Phản ứng thủy phân và ứng dụng

Chương Phản ứng thủy phân ứng dụng Nội dung • • • • • Khái niệm phản ứng thuỷ phân Ý nghĩa Vài ứng dụng enzim thủy phân Phương pháp thực trình thuỷ phân Ứng dụng Phản ứng thủy phân Là phản ứng phân giải chất, có tham gia nước Bản chất: trình phân cắt hợp chất cao phân tử thành phần tử đơn giản tác dụng chất xúc tác có tham gia nước phản ứng Ý nghĩa • Là phản ứng phổ biến quan trọng bảo quản sản xuất thực phẩm • Phản ứng thủy phân thường mở đầu cho loạt phản ứng tiếp diễn • Đóng vai trò quan trọng kỹ thuật sản xuất sản phẩm thực phẩm Glucid Protein Mục đích sử dụng Cellulose Lipid Pectin Vật liệu đưa vào trình Nguyên liệu Thực vật Động vật Chất xúc tác Xúc tác vô Xúc tác sinh học Xúc tác sinh học • Tính đặc hiệu enzym • Độ hoạt động enzym • Điều kiện tối ưu • Tính đặc hiệu enzim – Thủy phân chất định Ví dụ Enzim thủy phân tinh bột: hệ amilase, có nhiều hạt nẩy mầm, nấm mốc, nấm men vi khuẩn Enzim thủy phân protid: protease Lipase: thuỷ phân lipid thành acid béo • Độ hoạt động enzym: cao – Phụ thuộc vào nhu cầu tính chất sản phẩm → sử dụng enzim dạng tinh khiết hay sử dụng chế phẩm từ thô đến tinh – Chế phẩm: hoạt độ không cao enzim tinh khiết, lượng dùng lớn hơn, chất lượng sản phẩm không hoàn toàn cao, kinh tế (đặc biệt enzim khó tách) – Hiện nay, enzim tinh khiết chế phẩm thương mại hoá→ thuận tiện sử dụng Cần biết trước sử dụng Điều kiện tối ưu cho loại Khác nguồn gốc Điều kiện tối ưu pH Nhiệt độ Lượng enzim Nồng độ chất Thời gian tác dụng chủng loại enzim Thuỷ phân cellulose ứng dụng Bã mía Rơm rạ Cỏ Vỏ trấu Mạt cưa Cellulose Dăm bào Gỗ vụn Thức ăn động vật nhai lại Không sử dụng → tăng giá trị kinh tế Thức ăn cho động vật, môi trường nuôi vi sinh vật, hợp chất khác Nguyên liệu (phế liệu ngành gỗ) Nghiền Chất xúc tác (HCl, H2S04 ) Thuỷ phân (T0 1800C, 10-12at) Dịch thủy phân Trung hoà Làm Dung dịch tinh khiết (3 % đường hexose (glucose, mannose) pentose (xylose, arabinose) Enzyme Cellulase • Enzyme cellulase enzyme có tác dụng phân giải hợp chất khó tan cellulose ,hemicellulose, pentosan thành hợp chất đơn giản • Cellulose: Cellulase • Cellobiose: Cellobioase → Glucose • Hemicellulose : Hemicellulase → Hỗn hợp monosacharide acid • Pentosan : Pentosanase → Pentose Ứng dụng Cellulase Phá vỡ thành tế bào thực vật Tăng chất lượng thực phẩm thức ăn gia súc Sử dụng cellulase chuyển hóa cellulose thành ethanol,mật đường ,phân bón vi sinh Chuyển đổi lượng sinh khối Củ cải đường Nguồn cenlulose Mía Rỉ đường Nguyên liệu sản xuất ethanol Tinh bột (khoai tây, loại lúa , ngô, đại mạch Phế thải công nghiệp gỗ Chất thải nông nghiệp (rơm rã, bã mía) Hỗn hợp cellulose (40-60% cellulose, 2040% hemicellulose Nghiền Thủy phân (= axit loãng 0.5%) Dịch thủy phân Thủy phân (=axit 2%, 2400C) enzyme Dịch thủy phân (đường C6) Ethanol Quy trình sản xuất ethanol Quy trình sản xuất ethanol Thải chất khí nhà kính – C02 Vấn đề nguồn lượng Chênh lệch cung cầu Cạn kiệt nguồn lượng tự nhiên → Nguồn lượng thay thế: nhiên liệu sinh học → Giải vấn đề ô nhiễm môi trường Đảm bảo an ninh lượng Hiện đại hoá nông thôn Thách thức → Đe dọa nguồn thực phẩm giới Ảnh hưởng môi trường Các loại lượng sinh học • Năng lượng sinh học loại tái tạo sản xuất từ nguồn sinh khối (biomass) dạng nhiên liệu lỏng, rắn khí; nhiệt lượng; điện năng; chất hóa học vật dụng khác • Nguyên liệu dùng để sản xuất – Sản phẩm nông nghiệp: củ, hạt, dầu, mỡ động vật – Chất thải dư thừa từ nông nghiệp: – Các loại bèo, rong, rêu Nhiên liệu sinh học từ nông sản • Được sản xuất từ sản phẩm nông nghiệp như: đường, tinh bột, dầu rau cải mỡ động vật (heo, cá ) • Rượu sinh học: – Butanol: lên men ABE (aceton, butanol, ethanol) Sản xuất nhiều lượng, giá thành cao – Ethanol: thông dụng nhất, làm nhiên liệu sinh học cho vận chuyển • Diesel sinh học: Nhiên liệu sinh học từ chất thải dư thừa • Thường dùng sinh khối phế thải, rơm rạ lúa gạo, lúa mì, thân bắp, gỗ… • Tận dụng chất thải, giải ô nhiễm môi trường • Sản xuất khó khăn, tốn • Nhiên liệu sinh học từ rong rêu, bèo • Khí sinh học (biogas) • Nhiên liệu sinh học rắn ... niệm phản ứng thuỷ phân Ý nghĩa Vài ứng dụng enzim thủy phân Phương pháp thực trình thuỷ phân Ứng dụng Phản ứng thủy phân Là phản ứng phân giải chất, có tham gia nước Bản chất: trình phân cắt... học • Động học phản ứng: tốc độ phản ứng dx k (a – x) dt a: lượng chất ban đầu cho vào trình thuỷ phân x: lượng chất thủy phân sau thời gian t k: số tốc dộ phản ứng Ưu nhược thủy phân enzym hydrolase... hợp chất cao phân tử thành phần tử đơn giản tác dụng chất xúc tác có tham gia nước phản ứng Ý nghĩa • Là phản ứng phổ biến quan trọng bảo quản sản xuất thực phẩm • Phản ứng thủy phân thường mở