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 kém

Chủ đề 8: Ứng dụng Enzyme trong công nghệ

thực phẩm

Nhóm thực hiện: nhóm 8 Lớp CNTP1-K14

1.Công nghệ dệt nhuộm

2.Công nghệ sản xuất bột giấy

3.Ứng dụng Enzyme trong một số ngành công nghiệp khác

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 một endo-amylase

Termamyl ( E ) + Tinh bột ( S ) Dextrin và ologosacarit ( P )

4

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

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

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 và VSV

+Laccase hoạt động trên phenol và các chất tương tự, thực hiện quá trình oxy hoá một electron, dẫn đến liên kết ngang

a Nguyên liệu sản xuất

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

enzyme

+ Cách tái chế enzyme khi sử dụng

chúng

e.Khó khăn khi ứng dụng

enzyme vào sản xuất giấy:

➜ 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 là

28

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

dezoxyribonuclease)

- Chimotrypsin dùng để chữa bệnh loét dạ dày, loét kết

tràng

- Một số enzym tiêu hoá cũng đã được nghiên cứu và sử

dụng góp phần khắc phục tình trạng suy dinh dưỡng ở

trẻ em, người già và người bệnh

Cảm ơn cô và các bạn đã

lắng nghe