Ứng dụng enzyme trong công nghiệp chất tẩy rửa

PowerPoint Presentation MÔN CÔNG NGHỆ ENZYME BÁO CÁO SEMINAR ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ENZYME TRONG CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT CHẤT TẨY RỬA GVHD ĐỖ VIỆT HÀ Nhóm 3 MÔN CÔNG NGHỆ ENZYME Thành viên nhóm 3 Phạm Thị Ngọc Cầm 18139014 Nguyễn Thị Thanh Hậu 18139052 Trần Thảo Hiền 18139054 Nguyễn Thị Ngọc Lan 18139080 Nguyễn Như Thảo 17139130 PHẦN 1 TỔNG QUAN GIỚI THIỆU ỨNG DỤNG CỦA ENZYME TRONG CHẤT TẨY RỬA Enzyme là gì ? Enzyme là xúc tác sinh học được tạo ra bởi tế bào sống Enzym tăng tốc độ phản ứng bằng cách là.

MÔN CÔNG NGHỆ ENZYME

BÁO CÁO SEMINAR ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ENZYME TRONG CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT

CHẤT TẨY RỬA

GVHD: ĐỖ VIỆT HÀ

Nhóm 3

MÔN CÔNG NGHỆ ENZYME

Thành viên nhóm 3 Phạm Thị Ngọc Cầm 18139014

Nguyễn Thị Thanh Hậu 18139052

Nguyễn Thị Ngọc Lan 18139080

PHẦN 1: TỔNG QUAN GIỚI THIỆU ỨNG DỤNG CỦA ENZYME TRONG CHẤT TẨY RỬA

Enzyme là gì ?

Enzyme là xúc tác sinh học được tạo ra bởi tế bào sống

Enzym tăng tốc độ phản ứng bằng cách làm giảm năng lượng hoạt hoá

Một số enzym có khả năng tăng tốc độ phản ứng nhanh hơn tới hàng triệu lần

Ngày nay, enzyme đang được sử dụng rộng rãi trong các quá trình sản xuất công nghiệp.

Lịch sử phát triển ?

Các chất tẩy rửa có chứa enzyme đầu tiên đã được giới thiệu trên thị trường đến các hộ gia đình từ rất sớm năm 1913 khi ông Ro"hm &Haas ở Đức đã thêm emzyme trypsin protease, được chiết xuất từ tụy heo.

 1970 – 1980: Sự phát triển nhanh chống của các chất tẩy rửa có chứa enzyme đã tạm thời bị gián đoạn vào đầu những năm

1970 khi có những vấn đề vệ sinh an toàn trong công nghiệp

 1980-1990: Công nghệ và kỹ thuật protein Newgenetic đã được giới thiệu thiết kế các enzyme tối ưu hơn nữa cho các chất tẩy rửa hoặc để được chấp nhận vào sản xuất trên thị trương.Bằng cách này lần đầu có sự phù hợp của protease và lần đầu tiên các chất tẩy rửa lipase (Lipolase, Novozymes) đã được phát triển.

 1990 – 2000: Thị trường của các chất tẩy rửa đã được mở ra ở Ấn Độ, Nam Mĩ, phía, Đông Châu Âu, Liên Xô cũ và Trung Quốc

 Ngày nay, enzyme trong chất tẩy rửa được sử dụng phổ biến và rất được ưa chuộng.

Chất tẩy rửa

Chất tẩy rửa là một chất hoạt động bề mặt hoặc một hỗn hợp của các chất hoạt động bề mặt với tnh chất làm sạch ở trạng thái dung      

dịch loãng Các chất này thường là alkylbenzene sulfonate, một họ các hợp chất tương tự xà phòng nhưng dễ hòa tan hơn trong nước cứng, bởi      

vì sulfonate cực (của chất tẩy rửa) ít có khả năng liên kết với carboxylate (của xà phòng) để liên kết với calci và các ion khác tm thấy trong nước        cứng

Phân loại

Chất tẩy rửa anion

Chất tẩy rửa anion điển hình là alkylbenzene sulfonates Phần alkylbenzene của các anion này là kỵ nước và sulfonate là ưa nước Hai giống khác nhau đã được phổ biến, những giống có nhóm alkyl phân nhánh và những giống có nhóm alkyl tuyến tính Trước đây phần lớn bị loại bỏ trong các xã hội phát triển kinh tế vì chúng có khả năng phân hủy sinh học kém.

Chất tẩy cation

Các chất tẩy cation tương tự như các chất anion, với thành phần ưa nước, nhưng, thay vì nhóm sulfonate anion, các chất hoạt động bề mặt cation có amoni bậc bốn là cực cuối Trung tâm amoni sulfat được tích điện dương.

Chất tẩy rửa enzyme

Chất tẩy rửa enzyme thêm vào một loạt các enzym, chẳng hạn như các chế phẩm chuẩn bị kiềm và kiềm

protease lipase Các men này không chỉ có thể loại bỏ hiệu quả các vết bẩn trên quần áo, nhưng không có tác dụng độc hại trên cơ thể con người, và các enzym và các sản phẩm phân hủy của chúng có thể bị phân hủy bởi

vi sinh vật, không gây ô nhiễm môi trường.

Vai trò của enzyme trong chất tẩy rửa

Roles of Enzymes in Detergents

Insert image

• Tăng hiệu quả giặt tẩy

chóng.

Vai trò của enzyme trong chất tẩy rửa

• Giảm ảnh hưởng đối với môi trường vì enzyme là chất có thể

phân hủy sinh học.

Vai trò của enzyme trong chất tẩy rửa

Enzyme được xem là thuốc thử có tính chuyên hóa cao mà không

có enzyme thì các quá trình công nghệ sinh học không thể tối ưu

hóa được

Các sản phẩm sử dụng enzyme công nghiệp sẽ sạch hơn, chất lượng hơn, hiệu quả hơn so với các công nghệ truyền thống vì vậy, enzyme công nghiệp được ứng dụng rộng rãi và mang lại lợi nhuận cao

Đặc điểm của enzyme trong chất tẩy rửa

11

Yêu cầu:

chất tẩy rửa khác như: chất hoạt động bề mặt, chất

oxy hóa, các enzym khác, cả khi sử dụng và bảo

quản

kiềm rộng và ở nhiệt độ khác nhau

Protease Cellulose

Các loại enzyme sử dụng phổ biến trong các sản phẩn chất tẩy rửa

Có tác dụng tẩy rửa các vết bẩn như máu, lòng đỏ trứng,

sữa, nước rau, đậu, nước xốt thức ăn,

 Thủy phân các este béo

 Áp dụng để loại bỏ các vết bẩn dạng dầu

 Chống quăn vải, làm mềm vải, làm sáng màu, chống bám trở lại và làm sạch

 Tác dụng thủy phân cellulose thành glucose

 Endo-gluconase (eg): loại bỏ các sợi bông và có chức   năng loại bỏ các vết quăn trên vải

 Phân hủy tinh bột trên sợi vải

 Có thể tẩy các vết bẩn thức ăn như khoai tây  

và nước sốt cà chua

Phần II Ứng dụng của enzyme Lipase trong sản xuất chất tẩy rửa

CẤU TẠO

Lipase thuộc nhóm enzyme thủy phân có serine ở trung tâm hoạt

động, xúc tác cho nhiều phản ứng khác nhau: thủy phân các liên kết

carboxylester trong glyceride, chuyển ester hóa,

Bản chất Emzyme Lipase là một protein nên có cấu tạo từ các acid

amin Cấu trúc không gian của Lipase có nhiều điểm tương đồng nhau

nhưng trình tự acid amin giống nhau không hoàn toàn,

Cấu tạo trung tâm hoạt động của lipase là do bộ ba acid amin

Asp His Ser và mọi lipase đều có.

Asp, His và Ser hay Glu nó hoàn toàn bị che khuất bởi một chuỗi hay

hai chuỗi xoắn.

Hình IIa: Lipase ở tuyến tụy của lợn (trái) và lipase của vi khuẩn Candida albicans (phải)

Hình IIb: Trình tự acid amin của Lipase thu được từ nấm men Candida rugosa.

PHẦN 2 ỨNG DỤNG CỦA ENZYME LIPASE TRONG SẢN XUẤT CHẤT TẨY RỬA

Ứng dụng trong nghành sản xuất bột giặt

Ứng dụng thương mại quan trọng của lipase là làm phụ

gia trong công nghiệp chất tẩy rửa và bột giặt gia đình.

Lipase kiềm chịu nhiệt đã được dùng trong công nghiệp

tẩy rửa để loại bỏ các vết triglyceride từ người và các loại

thức ăn

Lipase sử dụng trong công nghiệp tẩy rửa ở Việt Nam có

ý nghĩa quan trọng, hiệu quả kinh tế cao, thị trường tiêu

thụ rộng lớn.

Nhiều sản phẩm lipase từ vi sinh vật và quá trình sản

xuất được phát kiến, tạo điều kiện cho công nghiệp tẩy

rửa phát triển.

Quy trình sản xuất bột giặt:

Ứng dụng của enzyme protease trong sản xuất chất tẩy rửa

Ứng dụng của enzyme protease trong sản xuất chất tẩy rửa

Các nguồn thu nhận

protease

Protesae động vật thường có ở tuyến tiêu

hóa(niêm mạc ruột non, niêm mạc dạ dày,

• Papain có trong mủ cây đu đủ, quả đu đủ còn xanh

• Bromelin có trong thân cây thơm xanh và quả thơm xanh

• Ficin có trong mủ cây sung, quả sung, quả vảLượng enzyme thu được không lớn lắm so vơi nhiên liệu tiêu hao

Thường sử dụng protease của vi khuẩn

và nấm sợi

Vi sinh vật

Ứng dụng của enzyme protease trong sản xuất chất tẩy rửa

ỨNG DỤNG CỦA ENZYME AMYLASE TRONG SẢN XUẤT CHẤT TẨY RỬA

Khái niệm:

Amylase là một enzyme mà xúc tác sự thủy phân của tinh bột thành đường

Có trong nước bọt của con người và một số động vật có vú khác, nơi nó bắt đầu quá trình tiêu hóa hóa học

 Thực vật và một số vi khuẩn cũng sản xuất amylase Là diastase, amylase là enzyme đầu tiên được phát hiện và

phân lập (bởi Anselme Payen vào năm 1833)

 Tất cả các amylase là hydrolase glycoside và hoạt động trên các liên kết α-1,4- glycosid

Phân loại

Nguồn Động vật, thực vật, vi khuẩn Thực vật, vi khuẩn Động vật, vi khuẩn

Trang web phân tách Liên kết ngẫu nhiên α-1,4 glycosid Liên kết glycosidic thứ hai Liên kết glycosidic cuối cùng

Nhiệt độ tối ưu trong sản xuất bia 63 lồng70 °C 55 L6565 °C  

 Công dụng khác: tăng đường huyết

ỨNG DỤNG CỦA ENZYME AMYLASE TRONG SẢN XUẤT CHẤT TẨY RỬA

ỨNG DỤNG CỦA ENZYME AMYLASE TRONG SẢN XUẤT CHẤT TẨY RỬA

Lịch sử phát hiện:

Năm 1814: Kirchoff, Saint Petercburg chứng minh hạt lúa mạch nảy mầm có tác

dụng chuyển hóa tinh bột thành đường

Năm 1833, Payen và Perso (Pháp) thêm cồn vào dịch chiết này

Năm 1851: Leuchs đã phát hiện nước bọt cũng có khả năng phân giải tinh bột thành đường

Năm 1862, Danilevxki đã tách được emylase của tuyến tụy bằng phương pháp hấp phụ chọn lọc

Năm 1949, Schwimmer đã xác định được số chu chuyểncủa α-Amylase là 19000

Năm 1950, Englard và Singer cho biết số chu chuyển của β -Amylase là 250000 Đến năm 1952, người ta đã thu được 72

enzyme ở trạng thái kết tinh trong đó có 4 enzyme α-Amylase

CELLULASE

Giới thiệu chung

Giới thiệu chung

Giới thiệu chung

 Cellulase là một phức hệ enzyme có tác dụng thủy phân cellulose thông qua việc thủy phân liên kết β -1,4-glucoside trong cellulose.

 Cellulase có khả năng thủy phân cellulose thành đường Con người và động vật không có khả năng phân giải cellulose, nó có vai trò chất độn

 Tăng chất lượng thực phẩm và thức ăn gia súc.

 Tăng hiệu suất trích ly các chất từ nguyên liệu thực vật

Giới thiệu chung

Giới thiệu chung

Gồm một trung tâm xúc tác và một đuôi, phần đuôi xuất phát từ trung tâm xác tác

và được gắn thêm vùng glycosil hóa, cuối đuôi là vùng gắn kết với cellulose (CBD: cellulose binding domain)

Giới thiệu chung

Giới thiệu chung

 Trọng lượng của enzyme cellulose thay đổi từ 30 -110 KDa (Begunin, 1990; Gilkes, 1991).

Giới thiệu chung

Giới thiệu chung

Giới thiệu chung Giới thiệu chung

Giới thiệu chung Giới thiệu chung

Cơ chế 1,4- -D-glucan 4-glucanohydrolase

Hình b Cơ chế hoạt động của endoglucanase

Cơ chế β -D-glucoside glucohydrolase

Hình c Cơ chế hoạt động của -glucosidase

Hình d Quá trình phân giải cellulose của cellulase

Giới thiệu chung

ỨNG DỤNG CELLULASE TRONG CHẤT TẨY RỬA

 Mục đích: làm mềm vải cotton

 Công dụng: chống quăn vải, làm mềm vải, làm sáng

màu, chống bám trở lại và làm sạch

Xenlulaza là enzym có nguồn gốc từ thiên nhiên và có

tác dụng thủy phân Cellulase thành glucose

Endo-gluconase (EG) là phân lớp của Cellulase, chỉ thủy phân

các mạch dài và những vùng không định hình EG có tác

dụng loại bỏ các sợi ông và có chức năng loại bỏ các vết

quăn trên vải.

ỨNG DỤNG CỦA ENZYME MANNANASE TRONG SẢN XUẤT CHẤT TẨY RỬA

Khái niệm

Mannanases là enzyme thủy phân các polysaccharides phức tạp trong mô thực vật thành các phân tử đơn giản như: nanno-oligosaccharides và mannoses

Endo 1,4- mannanase là enzyme thủy phân liên kết 1,4-beta-manopyranozit trong mạch chính của mannan và

heteropolysaccharide có chứa đường mannanose, galactomanna, glucomanna

ỨNG DỤNG CỦA ENZYME MANNANASE TRONG SẢN XUẤT CHẤT TẨY RỬA

Nguồn gốc, cấu tạo

Nguồn thu Endo-beta-1,4-mannanase rất phong phú: vi khuẩn thermotoga neapolitana, nấm mốc, nấm men, tảo

nước ngọt, tảo biển, hạt nảy mầm và cả động vật

Endo-beta-1,4-mannanase của Pseudomonas cellulose bao gồm 423 axit amin, với cấu trúc được chia thành 3

Mannanase (beta-1,4-mannan mannohydrolase) phân cất liên kết beta-1,4-mannosit trong mạch mannan do vậy

nó xúc tác thủy phân mannan, glucomannan, galactomannan và galatoglucomannan thành mannobiose, mannotriose và hỗn hợp các oligosaccarit

ỨNG DỤNG CỦA ENZYME MANNANASE TRONG SẢN XUẤT CHẤT TẨY RỬA

Ứng dụng của enzyme mannanase trong chất tẩy rửa

Mannanase của vi sinh vật được bổ sung cụ thể vào chất tẩy rửa để loại bỏ các chất bẩn gốc mannan khỏi

quần áo Đất chứa mannan dễ dàng hấp thụ vào sợi cellulose của vải bông bằng các liên kết hydro và khó

bị loại bỏ Mannanase thủy phân mannan không tan thành nhiều poly nhỏ hơn tan trong nước polymers

của mannose có thể được hút ra khỏi máy giặt trong chu trình vắt, trở thành chất phụ gia có giá trị trong

chất tẩy rửa hoặc giặt rửa bát

ỨNG DỤNG CỦA ENZYME PECTINASES TRONG SẢN XUẤT CHẤT TẨY RỬA

Khái niệm:

Pectinase là enzyme xúc tác sự thủy phân các polymer pectin Sự thủy phân pectin trong tự nhiên thường xảy

ra khi trái cây chín

Phần lớn các chế phẩm pectinase nhận từ các loài Aspergillus và Penicillinum

Xúc tác quá trình thủy phân liên kết -D-galactosiduronic trong pectate và các galacturonan khác 

ỨNG DỤNG CỦA ENZYME PECTINASES TRONG SẢN XUẤT CHẤT TẨY RỬA

Ứng dụng của enzyme pectinase trong chất tẩy rửa

Pectinase trong chất tẩy rửa phân hủy pectin trong các vết ố do pectin gây ra từ trái cây, rau, nước sốt, mứt và thạch, đồng thời giúp chúng dễ dàng loại

bỏ khỏi vải trong quá trình giặt

Hướng phát triển

½ cốc (100 g) đường nâu hoặc đường trắng

1 thìa cà phê (3 g) men

4¼ cốc (1 lít) nước ấm

2 cốc (300 g) vỏ hoa quả tươi họ cam quýt

Nguyên Liệu

Pha loãng nước enzyme để tẩy rửa nhẹ Làm chất tẩy rửa đa năng

Dùng nước tẩy rửa enzyme không pha

loãng

Lên men hỗn hợp

Pha với giấm

Thay thế hoặc bổ sung cho xà phòng giặt thông

thường

Một số ưu điểm của enzyme so với các chất xúc tác hóa học đã khiến chúng trở thành một chất thay thế thích hợp và thuận lợi cho các ứng dụng công nghiệp Nhu cầu về chất xúc tác sinh học đang gia tăng và ngành công nghiệp chất tẩy rửa là một trong những ngành thị trường lớn nhất cho enzyme Enzyme cải thiện hiệu quả làm sạch của chất tẩy rửa gia dụng và công nghiệp bằng cách tăng cường loại bỏ các vết bẩn khó giặt và cũng mang lại lợi ích cho môi trường Enzyme đã làm giảm tải lượng hóa chất trong chất tẩy rửa và giảm tiêu thụ năng lượng bằng cách giảm thời gian giặt, nhiệt độ giặt và lượng nước tiêu thụ Ngày nay, việc sử dụng enzyme trong chất tẩy rửa đã phổ biến ở các nước phát triển và hơn một nửa số chất tẩy rửa có chứa enzyme

Tuy nhiên, chất tẩy rửa bằng enzym không được sử dụng rộng rãi ở các nước có thu nhập thấp Các nước đang phát triển phải theo kịp những cải tiến này Cần nâng cao nhận thức của các quốc gia này về hiệu quả, lợi ích kinh tế, môi trường và sức khỏe của chất tẩy rửa enzyme

Kết luận

Bảng tóm tắt các loại enzyme sử dụng trong chất tẩy rửa

1 Lipase - Ở động vật: tụy tạng

- Ở thực vật, lipase được tìm thấy ở mô dự trữ của hạt

dầu, hạt ngũ cốc trong qua trình nảy mầm của hạt

- Nấm mốc: Rhizopus.sp,

- Nấm men:Candida.sp

Thủy phân triacylglycerol thành

diacylglycerol và monoacylglycerol, acid

béo và glycerol

Lipase loại bỏ các vết triglyceride từ người và các

loại thức ăn

Enzyme lipase có khả năng chịu được điều kiện rửa

trôi khắc nghiệt, khả năng chịu được các chất hoạt

động bề mặt gây phân hủy

Chế biến dầu

Sản xuất pho mai

Bảng tóm tắt các loại enzyme sử dụng trong chất tẩy rửa

2 Protease -Từ động vật thường có ở tuy tạng, niêm mạc ruột non, niêm mạc dạ dày

-Từ thực vật:

Papain có trong mủ cây đu đủ, quả đu đủ còn xanh Bromelin có trong thân cây thơm xanh và quả thơm xanh Ficin có trong mủ cây sung, quả sung, quả vả

-Từ vi khuẩn : Bacillus subtilis, B mesentericus, B thermorpoteoliticus

và một số giống thuộc chi Clostridium -Từ nấm : Aspergillus oryzae, A terricola, A fumigatus, A saitoi

Từ xạ khuẩn : Streptomyces grieus, S fradiae, S Trerimosus

Enzyme protease là enzyme thủy phân liên kết peptide NH-) trong phân tử protein giải phóng các acid amin, proton hoặc ditripepton

(-CO-Các protease thích hợp để bổ sung vào chất tẩy rửa thường có tính đặc hiệu cơ chất rộng để dễ dàng loại bỏ các vết bẩn từ thức ăn như lòng đỏ trứng, sữa, nước rau, đậu, nước xốt thức ăn máu và các chất do cơ thể con người tiết ra Một tiêu chuẩn quan trọng khác của các protease dùng trong chất tẩy rửa là hoạt động tốt trong điều kiện nhiệt độ và pH cao cũng như phải thích hợp với các tác nhân oxy hóa và các chất kìm hãm có trong thành phần của chất tẩy rửa

Chế biến thịt, sữa Sản xuất bia, bánh

3 Amylase α-amylase

-Malt

-Vi khuẩn (Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis) -Nấm sợi (Aspergillus và Aspergillus oryzae) -Tuyến tụy (pancreas)

  β-amylase Thực vật( Khoai tây), Vi khuẩn  

Amylase là một enzyme mà xúc tác sự thủy phân của tinh bột thành đường.

-Amylase giúp phân cắt các liên kết -1,4- glucoside nằm ở phía bên trong phân từ cơ chất (tinh bột hoặc glycogen) một cách ngẫu nhiên không theo trật tự nào cả

- Amylase phân cắt các liên kết - 1,4-glucoside nhưng khi gặp liên kết -1,4 glucoside đứng kế cận liên kết - 1,6-glucoside thì nó sẽ ngừng tác dụng

-amylase được bổ sung đặc biệt vào chất tẩy rửa bát tự động và khô để hóa lỏng tinh bột và tiêu hóa các vết bẩn tinh bột từ mì ống, khoai tây, nước sốt, mì Ý, sữa trứng,

amylase ngăn không cho tinh bột trương nở bám vào bề mặt của đồ giặt và đồ thủy tinh,

  β-amylase Thực vật( Khoai tây), Vi khuẩn