Chủ đề 8 ứng dụng enzyme trong công nghệ thực phẩm

1.1.Sử dụng Enzyme - amylase trong công nghiệp dệt may: ➜ Các sợi vải được hồ hóa bằng tinh bột, trước kia nguồn Enzyme từ nước chiết malt đại mạch hoặc pancrease sủ dụng rũ hồnhưng ké

Chủ đề 8: Ứng dụng Enzyme trong công

nghệ thực

phẩm Nhóm thực hiện: nhóm 8 Lớp CNTP1-K14

Nội dung chủ đề

8

Công nghệ dệt

nhuộm

1.1.Sử dụng Enzyme - amylase trong

công nghiệp dệt may:

➜ Các sợi vải được hồ hóa bằng tinh bột, trước kia

nguồn Enzyme từ nước chiết malt đại mạch hoặc

pancrease sủ dụng rũ hồ(nhưng kém bền với

nhiệt)

➜ Enzyme chịu nhiệt từ vsv Bacillus lichenifomic

được sử dụng rộng rãi ,tên thương mại là

termamyl ,là chế phẩm lỏng,chịu nhiệt cao và là

Cơ chế tác dụng của

Amylase

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

Quy trình thủy phân tinh bột bởi -Amylase là quá trình đa giai đoạn:

Giai đoạn đầu ( giai

đoạn dextrin hóa ): Chỉ

không cho màu với iodine

Qua một thời gian tác dụng dài, sản phẩm thủy phân của amylose chứa 13% glucose và 87% maltose

Tóm lại dưới tác dụng của -Amylase, tinh bột có thể chuyển thành

maltotetrose, maltose, glucose và dextrin phân tử thấp Tuy nhiên, thông

thường -Amylase chỉ thủy phân tinh bột chủ yếu thành dextrin phân tử thấp không cho màu với Iodine và một ít maltose Khả năng dextrin hóa cao của G- Amylase là tính chất đặc trưng của nó Vì vậy, người ta thường gọi loại

Amylase này là Amylase dextrin hóa hay Amylase dịch hóa.

*Các giai đoạn của quá trình thủy phân tinh bột của

1.2.Sử dụng enzyme pectinase

trong công nghiệp dệt may:

.

➜ Pectin nằm ở bên ngoài cùa xơ bông, nó là một

chất keo chứa các axit poligalacturonic

➜ Thuỷ phân pectin bằng các pectinase, biến các

muối không tan thành các sản phẩm hoà tan

trong nước, như vậy phá vỡ có hiệu quả “tấm

chắn”, đạt được mức độ hút nước cao mà không

có hiệu ứng phụ bất lợi phân giải cellulose

7

Pectin methylesterase (EC 3.1.1.11) tác động vào pectin để loại

bỏ nhóm methoxyl từ nhóm carboxyl C-6 của galacturonate bằng con đường thủy phân (Hình 1.1) Sản phẩm cuối cùng của phản ứng

là pectin axit, methanol và H+ từ sự ion hóa các nhóm carboxyl

H+ giải phóng ra từ nhóm carboxyl mới Hình thành sẽ làm giảm độ

pH của môi trường phản ứng Do vậy, có thể tiến hành đo pH của dung dịch sau phản ứng để xác định hoạt tính pectin

methylesterase

Cơ chế

Pectin acetylesterase thủy phân pectin bằng cách loại bỏ nhóm

acetyl khỏi nhómhydroxyl C2 và C3 của đơn vị galacturonate

Endopolygalacturonate Iyase (EC 4.2.2.2), còn có tên gọi khác là

pectinase Enzyme này được tìm thấy ở vi sinh vật, pH tối ưu trong

khoảng 8-10, cao hơn nhiều so với các enzyme phân giải pectin khác

Để hoạt động chúng cần sự có môi trường của và chúng phân cắt liên

kết glycosid bằng cơ chế trang tạo thành liên kết đôi giữa C-4 và C-5

của galacturonate

Enzyme polygalacturonase (PG) là enzyme xúc tác sự thủy phân

liên kết a-1,4 glycoside trong phân tử pectine Polygalacruronase là

phức hệ gồm nhiều enzyme thường có tính đặc hiệu cao với cơ chất:

- Polymetthylgalacturonase tác dụng chủ yêu lên các estermetylic của

các polygalacturonic Các enzyme này được chia thành 2 nhóm nhỏ tùy

theo liên kết glycoside bị cắt đứt: endo-glucosidase polymethyl –

galactoronase

- Polygalacturonase tác dụng chủ yếu lên acid pectiinic và pectic Các

enzyme này cũng được chia làm 2 nhóm dựa vào vị trì liên kết glycoside

bị thủy phân Gồm: endo-glucoside- polygalacturonase và

exo-glucosidase-polygalacturonase

1.3 Sử dụng enzyme Catalase trong

công nghiệp dệt may:

➜ Catalase cũng là một chất được sử dụng rộng rãi

trong ngành công nghiệp thực phẩm

Catalase( E ) + (S) O + ( P )

12

Cơ chế Phân Tử

➜ Cơ chế hoàn chỉnh của catalase hiện

chưa được biết chính xác, phản ứng

được cho là xảy ra ở hai giai đoạn:

+ Fe(III)-E → + O=Fe(IV) – E (+)

+ O=Fe(IV) – E (+) → + Fe(III)-E +

13

* Ở đây Fe()-E tượng trưng cho tâm sắt của nhóm Hem gắn với

enzym Fe(IV)-E (.+) là dạng đồng phân Fe(V)-E, có nghĩa là sắt không

bị oxy hóa hoàn toàn thành +V, nhưng nhận được một số mật độ

electron ổn định từ phối tử hem, sau đó được thể hiện dưới dạng

cation căn bản (+)

* Khi hydro peroxid vào vị trí hoạt động, nó tương tác với các acid

amin Asn148 (Asparaginở vị trí 148) và His 75, tạo ra một proton

chuyển giao giữa các nguyên tử oxy

* Phản ứng của tâm sắt có thể được cải thiện nhờ sự

có mặt của phối tử phenolat của Tyr358 ở vị trí phối

hợp thứ năm, có thể hỗ trợ quá trình oxy hóa Fe(III)

thành Fe(IV)

 Nói chung, tốc độ phản ứng có thể được xác định

bằng phương trình Michaelis-Menten.

1.4 Sử dụng enzyme protease

trong công nghiệp dệt may

➜ Với những loại sợi được hồ hoá bằng gelatin

(thường là những loại sợi nhân tạo như acetat,

rayonne, visco ) người ta thường sử dụng các

protease trung tính từ Bacillus subtilis hoặc

từ protease kiềm tính từ Bacillus

licheniformis.

➜ Protease trung tính từ Bacillus subtilis cũng

được ứng dụng trong sản xuất tơ tằm làm tăng

hiệu suất kéo kén đồng thời làm cho sợi tơ

mềm mại và bóng mượt hơn

16

➜ Với công nghệ truyền thống thường sử dụng

các chất như xút (NaOH), cacbonatnati

(NaCO3), thêm một số chất trợ khác như

chất ngấm thấu, khuếch tán, nhũ hoá (sản

sinh ra ôxycellulose làm giảm cường lực của

sợi vải)

Serine protease( E ) + Protein( S ) => Xerixin( P )

17

Cơ chế xúc tác

Gồm 3 phản ứng:

- Phản ứng 1: Nhóm -OH của serine

trong trung tâm hoạt động enzyme kết hợp với nhóm C=O của liên kết peptide trong chuỗi polypeptide tạo phức hợp

chuyển tiếp tứ diện (tetrahedral complex)

- Phản ứng 2: Ở trạng thái chuyển tiếp

tứ diện thường kém bền nên chuyển điện tích lên O tạo nhóm C=O mới làm đứt liên kết peptide giải phóng mạch polypeptide đầu N và hình thành hợp chất trung gian acyl-enzyme mới

Cơ chế xúc tác

- Phản ứng 3: Với sự có mặt

của nước sẽ giải phóng mạch

polypeptide đầu C còn lại và

khôi phục trung tâm hoạt động

của serine protease

Công nghệ sản xuất

Bột giấy

Trong những năm gần đây số lượng những ứng dụng

enzym trong công nghiệp sản xuất bột giấy và giấy đã

tăng lên đáng kể Các quá trình chính trong ngành công

nghiệp này là nghiển bột, tẩy trắng và xeo giấy

21

b.Enzyme

+Laccase là các enzyme oxyase có chứa đồng được tìm thấy trong nhiều loại thực vật, nấm

Phân tử laccase thông thường bao gồm 3 tiểu phần chính

A,B,C có khối lượng tương đối bằng nhau, cả 3 có vai trò

trong quá trình xúc tác laccase

Vị trí liên kết với cơ chất nằm ở khe gữa vùng B&C, trung tâm 1

nguyên tử đồng nằm ở vùng C và trung tâm 3 nguyên tử đồng nằm ở

bề mặt chung của vùng A và C.

24

c.Cơ chế

d.Ứng dụng trong quá trình xử

lý bột giấy

-Nghiền cơ học: mài nguyên liệu

thô trên bề mặt mài mòn đề khử

các vật liệu chứ lignocellulose và

loại bỏ lignin

Nghiền hoá học: Tách sợi từ

nguyên liệu thô, sau đó cho đi

hoà tan trong hoá chất, chủ yếu

là axit( Sulfit) và kiềm(Kraft) ở

nhiệt độ và áp suất cao, kết quả

tạo ra giấy có màu nâu do ảnh

hưởng của hoá chất lignin

25

“ 26

+ Ổn định của môi trường(pH,

nhiệt độ, khả năng kháng muối

và hoá chất công nghiệp) với

hoạt tính đặc hiệu cao của

➜ Tùy thuộc nguồn thu nhận và tính chất mà người

ta chia ra thành nhiều loại:

+Pancreatic lipase

+ Pregastric lipase

+ lipase từ VSV

➜ Enzyme lipase là enzyme thủy phân chất béo có

nhiệm vụ phá vỡ cấu trúc bên trong các tế bào

của các cơ qua khác nhau tạo điều kiện cho sự di

chuyển lipid từ cơ quan này sang cơ quan khác

27

Lipase (hay còn gọi

phân mà nó còn tham gia xúc tác cho quá trình tổng hợp ester hay các phản ứng ester hoá khi enzym hoạt động trong dung môi hữu cơ.

28

 Do vậy cơ chất có thể liên kết với enzyme và

thực hiện phản chất hóa học nội bộ như AKD hay ASA, thủy phân mực in và các liên kết của

chúng, thúc đẩy quá trình thủy phân của giấy loại trong quá trình khử mực và giảm được lượng mất mát trong quá trình tuyển nổi

Cơ chế:

 Thông thường, xơ sợi vụn và các chất độn bị mất

đi khánhiều trong quá trình tuyển nổi thông

thường, từ 5 – 15%

 Lipase là enzym hoạt động ở lớp bề mặt giữa

nước và lipid, quá trình này còn được gọi là hoạt hóa bề mặt

 tăng cường các thành phần có tính ưa nước và

hỗ trợ phân tách quá trình tuyển nổi

Ứng dụng ngành công nghiệp khác

Khả năng dùng protease để khử lông của da

thú đã được biết đến từ đầu thế kỷ với việc lợi

dụng hoạt động của các vi khuẩn gây thối rữa

trộn trong nước bột mì phết trên da chúng sẽ

làm rã các protein của lớp bao phủ da

Mục đích của công đoạn thuộc da là làm cho

da mềm và đàn hồi, cố khả nâng ngấm thấu

sâu các chất thuộc vào da để da không bị phân

huỷ hay thối rữa trong điều kiện mổi tnròng

bình thường hay nóng ẩm

Công nghiệp thuộc da

Công nghiệp sản xuất

bột giặt và chất tẩy rửa

33

Hiện nay khoảng 80-85% các ỉoại bột giật trên thị

trường có chứa enzym trong đó chủ yếu là các

protease và một số enzym khác như lipase,

cellulase, amylase, oxydoreductase đổ tăng tốc độ

và hiệu quả cho quá trình tẩy rửa

Công nghiệp dược và y

tế

34

- Trypsin dùng trong chữa bệnh viêm tĩnh

mạch huyết khối (trypsin, chimotrypsin,

peptitdase, lipase và amylase), viêm phổi

(xông khí dung bao gồm trypsin và

Cảm ơn cô và các bạn

đã lắng nghe