Công nghệ sản xuất Protein
Cn sx protein & a.aPhần 1: CN SX pr đơn bào :1)-K/niệm Pr(đơn bào ):Pr đơn bào (SCP) là 1 thuật ngữ đc quy ớc ,ding để chỉ vật chất tbào VSV dùng làm t/ăn cho ngời và ĐV .Thông thờng sp tạo ra ko phải là Pr thuần khiết mà là các tbào đã đc xử lý thuộc nhiều loại vsv # nhau ,các vsv đơn bào lẫn đa bào gồm : vk ,nấm mốc ,nấm man ,tảo 2)-Vai trò :-Pr là cơ sở của sự sống .-Trong thành phần t/ăn Pr là nhóm chất quan trọng .Đó là nguồn ccấp N cho ngời và ĐV .-A.a ko thay thế nh :val ,trp ,leu ,isoleu ,met ,tre ,phenylalanine ,lizin .-Là thành phần rất qtrọng trong khẩu phần ăn ,đặc biệt là đvới trẻ em ,nếu thiếu Pr chậm lớn ,còi cọc kém ptriển .-Nhời lớn hàng ngày có hàng tỷ tbào chết đi cần thay thế .Néu thiếu Pr suy gan .lg kháng thể trong máu giảm ,sức đề kháng giảm dễ mắc bệnh .3)-Các đờng hớng sx Pr &u điểm :a/Đờng hớng sx Pr : Con ngời Thực vật ĐV VSV Cacbuahydro CO2 CO2 -Pr từ VSV :Lợi dụng sự sinh trởng nhanh chóng của VSV & sự phong phú về Pr & a.a trong tbào VSV để làm nguồn t/ăn cho ngời và ĐV .-VSV sinh trởng nhanh p/triển mạnh .So với các sinh vật # thì VSV có tốc độ tăng trởng và sinh sôI nảy nở cực lớn VK E.coli trong 10-20' phân cắt 1 lần .-Nếu t/gian 1 thế hệ 20' thì sau 1h có 3 thế hệ ra đời và sau 24h sản sinh ra : 27 20 N=2=37,22.10 Tbào nặng 4722 tấn (theo lý thuyết). 8 9Trên thực tế mật độ chỉ đạt 10-10 tbào/ml-Thời gian thế hệ của nấm men Saccharomyces 20-120' .Tảo Chlorella :7h.VK lam : 23h .b/Ưu điểm :-VSV phát triển nhanh ở đk thích hợp .1 số loại VSV có lg sinh khối tăng gấp đôi sau : 0,5-1h .-VSV dễ chuyển gen so với ĐV ,TV và dễ dàng đa vào sx lớn .-VSV có lg Pr cao và có gtrị dd-ỡng .-VSV có thể phát triển với số lg lớn trong thing LM có thể tích nhỏ ,ít tốn diện tích .-SX SCP ko phụ thuộc vào đk thời tiết ,khí hậu đất đai .-VSV có thể ptriển trên nhiều nguyên liệu # nhau ,đặc biệt là nguyên liệu rẻ tiền và phế liệu . Chơng 2 :cn sx Protein đơn bào nấm men 1)-CN SX Pr đơn bào nấm men rỉ đờng :Rỉ đờng Thùng chứa dịch LM (1) (24)Thùng chứa Thiết bị làm lạnh Cân(2) (25) Thùng pha chế Thùng chứa (4-6C) (3) (26)Thanh trùng (4) Lọc ép chân khôngLàm nguội (27)Ly tâm Băng tải Sấy & (5) (28) bao góiPha m/trờng Muối khoáng Máy cắt & (6) bao gói Men khôTbị tao đổi nhiệt (7) Men épLM sinh khối(15-18)Tùng lắng phụ (19) Ly tâm bâc 1 (20)Ly tâm bậc 2 (21)Ly tâm bậc 3 (22) Thùng chứa nớc rửa(23) -Mô tả sơ đồ 1 (rỉ đờng (4)) :Rỉ đờng đc vận chuyển đến nhà máy và đc đa vào thing chứa (1) ,rồi đc chuyển đến (2) nhờ (3) để đồng nhất hoá rỉ đg .ở thùng trung gian đc bsung nớc .Rỉ đg có t=85-90C đc bơm vào tbị thanh trùng (4) để thanh trùng ở t=115-125C/1-2 .-Mô tả sơ đồ 2(làm nguội (15-18)):+>Sau đó làm nguội đến 90-95C qua tbị (5) để làm sạch cơ học .Rồi bơm vào thùng chớa mtrờng ddỡng (6) sau đó đc bơm vào (7) .+>Các dd muối đc chuẩn bị ở thùng (8) .Các dd muối (NH4)2SO4 ,(NH)2HPO4 .Muối K ,Mg (9) ,n-ớc ,ammoniac (10) ,chất phá bọt đc đong và bơm vào thùng (15-18) .-Mô tả sơ đồ 3( (19)-(24)):+>Trong các thùng LM cần ccấp khí lọc (kkhí vô trùng t=30-40C )+>Thùng (19) thùng lấy dần .+>Sauk hi sinh khối dịch đc bơm vào hệ thống ly tâm bậc 1(20) ,dịch thải đa vào hệ thống thoát nớc của nhà máy .+>Dịch NM hoà với nớc rửa và bơm vào hệ thống ly tâm (21) &(22) .+>Nớc rửa cuối đc chứa vào thùng (23) & sdụng lại .+>Dịch NM sau ly tâm tự chảy vào thùng (24) , t>20C(22-25C) .-Mô tả sơ đồ 4 ((25)sản phẩm):+>Sau đó làm lạnh ở tbị trao đổi nhiệt (25) t=4-6C và đi vào thùng chứa (26) ,thùng này có vỏ áo t=2-4C .+>Dịch NM đa sang nhà máy lọc ép chân ko (27) .+>Các lớp NM đc tách ra = dao và chuyển vào băng tải (28) tới hệ thống máy cắt và bao gói tự động (29) hoặc đi vào tbị sấy tự động (31) ,thùng chứa (32) ,tbị bao gói (33) .+>NM ép thờng có các dạng gói có klg =2-50-100-1000g .2)-Sinh khối NM trên nguồn bã rợu : Bã rợu Khử trùng Lắng Lọc Làm nguội Bsung muối khoáng LM sinh khối Ly tâm ,tuyển nổi Sấy phun Bao gói SP-Khử trùng t=98C/1h -Lắng : t=80-85C/1h ,pH=4-4,5-Bsung muối khoáng :kg/m.+>H3PO4 ,pH=0,9-1,2 hoặc (NH4)2HPO4 , pH=1-1,2 +>Ca3(PO4), pH=2,8-3 +>(NH4)2SO4 pH=2-2,5-LM sinh khối :+>Nồng độ :7,5-8,1% .+> t=30-35C .+>Thời gian :14-16h . +>Mật độ :8-10kg/m .-Ly tâm :+>Lần 1 :120-160g/l+>Lần 2 :280-390g/l+>Lần 3 : 345-450g/l . 3)-Sinh khối VSV từ dịch thuỷ phân nguyên liệu TV & kiềm sunfit : Dịch thuỷ phân Dịch kiềm sunfitNgng tụ hơi nớc Làm bay hơi LọcNớc ngng tụ Chuyển nghịch đảo Thổi hơi nớc Hơi nớc Trung hoà Ca(OH)2 , NH4OH Thạch cao Làm sạchCác chất bay hơi ,ngng tụ Làm nguội Không khí thải Oxyhoá Không khí Hơi nớc CO2 LM MN giống Khí thải Sinh khối NM Làm nguội Bã thu hồi Cồn tinh chế Dịch trong Tuyển nổi ,ly tâm Etanol ,este Co nguyên sinh Hơi nớc methanol, Nớc ngng tụ Làm bay hơi Khí thải Sấy Không khí nóng Vitamin hoá SP -Trung hoà :Sau khi oxh ,dịch kiềm Sunfit có pH=3,5-4 ,có thể trực tiếp đa đi nuôi cấy VSV .Còn đvới các tr-ờng hợp # thì cần trung hoà = nớc vôi hoặc nc amoniac .Qtrình này đc thực hiện trong thing trung hoà .Trong thing này có các tbị phun bụi dạng đĩa để làm phân tán dịch kiềm và làm cho tx giọt .Sau ó đa sang thing ổn định có cánh khuấy cơ học hoặc kkhí để làm ktủa CaSO4 và CaSO3 .-Làm nguội :Trớc khi LM ,dịch kiềm Sunfit cần đc làm nguội đến 26-28 C bằng cá tbị làm lạnh chân ko ,Tbị trao đổi nhiệt dạng tấm hoặc dạng xoắn .Cô đặc (loại 5-7% n-ớc ),loại bỏ Fucfurol và oxymetylFucfurol trong dịch thuỷ phân .-Oxy hoá :Trong dịch thuỷ phân có chứa nhiều Sunfit htan ,chúng đều đc chuyển thành các muối Sunfat htan ko nguy hiểm cho công đoạn tiếp theo ,= cách oxh .Mật độ oxh phụ thuộc vào t ,pH .Khi t giảm từ 85 C xuống còn 20 C ,thì độ oxh giảm 3 lần ,pH ko quá 3,5 .-Tuyển nổi :+>Dựa vào t/c tự nhiên kết lại với nhau của các tbào NM trên bề mặt phân cách giữa 2 pha khí và lỏng .+>Qtr tuyển nổi đc t/hiện thổi ltục lớp kkhí qua lớp dịch LM .Tgian tách NM và bọt khí là 6 .-Ly tâm :+>Lần 1: 120-160g/l+>Lần 2: 280-390g/l+>Lần 3: 345-450g/l .-Co nguyên sinh :+>Mục đích :Phá vỡ màng tbào ,tăng knăng tiêu hoá sp NM .+>Tiến hành ở t=75 C/45-60 .+>Kquả : Hàm lg a.a tăng ,độ nhớt giảm .-Sấy : t=300-350 C .-Vitamin hoá :+>Mđích :Chuyển tiền VTM D2 VTM D2 .+>Chiếu tia cực tím ,ko quá 2h ,nhiệt độ ko quá 30 C+>Hàm lg VTM D2 : 1000-12000 UI/g men khô . 4)-Sinh khối VK trên nguồn ngliệu giàu Xenlulo : Bã mía Phân loại Nghiền Thùng chứa Cân Băng tải Thùng kiềm hoá 2-4% NaOH (t=71 C ,30-60 ,CoClO 2) Thiết bị ly tâm Lò oxh KK nóngW=20-40%(133-260 C ,26)Thùng pha m/trờng Tbị t/trùng = hơi( t=122-155 C) Tbị làm nguội Tbị LM (t=28-30 C ,26h,pH=6-7,NH 4OH) Tbị lắng 1,loại bã mía Tbị lắng 2,tách tbào VK Ly tâm Sấy SP. Phần 2: CN SX A.A1)-Đặc tính của các a.a ,và vai trò ứng dụng :a/Đặc tính của a.a:-A.a là hchất hcơ có ctrúc mạch thẳng hoặc mạch vòng ,có chứa ít nhất 2 nhóm amin ,1 nhóm cacboxyl CTCT : R-CH-COOH các a.a # nhau gốc NH2 -Tất cả các a.a đc tách từ dịch thuỷ phân Protein đều có dạng tinh thể trắng ttại ở thể rắn trong đk thờng (khoảng 25 C) .-Khi đốt ở t cao có thể bị phá huỷ , t phá huỷ trong khoảng = 200-300 C .-Độ htan : Độ htan rất khác nhau :Xistein & Tyrozin có độ htan nhỏ nhất .Prolin & Ociprolin có độ htan lớn nhất .+Prolin có thể htan trong etanol (1,6g/100ml) còn các a.a # đều kém htan trong cồn tuyệt đối .+Các a.a có độ bèn # nhau trong dd axit và kiềm .+Trong đk HCl :6N sau 72h thuỷ phân thì 1 số a.a bị phá huỷ một phần nh :Histidin ,Xistein ,Xerin ,Treonin ,Tyrozin ,Prolin ,còn Tryptophan thì bị phá huỷ hoàn toàn .b/Các lĩnh vực ứng dụng của các a.a :*Vtrò của a.a đvới cơ thể ngời & ĐV :+>Các a.a là thành phần cơ sở chính của các loại Pr tự nhiên và là thành phần ko thể thay thế đc trong t/ăn của ngời và ĐV. +>Qtrình trao đổi chất diễn ra bình thờng trong cơ thể ngời và ĐV và chỉ khi nó đc ccấp đầy đủ lg a.a ko thay thế .*Vtrò trong công nghệ thực phẩm :+>Sdụng mỳ chính bsung vào tphẩm ,đặc biệt là đồ hộp ,dùng làm chất điều vị .+>L-lysin :a.a ko thay thế ,sd để bsung vào các sp đồ chứa bột hoặc các đồ uống để tăng gtrị ddỡng cho các sp này để đbảo lg lysine cần thiết cho cơ thể (4g/ngời/ngày).+>Aspartame :Là chất ngọt nhân tạo dùng cho tp ,phần lớn đc tổng hợp từ a.a & đờng .*ứng dụng trong chăn nuôi :Bsung vào t/ă để làm tăng gtrị sd ,knăng hấp thụ chuyển hoá tốt .-Những a.a sd :+>Metionin : Bsung vào t/ă chăn nuôi ,thờng sd 0,3-0,8% tuỳ thộc vào vật nuôi .+>L-lizin :Bsung với lg 0,4-1% theo khẩu phần .+>L-Tryptophan :Đc sd với lg :0,1-0,3% có ý nghĩa quan trọng trong trao đổi năng lg và hđg của các E oxh-k .+>L-Treonin đc sd với lg :0,4-0,7% khối lg khẩu phần t/ă có ý nghĩa chuyển hoá gluxit ,lipit ,nó cần thiết cho sự ptriển của ĐV .Nếu thiếu Treonin các hợp chất chứa nitơ khác có thể bị đào thải ko hấp thụ đc .*ứng dụng trong dợc :-Có rất nhiều a.a đc chữa bệnh :Axit .glutamic chữa bệnh thần kinh ,đau cơ .-Nhiều a.a chữa bệnh về gan :Metionin chữa bệnh về gan -Trong các sp mỹ phẩm cũng có a.a .*ứng dụng trong trồng trọt :-Nhiều dẫn suất của a.a làm thuốc bảo vệ thực vật .Chất diệt có kích thích sự ptriển của :dễ ,thân ,lá ,và ức chế .2)-CN SX axit glutamic a/Vai trò :-Vtrò sinh hoá :Đóng vtrò quan trọng trong qtr TĐC của cơ thể .+Tham gia vào qtr sinh tổng hợp Pro của cơ thể .+Tham gia vào qtr chuyển hoá a.a -Trong y học :+Chữa bệnh thần kinh ,teo cơ .+Có mặt trong thành phần của mọi sợi cơ ,dùng để chữa rối loạn cơ .+Ctạo chất trắng &chất xám của não .+Vtrò trong qtr trao đổi Pro & gloat của não .+Chữa bệnh chậm P/triển về trí óc .b/Cơ chế sinh tổng hợp axit Glutamic :-Con đg amin hoá :Tiền chất là -Xetoglutaric ,E glutamatdehydrogenase :HOO-CH2-CH2-CO-COOH + R-CH-COOH R-CO-COOH + NH2+ HOOC-CH2-CH2-CH-COOH NH2 c/Sơ đồ công nghệ sx glutamic : Rỉ đờng Pha loãng Thanh trùng Lắng trong Chất bổ sung Dịch LM Dịch đg khoáng Giống VK LM O2 ,dầu phá bọt Ly tâm Tách sinh khối Cô đặc chân không Kết tinh SPSấy Ly tâm Trung hoà Hoà tan tinh thể Dịch glutamatnatri Xử lý = than hoạt tính Lọc tách Tinh thể hoà tan lần 2 Tách tinh thể Sấy Sp tinh khiết d/ Quy trình công nghệ sx lizin thô :Rỉ đờng Axit hoá Làm trong Thanh trùng Pha dịch LM LM Giống VSV . Cô đặc Cô đặc(Lizin đặc) Sấy phun Trộn phụ gia Đóng gói Tạo hạt Lizin bột Sấy Dùng cho chăn nuôi Nghiền Đóng gói Lizin thô có độn *Một số điểm chú ý trong quy trình CN :-Qúa trình axit hoá rỉ đg nhầm điều chỉnh pH của rỉ đg cho phù hợp để VSV phát triển và hạn chế nhiễm khuẩn .+Ngời ta thờng sd HCl hoặc H2SO4 với hàm lg thích hợp ,qtr axit hoá đc tiến hành trong thùng axit hoá .-Qtrình làm trong & Thanh trùng :Để loại bỏ 1 số tạp chất và tiêu diệt các VSV nhiễm tạp có sẵn trong rỉ đg .Tuy nhiên khi thanh trùng lên t/trùng ở nhiệt độ thấp để tránh xảy ra các p/ Caramen ,Melanoid làm tổn thất đg và tạo sp có hại cho VSV .-Pha dịch LM :Ngoài rỉ đg ngời ta còn b/sung thêm 1 số thành phần với nồng độ thích hợp cho sự p/triển và tổng hợp Lizin của VSV VD : Rỉ đg :12-20% . (NH4)SO4 :24 g/l ; MgSO4 : 0,4g/l Và 1 số a.a # nh :Tiamin ,Metionin ,Biotin ,Treonin .-Giống VSV đa vào :+Canh trờng VSV đa vào phải có mật độ tbào đủ lớn .+VSV đang sinh trởng phát triển mạnh ,ko nhiễm VSV lạ .+Lg giống đa nà phù hợp ko quá lớn hay ko quá nhỏ tuỳ vào thể tích thing LM lg mtr dd và chủng giống .-LM :Quy trình LM phải đc theo dõi chặt chẽ để đảm bảo các đk thích hợp cho VSV phát triển .-Với Lizin bột :+Tiến hành cô đặc để đạt 30-40% chất khô t <70 C . +Qtr sấy phu đc thực hiện ở 110-120 C+Độ ẩm cần đạt :6-10% .+Thành phần gồm : Lizin 10-20% ,Pro trong tbào VSV :15-17% ,a.a khác :14% ,chất keo :24-25% .Sp này dễ hút ẩm ,tgian bảo quản 12 tháng .-Với Lizin cô đặc :+Lizin cô đặc là sp mà sau qtr LM tiến hành cô đặc nhiều lần khi đạt độ ẩm yêu cầu .+Thành phần gồm : Lizin :15-20% Protein : 22-25% . Hydrat cacbon # :1-2% Thời gian bảo quản 2-3 tháng .-Lizin có độn :+Đầu tiên cô đặc 30-40% rồi trộn với cám gạo ,cám mỳ Đạt hàm ẩm 30% rồi đem cán tạo hạt Đợc sấy = băng tải rồi làm nguội nhiệt độ phòng 30-40 C . +Thành phần :Lizin :7%. Độ ẩm :10% .+Bảo quản đc nâu 1 năm . . thể ngời và ĐV và chỉ khi nó đc ccấp đầy đủ lg a.a ko thay thế .*Vtrò trong công nghệ thực phẩm :+>Sdụng mỳ chính bsung vào tphẩm ,đặc biệt là đồ hộp ,dùng. NH2+ HOOC-CH2-CH2-CH-COOH NH2 c/Sơ đồ công nghệ sx glutamic : Rỉ đờng