Ứng dụng của enzyme mannanase trong ngành công nghiệp giấy

- Tuy nhiên, việc sử dụng mannanase trong các ngành công nghiệp còn hạn chế do hiệu suất tsinh tổng hợp enzym này của vi sinh vật ự nhiên còn thấp, chi phí sản xuất enzym còn cao... Yêu

Ứng dụng của enzyme mannanase

trong ngành công nghiệp giấy

1 Nguồn gốc

1 NGUỒN GỐC

- Trên thế giới mannanase được sản xuất trên

quy mô công nghiệp nhằm phục vụ cho nhiều

ngành như: công nghiệp giấy, thức ăn chăn

nuôi, dược phẩm Ngoài ra, còn có cả sản

xuất cà phê hòa tan

- Nguồn thu mannanase rất phong phú: từ vi

khuẩn, nấm mốc, nấm men, tảo nước ngọt,

tảo biển, hạt nảy mầm và cả động vật

- Tuy nhiên, việc sử dụng mannanase trong

các ngành công nghiệp còn hạn chế do hiệu

suất tsinh tổng hợp enzym này của vi sinh vật

ự nhiên còn thấp, chi phí sản xuất enzym còn

cao

2 Cấu tạo

- Mannanase có nguồn gốc khác nhau thì

có thành phần cấu tạo và cấu trúc khác

nhau

● Từ nấm mốc Sclerotium Rolfsii: là một

glucoprotein có M = 46.5 kDa

● Từ vi khuẩn ưa nhiệt Thermotoga

Neapolitana 5068: là enzyme một cấu

tử, có M = 65 kDa

● Từ Aspergillus Niger có M = 45 kDa

● Từ loài nhuyễn thể biển Littovena

Reesei: có M = 42 kDa

.

2 Cấu tạo

- Endo-beta-1,4-mannanase của

Pseudomonas cellulose bao gồm 423 axit

amin, với cấu trúc chia thành 3 vùng :

vùng A từ Prolin 44 đến Isoleucin 323, vùng

B từ Leucin 32 đến Tryptophan 360 và

vùng C từ Threonin 392 đến Threinin 419

Các chuỗi Arg 39-Lys 43, Arg 324-Gly 331,

Arg 361-Thr 391, và Leu 420-Lys 423 có

chức năng nối các vùng trên lại với nhau

Toàn bộ phân tử endo-beta-1,4-mannanase

được cấu tạo bởi 8 chuỗi xoẵn anpha và 8

chuỗi beta

.

2 Cấu tạo

- Endo-beta-1,4-mannanase có tác

dụng thủy phân iên kết beta-

1,4-mannosidic trong chuỗi

lệ hơn 90% Chúng dự trữ trong nội nhũ của hạt cọ, hạt cần tây, hạt cà rốt, hạt cà phê xanh và mất dần trong quá trình hạt nảy mầm

3 Ứng dụng

3 ỨNG DỤNG

Giới thiệu chung về

3.1 Giới thiệu chung

- Nguyên liệu trong sản xuất bột

giấy : Nguyên liệu dùng làm giấy

phải có tính chất sợi, có khả năng

đan kết và ép thành tấm đồng nhất,

độ liên kết sợi được đánh giá qua độ

kéo hay bục của tờ giấy

- Sản xuất bột giấy là giai đoạn chế

biến để tách thành phần sơ sợi từ

nguyên liệu gỗ hay một số thực vật

bắng các phương pháp hóa học hay

cơ học Tùy theo yêu cầu sử dụng

mà bột có thể tẩy trắng hoặc không

với mức độ khác nhau Yêu cầu sử

dụng mà bột có thể có hoặc không

được tẩy trắng hoặc được tẩy trắng

với mức độ khác nhau

3.2 Quy trình tẩy trắng bột giấy gỗ bằng enzym

endo-beta-1,4-mannanase

3.2 Quy trình tẩy trắng bột giấy gỗ bằng enzym

endo-beta-1,4-mannanase

enzyme đó để tấy trắng bột giấy Để bột gỗ được hòa tan trước tiên phải tách và loại bỏ lignin Trước đây việc loại bỏ là phá hủy mối liên kết lignin trong hemicelluloses, được tiến hành trong dung dịch kiềm

mang lại kết quả tốt như việc sử dụng dịch kiềm để loại bỏ lignin mà còn khắc phục được những vấn đề về ô nhiễm môi trường Đây là lợi ích

to lớn mà công nghệ tẩy trắng bột giấy cần quan tâm

- Sau cùng là giai đoạn tạo hình tờ giấy : huyền phù bột sẽ được pha loãng, sàng lọc, phối trộn với một số phụ gia rồi đưa qua máy xeo giấy Trên lưới xeo, hình thành băng giấy ướt, kế tiếp là công đoạn ép, sấy hoặc qua một số xử lý bề mặt để cho ra những sản phẩm giấy khác nhau

3.3 Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá tình tẩy trắng bột

gỗ bằng mannanase tái tổ hợp 3.3.1 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme

các nồng độ enzyme khác nhau giữ ở 50oC ,

pH = 4.5, khuấy 200 vòng/phút trong thời

gian 3.5 giờ Lọc thu dịch xử lý xác định

đường khử Kết quả được thể hiện trong hình

3.1

giấy từ 1.5% lên 2.5%, hàm lượng đường khử

trong dịch xử lý tăng Khi nồng độ bột tăng

3.5% lên 5% thì hiệu quả thu được là thấp

hơn

3.3 Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá tình tẩy trắng bột

gỗ bằng mannanase tái tổ hợp

3.3.2 Ảnh hưởng của pH

các nồng độ enzyme khác nhau giữ ở 50oC ,

pH = 4.5, khuấy 200 vòng/phút trong thời

gian 3.5 giờ Lọc thu dịch xử lý xác định

đường khử Kết quả được thể hiện trong hình

3.1

giấy từ 1.5% lên 2.5%, hàm lượng đường khử

trong dịch xử lý tăng Khi nồng độ bột tăng

3.5% lên 5% thì hiệu quả thu được là thấp

hơn

3.3 Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá tình tẩy trắng bột

gỗ bằng mannanase tái tổ hợp 3.3.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ

đến kết quả của quá trình phản ứng enzyme

- Để tìm ra nhiệt độ tối ưu cho quá trình xử lý

bột giấy chúng tôi dã tiến hành thí nghiệm ở

các nhiệt độ khác nhau trong khoảng từ 30

3.3 Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá tình tẩy trắng bột

gỗ bằng mannanase tái tổ hợp 3.3.4 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân

- Tiến hành xử lý bột giấy với các thời gian

khác nhau 0,2,3.5,8,12 giờ trong các

điều kiện được lưạ chọn ở trên : 40oC

4 Kết luận

- Mannanase có nhiều ứng dụng trong các quá trình công nghiệp, nhu cầu

sử dụng enzym này trong từng lĩnh vực là rất lớn Enzym mananase là

enzym sử dụng chính trong việc cải thiện chất lượng của thực phẩm, thức

ăn chăn nuôi Đặc biệt là trong công nghệ tẩy trắng sản phẩm từ gỗ như giấy

- Trước đây, việc loại bỏ là phá huỷ mối liên kết lignin trong hemicellulose, được tiến hành trong dung dịch kiềm Mặt hạn chế của phương pháp này là chỉ ứng dụng với bột gỗ mềm và nó cũng gây nhiều vấn đề trong ô nhiễm môi trường Việc sử dụng enzym mannanase trong tẩy trắng bột giấy không những mang lại kết quả tốt như việc sử dụng dung dịch kiềm để loại bỏ lignin mà nó còn khắc phục được những vấn đề về ô nhiễm môi trường Đây

là lợi ích to lớn mà công nghệ tẩy trắng giấy và bột giấy quan tâm Nó thực

sự khả thi

4 Kết luận

- Tuy nhiên, việc tẩy trắng bằng enzym đòi hỏi khi phá vỡ hemicellulose mà không làm hư hỏng chất lượng sản phẩm khi tác động vào các sợi cellulose Thành phần chính của bột gỗ mềm chiếm 15-20% là hemicellulose, thành phần cấu tạo là galactomannan Mannanase là lớp dưới đặc biệt của

galactomannase, có cấu tạo đặc biệt và là yếu tố chính quyết định quá trình tẩy trắng Ngoài ra, bột giấy khi nóng lên nhiệt độ cao, có tỏa nhiệt và

mananase là thành phần cơ bản ổn định nhất, không bị biến tính và xúc tác phản ứng để nâng nhiệt độ này Mannanase có lợi cho quá trình tẩy trắng bột giấy, máy móc, nó làm giảm bớt hoặc loại trừ những phần bị oxi hóa trong quá trình tẩy trắng

- Do đó, việc ứng dụng các đặc tính của enzym vào sản xuất giấy, đã giúp cho con người khắc phục được không ít những bất lợi khi sử dụng bằng các phương pháp cơ học, phương pháp hóa học trong quá trình tẩy trắng bột giấy

Một số tài liệu tham khảo

Quyền Đình Thi, Nguyễn Sỹ Lê Thanh, Phạm Việt Cường Biểu hiện của 1,4-mannanase từ chủng Bacillus subtilis G1 ở E.Coli và mopotj số tính chất của enzyme tái tổ hợp Tạp chí CNSH 6(2) 183 – 189 2008

2 Trần Đình Toại, Trần Thị Hồng Tạp chí khoa học ĐHQGHN Khoa học tự nhiên và công nghệ 23(2007) 75 – 85 2007

3 Đặng Thị Thu, Nguyễn Thị Xuân Sâm,Tố Kim Anh Thí nhiệm hóa sinh công

nghiệp Đại học Bách Khoa Hà Nôi,1997

4 Đặng Thị Thu, Lê Ngọc Tú, Tố Kim Anh, Phạm Thị Thu Thủy,Nguyễn Thị Xuân Sâm Công nghệ enzyme NXB Khoa Học & Kỹ Thuật Hà Nội, 2003

5 Hồ Sỹ Tráng Cơ sở khoa học gỗ và xenlulose Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật

6 KS.Nguyễn Tôn Quyền KS.Huỳnh Thạch KS.Vũ Bảo, Cẩm nang ngành lâm

nghiệp 2006