Ứng dụng enzyme trong xử lí ô nhiễm môi trường

CÔNG NGHỆ ENZYME CÔNG NGHỆ ENZYME GVHD ĐỖ VIỆT HÀ TRƯỜNG ĐH NÔNG LÂM TP HCM BM CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM 1 TRẦN TRƯƠNG THU THỦY 19139167 2 NGUYỄN TRẦN ANH THƯ 19139160 3 TĂNG VÕ MINH TÂM 17139125 4 LẠI THỊ THÚY 19139165 Thành viên nhóm 15 ỨNG DỤNG CN ENZYME TRONG XỬ LÝ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG 1 Giới thiệu tổng quan, cơ chế hoạt động và ứng dụng của enzyme 3 Tổng kết, định hướng tương lai phát triển của công nghệ enzyme trong xử lí ô nhiễm môi trường 2 Giới thiệu một số enzyme được ứng dụng trong.

CÔNG NGHỆ ENZYME

GVHD: ĐỖ VIỆT HÀ TRƯỜNG ĐH NÔNG LÂM TP.HCM

BM CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

1.TRẦN TRƯƠNG THU THỦY 19139167

2 NGUYỄN TRẦN ANH THƯ 19139160

3 TĂNG VÕ MINH TÂM 17139125

4 LẠI THỊ THÚY 19139165 Thành viên nhóm 15

ỨNG DỤNG CN ENZYME TRONG XỬ

LÝ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG

1 Giới thiệu tổng quan, cơ chế hoạt động và ứng

Hiện tượng ô nhiễm môi trường và ứng dụng của công nghệ enzyme xử lí ô

nhiễm môi trường:

- Ô nhiễm môi trường là hiện tượng môi trường tự nhiên bị bẩn, đồng thời các tính chất vật lý, hóa học, sinh học của môi trường bị thay đổi gây ảnh hưởng xấu tới sức khỏe con người và các sinh vật khác.

- Các loại ô nhiễm môi trường hiện nay được phân ra theo những hình thức sau: + Ô nhiễm môi trường đất.

+ Ô nhiễm môi trường nước.

+ Ô nhiễm môi trường không khí.

+ Ô nhiễm tiếng ồn.

- Tình trạng ô nhiễm môi trường hiện nay đang diễn ra ở khắp nơi trên thế giới đặc biệt tại các nước đang phát triển, trong đó không thể không nhắc tới Việt Nam Bên cạnh ô nhiễm môi trường không khí, đất do chất thải chưa qua xử lý xả thẳng ra môi trường, Việt Nam cũng đang đối mặt với mức độ ô nhiễm nguồn nước vô cùng

nghiêm trọng do đó việc ứng dụng công nghệ enzyme vào xử lí ô nhiễm môi trường được xem là giải pháp hàng đầu để giảm thiểu việc ô nhiễm môi trường

1 Enzyme là gì?

● Enzyme là chất xúc tác sinh học, do tế bào sống sản

xuất ra, có tác dụng tăng tốc độ và hiệu suất phản

ứng hoá sinh, mà sau phản ứng vẫn còn giữ nguyên

khả năng xúc tác

* Cơ chế hoạt động của enzyme bao gồm ba bước chính:

● Cơ chất (Substrate) liên kết với enzyme (Enzyme) để

hình thành phức hệ enzyme - cơ chất (E - S complex).

● Enzyme xúc tác phản ứng biến đổi cơ chất thành sản

phẩm (Product), tạo thành phức hệ E-P.

● Sản phẩm P được giải phóng enzyme E.

Tổng quan:

ỨNG DỤNG CỦA ENZYME

+ Công nghệ enzyme là một trong những lĩnh vực của công nghệ sinh học hiện đại sản xuất ra các chế phẩm

enzyme - một trong những định hướng phát triển công nghiệp vi sinh Công nghiệp enzyme phát triển gắn liền với những nghiên cứu trong sản xuất, và kiến thức trong các lĩnh vực vi sinh vật, hóa sinh, hóa lý, hóa keo, di truyền và đặc biệt là enzyme.

+ Ngày nay enzyme được sử dụng rộng rãi trong rất nhiều ngành công nghiệp như: y dược, công nghệ thực phẩm, công nghiệp thuộc da, dệt, trong nông nghiệp, và đặc biệt là việc ứng dụng công nghệ enzyme trong xử lí ô nhiễm môi trường Nguồn gốc các enzym dùng để xử lí mt ô nhiễm( TV, ĐV,VSV) Ví dụ: Enzyme Amylase , Enzyme

Catalase, Enzyme Peroxidase

+ Nhiều nghiên cứu đã chứng minh được Enzym có nhiều khả năng và triển vọng giải quyết vấn đề trong giám định

và xử lí ô nhiễm môi trường Hầu hết các quy trình xử lí rác thải đều sử dụng một trong hai phương pháp hóa lý hay sinh học hay kết hợp.Phương pháp xử lí bằng Enzym là trung gian giữa hai phương pháp truyền thống , nó bao gồm các phương trình hóa học trên cơ sở hoạt động của các chất xúc tác cơ bản là chất sinh học Enzym có thể hoạt động trên các chất ô nhiễm đặc biệt khó xử lí để loại chúng băng cách kết tủa hay chuyển chúng thành dạng khác.Ngoài ra, các enzyme có thể làm thay đổi các đặc tính của chất thải đưa chúng về dạng dễ xử lí hay chuyển thành các sản phẩm

có giá trị hơn.

TRƯỜNG

Xử lí các chất thải trong công nghiệp (enzyme Catalase,

enzyme Protease,enzyme Lipase, enzyme Cellulase,…)

02

Xử lí đất (enzyme Cyanide hydratase,enzy

me Cellulase,…)

0 4

Xử lí rác và các chất phân hủy trong môi trường (enzyme Protease, enzyme Lipase, enzyme Cellulase,

…)

03

- Nguồn gốc :  là một loại enzyme phổ biến được tìm thấy trong

gần như tất cả các sinh vật sống tiếp xúc với oxy (như vi

khuẩn, thực vật và động vật ví dụ như Methanosarcina

barkeri…).

- Cơ chế: Xúc tác phản ứng đặc hiệu phân hủy H2O2 (xúc

tác sự phân hủy hydro peroxide thành nước và oxy)

H2O2 + H2R → 2H2O + R

- Vai trò: có thể phân hủy formaldehyde, formic acid,

 phenol, acetaldehyde và alcohol – là những chất độc hại với

môi trường thành các chất khác ít nguy hiểm hơn, ít độc hại

hơn.

- Ứng dụng: Xử lý các chất độc hại được thải ra trong nước

thải của các nhà máy chế biến sữa, phomat hoặc các nhà máy

dệt, sợi

1.Enzyme Catalase: (EC 1.11.1.6)

- Nguồn gốc: POD là enzyme có nhiều trong củ cải trắng

và các loại cây họ đậu.

- Cơ chế: xúc tác phân hủy các hợp chất peroxide Đối

với hầu hết các phản ứng hóa học có sự tham gia của

enzyme peroxidase, chất nền tối ưu là hydrogen peroxide.

- Vai trò:

+ Xử lý các chất khó phân hủy, nguy hiểm như phenol,

aniline, benzidine thành các chất ít độc hại hơn.

+ Phản ứng polime hóa thành kết tủa và dễ dàng loại bỏ

khỏi chất lỏng nhờ quá trình lắng đọng.

- Ứng dụng: dùng xử lý các chất có trong nước thải lọc

dầu, sản phẩm cao su, than đá

2 Enzyme Peroxidase (POD) kí hiệu EC 1.11.1.7

Enzyme Cyanide hydratase (EC

- Cơ chế: chuyển hóa cyanide trong

nước thải công nghiệp thành amoniac

và fomat chỉ qua một bước phản ứng,

không bị ảnh hưởng bởi các ion thường

có trong nước thải (Fe2+, Zn2+, Ni2+) hay

các chất hữu cơ như formamide,

acetamide

- Ứng dụng: Xử lý chất thải Cyanure.

3 Enzyme Cyanide hydratase (EC 4.2.1.66)

* Protease ( phân hủy nhóm Protein)

- Nguồn gốc: Được tạo ra trong tế bào sinh vật, không độc hại,

thân thiện với môi trường (như vi khuẩn Bacillus subtilis,

B.mesentericus, B.thermopoteoliticus và một số giống thuộc chi

Clostridium, nấm mốc và xạ khuẩn.

- Cơ chế: Ezyme protease là enzyme thủy phân các liên kết

peptide (-CO-NH-) trong phân tử protein giải phóng các acid

amin, pepton hoặc dittripepton.

- Vai trò: Được sử dụng để tận dụng nguồn các phế thải từ nguồn

protein để những phế thải này không còn là tác nhân gây ô nhiễm

môi trường ; xử lí các phế thải protein tồn động trong các dòng

chảy thành dạng dung dịch rửa trôi không còn mùi hôi thối

- Ứng dụng : Làm chất tẩy rửa, trong công nghiệp thuộc da, xử lí

phim X-quang, xử lí rác thải,…

* Enzyme Lipase:

- Nguồn gốc: là chế phẩm enzyme thu được từ quá

trình lên men chìm của chủng vi sinh vật sản xuất

lipase cao Nhiều loài trong các chi nấm Aspergillus,

Penicillium, Rhizobus,v.v… sinh lipase mạnh Hầu hết

Lipase vi khuẩn có nguồn gốc từ Bacillus.

- Cơ chế : là một loại enzyme xúc tác cho quá

trình thủy phân chất béo (lipid) , giúp chuyển hóa mỡ

và triglycerid thành glycerol và acid béo.

- Vai trò: Phân giải dầu mỡ, thuỷ phân chất béo (lipid)

đặt biệt là chất béo trung tính thành diglyceride,

monoglyceride, acid béo tự do và glycerol Đóng vai trò

quan trọng trong xử lý nước thải thực phẩm nhiều chất

béo.

- Ứng dụng: Dùng trong xử lý môi trường, nước thải và

các ngành công nghiệp sản xuất giấy và bột giấy.

5 Enzyme Lipase

* Cellulase - Phân hủy nhóm Cellulose

-Nguồn gốc: là một trong số một số

enzyme được sản xuất chủ yếu bởi nấm,

vi khuẫn và các động vật nguyên sinh

được sản xuất chủ yếu bởi nấm (như

A.niger, A.candidus, A.oryzae), vi khuẩn

(Bacillus subtilis, Bacillus pumilis), xạ

khuẩn (Actinomyces griseus,

Streptomyces reticuli) và các động vật

nguyên sinh.

- Cơ chế:

Cellulase là phức hệ enzyme thủy phân

cellulose và một số polysaccharide tạo

thành các phân tử đường - β glucose.

- Ứng dụng: Đây là enzyme được ứng

dụng rộng rãi chỉ đứng sau enzyme

protease và amylase Các enzyme

6 ENZYME CELLULASE

TỔNG KẾT:

1 NHẬN XÉT

Công nghiệp enzyme phát

triển gắn liền với những

nghiên cứu trong sản xuất,

và kiến thức trong các lĩnh

vực vi sinh vật, hóa sinh,

hóa lý, hóa keo, di truyền

và đặc biệt là enzyme.

Phương pháp xử lí rác thải bằng enzyme là trung gian giữa hai phương pháp truyền thống hóa lý

và sinh học, dựa trên cơ sở các chất xúc tác cơ bản là sinh học.

Nhiều nghiên cứu đã chứng minh enzyme có khả năng và triển vọng giải quyết vấn đề giám định và xử

lí ô nhiễm môi trường nhanh, rẻ và đáng tin cậy, với những dụng cụ đơn giản hơn so với các hệ thống

xử lí hiện hành.

Việc sản xuất chế phẩm enzyme các loại đã và đang phát triển mạnh mẽ ở quy mô công nghiệp, không ngừng tăng về khối lượng, chủng loại và lĩnh vực ứng dụng

Phương pháp xử lí bằng Enzyme so với các phương pháp thông thường có những ưu điểm sau :được áp dụng với những chất sinh học khó

xử lí, tác dụng cả ở vùng nồng độ chất ô nhiễm môi trường cao, một số Enzyme riêng biệt có tác dụng trên phạm vi rộng PH, nhiệt độ và độ mặn, không gây ra những biến đổi bất thường, không gây ra các cản trở phá vỡ cân bằng sinh thái.

Định hướng phát triển:

- Enzyme có thể được sử dụng đối với các chất ô nhiễm đặc biệt

khó xử lí để loại chúng bằng cách kết tủa, hoặc chuyển chúng

thành dạng khác Ngoài ra, chúng có thể làm thay đổi các đặc

tính của chất thải đưa chúng về dạng dễ xử lí, hoặc chuyển

thành các sản phẩm có giá trị hơn

- Xử lý ô nhiễm môi trường có nhiều biện pháp kỹ thuật khác

nhau, mỗi phương pháp đều có hiệu quả nhất định Hiện nay,

sử dụng công nghệ vi sinh và enzyme là xu hướng đang được

ứng dụng nhiều Những biện pháp này không chỉ có hiệu quả

mà còn tạo ra nhiều sản phẩm thương mại khác dùng trong

nông nghiệp, cũng như từ quá trình xử lý các phụ phẩm thải ra

của các nhà máy thực phẩm.

MỘT SỐ ỨNG DỤNG CN ENZYME

Xử lí sinh học và ủ phân bón từ chất thải cellulose

Xử lí chất thải Lignocenllulose bằng phương

pháp sinh học

Xúc tác phản ứng đặc hiệu phân hủy H2O2 (xúc tác sự phân hủy hydro peroxid thành nước

và oxy) H2O2 + H2R → 2H2O + R

Có thể phân hủy formaldehyde, formic acid, phenol,

acetaldehyde và alcohol – là những chất độc hại với môi trường.

Xử lý các chất độc hại được thải ra trong nước thải của các nhà máy chế biến sữa, phomat hoặc các nhà máy dệt.

xúc tác phân hủy các hợp chất peroxide , chất nền tối ưu là hydrogen peroxide.

-Xử lý các chất khó phân hủy, nguy hiểm như phenol, aniline, benzidine thành các chất ít độc hại hơn.

-Phản ứng polime hóa thành kết tủa và

dễ dàng loại bỏ khỏi chất lỏng nhờ quá trình lắng đọng.

Dùng xử lý các chất

có trong nước thải lọc dầu, sản phẩm cao su, than đá

Hòa tan

Enzyme Cyanide

hydratase (EC

4.2.1.66)

Được sản sinh ra từ nấm thích hợp, một

số vi khuẩn Gram(-) Alcaligenes

denitrificans

Chuyển hóa cyanide trong nước thải công nghiệp thành

amoniac và fomat

chuyển hóa cyanide trong nước thải công nghiệp thành

amoniac và fomat chỉ qua một bước phản ứng, không bị ảnh hưởng bởi các ion thường có trong nước thải (Fe2+, Zn2+, Ni2+) hay các chất hữu cơ như

formamide, acetamide

Xử lý chất thải Cyanure

Cố định

Enzyme Protease Được tạo ra trong

các tế bào của sinh vật (như vi khuẩn Bacillus subtilis, B.mesentericus, B.thermopoteoliticus

và một số giống thuộc chi Clostridium, nấm mốc và xạ khuẩn)

Ezyme protease là enzyme thủy phân các liên kết pectid (- CO-NH-) trong phân

tử protein giải phóng các acid amin, pepton hoặc dittripepton.

Được sử dụng để tận dụng nguồn các phế thải từ nguồn protein

để những phế thải này không còn là tác nhân gây ô nhiễm môi trường ; xử lí các phế thải protein tồn động trong các dòng chảy thành dạng dung dịch rửa trôi không còn mùi hôi thối

Làm chất tẩy rửa, trong công nghiệp thuộc da, xử lí phim X-quang, xử lí rác thải,…

Hòa tan

Enzyme Lipase là chế phẩm enzyme

thu được từ quá trình lên men chìm của chủng vi sinh vật sản xuất lipase cao.

Nhiều loài trong các chi nấm Aspergillus, Penicillium,

Rhizobus,v.v… sinh lipase mạnh Hầu hết Lipase vi khuẩn có nguồn gốc từ Bacillus.

xúc tác cho quá trình thủy phân chất béo (lipid), giúp chuyển hóa mỡ và triglycerid thành glycerol và acid béo.

Phân giải dầu mỡ, thuỷ phân chất béo (lipid) đặt biệt là chất béo trung tính thành diglyceride,

monoglyceride, acid béo tự do và glycerol

Đóng vai trò quan trọng trong xử lý nước thải thực phẩm nhiều chất béo

Dùng trong xử lý môi trường, nước thải và các ngành công nghiệp sản xuất giấy

và bột giấy.

Enzyme Cellulase Được sản xuất chủ

yếu bởi nấm, vi khuẫn và các động vật nguyên sinh được sản xuất chủ yếu bởi nấm (như A.niger, A.candidus, A.oryzae), vi khuẩn (Bacillus subtilis, Bacillus pumilis), xạ khuẩn (Actinomyces griseus, Streptomyces reticuli) và các động vật nguyên sinh.

Cellulase là phức

hệ enzyme thủy phân cellulose và một số

polysaccharide tạo thành các phân tử đường - β glucose.

-Phân giải chất thải

có chứa Cellulose.

-Chuyển hoá các hợp chất kiểu

lignocellulose và cellulose trong rác thải tạo nên nguồn năng lượng.

Đây là enzyme được ứng dụng rộng rãi chỉ đứng sau enzyme protease và amylase

Các enzyme cellulase

đã có những ứng dụng trong lĩnh vực

xử lý nước thải nhà máy giấy.

Cố định

LINK THAM KHẢO

● https

://www.google.com/search?q=lipase%20structure&tbm=isch&rlz=1C1CHBF_enVN85 6VN856&hl=vi&sa=X&ved=0CB0QtI8BKABqFwoTCJiynb

69i57j0i512l3j0i22i30l2.6858j0j15&sourceid=chrome&ie=UTF-8

● https://ktcn.vhu.edu.vn/vi/tin-moi-1/ung-dung-cua-enzyme-trong-doi-song

● https://nongnghiep.vn/y-nghia-vai-tro-cua-enzym-trong-cuoc-song-d170516.html.