Qui trình sản xuất pectinase và ứng dụng trong CNTP (sản xuất nước quả)

Lịch sử nghiên cứu pectinase bắt đầu từ khi người ta hiểu biết về cấu trúc pectin và cơ chế phân cắt pectin của những enzyme này.Enzyme pectinase là một nhóm enzyme thủy phân các chất pectin. Đây là nhóm enzyme thứ ba được ứng dụng rộng rãi sau amylase và protease.Enzyme pectinase được tìm thấy ở thực vật bậc cao và vi sinh vật. Enzyme pectinase được tổng hợp cảm ứng mạnh trên môi trường bổ sung pectin hay acid polygalacturonic và bị hạn chế khi có nhiều acid galacturonic hoặc glucose.Pectin tan trong nước, ammoniac, dung dịch kiềm, carbonat natri và trong glycerin nóng, không tan trong ethanol.Các pectin tự nhiên định vị trong thành phần của tế bào có thể liên kết với cấu trúc polysaccharide và protein để tạo thành các protopectin không tan.Protopectin tạo độ cứng cho quả xanh, không tan trong nước và có cấu tạo hoá học phức tạp

Bài thuyết trình Qui trình sản xuất pectinase ứng dụng CNTP (sản xuất nước quả) GVHD: Liêu Mỹ Đông Nhóm 11 STT Họ Tên MSSV Công việc Trương Quang Duy 2005130106 Phân công việc, tổng hợp, soạn P.P Văn Khánh Duy 2005130091 Nuôi cấy bề sâu Nguyễn Thái Huỳnh Như 2005130030 Ứng dụng nước Nguyễn Vũ Anh 2005130118 Nuôi cấy bề mặt 2005130005 Ứng dụng nước Giới thiêu pectin, enzyme pectinase Tài Phạm Thị Thu Thảo Lê Vĩnh Thuận 2005130004 Lý Lương Phương Thảo Đặng Thủy Tiên 2005130024 Tinh enzyme 2005130023 Phân loại enzyme pectinase A Giới thiệu đề tài [2] • Lịch sử nghiên cứu pectinase người ta hiểu biết cấu trúc pectin chế phân cắt pectin enzyme • Enzyme pectinase nhóm enzyme thủy phân chất pectin Đây nhóm enzyme thứ ba ứng dụng rộng rãi sau amylase protease • Enzyme pectinase tìm thấy thực vật bậc cao vi sinh vật • Enzyme pectinase tổng hợp cảm ứng mạnh môi trường bổ sung pectin hay acid polygalacturonic bị hạn chế có nhiều acid galacturonic glucose A Giới thiệu đề tài [2] • Couri cộng (1995) nghiên cứu "Sự thao tác gen chủng Aspergillus nhằm làm tăng sinh tổng hợp enzyme phân giải pectin “ • Solis (1997) "Cải thiện việc sản xuất pectinase dùng thể lai chủng Aspergillus" • Năm 2000, công trình nghiên cứu "Ảnh hưởng nguồn cacbon khác đến sinh tổng hợp pectinase Aspergillus japonicus 586", Maria cộng kết hợp nhiều nguồn cacbon vào môi trường nuôi cấy như: pectin glucose, pectin glycerol,… Giới thiệu Cơ chất PECTIN [1] Nguồn gốc: thành phần tham gia xây dựng cấu trúc tế bào thực vật Dạng tồn tại: o Pectin hòa tan o Pectinic acid o Pectic acid o Protopectin Protopectin + (Insoluble) H2 O Pectin thực vật Protopectinase Pectin (soluble) Giới thiệu Cơ chất PECTIN [1] Cấu tạo • Pectin hợp chất cao phân tử mạch thẳng có cấu tạo từ kết hợp acid D-galacturonic este methyl chúng qua liên kết α–1,4 glucoside Trái chứa nhiều Pectin Cấu tạo Pectin Giới thiệu Cơ chất PECTIN [1] Tính chất  Pectin tan nước, ammoniac, dung dịch kiềm, carbonat natri glycerin nóng, không tan ethanol  Các pectin tự nhiên định vị thành phần tế bào liên kết với cấu trúc polysaccharide protein để tạo thành protopectin không tan  Protopectin tạo độ cứng cho xanh, không tan nước có cấu tạo hoá học phức tạp Giới thiệu Enzyme Pectinase [1]  Enzyme xúc tác phân hủy polymer pectin  Được ứng dụng rộng rãi công nghiệp đứng sau amylase protease  Vai trò quan trọng trình bảo quản trái rau Giới thiệu Enzyme Pectinase [1] Được phát dịch chiết trái cà rốt (phát E.Fremi năm 1840), cà chua hay đại mạch, khoai tây, chanh, dứa, cỏ ba Giới thiệu Enzyme Pectinase [1] Trung tâm hoạt động enzyme pectinase • Enzyme pectinase chứa vùng có – 10 vòng xoắn kép phía phải với vòng tạo thành khe liên kết với chất • Trung tâm hoạt động có chứa axit amin Aspartate Lysine • Nghiên cứu cho Histidine nằm gần trung tâm hoạt động ảnh hưởng đến khả xúc tác enzyme • Nhiệt độ tối ưu enzyme pectinase khoảng từ 45 – 550C F Ứng dụng enzyme pectinase [1] Enzyme pectinase  Để xử lý nghiền có màu nhạt, người ta thường sử dụng loạt enzyme sau: • Enzym endo-PMG để làm giảm độ nhớt dịch • Enzyme PE làm tăng hiệu suất trích ly • Enzyme khác cellulose, hemicelluase, protease không bắt buộc F Ứng dụng enzyme pectinase [1] Enzyme pectinase • Hai yếu tố quan trọng có tính chất định đến hiệu enzyme :  Nguyên liệu: phải đạt “độ chín kỹ thuật” cho phù hợp => tích tụ tối đa chất dinh dưỡng hương vị  Khả xay, nghiền làm nhỏ nguyên liệu: tăng khả tác động enzyme tăng hiệu suất thu nhận dịch F Ứng dụng enzyme pectinase [1] Enzyme pectinase Quá trình làm dịch tác dụng enzyme pectinase chia thành giai đoạn Giai đoạn “bất ổn định hóa”: tiêu biểu giảm độ nhớt dịch cách sâu sắc gọi trạng thái “phá vỡ” Giai đoạn kết lắng: trạng thái “phá vỡ” kết thúc kết tủa hoàn toàn Giai đoạn cuối cùng: kết thúc “pectin phân” thường xác định vắng mặt pectin kết tủa ion canxi F Ứng dụng enzyme pectinase [1] Enzyme pectinase Ứng dụng thực tế  Sử dụng enzym để sản xuất nước trùng uống trực tiếp từ táo vải: F Ứng dụng enzyme pectinase [1] Enzyme pectinase Ứng dụng thực tế • Khi xử lý nước 500C giờ, hiệu suất tách nước tăng 20%, 37- 400C sau -4 tăng 20 – 25% • Trong trình xử lý, người ta thường cho thêm ascorbic acid vào để chống trình oxy hóa nước táo F Ứng dụng enzyme pectinase [1] Ứng dụng thực tế Enzyme pectinase Hiệu xử lý nước táo 90 80 70 60 50 40 30 20 10 78.8 71.2 11.5 10.2 0.62 0.53 6.7 0.15 0.33 0.02 0.04 4.8 4.5 m Điểm át Chất ch se Pectina Đườ ng Độ acid ô Chất kh ất Hiệu s u quan Có chế phẩm pectinase Không cho chế phẩm pectinase F Ứng dụng enzyme pectinase [1] Ứng dụng thực tế Enzyme pectinase Hiệu xử lý nước vải 80 70 60 50 40 30 20 10 72.4 49.2 10.2 8.5 1.16 0.91 7.4 5.62 0.12 0.26 4.3 3.8 m quan Điểm e Không cho chế phẩm pectinase át Chất ch s Pectina Đườ ng Độ acid ô Chất kh ất Hiệu s u Mẫu đối chứng 0.16 0.09 F Ứng dụng enzyme pectinase [1] Enzyme pectinase Ứng dụng thực tế Sản xuất nước uống từ dâu tây, anh đào phúc bồn tử: F Ứng dụng enzyme pectinase [1] Enzyme pectinase Ứng dụng thực tế Các loại nước thường chứa nhiều pectin Sử dụng enzyme pectinase loại bỏ khả gây đục, ổn định nâng cao chất lượng dịch F Ứng dụng enzyme pectinase [1] Enzyme pectinase Ứng dụng thực tế Quy trình sản xuất nước uống từ dâu tây, anh đào phúc bồn tử: Rửa nước Chà thành dạng pure (dạng sốt đặc, nghiền nhừ) Đun nóng 40-500C, cho vào máy trộn Phối trộn theo tỉ lệ phần nước với 10 phần nước enzyme chứa 0,03% pectinase Giữ hỗn hợp 400C,trong 4-8h, cho qua máy ép đun nóng đến 450C Đem nước ly tâm lọc qua máy lọc ép khung F Ứng dụng enzyme pectinase [1] Ứng dụng thực tế Sản xuất nước từ nho Enzyme pectinase • Thịt có nhiều pectin, dễ gây đục; thu nhận dịch thông thường không cho hiệu suất cao Xử lý nước nho chế phẩm enzyme pectinase • Lượng enzyme pectinase sử dụng làm nát nho 0,2% so với khối lượng nho • Thời gian xử lý enzyme: giờ, nhiệt độ 45oC • Hiệu suất thu nhận dịch nho tăng từ 65,9 lên 77,3% nho trắng từ 66-82,2% nho đỏ Quy trình sản xuất nước nho Rửa Gia nhiệt ( 85- 90 C) Làm lạnh nhanh Bổ sung pectinase 0,03 % Thanh trùng Đóng chai Ép lọc Lọc Bổ sung pectinase 0,03% Dịch lọc F Ứng dụng enzyme pectinase [1] Ứng dụng thực tế Enzyme pectinase Hiệu xử lý nước nho 80 70 60 50 40 30 20 10 65 70.1 17.5 19 15.1 16.85 0.54 0.68 0.13 0.14 4.5 m Điểm át Chất ch Cặn Đườ ng Độ acid ô Chất kh ất Hiệu s u 4.3 quan Mẫu đối chứng Mẫu xử lý chế phẩm pectinase F Ứng dụng enzyme pectinase [1] Ứng dụng thực tế Những bất lợi xử lý enzyme Enzyme pectinase • Khi xử lý thời gian dài xảy trình oxy hóa xâm nhiễm vi sinh vật • Để ngăn ngừa trình oxy hóa người ta thường bổ sung vào nước chất như:  Acid ascorbic  Andhyric sunfur  Enzyme glucose oxidase TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Đức Lượng (2004), Công nghệ Enzim, NXB Đại học Quốc gia TP.HCM [2] http://doan.edu.vn/do-an/luan-van-nghien-cuu-su-t ong-hop-cam-ung-pectinase-o-mot-so-chung-bacillus -29914 / [3] Giáo trình Kỹ thuật thực phẩm 3, Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP.HCM [4] http:// www.tailieu.vn/doc/de-tai-quy-trinh-san-xuat-enzy me-pectinase-va-ung-dung-trong-lam-nuoc-qua-16913 56.html [...]... tác dụng trên pectin và pectinic acid • Polygalactorunate-transeliminase (poly α-1,4D-galaturonite– glucanoliase) tác dụng trên pectic acid và pectinic acid • Pectin lyase (PNL): các endo-enzyme xúc tác sự phân cắt các đơn vị galacturonate đã bị ester hoá B PHƯƠNG PHÁP NUÔI CẤY CHÌM 1 Khái niệm [3]  Lên men chìm là phương pháp được phổ biến nhất trong quy trình lên men công nghiệp  Thường sử dụng. .. trường lỏng thực hiện trong thùng lên men  Trong đó có lắp đặt các hệ thống điều khiển cánh khuấy, hệ thống cung cấp oxy, điều chỉnh pH, nồng độ chất dinh dưỡng  Phương pháp này dùng được cho cả vi sinh vật hiếu khí và kị khí B PHƯƠNG PHÁP NUÔI CẤY CHÌM  Ưu điểm [3]  Tốn ít mặt bằng trong xây dựng và lắp đặt dây chuyền  Chi phí điện năng, nhân lực và các khoản phụ cho một đơn vị sản phẩm thấp  Các... Lượng cơ chất sót thấp nhờ đó tiết kiệm chi phí sản xuất  Ít sinh ra các enzyme tạp nên giảm bớt chi phí cho quá trình tinh sạch B PHƯƠNG PHÁP NUÔI CẤY CHÌM  Nhược điểm [3]  Đòi hỏi trang bị kĩ thuật cao, dễ nhiễm trùng toàn bộ  Phải sục khí liên tục vì vi sinh vật chỉ sử dụng được oxy hòa tan trong môi trường  Thiết bị phải chịu được áp lực, kín và làm việc với điều kiện vô trùng tuyệt đối ... tạp và dễ gây nhiễm môi trường nuôi cấy B PHƯƠNG PHÁP NUÔI CẤY CHÌM 2 Phân loại [1] Phương pháp hiếu khí Phương pháp yếm khí B PHƯƠNG PHÁP NUÔI CẤY CHÌM  Phương pháp hiếu khí [1]  Chủng nuôi cấy: A.niger và A.awamori ủ sơ bộ trong môi trường dinh dưỡng đến khi bắt đầu nứt nanh bào tử, thời gian ủ sơ bộ : 38-42h  Lượng giống cấy: thường là 2%  Trong quá trình nuôi cấy, hàm lượng các chất hoà tan trong. ..3 Phân loại enzyme pectinase [2] • Pectinesterase (PE) • Protopectinase • Các enzym khử mạch polymer 3 Phân loại enzyme pectinase [2] Pectinesterase (PE) • PE xúc tác sự thủy phân của các nhóm methyl ester (COOCH3) tạo thành acid pectinic hoặc acid pectic và methanol 3 Phân loại enzyme pectinase [2] Pectinesterase (PE) • Enzym này hoạt động đặc hiệu với... nhóm methyleste của acid galacturonic nằm bên cạnh acid galacturonic không bị este hoá 3 Phân loại enzyme pectinase [2] Pectinesterase (PE) 3 Phân loại enzyme pectinase [2] Protopectinase Protopectinase hoà tan protopectin, tạo thành các pectin hoà tan có mức độ polymer hoá cao 3 Phân loại enzyme pectinase [2] Các enzym khử mạch polymer Polymethylgalacturonase (PMG) Polygalacturonase (PG) Polygalacturonase... kiện sấy phun:  Nhiệt độ chất tải nhiệt đi vào :165-180oC  Nhiệt độ chất tải nhiệt đi ra : 60-70oC  Thời gian lưu của chế phẩm enzyme trong thiết bị sấy phun phải không quá 7 giây và nhiệt độ chế phẩm sau khi sấy phải không quá 40oC B PHƯƠNG PHÁP NUÔI CẤY CHÌM  Phương pháp yếm khí [1]  Môi trường: bã củ cải 2%; (NH4)2HPO4 0.75%; KH2PO4 0.1%; CaCO3 0.3%; nước chiết ngô 0.5%  Chủng nuôi cấy: C.pectinofermentants... α-1-4glycosid trong phân tử acid pectic Cơ chế hoạt động của Endo- Polygalacturonase (Endo-PG) 3 Phân loại enzyme pectinase [2] Các enzym khử mạch polymer Polygalacturonase(PG) Exo-PG: còn gọi là poly (1,4-α-D-galacturonide) glalacturonohydrolase, xúc tác thuỷ phân lần lượt liên kết α-1-4-glycosid của acid pectic từ đầu không khử Cơ chế hoạt động của Exo- Polygalacturonase (Exo-PG) 3 Phân loại enzyme pectinase. .. enzyme pectinase [2] Các enzym khử mạch polymer 3 Phân loại enzyme pectinase [2] Các enzym khử mạch polymer Enzym thủy phân liên kết glycoside (Hydrolase) • Polymethylgalacturonase (PMG): xúc tác thuỷ phân liên kết α-1-4-glycosid đặc hiệu với pectin có mức độ ester hoá cao • Polygalacturonase(PG): xúc tác thuỷ phân liên kết α-1-4-glycosid của acid pectic (acid polygalacturonic) 3 Phân loại enzyme pectinase. .. C.pectinofermentants 15, ở trạng thái canh trường chứa bào tử và được cấy với lượng 4% theo thể tích  pH ban đầu: 6.5-7.0  Nhiệt độ nuôi cấy: 35oC  Sự tích luỹ enzyme sẽ tối đa tương ứng với pha ổn định của sự sinh trưởng qua 55-60h B PHƯƠNG PHÁP NUÔI CẤY CHÌM  Phương pháp yếm khí [1]  Ngoài ra, Cl.felsineum cũng có thể được nuôi cấy yếm khí để thu pectinase  Thành phần môi trường: lactose 2%; pectin