- Globuli n Nấm men Spirulina
1 Thời gian Nồng độ enz
Nồng độ enz
Biến thiên của S hay P 2 Lượng S mất đi (hay lượng P tạo thành)
Nồng độ E
Thời gian 3 Thời gian
Lượng S mất đi (hay lượng P tạo thành)
3.6.4. Cố định enzyme
3.6.4.1. Giới thiệu chung về cố định enz 3.6.4.2. Chất mang để gắn enz 3.6.4.3. Phương pháp cố định enz 3.6.4.4. Các dạng bình phản ứng và enz cố định 3.6.4.5. Cácứng dụng của enz cố định 3.6.4.6. Cố định enz và cố định tếbào VSV Ưu điểm • Tái sử dụng nhiều lần (60 – 70 lần) mà hoạt tính enz giảm khơng đáng kể
• Khơng lẫn enz trong sản phẩm
• Cĩ thể gắn đồng thời nhiều enz lên chất mang để thực hiện chuỗi phản ứng. Từ đĩ cĩ thể xây dựng mơ hình hệ đa enz trong tế
bào đểnghiên cứu • Cĩ thể cơgiới hĩa, tự động hĩa • Cĩ thể hồi lưu để lặp lại phản ứng nếu sản phẩm chưa đạt yêu cầu Khái niệm: gắn enz lên 1 chất mang trơ hĩa học, tạo enz khơng tan trong nước
3.6.4.2. Chất mang để gắn enzyme
Chất mang hữu cơ Chất mang vơ cơ
Tổng hợp hĩa học: bền với tácđộng MT và VSV Polymer: poly-acrylamid, poly-styren, poly-acetate Tự nhiên: khơng bền với tác động MT và VSV Dẫn xuất cellulose (sợi bơng, dăm bào, lõi ngơ), dẫn xuất chitin, chitosan, collagen, tinh bột, alginate, oligosaccharide (dextran)
bền với tác động MT, khĩ gắn Các oxit kim loại (Al, Mg, Ti), cao lanh, than hoạt tính, sợi bơng thủy tinh
Yêu cầu của chất mang để gắn enzyme •Gắn chặt với enz, khơng được tách ra khỏi enz trong khi phản ứng
•Dễ tìm, giá rẻ
•Khơng làm thay đổi hoạt tính của enz •Bền trong mơi trường
3.6.4.3. Phương pháp cố định enzyme PP vật lý
(liên kết vật lý) sự hấp phụ, tạo khuơn gel, bao bọc màng bán thấm PP hĩa học (liên kết đồng hĩa trị giữa enz và chất mang) •PP hấp phụ: trộn chất hấp phụ với enz. Enz hấp phụ trên bề mặt chất mang nhờ
liên kết (ion, kỵ nước, tĩnh
điện, Vander –Walls)
•Ưu: đơn giản, sử dụng nhiều chất mang khác nhau)
•Nhược: khơng bền, nếu thay đổi pH, To đột ngột sẽ
giải hấp phụ (tách enz ra)
•PP vi túi (micro capsul): gắn và nhốt enz trong màng bán thấm. Cĩ thể
nhốt đa hệ enz trong vi túi.
• Ứng dụng: vi túi urease chữa bệnh thận, catalase chữa co cơ. Gắn vi túi enz vào các cơ quan khơng tổng hợp được enz, vi túi khơng đi theo máu.
Gắn chất mang qua chất hoạt hĩa trung gian (2 giaiđoạn). PP sử dụng phổ biến. Thường sử dụng với chất mang vơ cơ
như sợi thủy tinh, sợi silicate GĐ1: hoạt hĩa chất mang
GĐ2: Gắn chất mang đã hoạt hĩa với enz
Chất mang Chất hoạt hĩa Chất mang Chất hoạt hĩa Chất mang Chất hoạt hĩa Enz
+
+
Chất mang Chất hoạt hĩa Enz
3.6.4.3. Phương pháp cố định enz (tt) - PP hĩa học
3.6.4.4. Các dạng bình phản ứng và enzyme cốđịnh Enzyme cốđịnh lơ lửng – huyền phù
Enzyme cốđịnh trên màng mỏng, xếp nhiều lớp Enzyme gắn trên sợi cellulose (xếp các sợi thẳng
đứng, bĩ sợi)
Enzyme cốđịnh gắn trên màng mỏng, kích thước lớn, cuộn xoắn
Thiết bị (Bioreactor)
Tháp hình trụ, h>> Ф, h đủ lớn để cĩ thời gian phản ứng giữa cơ chất S với enzyme E
Đường dẫn cơ chất ở đỉnh, cĩ van ởđáy để
tháo sản phẩm, cĩ thể điều chỉnh V Cấu tạo: Bình cĩ 2 lớp vỏ, ở giữa cĩ nước để điều chỉnh nhiệt độ phản ứng. Đường hồi lưu lên đỉnh tháp. 3.6.4.4. Các dạng bình phản ứng và enzyme cố định (tt) 3.6.4.5. Ứng dụng của enzyme cố định
•Sản xuất fructose bằng enzyme glucose isomerase cốđịnh •Sản xuất L-acid amin
•Sản xuất sữa béo “philactose”
•Urease cố định dạng vi túi chữa bệnh thận, phân giải urea •Sử dụng enzyme glucose oxydase để định lượng nhanh glucose trong dịch sinh học
Tinh bột Dextrin MW nhỏ Glucose Fructose Tinh sạch Dung dịch giàu fructose αamilase αamilase GA Glucoseisomerase Chất mang: silicrom (dẫn xuất cellulose) Chất hoạt hĩa: glutaraldehyte Glucoseisomerase được tách từ xạ khuẩn Actinomyces 3.6.4.5. Ứng dụng của enz cốđịnh (tt) CỐĐỊNH TẾ BÀO VSV
•Khơng phải tách chiết enz, khơng tốn cơng sức •Các enz hoạt động trong mơi trường tế bào (dạng tự
nhiên), thuận lợi, phù hợp hơn enz được tách chiết ra •Tận dụng được đa hệ enz trong tế bào
•Cĩ khí hĩa, tựđộng hĩa, sản xuất liên tục
•Phổ hoạt động của enz trong tế bào thường khá rộng •Lựợng enz cĩ thể tăng lên khi tế bào sống
Enzyme cố định Tế bào VSV cố định •Đều gắn lên chất mang
•Cĩ thể tái sử dụng
•Các chất mang dùng cho enz cốđịnh đều cĩ thể dùng cho cốđịnh tế bào VSV
Thiết bị cĩ thể tương tự nhau Chất mang gắn trực tiếp với enz hoặc gắn lên chất hoạt hĩa)
Chất mang khơng gắn trực tiếp với enz mà gắn với màng tế bào VSV. Enz ở trạng thái tự do, cĩ thể dịch chuyển trong tế bào Khơng cần cung cấp
dinh dưỡng đểnuơi enz
Cần cung cấp dinh dưỡng để
nuơi tế bào
3.6.4.6. Cốđịnh enz và cốđịnh tế bào VSV (tt)
ứng dụng của cố định tế bào VSV trong sx giấm ăn
3.7. Cơng nghệ sx các sp lên men truyền thống
www.gbd.edu.vn