Tiểu luận ứng dụng enzyme trong chất tẩy rửa

Tiểu luận ứng dụng enzyme trong chất tẩy rửa, Tiểu luận ứng dụng enzyme trong chất tẩy rửa, Tiểu luận ứng dụng enzyme trong chất tẩy rửa, Tiểu luận ứng dụng enzyme trong chất tẩy rửa

BÀI BÁO CÁO SEMINAR MƠN: CƠNG NGHỆ HỐ SINH ENZYME ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG ENZYME TRONG CHẤT TẨY RỬA MỤC LỤC I.Mở đầu: I.1.1 Khái quát enzyme: I.1.2 Điều kiện hoạt động enzyme: I.1.2.1.1 pH hoạt động enzyme: I.1.2.1.2 Nhiệt độ: I.1.2.1.3 Nồng độ enzyme: I.1.2.1.4 Phân loại enzyme: I.1.2.1.5 Nguồn thu nhận enzyme : I.1.3 Một số ứng dụng enzyme: I.1.3.1.1 Ứng dụng y dược I.1.3.1.2 Ứng dụng hóa học I.1.3.1.3 Ứng dụng công nghiệp I.1.3.1.4 Ứng dụng công nghiệp thực phẩm I.1.3.1.5 Ứng dụng công nghiệp dệt I.1.3.1.6 Ứng dụng công nghiệp thuộc da I.1.3.1.7 Ứng dụng nông nghiệp II Enzyme chất tẩy rửa: II.1.1 Giới thiệu chung: II.1.1.1.1 Quá trình phát triển chất tẩy rửa có nguồn gốc từ enzyme II.1.1.1.2 Enzym làm việc nào? II.1.1.1.3 Đặc tính enzyme tẩy rửa II.1.1.1.4 Tầm quan trọng enzym chất tẩy rửa II.1.2 Một số enzyme dùng chất tẩy rửa: II.1.2.1.1 Protease: II.1.2.1.2 Lipase: II.1.2.1.3 Cellulase: II.1.2.1.4 Amylase: II.1.2.1.5 Loại enzym mới: III.Một số ứng dụng khả tẩy rửa enzyme: III.1.1.Trong sản xuất bột giặt: III.1.2.Trong sản xuất vải sợi: III.1.3.Trong sản xuất bột giấy: III.1.4.Thuốc đánh súc miệng: III.1.5.Khống chế vấn đề sticky: IV Kết luận: IV.1.1 Các hướng nghiên cứu sản xuất enzyme: IV.1.2 Enzyme sức khỏe: I Mở đầu: I.1.1 Khái quát enzyme: Cấu tạo hóa học enzyme: Enzyme có chất hóa học protein, cấu trúc phức tạp gồm nhiều phân tử amino acid nối lại với liên kết peptid Enzym gồm có hai loại enzyme cấu tử enzyme nhị cấu tử Enzyme cấu tử thành phần có protein, cịn enzyme nhị cấu tử ngồi thành phần protein cịn có thêm nhóm ngoại ion kim loại hay vitamin Trong enzyme nhị cấu tử phần protein gọi apoenzym đóng vai trị định hướng phản ứng cịn phần lại coenzyme trực tiếp tham gia vào phản ứng I.1.2 Điều kiện hoạt động enzyme: I.1.2.1.1 pH hoạt động enzyme: Thông thường loại enzyme hoạt động khoảng pH định có pH tối ưu Enzyme thường bị bất hoạt pH kiềm acid I.1.2.1.2 Nhiệt độ: Enzyme có nhiệt độ tối ưu ( t opt ) Hoạt động enzyme giảm nhiệt độ giảm gần không hoạt động 00C Theo kinh nghiệm thực tế ta thấy hoạt động enzyme tăng lên gấp đôi tăng lên 100C Enzyme bị bất hoạt khoảng nhiệt độ khác I.1.2.1.3 Nồng độ enzyme: Tốc độ hoạt động enzyme tuỳ thuộc vào nồng độ enzyme dung dịch Trong trường hợp nồng độ enzyme q thấp phản ứng khó xảy bị ức chế không hoạt động Tuy nhiên, nồng độ enzyme cao thỉ không mang lại kết tốt Dư lượng làm phá huỷ cấu trúc đặc tính thực phẩm, đơi dư lượng lại có hại cho thể người I.1.2.1.4 Phân loại enzyme: Enzyme chia thành loại:  Nhóm oxy hố khử ( oxydoreductase ) Enzyme thực phản ứng oxy hóa khử phân tử  Nhóm vận chuyển ( transferase ), vận chuyển nhóm từ phân tử đến phân tử khác  Nhóm thuỷ phân ( hydrolase ), cần có nước để thực phản ứng thuỷ phân  Nhóm phân cắt ( lysase ) thực phản ứng phân cắt khơng có tham gia nước  Nhóm đồng phân hóa ( isomerase ) chuyển hóa hợp chất đồng phân  Nhóm tổng hợp ( synthetase ) tổng hợp chất với tham gia hợp chất cao ATP I.1.2.1.5 Nguồn thu nhận enzyme : Các enzyme có nguồn: động vật, thực vật vi sinh vật Hiện nay, người ta xác định có khoảng 2000 loại enzyme nhiều loại khác khám phá I.1.3 Một số ứng dụng enzyme: I.1.3.1.1 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 phịng thí nghiệm chẩn đốn Do đó, y học xuất lãnh vực gọi chẩn đốn enzyme, có nhiệm vụ: - Phân tích xác định nồng độ chất glucose, ure, cholesterol…với hổ trợ enzyme - Xác định hoạt tính xúc tác enzyme mẫu sinh vật - Xác định nồng độ chất với hổ trợ thuốc thử enzyme đánh dấu Dùng enzyme để định lượng chất, phục vụ công việc xét nghiệm chẩn đốn bệnh, ví dụ dùng để kiểm tra glucose nước tiểu nhạy, urease để định lượng ure… Dùng enzyme làm thuốc ví dụ protease làm thuốc tắc nghẽn tim mạch, tiêu mủ vết thương, làm thông đường hơ hấp, chống viêm, làm thuốc tăng tiêu hóa protein, thành phần loại thuốc dùng da liễu mỹ phẩm… Trong y học protease dùng để sản xuất môi trường dinh dưỡng để nuôi cấy vi sinh vật sản xuất kháng sinh, chất kháng độc… Ngồi người ta cịn dùng enzyme protease để cô đặc tinh chế huyết kháng độc để chữa bệnh Amylase 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 I.1.3.1.2 Ứng dụng hóa học: Cho đến nay, 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 acid… 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 I.1.3.1.3 Ứng dụng công nghiệp: Việc sử dụng enzyme công nghiệp đa dạng, phong phú đạt nhiều kết to lớn Thử nhìn thống kê sơ sau lãnh vực đa dùng protease ta thấy đa dạng: cơng nghiệp thịt, công nghiệp chế biến cá, công nghiệp chế biến sữa, cơng nghiệp bánh mì, bánh kẹo, cơng nghiệp bia, công nghiệp sản xuất sữa khô bột trứng, công nghiệp hương phẩm mỹ phẩm, công nghiệp dệt, công nghiệp da, công nghiệp phim ảnh, công nghiệp y học…Với amylase, đa 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… I.1.3.1.4 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 đa 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 mầm để làm mềm thịt Ngoài khả phân giải để làm mềm thịt, tạo thức ăn dễ tiêu hóa, cơng nghệ sản xuất loại dịch thủy phân giàu protein đa 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 ni Người ta cịn khai thác tính đơng tụ renin, pepsin vào công nghiệp thực phẩm sản xuất phomat Pectinase với công nghiệp thực phẩm: Pectinase đa dùng số ngành công nghiệp thực phẩm sau: - Sản xuất rượu vang - Sản xuất nước nước uống khơng có 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 khơng thóat Nhờ pectinase mà nước suốt, dễ lọc, hiệu suất tăng Pectinase cịn 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 khơng 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 I.1.3.1.5 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, khơng hại vải, độ mao dẫn tốt mà cịn 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 phịng giúp lụa có tính đàn hồi tốt, bắt màu đồng dễ trang trí lụa I.1.3.1.6 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 đa 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 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 I.1.3.1.7 Ứng dụng nơng 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 Ở Nhật năm đa sản xuất hàng vạn chế phẩm cellulase loại để dùng nơng 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 II Enzyme chất tẩy rửa: II.1.1 Giới thiệu chung: Các chất giặt rửa chứa enzyme ví dụ điển hình xu hướng cơng nghệ ngưỡng cửa kỷ 21, kết hợp ngành hóa học sinh học, mà kết sản phẩm ứng dụng rộng rãi toàn giới Hiện bột giặt chứa enzyme sử dụng phổ biến Nhờ enzyme nên bột giặt có tính giặt rửa cao nhiệt độ thấp bị phân hủy sinh học, giúp tiết kiệm lượng góp phần đáng kể giảm nhiễm mơi trường II.1.1.1.1 Quá trình phát triển chất tẩy rửa có nguồn gốc từ enzyme:  Khoảng năm 1913, Đức, enzym sử dụng chất tẩy trupsin tách từ tụy lợi Do độ bền enzyme mức vừa phải nên không hấp dẫn  Năm 1963, hãng Novo sản xuất protease chịu kiềm bán thị trường (đó enzyme alcalase dùng để giặt đồ dùng có máu bệnh viện lị mổ) việc sản xuất enzyme phát triển (ở qui mô nhỏ)  Năm 1965, chế phẩm protease kiềm khác (maxatase) đưa vào thị trường  Trong vòng năm năm, Châu Âu có 50% bột giặt dùng cho gia đình Sau cải tiến đưa enzyme vào bao nang nhỏ (capsule) tản nước, giải vấn đề vệ sinh công nghiệp đó, đầu tư phát triển  1970, α-amilase chịu kiềm chịu nhiệt bổ sung vào chất tẩy  1980-1990, số protease có tính chất phù hợp sử dụng Các celluzyme novezyme lần dùng làm loại màu Sử dụng kỉ thuật di truyền kỉ nghệ protein, người ta sản xuất enzyme có đặc tính thích hợp sử dụng bột giặt đạt yêu cầu mặt kinh tế để bổ sung vào bột giặt Ví dụ: Protease có tác dụng tẩy trắng (maxapem, genecer) , lipase (lipolase, novozyme)  Năm 2002, có sản xuất loại enzyme có đặc tính khác dùng cho bột giặt như: năm loại chế phẩm protease trung tính, kiềm, ba chế phẩm amylase, cellulase hemicellulose II.1.1.1.2 Enzym làm việc nào? Enzym chất xúc tác sinh học Bản thân khơng tham gia phản ứng giúp tăng tốc độ phản ứng cách làm giảm mức lượng hoạt hóa cần thiết Enzym phân tử lớn với hàng trăm axit amin, có số thành phần nhỏ có chức xúc tác cho phản ứng sinh hóa Những vùng gọi vùng hoạt động Cấu trúc không gian chiều enzym xác định diện mạo vùng hoạt động Khi sử dụng chất giặt rửa, cấu trúc tự biến đổi hình dạng cho phù hợp với vết bẩn quần áo Chúng gắn vừa khít với vết bẩn chìa khóa ổ khóa, đặc tính đặc biệt enzym.Như vậy: Cơ chế chung tác dụng làm vết bẩn enzyme phân giải chất bẩn thành đoạn, phần có khối lượng phân tử nhỏ hơn, dể hòa tan Ví dụ: Protease, Amylase, Lipase thủy phân vết bẩn Protein, tinh bột, dầu mỡ (ngay dạng rắn) nhiệt độ nhỏ 400C Đối với phân tử có kích thước nhỏ bám vào áo quần vải sợi, dùng Cellulase, enzyme loại thành phần cellulose mảnh bề mặt vải sợi II.1.1.1.3 Đặc tính enzyme tẩy rửa:  Đặc hiệu rộng rải  Giữ hoạt động khỏang pH: 7-11, nhiệt độ:4-60 0C loại xà phịng, chất tẩy rửa có pH thay đổi từ trung tính đến kiềm mạnh  Phải hoạt động mơi trường có thành phần khác chất tẩy (chất hoạt động bề mặt, Protease…) bảo quản sử dụng chất  Sản xuất chất tẩy rửa dùng nhà nước rửa bát (rửa tay ,máy) Để sử dụng hiệu enzyme đưa vào chất tẩy, cần tiến hành nhiều thử nghiệm với loại vết bẩn mẫu khác ( lỏng, rắn, dạng tự nhiên hay dạng oxi hóa…) loại chất bẩn, tính chất nguyên liệu (vải sợi hay tơ lụa…) cần tẩy để đánh giá hiệu quả, hoạt độ, độ bền enzyme điều kiện thực tế ( pH, nhiệt độ, thời gian, đặc biệt độ pha loãng để xác định lượng enzyme cần bổ sung cho pha loãng chất tẩy, enzyme nồng độ thích hợp cịn có tác dụng tẩy mà khơng q thừa ) Hoạt tính enzym phụ thuộc vào điều kiện độ pH, nhiệt độ, nồng độ ion nồng độ chất bẩn dung dịch Mỗi loại enzym có điều kiện hoạt động tối ưu khác 10 tinh vào năm 1952 từ đến nay, subtilisin protease vi sinh vật công nghiệp quan trọng nhất, sử dụng nhiều sản xuất chất tẩy rửa Subtilisin Carlsberg có tính đặc hiệu rộng, thủy phân nhiều loại liên kết peptide liên kết ester, liên kết tạo thành từ amino acid thơm Dưới tác dụng enzyme này, số triglyceride bị thủy phân tripropionin tributyrin Subtilisin Carlsberg thủy phân từ 30 đến 40% liên kết peptide casein II.1.2.1.2 Lipase Lipase có tác dụng thủy phân este béo Lipolase enzym lipase Hoạt tính lipase áp dụng để loại bỏ vết bẩn dạng dầu Lipase sản xuất từ aspergillus oryzae dùng bột giặt có khả chịu kiềm cao Hàng năm có khoảng ngàn lipase dùng cho vào mười ba triệu bôt giặt , với tổng giá trị vào khoảng ba mươi triệu USD Lipase ứng dụng chủ yếu để xúc tác thủy phân acylglyceride số este khác thiol, polyol hay polyacid este Lipase có chât globullin sản xuất từ tuyến tụy màng dày động vật.Tuy nhiên sinh tổng hợp lipase từ vi sinh vật mang lại độ khiết hiệu suất cao Lipolase enzym lipase Hoạt tính lipase áp dụng để loại bỏ vết bẩn dạng dầu  Cơ chế tác dụng : Do cấu trúc bậc ba enzym mà nhóm hyroxyl serine vịng imidazol histidin tiếp xúc tạo thành liên kết hydro Kết oxy nhóm hydroxyl thu tính chất nhân Và tâm nhân enzym tương tác trực tiếp với hai nguyên tử tích điện dương liên kết bị thủy phân Và liên kết dễ bị cắt đứt thủy phân thuận lợi Một chế khác enzym tạo thành liên kết tương ứng với chất vị trí gần gũi với liên kết thủy phân Kết làm tăng khuyết electron vốn tồn 13 trước , phân bố electron phân tử chất thay đổi theo chiều hướng cần thiết Nhờ mà việc cắt đứt liên kết dễ dàng , làm cho hai nguyên tử liên kết tương tác với tác nhân nhân  Các ứng dụng từ khả thủy phân enzyme: Thủy phân nhằm tách dâù thành acid rượu.Sản phẩm mong muốn loại acid đặc biệt mono, diglycerides, rượu… Phản ứng thủy phân: RCOOR’ + H2O RCOOH + R’OH  Trong phân giải lipid: Nhờ vào khả lipase thủy phân dầu mỡ thành glycerol acid béo vốn có ứng dụng quan trọng công nghiệp Hiện tại, acid béo sử dụng sản xuất xà phòng Các enzym thu từ Candida rugosa Pseudomonas fluorescens (quy trình cơng nghiệp hóa ) Các phương pháp enzym hiệu nhiều phương phá hóa học mặt chi phí sản phẩm thu có màu sắc mùi vị tốt Do phản ứng enzym xảy nhiệt độ áp suất thấp trung bình nên củng để sản suất loại acid béo từ loại dầu dễ biến tính ( chứa nhiều acid béo khơng no có nhiều nối đơi liên hợp ) thơng thường điều khó đạt với phương pháp sản xuất trước nhiệt độ áp suất cao dễ dẫn đến oxit hóa dầu mỡ  Trong công nghệ thuộc da Trong công nghiệp thuộc da bước quan trọng loại bỏ phần thịt cịn dính da lơng.Sử dụng qui trình hóa học tẩy kiềm thường không hiệu quả.Ngày người ta dần sử dụng lipase protesae để đạt mục đích  Trong sản xuất chất tẩy rửa gia dụng Lipase sản xuất từ aspergillus oryzae dùng bột giặt có khả chịu kiềm cao 14 Hàng năm có khoảng ngàn lipase dùng cho vào mười ba triệu bôt giặt , với tổng giá trị vào khoảng ba mươi triệu USD Lipase ứng dụng để tẩy mực in giấy, xử lý tơ tằm,hay sản xuất nước súc miệng khử mùi Ngoài ra, lipase ứng dụng sản xuất thực phẩm sản xuất hương sản phẩm từ sữa, điều trị bệnh, phân tích cấu trúc triglyceride, xử lý nước thải sản xuất acid béo II.1.2.1.3 Cellulase: Cellulase enzyme thủy phân liên kết β-1,4 cellulase hay dạng bổ sung hóa học nó,ngồi làm thối biến cellodextrin hay cellobiose Thơng thường, Asp.niger nguồn cellulase dành cho ứng dụng thực phẩm Trichoderma viride dùng cho ứng dụng phi thực phẩm, hai enzyme hồn thành nhiều nhiệm vụ nhau.T.viride ni cấy chìm vơí diện chất cảm ứng tiêu biểu cellulose, Asp.niger nuôi cấy bề mặt.Enzyme cô đặc tinh chế phần trước bán dạng dung dịch hay dạng bột sấy chân không Công dụng chủ yếu cellulase chống quăn vải, làm mềm vải, làm sáng màu, chống bám trở lại làm cellulase enzym có nguồn gốc từ thiên nhiên có tác dụng thủy phân cellulose thành glucoza Endo-gluconaza (EG) phân lớp cellulase, thủy phân mạch dài vùng khơng định hình EG có tác dụng loại bỏ sợi bơng có chức loại bỏ vết quăn vải Trong chất tẩy rửa, EG có hiệu cao cellulase Vì coi hố chất chun dụng nên giá cellulase cịn cao Để sử dụng cho sản xuất ethanol, giá cellulase phải rẻ phần mười so với giá bán cho ngành dệt Tuy nhiên khó khăn dân dần giải II.1.2.1.4 Amylase:  α-amylase: 15 Thủy phân liên kết α 1-4 bên dây amylose amylosepectin vị trí để tạo hỗn hợp oligosaccharid ngắn gọi dextrin α-amylase không cắt liên kết 1-6 glycosid, phân lập từ nguồn vi khuẩn Aspergillus chịu nhiệt Trong đó, α-amylase nấm mốc ví dụ Asp.Oryzae chịu nhiệt tạo sản phẩm chủ yếu đường maltose  β-amylase: β-amylase enzyme thuộc nhóm exso-acting phân cắt liên kết glycosid 1-4 tinh bột từ đầu không khử, sản phẩm tạo thành maltose β –amylase không cắt liên kết 1-6 glycosid β-amylase có nhiều mầm thóc, đại mạch nảy mầm  glucose amylase: Glucose amylase enzyme thuộc nhóm exso-acting,chúng phá vỡ phân tử tinh bột thành phân tử glucose từ đầu không khử,enzyme tác động yếu lên liên kết mạch nhánh 1-6  Enzyme pullulanase: Enzyme pullulanase gọi enzyme cắt mạch nhánh tác động lên pullulan Được tổng hợp nấm mốc Aureobassidium pullulans,nó tác động lên liên kết glycosid 1-6 tinh bột  Isoamylase: Isoamylase pullulanase gọi enzyme cắt mạch nhánh chúng tác động lên liên kết 1-6 glycosid polysaccharid nhằm loại điểm tắt nghẽn để enzyme khác tiếp tục công lên tinh bột Các eyme thường sử dung liên kết với enzyme khác để gia tăng tốc độ dextrin hóa tinh bột Amylase có tác dụng phân hủy tinh bột sợi vải, tên thương mại Termamyl Amylase tẩy vết bẩn thức ăn khoai tây nước sốt cà chua II.1.2.1.5 Loại enzym mới: Redox 16 Enzym có tác dụng chống phai màu, tẩy vết bẩn, loại bỏ toàn vi khuẩn vải dung dịch III Một số ứng dụng khả tẩy rửa enzyme: III.1.1 Trong sản xuất bột giặt: Sản phẩm Enchoice: Đây loại bột giặt ứng dụng công nghệ enzyme Sản phẩm có nhiều ưu điểm Sản phẩm EC khác sản phẩm vi sinh điểm sau:  EC tác dụng nhanh, khử mùi, làm sạch, diệt côn trùng, tẩy nhờn không độc hại Cịn sản phẩm vi sinh khơng có tác dụng nhanh, khử mùi, khơng làm sạch, tẩy nhờn khơng, độc hại Giải thích: Trong trình bảo quản người ta phải cho vi sinh ngủ cách nén nitơ hút hết khơng khí Khi đưa vào sử dụng, phải thời gian để vi sinh thức giấc Do vi sinh khơng có tác dụng nhanh Vi sinh biến đổi gen tuỳ theo nhiệt độ mơi trường sống nên khó kiểm sốt khơng đảm bảo khơng có hại  Sản phẩm tẩy mà không ăn da : Trên da có vú mỡ tiết chất dầu làm mềm da Khi tẩy rửa sản phẩm thông thường, sản phẩm có tính axit kiềm làm chết vú mỡ nên da bị khô Nhưng dùng sản phẩm EC, vết bẩn làm mà bề mặt vú mỡ thông thống làm cho q trình tiết dầu tốt nên da không bị khô Sản phẩm EC không độc hại sản xuất từ Enzyme thân thiện với mơi trường Những Enzyme có khả phân huỷ 100%  Cơ chế diệt côn trùng EC: Côn trùng trứng côn trùng hô hấp lỗ thở Những lỗ thở có lớp màng nhầy bảo vệ Khi dùng sản phẩm EC, Enzyme xâm nhập phá huỷ lớp màng này, gây rối loạn hơ hấp cho trùng Những khoẻ phải bỏ nơi khác yếu ấu trùng chết, trứng bị ung Vịng đời côn trùng thường khoảng 21 ngày nên dùng EC thường xun khống chế hồn tồn trùng 17  Nguyên lý thông cầu bể phốt sản phẩm: Bể phốt gồm ngăn, ngăn xử lý chất thải rắn thành lỏng ngăn xử lý chất thải lỏng để thải hệ thống nước thải Trong bể phốt có vi sinh tham gia phân huỷ chất thải Vi sinh tầng vi sinh hiếu khí, tầng vi sinh yếm khí Khi tẩy rửa sản phẩm thơng thường có tính axit kiềm vi sinh bị chết Do chất thải khơng bị phân huỷ, dồn tụ lại gây tượng hộc hơi, tắc, chí kẹt cứng bồn cầu Khi dùng sản phẩm EC, Enzyme tác động làm tan liên kết hữu cơ, tạo kẽ hở giúp nước ngay, đồng thời ni dưỡng vi sinh làm trình phân huỷ diễn nhanh Do hầm cầu khơng bị tắc  Nguyên lý thông cống sản phẩm: Các chất thải ống cống hầu hết chất hữu cơ, sau thời gian dài bị keo quánh kẹt cứng ống cống Khi cho Enchoice- Defence vào Enzyme phá vỡ liên kết hữu cơ, chất thải bị tách rời dễ dàng trôi theo nước thải Do cống khơng bị tắc (Sản phẩm EC trì đường cống 14 ngày  Sự khác biệt sản phẩm EC hố chất tẩy rửa thơng thường: Sản phẩm EC Sản phẩm tẩy rửa thơng thường Đa Chỉ có chức Khơng độc hại Độc hại Khơng ăn mịn Gây ăn mịn Khơng tốn chi phí cho diện tích Mất chi phí cho xử lý cuối đường chứa, thời gian, sức khoẻ cho cơng ống, bị đánh thuế mơi trường nhân Tẩy rửa hiệu cao Ngồi ra, sản phẩm EC cịn có tác dụng dưỡng hệ vi sinh, đem lại hiệu lâu dài sử dụng thường xuyên 18 III.1.2 Trong sản xuất vải sợi: Từ vài năm trước người ta biết ngâm có sợi để thu sợi thực vật Thực chất trình nhờ hoặt động enzyme vi sinh vật Đến kỷ thứ 19, người ta biết sử dụng enzyme để tẩy hồ vải dạng dung dịch nước có chứa lúa mạch Đến 1912 biết dùng amylase Với phát triển cơng nghệ enzyme sản xuất nhiều enzyme quy mô công nghiệp khối lượng lớn Từ năm 1990 việc sử dụng enzyme sản xuất ngày phát triển , trình chế biến sợi tự nhiên Enzyme thường sử dụng công nghệ sau: a) Phân giải tạp chất ( peptin , sáp , chất béo , protein, thành phần khác ) có lớp bao ngồi sợi bơng tơ sợi tự nhiên tạo thành sản phẩm phân tử thấp dễ hòa tan , tạo điều kiện thuận lợi cho việc tách sợi khởi nguyên liệu b) Tẩy hồ sợi , sợi tơ tằm loại sợi khác, hồ tinh bột galatin chất kết dính khác c) Làm trắng sợi , loại bỏ peroxide Cho đến enzyme dùng hay nghiên cứu ứng dụng công nghiệp chế biến sợi cho thấy phần lớn enzyme thủy phân ( lớp hydrolase) có vài enzyme thuộc lớp oxidoreductose Các enzyme thuộc lớp chủ yếu dùng công đoạn a b enzyme lớp chủ yếu để loại bỏ peroxide thứa sợi trước nhuộm màu, làm trắng sợi Nhiều trường hợp sử dụng nhiều enzyme khác đem lại hiệu lớn Những ưu điểm việc sử dụng enzyme thay cho chất hóa học để sản xuất sử lý sợi :  Làm giảm ô nhiễm môi trường ,nên xem công nghệ thân thiện môi trường  Không làm ảnh hưởng đến cấu trúc dộ bền sợi celllulose (do enzyme có tính đặc hiệu cao) 19  Giảm tiêu thụ lượng giảm lượng nước sử dụng Các enzyme dùng sản xuất vải sợi là: Sử dụng lacase medeator năm 2001 đưa vào thị trường quy trình xử lý enzym để tẩy màu indigo sản xuất vải bị Trong quy trình chất màu indigo đả bám vào sợi nước điều bị oxy hóa thành sản phẩm khơng màu khơng hịa tan So quy trình dùng chất hóa học việc sử dùng enzym đem lại lợi ích rõ rệt, tạo vải bò thiện màu sắc độ mài mòn, giữ độ bền tối đa vải sợi Sử dụng protase để loại chất keo bao quanh sợi tơ có đường kính vào khoảng 10-14 micromet bao gồm hai filament fibroin bao quanh bơi protein Sericin Hàm lượng sericin vào khoảng 15-17% khối lượng tơ Do sericin nên sờ vào sợi vải có phần gồ ghề xơ cứng Vì sau loại bỏ sericin , sợi tơ mềm mại bóng Về thành phần cấu tạo fibrobin sericin có cấu trúc khác fibrobin có chứa loại đoạn lặp lại gồm amino acid ser- gly- ala- gly , chứa lượng lớn glycine ( 44 mol %) đến alnime (29mol%) cịn serine có 12mol% ngược lại sericin lại chứa nhiều serine đến 37mol % glycine có 12mol % acid aspatic chiếm 15% Chính khác cho phép sử dụng protase để loại sericin mà khơng ảnh hưởng đến fibrobin tơ ( enzyme có tính đặc hiệu cao phân giải protein mà khơng phân giải tác dụng đến protein khác) Protase hoạt động môi trường kiềm phân giải tốt Năm 1998 có cơng bố tác dụng enzyme sợi tổng hợp Lipase làm tăng hoạt tính hấp thụ độ thấm nước sợi polyester tác dụng protase oligomernylon Enzyme sử dụng xử lý nước thải công trình nhà máy sản xuất sợi vải Nước thải nhà máy có chứa tinh bột poly (vinyl alcolhol) đặc biệt chất màu khó loại bỏ dùng phương pháp xử lý nước thải 20 thông thường Các chất màu azo tải vào môi trường tạo thành amin thơm độc hại Enzym - Oxidoreductose - Glucose oxidase - Lacase - Catalase - Hydrolase - Amylase Các pectinase Cơ chất Tác dụng - Glucose - Chất trung gian ( mediator) - Chất mùi indigo - Peroxide hydrogen - Làm tăng cải thiện độ sáng - Làm trắng , phân giải oxy hòa chất màu - Loại peroxide làm trắng Tẩy hồ sợi vải (tinh bột thường dùng để hồ nhiều loại vải kể cà loại poly ( vinyl alcolhol) & poly( vinyl pyrolidone) sử dụng amylase bacubtilis thích hợp Amylase Làm sợi , loại bỏ pectin có lớp bao tế bào sợi thực vật Pectin (polygalactoronose) Endo-1,4-mananose - Endo 1-4 xylanse - Cellulase - Các protase Hemicellulose - Lignin - Cellulose - Protein Phá vỡ độ bền lớp bao xung quanh sợi thực vật Cơ chế sợi đai phân giải lignin cải thiện độ trắng - Làm bóng sợi, sợi xù xì, giữ vải mịn ln - Giúp việc mài vải bò - Làm len loai mảng bám loại chất keo sợi tơ 21 III.1.3 Trong sản xuất bột giấy: Quá trình sản xuất giấy bột giấy gồm giai đoạn: Nghiền bột , tẩy trắng, xeo giấy Những năm 1990 việc ứng ụng quy mô công nghiệp công nghiệp mạnh măm 2002 Việc sử dụng xylanase để tẩy trắng quy mơ cơng nghiệp phát triển nhanh chóng enzyme khác sử dụng chủ yếu công đoạn tạo bột giấy tẩy trắng , tẩy mực tên giấy ( tình tái chế giấy ) Điều quan trọng để mở rộng việc sử dung enzyme công nghiệp sản xuất giấy giá thành chế phẩm enzyme phải phù hợp với quy mô công nhiệp để đảm bảo lợi ích kinh tế Enzyme Tác dụng Lợi ích kỷ thuật Cellobiohydrolose Cellulose Làm nhỏ sợi Tiết kiệm lượng Làm tăng độ mềm dẽo sợi Endoglucanase Cellulose Các cellulose Phản ứng trùng hợp edoxylanase Xylan Endomannase Phản ứng trùng hợp Giảm độ bền keo tụ 22 Làm tăng khả mực giấy Tăng khả tách lignin Acety glucomannan Eslerase Lipase (glucomannan) Tăng hiệu sản xuất Giảm độ hòa tan bột giấy , tăng tính bền glucomanan Tăng tính ưa nước sợi Sử dụng enzyme để loại mực vấn đề tiềm ứng dụng lớn sản xuất bột giấy giấy nay sử dụng dụng enzyme thủy phân saccharose cellulase hemicellulose pectinase để tách phản ứng mực khỏi bề mặt sợi giấy dùng enzyme để thủy phân chất mang phân tử mực III.1.4 Thuốc đánh súc miệng: - Glucose oxidase: Chống vi khuẩn tạo cao răng, gây mục xương viêm lợi, enzyme oxi hóa glucose tạo thành gluconolactone H 2O2 tạo thành hypothio cyanite chất kháng khuẩn mạnh - Amyloglucoside protease: Thủy phân loại bỏ tinh bột, protein lại thức ăn lại Papain sử dụng acid citric sản phẩm làm tắng Các enzym thủy phân dụng dung dịch để làm giả Các enzyme oxy hóa khử dùng để tẩy trắng giả III.1.5 Khống chế vấn đề sticky: Một trở ngại lớn trình tái sinh giấy vấn đề sticky (các chất bẩn có tính kết dính) Sticky ảnh hưởng đến vấn đề vận hành máy chất lượng sản phẩm, chất chúng làm cho chúng trở nên khó kiểm sốt Một giải pháp để khống chế vấn đề sticky tiến hành sử dụng enzyme loại esteraza để phá hủy sticky thành hạt nhỏ hơn, tính kết dính Các kết sử dụng enzyme nhận từ thử nghiệm nhà máy Bắc Mỹ Một giải pháp để khống chế sticky hệ 23 thống mà phá hủy macro sticky thành hạt micro sticky có kích thước nhỏ Một hệ thống dựa việc sử dụng enzyme để phá hủy sticky đượng nghiên cứu Các enzyme sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp, bao gồm công nghiệp bột giấy nhiều năm Các ứng dụng enzyme nhà máy bột giấy bao gồm không tạo kết tụ vi khuẩn, tăng cường trình tẩy trắng làm nhà máy giấy Một lợi quan trọng khác việc sử dụng enzyme chúng xem sản phẩm “xanh” Chúng hợp chất tự nhiên mà có tác động bất lợi lên mơi trường Một điểm đặc biệt việc sử dụng enzyme enzyme ln thể theo cách thức đặc biệt sử dụng Ví dụ, enzyme cellulase phá hủy cellulose mà không công mạch tinh bột Một loại enzyme định xúc tác loại phản ứng định, điều có nghĩa enzyme sử dụng để khống chế sticky không ảnh hưởng đến xơ sợi bột hay hóa chất phụ gia giấy khác Mục đích nghiên cứu tìm loại enzyme có tác dụng phá hủy hạt sticky Các nghiên cứu thành phần hóa học sticky phát hầu hết sticky có chứa số liên kết hóa học loại este mà kết nối khối sticky lại với Điều dẩn đến việc nghiên cứu với enzyme loại esterase, chủng enzyme sử dụng cho q trình khống chế sticky có tác dụng xúc tác trình phá hủy liên kết este Một loạt hỗn hợp enzym loại esterase nghiên cứu nhằm tìm loại mà có khả phá hủy sticky hiệu Quá trình phá hủy liên kết este làm giảm kích thước sticky, phá hủy chúng thành cấu tử có kích thước nhỏ Một thuận lợi quan trọng giải pháp sticky bị phá hủy, hội cho hạt tái kết tụ lại với suốt trình giảm đáng kể Theo phương pháp khác, ví dụ sử dụng bột tacl chất bao phủ bề mặt sticky làm cho trở nên thụ động, bột tacl bị bật bể mặt sticky lực xé q trình, mà từ dẫn đến tượng tái kết tụ o Hệ thống sử dụng enzyme: 24 Một sản phẩm enzyme esterase đưa vào sử dụng cho qua trình khống chế sticky Hệ thống xử lý tối ưu sử dụng enzyme lựa chọn theo khả hoạt tính chúng để phá hủy dãy sticky thành hạt nhỏ Các sản phẩm thử nghiệm cho loại nguyên liệu sau: giấy loại văn phòng hỗn hợp (MOW), giấy báo tạp chí loại (ONP/ OMG), giấy tơng hịm hộp (OCC) Khi sử dụng enzyme, điều kiện tiến hành trình cần phải thỏa mãn Nếu điều kiện chúng không đảm bảo, enzyme không làm việc cách hiệu khơng có tác dụng Để đảm bảo sử dụng cách hiệu sản phẩm enzyme này, điều kiện sau cần đảm bảo: pH phân xưởng khử mực: 6.5 – 10 Nhiệt độ xử lý: 25 – 600C Khơng cịn dấu vết hóa chất ơxy hóa lượng cho phép trước vào hệ thống tuyển hệ thống làm nước Thời gian phản ứng: 45 phút Các mẫu enzyme bổ sung cách sử dụng bơm lưu lượng đơn giản Enzyme nên bổ sung sớm vào hệ thống để đảm bảo thời gian tiếp xúc hiệu Các enzyme bổ sung máy nghiền thủy lực bể cấp sàng thô, tiến hành hầu hết trường hợp thực tế Các nhà máy nên sử dụng hệ thống tuyển hệ thống làm nước phân xưởng bột, lúc bùn thải sticky loại bỏ nước trình sau xử lý IV Kết luận: IV.1.1 Các hướng nghiên cứu sản xuất enzyme:  Giảm giá thành chế phẩm enzyme  Tạo enzyme không gây dị ứng 25  Sản xuất Hydrolase có chức phân giải nhiều loại chất bẩn khác enzyme giải phóng xylan, Pectin, Dextran để loại bỏ vết bẩn đặc hiệu  Nghiên cứu sử dụng Oxidoreductase: Peroxidase, Lipôxigenase…  Đưa enzyme vào chất tẩy dùng nhà nước rửa bát, nước tẩy nhà vệ sinh… IV.1.2 Enzyme sức khỏe: Về mặt hóa học, enzym phân loại nhóm chất có độ độc hại thấp Enzym thực chất nhạy cảm tiềm tàng với đường hô hấp tiếp xúc trực tiếp với Nếu bụi có chứa enzym mà ta hít phải liên tục màng nhày hệ hơ hấp bị kích thích, dẫn tới ho sưng huyết Mặc dù enzym chiếm lượng nhỏ sản phẩm (< 1%), bụi sol khí từ chúng gây nguy hiểm Giới hạn cho phép enzym khơng khí thấp: - 60 nanogam / m3 (nói chung) - 15 nanogam / m3 (trong cơng nghiệp sản xuất chất giặt rửa) Enzyme bị hít vào thể protein tinh khiết từ nguyên liệu, bụi nơi làm việc hay từ sản phẩm có chứa enzyme Một số người nhạy cảm bị kích thích da tiếp xúc với bột giặt Sự kích thích hầu hết xảy phận thể dễ mồ hơi, ví dụ nách, háng, bàn tay, bàn chân, mặt Một số người nhạy cảm bị dị ứng hít phải lượng nhỏ enzyme lẫn bụi, khơng khí nơi làm việc Nếu thời gian tiếp xúc với enzyme kéo dài, triệu chứng dị ứng xảy sau làm việc Các triệu chứng cảm lạnh cảm cúm liên quan với dị ứng enzyme Các triệu chứng biến người tiếp xúc với enzyme nghỉ ngơi tích cực chuyển sang cơng việc khác Tài liệu tham khảo: từ giáo trình học tập nhiều nguồn từ internet 26 THE END 27 ... thành phần khác chất tẩy (chất hoạt động bề mặt, Protease…) bảo quản sử dụng chất  Sản xuất chất tẩy rửa dùng nhà nước rửa bát (rửa tay ,máy) Để sử dụng hiệu enzyme đưa vào chất tẩy, cần tiến... đánh Việc ứng dụng enzyme vào chất tẩy rửa nhiều bột giặt Các protease thích hợp để bổ sung vào chất tẩy rửa thường có tính đặc hiệu chất rộng để dễ dàng loại bỏ vết bẩn thức ăn lòng đỏ trứng, sữa,...II.1.1.1.2 Enzym làm việc nào? II.1.1.1.3 Đặc tính enzyme tẩy rửa II.1.1.1.4 Tầm quan trọng enzym chất tẩy rửa II.1.2 Một số enzyme dùng chất tẩy rửa: II.1.2.1.1 Protease: II.1.2.1.2 Lipase: II.1.2.1.3