nguôn thu nhận enzyme từ động vật trypsin, chimotrypsin, từ thực vật papain của đu đủ, amylase của đại mạch Nhưng enzyme của vi sinh vật là nguồn phổ biến, giá thành thấp và có ý nghĩa kinh tế nhất b.Cách thu nhận : -Chọn đối tượng: Dựa vào đặc trưng sinh học của đối tượng Đối với vi sinh vật cần chú ý đến khâu chọn giống, vấn đề di truyền, khả sinh trưởng và phát triển, đặc tính sinh lý hóa sinh của giống -Các phương pháp nuôi cấy +Môi trường nuôi cấy: tùy chủng loài có thể chọn môi trường có thành phần dinh dưỡng phù hợp với sự sinh trưởng phát triển đặc biệt là những yếu tố cần thiết cho quá trình sinh tổng hợp protein ,nắm vững chế điều hòa để có những thay đổi thích nghi +Phương pháp nuôi cấy bề mặt: là nuôi cấy giá thể rắn với hàm lượng nước thấp (15%-20%) Ngoài thành phần dinh dưỡng là protein, tinh bột, khoáng…có thể trộn các chất làm xốp cho thoáng khí Tùy chủng loại để khống chế nhiệt độ, pH môi trường, độ ẩm, thời gian nuôi cấy…cho đạt hiệu quả sinh tổng hợp cho enzyme cao nhất Ưu điểm của phương pháp này là cho hiệu suất cao, dễ gỡ bỏ từng phần nếu bị nhiễm, nhược điểm là tốn mặt bằng nhiều, khó tự động hóa +Phương pháp nuôi cấy chìm : là nuôi cấy môi trường dịch thể, hàm lượng chất khô tối đa từ 25%-30%, thường từ 10%-15% Ngoài protein, tinh bột, khoáng…có thể bổ sung thêm kích thích tố Tùy chủng loại để khống chế nhiệt độ, pH môi trường, độ ẩm, thời gian nuôi cấy…cho đạt hiệu quả sinh tổng hợp cho enzyme cao nhất Ưu điểm của phương pháp này là dễ tự động hóa nhiên phải loại bỏ hoàn toàn bị nhiễm -Thu nhận chế phẩm enzyme: Đối với canh trường bề mặt hay các đối tượng thực vật có thể đồng hóa nếu cần sau đó dùng dung dịch đệm hay nước cất để chiết rút enzyme khỏi canh trường bề mặt ta có dịch chiết enzyme Đối với canh trường bề sâu chỉ cần lọc bỏ sinh khối là có dịch chiết tương tự Sau đó có thể dùng các tác nhân kết tủa thuận nghịch acetone, ethanol, muối trung tính để có chế phẩm enzyme ở dạng sạch hơn.Từ chế phẩm này bằng kỹ thuật điện di, lọc gel… ta có thế tách từng phần để có enzyme tinh khiết Tùy mục đích sử dụng để tạo chế phẩm thích hợp Hiện người ta thường tạo chế phẩm enzyme không tan nhằm nâng cao giá trị sử dụng Enzyme không tan Hầu hết các enzyme thể đều ở dạng liên kết màng, chất qua màng để enzyme chuyển hóa nó thành sản phẩm Trong công nghiệp thường sử dụng enzyme 10 ở dạng hòa tan và chỉ sử dụng một lần đó là lí tai người ta thường sử dụng enzyme không tan Sử dụng enzyme không tan có số ưu điểm sau: +Một lượng enzyme sử dụng lặp lặp lại nhiều lần thời gian dài +Enzyme không lẫn vào sản phẩm tránh ảnh hưởng không tốt đến sản phẩm +Dùng enzyme không tan ngừng nhanh chóng phản ứng cần thiết cách tách khỏi chất Để tạo enzyme không tan có nhiều phương pháp khác như: -Phương pháp hấp phụ vật lí: phương pháp hấp phụ lên bề mặt chất mang Chất mang cám, than hoạt tính, bột thủy tinh…Nhược điểm phương pháp enzyme dễ hòa tan trở lại, độ liên kết lỏng lẻo, chịu tác động lực ion lớn dễ bị nhả -Phương pháp đưa enzyme vào khuôn gel: enzyme dễ định vị gel, mạng lưới chất trùng hợp nhỏ enzyme giữ chặt Đây cách dùng phổ biến - Phương pháp cộng hóa trị enzyme chất mang: dựa vào lực enzyme chất mang để tạo phức enzyme - chất mang liên kết cộng hóa trị Đây phương pháp dùng phổ biến 1.7.Ứng dụng 1.7.1.Ứng dụng y dược Enzyme có vị trí quan trọng y học Đặc biệt phương pháp định lượng định tính enzyme hóa học lâm sàng phòng thí nghiệm chẩn đoán.Hiện y học xuất lĩnh vực gọi chẩn đoán enzym, có nhiệm vụ: - Phân tích xác định nồng độ chất glucose, cholesterol… với hỗ trợ enzym - Xác định hoạt tính xúc tác enzym mẫu sinh vật - Xác định nồng độ chất với hổ trợ thuốc thử enzym đánh dấu - Dùng enzym để định lượng chất, phục vụ công việc xét nghiệm chẩn đoán bệnh, ví dụ dùng để kiểm tra glucose nước tiểu nhạy - Dùng enzym làm thuốc ví dụ protease làm thuốc tắc nghẽn tim mạch, tiêu mủ vết thương, làm thông đường hô hấp, chống viêm, làm thuốc tăng tiêu hóa protein, thành phần loại thuốc dùng da liễu mỹ phẩm Điều chế môi trường dinh dưỡng vi sinh vật để sản xuất vaccine, kháng sinh, để cô đặc và tinh chế các huyết kháng độc dùng chữa bệnh… Amylase được sử dụng phối hợp với coenzyme A, cytocrom C, ATP, carboxylase để chế thuốc điều trị bệnh tim mạch, bệnh thần kinh, phối hợp với enzyme thủy phân để chữa bệnh thiếu enzyme tiêu hóa 1.7.2.Ứng dụng hóa học Việc ứng dụng enzyme hóa học enzyme có cảm ứng cao nhiệt độ, pH thay đổi khác môi trường Một ứng dụng chế phẩm enzyme đáng ý thời gian gần dùng chất mang để gắn phức enzyme xúc tác cho phản ứng nhiều bước Ví dụ tổng hợp glutathion, acid béo, alcaloid, sản xuất hormone…Cũng cách tạo phức, người ta gắn vi sinh vật để sử dụng công nghệ xử lý nước thải, sản xuất alcohol, amino axit… Trong nghiên cứu cấu trúc hóa học, người ta sử dụng enzyme, ví dụ dùng protease để nghiên cứu cấu trúc protein, dùng endonuclease để nghiên cứu cấu trúc nucleic acid …Dùng làm thuốc thử hóa phân tích 1.7.3.Ứng dụng công nghiệp Việc sử dụng enzyme công nghiệp đa dạng, phong phú đạt nhiều kết to lớn -Dùng protease lĩnh vực: công nghiệp thịt, công nghiệp chế biến cá, công nghiệp chế biến sữa, công nghiệp bánh mì, bánh kẹo, công nghiệp bia, công nghiệp sản xuất sữa khô bột trứng, công nghiệp hương phẩm mỹ phẩm, công 11 nghiệp dệt, công nghiệp da, công nghiệp phim ảnh, công nghiệp y học… Do protease kiềm từ Bacillus tạo thành với lượng lớn, có đặc tính bền vững, hoạt động tốt với nhiệt độ pH cao nên chúng ứng dụng nhiều ngành công nghiệp khác như: xử lý phim X-quang qua sử dụng để nhằm thu hồi bạc (Fujiwara et al., 1991; Ishikawa et al., 1993), làm nước mắm cá (Rebeca et al., 1991), làm thức ăn gia súc (Cheng et al., 1995), xử lý chất thải từ động vật giáp xác (Yang et al., 2000), xử lý rác thải lò mổ gia cầm (Dalev, 1994) -Với amylase dùng sản xuất bánh mì, công nghiệp bánh kẹo, công nghiệp rượu, sản xuất bia, sản xuất mật,glucose, sản xuất sản phẩm rau, chế biến thức ăn cho trẻ con, sản xuất mặt hàng từ quả, sản xuất nước ngọt, công nghiệp dệt, công nghiệp giấy… -Với đa dạng chủng loại, subtilisin nghiên cứu ứng dụng nhiều lĩnh vực công nghiệp với tính phù hợp Chúng chủ yếu sử dụng ngành công nghiệp chất tẩy rửa, sữa tắm kem tắm làm trắng da NA, dược phẩm, thực phẩm, công nghiệp thuộc da y dược học subtilisin có khả hoạt động phổ pH rộng nhiệt độ cao 1.7.4.Ứng dụng công nghiệp thực phẩm *.Protease với công nghiệp thực phẩm: Việc sử dụng chế biến làm mềm thịt ứng dụng có tính truyền thống Nhân dân ta từ lâu dùng thơm để nấu canh thịt bò; dùng rau sống chuối chát, vả kết hợp thức ăn nhiều thịt; đu đủ chống táo bón…mà thực chất sử dụng papain, bromelain, fixin Người Nga dùng protease từ hạt đậu tương nảy mầm để làm mềm thịt Ngoài khả phân giải để làm mềm thịt, tạo thức ăn dễ tiêu hóa, công nghệ sản xuất loại dịch thủy phân giàu protein áp dụng cách có hiệu tính protease Enzyme công cụ để chế biến phế liệu công nghiệp thực phẩm thành thức ăn cho người vật nuôi Người ta khai thác tính đông tụ renin, pepsin vào công nghiệp thực phẩm sản xuất phomat *Pectinase với công nghiệp thực phẩm: Pectinase dùng số ngành công nghiệp thực phẩm sau: - Sản xuất rượu vang - Sản xuất nước nước uống rượu - Sản xuất mặt hàng từ quả: cô đặc, mứt - Sản xuất nước giải khát - Sản xuất cà phê Chế phẩm pectinase sử dụng sản xuất nước từ nguyên liệu nghiền hay để làm nước ép Bởi có pectin khối nghiền có trạng thái keo, ép dịch không thóat Nhờ pectinase mà nước suốt, dễ lọc, hiệu suất tăng Pectinase góp phần chiết rút chất màu, tanin chất hòa tan khác, làm tăng chất lượng thành phẩm Những nghiên cứu ép nho có xử lý pectinase làm tăng hiệu suất mà làm tăng màu sắc Trong sản xuất mứt nhừ, mứt đông… nhờ pectinase mà dịch có nồng độ đậm đặc *Cellulase với công nghiệp thực phẩm: Cellulose thành phần tế bào thực vật, có mặt loại rau nguyên liệu, phế liệu ngành trồng trọt lâm nghiệp Nhưng người động vật khả phân giải cellulose Nó có giá trị làm tăng tiêu hóa, với lượng lớn trở nên vô ích hay cản trở tiêu hóa Chế phẩm cellulase thường dùng để: - Tăng chất lượng thực phẩm thức ăn gia súc - Tăng hiệu suất trích ly chất từ nguyên liệu thực vật 12 Ứng dụng trước tiên cellulase chế biến thực phẩm dùng để 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 thực phẩm tăng lên Một số nước dùng cellulase để xử lý loại rau bắp cải, hành, cà rốt, khoai tây, táo lương thực gạo Người ta xử lý chè, loại tảo biển… Trong sản xuất bia, tác dụng cellulase hay phức hệ citase có cellulase, thành tế bào hạt đại mạch bị phá hủy tạo điều kiện tốt cho tác động protease đường hóa Trong sản xuất agar-agar, tác dụng chế phẩm cellulase làm tăng chất lượng agar-agar so với phương pháp dùng acid để phá thành tế bào Đặt biệt việc sử dụng chế phẩm cellulase để tận thu phế liệu thực vật đem thủy phân, dùng làm thức ăn gia súc công nghệ lên men Những ứng dụng cellulase công nghiệp thực phẩm có kết tốt Tuy nhiên hạn chế lớn khó thu chế phẩm có cellulase hoạt độ cao *Amylase với công nghiệp thực phẩm: Chế phẩm amylase dùng phổ biến số lĩnh vực công nghiệp thực phẩm sản xuất bánh mì, glucose, rượu , bia -Trong sản xuất bánh mì, chế phẩm amylase làm thay đổi hoàn tòan chất lượng bánh mì hương vị, màu sắc, độ xốp Chế phẩm amylase cho chất lượng bánh mì tốt dạng phức hợp với protease -Trong sản xuất bánh kẹo người ta thường dùng maltose sản phẩm thủy phân tinh bột amylase glucose glucoamylase Chính glucoamylase, yếu tố làm tăng hiệu suất sản xuất rượu -Trong sản xuất bia, viêc sử dụng amylase có hạt nảy mầm thay malt góp phần đáng kể việc giảm giá thành 1.7.5.Ứng dụng công nghiệp dệt Trong công nghiệp dệt, chế phẩm amylase dùng để rũ hồ vải trước tẩy trắng nhuộm Amylase có tác dụng làm vải mềm, có khả nhúng ướt, tẩy trắng bắt màu tôt Rũ hồ enzyme nhanh, không hại vải, độ mao dẫn tốt mà đảm bảo vệ sinh, tăng suất lao động Trong sản xuất tơ tằm, người ta dùng protease để làm sợi tơ Với công đoạn xử lý enzyme sau xử lý dung dịch xà phòng giúp lụa có tính đàn hồi tốt, bắt màu đồng dễ trang trí lụa 1.7.6 Ứng dụng công nghiệp thuộc da Trong công nghiệp da, enzyme protease dùng để làm mềm da, làm da, rút ngắn thời gian, tránh ô nhiễm môi trường Việc xử lý tiến hành cách ngâm da dung dịch enzyme, hay phết dịch enzyme lên bề mặt da Enzyme tách chất nhờn làm đứt số liên kết phân tử collagen làm cho da mềm Việc sử dụng enzyme để thay hóa chất thành công việc nâng cao chất lượng da làm giảm ô nhiễm môi trường Protein thành phần da lông nên protease sử dụng để thủy phân số thành phần phi collagen da loại bỏ protein phi fibrin albumin, globulin trình thuộc da có hiệu (Christner, 1996; Varela et al., 1997; Thangam and S., 2002) Thực tế cho thấy xử lý da chế phẩm protease từ vi sinh vật rút ngắn thời gian làm mềm tách lông xuống nhiều lần Điều quan trọng chất lượng lông tốt cắt So với phương pháp hóa học việc xử lý enzyme có số lượng lông tăng 20-30% Lông không cần xử lý thêm sau ngâm dịch enzyme 1.7.7.Ứng dụng nông nghiệp Có thể sử dụng loại chế phẩm enzyme khác để chuyển hóa phế liệu, đặc biệt phế liệu nông nghiệp cải tạo đất phục vụ nông nghiệp 13 Ở Nhật năm sản xuất hàng vạn chế phẩm cellulase loại để dùng nông nghiệp Có chế phẩm chứa cellulase, hemicellulase, protease amylase Công nghệ phổ biến nhiều quốc gia Ở nước ta việc dùng enzyme vi sinh vật góp phần sản xuất phân hữu khai thác để thay cho phân hóa học Tóm lại, nói rằng, việc nghiên cứu ứng dụng chế phẩm enzyme ngày trọng lĩnh vực khác Trong 20 năm cuối kỷ XX năm đầu kỷ XXI enzyme khác ứng dụng Ở Việt Nam bước đầu có nhiều nghiên cứu ứng dụng enzyme chế biến nông sản, thực phẩm, lĩnh vực sản xuất bia, rượu, chế biến tinh bột (Viện công nghiệp thực phẩm, Viện công nghệ sinh học – công nghệ thực phẩm, Đại học Bách khoa Hà Nội…) Việc nghiên cứu enzyme phục vụ nông nghiệp, công nghiệp quan tâm có kết đáng khích lệ Ví dụ, chế phẩm enzyme đời phục vụ nông nghiệp E2001 có tác dụng tăng độ phì nhiêu đất, tăng suất trồng Đã có nghiên cứu ứng dụng protease sản xuất rượu bia, rút ngắn thời kỳ lên men sản xuất nước mắm ngắn ngày công nghệ enzyme protease Enzyme amylase nghiên cứu ứng dụng rộng rãi sản xuất đường bột, maltodextrin, nha glucose, siro, glucose – fructose quy mô công nghiệp Chương CÔNG NGHỆ PROTEIN VÀ ỨNG DỤNG 2.1.Khái niệm Protein là thành phần không thể thiếu của mọi thể sống, chúng đóng vai trò cốt lõi cấu trúc nhân của mọi bào quan, đặc biệt là hệ màng sinh học có tính chọn lọc cao Các enzyme (có bản chất là protein) đóng vai trò xúc tác cho các phản ứng sinh học… Protein là một nhóm các hợp chất đại phân tử sinh học cùng với poiysacchaide lipit và nucleic axit tạo nên các hợp phần chủ yếu của thể sống 14 15 [...]... trong công nghiệp Việc sử dụng enzyme trong công nghiệp là đa dạng, phong phú và đã đạt được nhiều kết quả to lớn -Dùng protease trong các lĩnh vực: công nghiệp thịt, công nghiệp chế biến cá, công nghiệp chế biến sữa, công nghiệp bánh mì, bánh kẹo, công nghiệp bia, công nghiệp sản xuất sữa khô và bột trứng, công nghiệp hương phẩm và mỹ phẩm, công 11 nghiệp dệt, công nghiệp da, công nghiệp phim ảnh, công. .. của phương pháp là enzyme dễ hòa tan trở lại, độ liên kết lỏng lẻo, khi chịu tác động lực ion lớn dễ bị nhả ra -Phương pháp đưa enzyme vào khuôn gel: enzyme dễ định vị trong gel, mạng lưới chất trùng hợp càng nhỏ enzyme sẽ được giữ chặt hơn Đây là cách được dùng khá phổ biến - Phương pháp cộng hóa trị của enzyme và chất mang: dựa vào ái lực giữa enzyme và chất mang để tạo phức giữa enzyme - chất mang... tạo thức ăn dễ tiêu hóa, công nghệ sản xuất các loại dịch thủy phân giàu protein đã được áp dụng một cách có hiệu quả tính năng của protease Enzyme là một công cụ để chế biến các phế liệu của công nghiệp thực phẩm thành thức ăn cho người và vật nuôi Người ta còn khai thác tính đông tụ như của renin, pepsin vào công nghiệp thực phẩm như trong sản xuất phomat *Pectinase với công nghiệp thực phẩm: Pectinase... có nhiều nghiên cứu ứng dụng các enzyme trong chế biến nông sản, thực phẩm, nhất là trong lĩnh vực sản xuất bia, rượu, chế biến tinh bột (Viện công nghiệp thực phẩm, Viện công nghệ sinh học – công nghệ thực phẩm, Đại học Bách khoa Hà Nội…) Việc nghiên cứu các enzyme phục vụ nông nghiệp, công nghiệp cũng được quan tâm và có các kết quả đáng khích lệ Ví dụ, chế phẩm enzyme mới ra đời phục vụ nông nghiệp... enzyme protease được dùng để làm mềm da, làm sạch da, rút ngắn thời gian, tránh ô nhiễm môi trường Việc xử lý đã được tiến hành bằng cách ngâm da trong dung dịch enzyme, hay phết dịch enzyme lên bề mặt da Enzyme sẽ tách các chất nhờn và làm đứt một số liên kết trong phân tử collagen làm cho da mềm hơn Việc sử dụng enzyme để thay thế các hóa chất đã rất thành công trong việc nâng cao chất lượng da và. .. mì, công nghiệp bánh kẹo, công nghiệp rượu, sản xuất bia, sản xuất mật,glucose, sản xuất các sản phẩm rau, chế biến thức ăn cho trẻ con, sản xuất các mặt hàng từ quả, sản xuất nước ngọt, công nghiệp dệt, công nghiệp giấy… -Với sự đa dạng về chủng loại, subtilisin đã và đang được nghiên cứu và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp với những tính năng phù hợp Chúng chủ yếu được sử dụng trong ngành công. .. xuất rượu bia, rút ngắn thời kỳ lên men cũng như sản xuất nước mắm ngắn ngày bằng công nghệ enzyme protease Enzyme amylase cũng được nghiên cứu ứng dụng rộng rãi trong sản xuất đường bột, maltodextrin, nha glucose, siro, glucose – fructose ở quy mô công nghiệp Chương 2 CÔNG NGHỆ PROTEIN VÀ ỨNG DỤNG 2.1.Khái niệm Protein là thành phần không thể thiếu của mọi cơ thể sống, chúng đóng vai... phối hợp với coenzyme A, cytocrom C, ATP, carboxylase để chế thuốc điều trị bệnh tim mạch, bệnh thần kinh, phối hợp với enzyme thủy phân để chữa bệnh thiếu enzyme tiêu hóa 1.7.2.Ứng dụng trong hóa học Việc ứng dụng enzyme trong hóa học là do enzyme có cảm ứng cao đối với nhiệt độ, pH và những thay đổi khác của môi trường Một trong những ứng dụng chế phẩm enzyme đáng được chú... hemicellulase, protease và amylase Công nghệ này khá phổ biến ở nhiều quốc gia Ở nước ta việc dùng enzyme vi sinh vật góp phần trong sản xuất phân hữu cơ đang được khai thác để thay thế cho phân hóa học Tóm lại, có thể nói rằng, việc nghiên cứu ứng dụng các chế phẩm enzyme ngày càng được chú trọng ở các lĩnh vực khác nhau Trong 20 năm cuối thế kỷ XX và các năm đầu của thế kỷ XXI các enzyme khác nhau đã... sao người ta thường sử dụng enzyme không tan Sử dụng enzyme không tan có một số ưu điểm sau: +Một lượng enzyme sử dụng lặp đi lặp lại nhiều lần trong một thời gian dài +Enzyme không lẫn vào trong sản phẩm do đó tránh được ảnh hưởng không tốt đến sản phẩm +Dùng enzyme không tan có thể ngừng nhanh chóng phản ứng khi cần thiết bằng cách tách ra khỏi cơ chất Để tạo ra enzyme không tan có nhiều phương ... ứng xúc tác 1.5 .Enzyme với công nghệ sinh học Enzyme xem kỹ thuật quan trọng công nghệ sinh học có chức sau: - Enzyme chất xúc tác cho biến đổi vật chất công nghệ sinh học - Enzyme nhiều hoạt... phẩm công nghệ sinh học Chúng dùng làm công cụ công nghệ sinh học, hay sử dụng lãnh vực khác - Enzyme xem thuốc thử có tính chuyên hóa cao mà enzyme trình công nghệ sinh học tối ưu hóa 1.6 .Công. .. thích vào não bộ, cung cấp lượng cho tế bào Công nghệ enzyme và protein Chương CÔNG NGHỆ ENZYME VÀ ỨNG DỤNG 1.1.Khái niệm Enzyme chất xúc tác sinh học có thành phần bản là protein,