Cung cấp cho sinh viên một số kiến thức cơ bản về: Phương pháp công nghệ để thu được chế phẩm enzym Phương pháp nghiên cứu về enzym Các ứng dụng của enzym Sự biến tính: Tất cả các yếu tố làm biến tính protein (nhiệt độ cao, axit đặc, kiềm đặc, muối kim loại nặng .v.v.) đều có thể làm biến tính Enzym và làm mất một phần hoặc hoàn toàn hoạt tính xúc tác Cường lực xúc tác: Ở điều kiện thích hợp, Enzym xúc tác tạo ra phản ứng có tốc độ rất nhanh có thể gấp 108 đến 1011 lần phản ứng thiếu xúc tác (một gam pepsin phân giải 5 kg protein trứng trong 2 giờ, 1 gam renin làm đông tụ 72 tấn sữa trong sản xuất phomat . . .)
Công nghệ enzym Người giảng PGS TS Nguyễn Duy Thịnh ĐT 0913.349.796 Mục đích môn học Cung cấp cho sinh viên số kiến thức về: - Phương pháp công nghệ để thu chế phẩm enzym Phương pháp nghiên cứu enzym Các ứng dụng enzym Phần mở đầu MỘT SỐ KHÁI NIỆM Enzym gì? Là chất xúc tác sinh học, có nguồn gốc protein Tính chất enzym Sự biến tính: Tất yếu tố làm biến tính protein (nhiệt độ cao, axit đặc, kiềm đặc, muối kim loại nặng v.v.) làm biến tính Enzym làm phần hoàn toàn hoạt tính xúc tác Cường lực xúc tác: Ở điều kiện thích hợp, Enzym xúc tác tạo phản ứng có tốc độ nhanh gấp 108 đến 1011 lần phản ứng thiếu xúc tác (một gam pepsin phân giải kg protein trứng giờ, gam renin làm đông tụ 72 sữa sản xuất phomat ) Tính chất enzym Tính đặc hiệu: Enzym xúc tác làm chuyển hóa chất định theo kiểu phản ứng định, không gây phản ứng phụ Điều kiện phản ứng: phản ứng Enzym xấy điều kiện thông thường (nhiệt độ thấp – 300C đến 500C, pH trung tính, áp suất thường), nên không cần thiết bị đắt tiền Tính chất enzym Tính độc hại: Tất enzym có nguồn gốc tự nhiên không độc Tính kinh tế: Hầu hết chế phẩm enzym sản xuất từ nguồn nguyên liệu dễ kiếm rẻ tiền Enzym proteaza động vật thường thu từ phụ phẩm lò mổ, enzym thực vật thu từ lá, thân, vỏ, nhưa số loại Hoạt độ enzym Hoạt độ enzym: thể tính hoạt động enzym Đơn vị hoạt độ enzym: lượng enzym có khả xúc tác làm chuyển hóa lượng chất định đơn vị thời gian điều kiện tiêu chuẩn Đơn vị hoạt độ enzym Đơn vị IU: Là lượng enzym có khả chuể hóa micromol chất sau thời gian phút IU = 10-6 M/phút Đơn vị katal (kat): lượng enzym có khả xúc tác chuyển hóa mol chất sau thời gian giây điều kiện tiêu chuẩn kat = Mol chất/giây IU = 1/60 x 10-6 kat Hoạt độ enzym Hoạt độ riêng chế phẩm enzim: số đơn vị hoạt độ enzym đơn vị khối lượng protein IU/1 mg protein kat/1 mg protein Hoạt độ phân tử (còn goi hoạt độ riêng phân tử): số phân tử chất chuyển hóa bới phân tử enzym đơn vị thời gian (phút) Hoạt độ tâm xúc tác: số phân tử chất chuyển hóa trung tâm hoạt động đơn vị thời gian (phút) Chương Công nghệ thu chế phẩm enzym 1.1 – Nguồn nguyên liệu thu enzym Enzym tổng hợp đường tổng hợp hóa học Enzym thu nhận từ: - Nguồn động vật (8%) - Nguồn thực vật (4%) - Nguồn vi sinh vật (chr yếu từ nấm mốc nấm men, 1/3 từ vi khuẩn) Đường hóa sản xuất siro dextro nồng độ cao Dịch bột sau dịch hóa Đường hóa Tinh chế, cô đặc Dextrozym Sấy Đường tinh bột Siro dextrin nồng độ Dextrin tinh thể Kết tinh Điều kiện Đồng phân hóa cao Yêu cầu kỹ thuật Độ PE tinh bột dich hóa – 16 Nông độ chất khô (%) 30 – 35 pH 4,3 – 4,5 Nhiệt độ 58 - 60 Thời gian đường hóa (h) 40 – 70 Dextrozyme 225/75 (l/tấn chất khô) 0,7 – 1,1 Độ thủy phân cuối nhận (DE) 97 - 98 Dextro cuối nhận (%) 05 - 97 Đường hóa sản xuất siro gluco nồng độ cao Dịch bột sau dịch hóa Đường hóa FungamylAMG Tinh chế, cô đặc 30/45 30/30 Các thành phần khác Điều kiện Hồ hóa Dịch hóa Độ DE tinh bột dịch hóa 12 52 Nồng độ chất khô (%) 35 45 pH 5,0 5,5 Nhiệt độ (0C) 55 55 Thời gian đường hóa (h) 21 21 AMG 300L (ml/tấn chất khô) 150 Fungamyl 800L 9g/tấn chất khô) 300 200 Độ thủy phân cuối nhận (DE) 62 60 Gluco (%) 30 30 Malto (%) 45 30 Đường hóa sản xuất siro malto Dịch bột sau dịch Đường hóa Tinh chế cô đặc hóa Furamyl Maltogenaza Các thành phần promozym 55% malto khác 70% malto Đồng phân hóa sản xuất đường fructo (theo phương pháp liên tục cố định enzym) Siro có Xử lý Cột cố đinh enzym DE cao ban đầu sweetzym Tinh chế cô đặc 55% fructo Siro có DE cao 90% fructo Hệ thống phân tách Sản xuất cyclodextin Các enzym cyclodextrin glucantransferaza (CGTaza) cyclodextrin glucozintransferaza có khả chuyển hóa mạch thẳng tinh bột thành phân tử vòng thành cyclodextrin (dạng α, β, ĭ ) Cyclodextrin dùng làm chất phụ gia thực phẩm, công nghiệp dược phẩm, mỹ phẩm nhiều công dụng khác Ứng dụng chế phẩm men công nghệ sản xuất rau Làm nước Chế phẩm enzym Pectinex Ultra SP-L: dùng để phân hủy tế bào thực vật, xử lý nước nghiền Pectin hòa tan không hòa tan, polysacarit làm đục nước bị phân hủy Pectinex 3XL Pectinex AR: chủ yếu chứa pectinaza Nó có khả phân hủy hoàn toàn arabn thành arabino, thủy phân nhanh hoàn toàn polysacarit Vì có tác dụng làm nước Viscozym 120L: chứa chủ yếu pectinaza lượng lớn cacbohydrolaza dùng để phá vỡ tế bào màng đậu tương Ứng dụng chế phẩm men công nghệ sản xuất rượu etylic Enzym dùng công nghệ rượu cồn Termamyl 120L: dùng để dịch hóa tinh bột Neutra 0.5L: chế phẩm chứa chủ yếu proteaza kiềm tính, thu nhận từ vi khuẩn Batillus subtillis, có chứa lượng nhỏ β-glucanaza Sansuper 240L: thu nhận tù nấm mốc Aspergillus niger Chế phẩm chứa chủ yếu glucoamylaza lượng nhỏ α-amylaza proteaza Nguyên liệu chứa tinh bột Hơi Hồ hóa Công đoạn Enzym dịch hóa Dịch hóa nấu Công Enzym đường hóa Đường hóa đoạn lên men Nấm men Hơi chưng cất Lên men Chưng cất Những công đoạn sản xuất cồn có sử dụng enzym rượu Những chế phẩm enzym dùng sản xuất bia Enzym α-Amylaza Chức Thủy phân tinh bột tới gluco oligosacarit Áp dụng Sử dụng malt chất lượng sử dụng nguyên liệu thay không nẩy mầm β-Glucanaza Thủy phân phần phân tử trọng lượng Làm lỏng bổ xung, lọc dịch đường cao β-glucan Proteaza Thủy phân liên kết peptit Tăng khả lên men Tăng vị bia Amyloglucosidaza Thủy phân hoàn toàn tinh bột dextrin tới Sản xuất bia nhẹ độ gluco α-Acetolactat decacboxylaza Decacboxyl hóa α-Acetolactat tới axeton Quá trình ủ bia Những chế phẩm enzym α-Amylaza dùng sản xuất bia Nguồn chế phẩm Sản phẩm phản ứng Nhiệt độ ( C) pH Ca +2 Áp dụng (ppm) Fugamyl Chủ yếu malto 55 - 60 4,5 – 6,0 50 Asp oryzae Nâng cao khả lên men Ceremix 2XL Dextrin hòa tan, B amyloliquefacien oligoasacarit Termamyl loại L B.Licheniformis Dextrin hòa tan, oligoasacarit 60 - 80 5-7 250 - 500 Tăng khả lọc dịch đường 85 – 100 6–7 50 – 150 Làm loãng dich hồ hóa Những chế phẩm enzym β-Glucanaza dùng sản xuất bia Nguồn chế phẩm Sản phẩm phản ứng Cerflo 200L Ologosacarit không B amyloliquefacien lên men Finizym Gluco A, niger Xellobioza Ologosacarit Nhiệt độ (0C) pH Tâm hoạt động 50 - 60 6,0 – 7,5 α-Amylaza