NGUỒN THU NHẬN EMZYM PROTEASE VÀ ỨNG DỤNG

Lượng protease sản xuất từ vi khuẩn được ước tính vào khoảng 500 tấn, chiếm 59% lượng enzyme được sử dụng

GVHD :TS TRẦN BÍCH LAM

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

BÀI TẬP MÔN HÓA SINH THỰC

PHẨM

ĐỀ TÀI: NGUỒN THU NHẬN ENZYM PROTEASE

NHÓM SINH VIÊN THỰC HiỆN:NGUYỄN THÁI DUY 60800319

NGUYỄN NHẤT DIN 60800282

CAO HỮU NGỌC HOÀNG 60800697

VÕ THANH LIÊM 60801083 PHẠM NHẬT MINH GIANG 60800534 NGUYỄN TRỌNG OÁNH 60801510

Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của Công nghệ sinh học, các chế phẩm

enzyme được sản xuất càng nhiều và được

sử dụng trong hầu hết trong các lĩnh vực

như: chế biến thực phẩm, nông nghiệp,

chăn nuôi, y tế… Hàng năm lượng enzyme được sản xuất trên thế giới đạt khoảng trên 300.000 tấn với giá trị trên 500 triệu USD, được phân phối trong các lĩnh vực khác

nhau

Protease là enzyme được sử dụng nhiều

nhất hiện nay trong một số ngành sản xuất như: chế biến thực phẩm (đông tụ sữa làm pho mát, làm mềm thịt, bổ sung để làm

tăng chất lượng sản phẩm trong sản xuất

bia, xử lý chế phẩm trong chế biến thực

phẩm…), sản xuất chất tẩy rửa, thuộc da, y

tế, nông nghiệp…

Để tách và tinh chế enzyme nói riêng và protein nói

chung thường có một loạt phương pháp hóa-lý và hóa học khác nhau Có thể chia làm ba nhóm phương pháp sau:

- Phương pháp kết tủa

- Phương pháp sắc ký

- Phương pháp phân tách hệ hai pha nước

Protease phân bố ở thực vật, động vật, vi sinh vật Tuy nhiên nguồn enzyme ở vi sinh vật phong phú nhất, có ở hầu hết các vi sinh vật như vi khuẩn, nấm mốc và xạ khuẩn… Có thể nói vi sinh vật là nguồn nguyên liệu thích hợp nhất để sản xuất enzyme ở quy mô lớn dùng trong công nghệ và đời sống

Định nghĩa:Protease còn được gọi là các proteolytic

enzym, là các enzym có khả nǎng thủy phân các liên kết peptid của chuỗi peptid, protein thành các đoạn peptid ngắn hơn và các acid amin

H2N- C1H- CO- NH- C2H- CO- …- NH- CxH- COOH

(R1 R2… RX)

+H2O

H2N- C1H- COOH + H2N- C2H- CO … NH- CxH- COOH (R1 R2… RX)

Hình 1.1 Mô hình enzyme Protease thủy phân phân tử Protein

Dựa vào vị trí tác dụng của protease lên các liên kết peptide trong phân tử protein ,người ta chia protease ra 2 nhóm chính :

Endopeptidase (proteinase) chủ yếu phân giải các liên kết có trọng lượng phân tử nhỏ.

Exopeptidase (polypeptidase) chủ yếu phân cắt liên kết peptide ở 2 đầu mạch.

Protease được phân chia thành hai loại: endopeptidase và exopeptidase.

Dựa vào vị trí tác động trên mạch polypeptide, exopeptidase được phân chia thành hai loại:

+ Aminopeptidase: xúc tác thủy phân liên kết peptide ở đầu N tự do của chuỗi polypeptide để giải phóng ra một amino acid, một

dipeptide hoặc một tripeptide

+ Carboxypeptidase: xúc tác thủy phân liên kết peptide ở đầu C của chuỗi polypeptide và giải phóng ra một amino acid hoặc một

dipeptide

Dựa vào động học của cơ chế xúc tác, endopeptidase được chia thành bốn nhóm:

1 Serin proteinase: là những proteinase chứa nhóm –OH của gốc serine trong trung tâm hoạt động và có vai trò đặc biệt quan trọng đối với hoạt động xúc tác của enzyme

2 Cysteine proteinase: Các proteinase chứa nhóm –SH trong trung tâm hoạt động Cystein proteinase bao gồm các proteinase thực vật như papayin, bromelin, một vài protein động vật và proteinase ký sinh trùng

II TỔNG QUAN VỀ ENZYM PROTEASE

3 Aspartic proteinase: Hầu hết các aspartic

proteinase thuộc nhóm pepsin Nhóm pepsin bao

gồm các enzyme tiêu hóa như: pepsin, chymosin,

cathepsin, renin

4 C: Metallo proteinase là nhóm proteinase được tìm thấy ở

vi khuẩn, nấm mốc cũng như các vi sinh vật bậc cao hơn

Các metallo proteinase thường hoạt động vùng pH trung tính

và hoạt độ giảm mạnh dưới tác dụng của EDTA.

Ngoài ra, protease được phân loại một cách đơn giản hơn thành ba nhóm:

- Protease acid : pH 2-4

- Protease trung tính : pH 7-8

- Protease kiềm : pH 9-11

Hình nh ả

III.A ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

1 Vi sinh vật: chủ yếu vi khuẩn, nấm mốc, xạ khuẩn

1.1 VI KHUẨN :

Lượng protease sản xuất từ vi khuẩn được ước tính vào khoảng

500 tấn, chiếm 59% lượng enzyme được sử dụng

Protease của động vật hay thực vật chỉ chứa một trong hai loại endopeptidase hoặc exopeptidase, riêng vi khuẩn có khả năng sinh ra cả hai loại trên, do đó protease của vi khuẩn có tính đặc hiệu cơ chất cao Chúng có khả năng phân hủy tới 80% các liên kết peptide trong phân tử protein

III.A ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

1.1 VI KHUẨN :

Trong các chủng vi khuẩn có khả năng tổng hợp mạnh protease là Bacillus subtilis, B mesentericus, B thermorpoteoliticus và một số giống thuộc chi Clostridium Trong đó, B subtilis có khả năng

tổng hợp protease mạnh nhất

Các protease trung tính của vi khuẩn hoạt động ở khoảng pH hẹp (pH 5-8) và có khả năng chịu nhiệt thấp Các protease trung tính tạo ra dịch thủy phân protein thực phẩm ít đắng hơn so với

protease động vật và tăng giá trị dinh dưỡng Các protease trung tính có khả năng ái lực cao đối với các amino acid ưa béo và

thơm Chúng được sinh ra nhiều bởi B subtilis, B mesentericus,

B thermorpoteoliticus và một số giống thuộc chi Clostridium

III ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

III.A ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

1.2 NẤM

Nhiều loại nấm mốc có khả năng tổng hợp một lượng lớn

protease được ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm là các chủng: Aspergillus oryzae, A terricola, A fumigatus, A saitoi, Penicillium chysogenum)… Các loại nấm mốc này có khả năng tổng hợp cả ba loại protease: acid, kiềm và trung tính Nấm

mốc đen tổng hợp chủ yếu các protease acid, có khả năng thủy phân protein ở pH 2,5-3

Một số nấm mốc khác như: A candidatus, P cameberti, P

roqueforti… cũng có khả năng tổng hợp protease có khả năng đông tụ sữa sử dụng trong sản xuất pho mát

1.2 NẤM

III.A ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

1.3 XẠ KHUẨN

Về phương diện tổng hợp protease, xạ khuẩn được nghiên cứu ít hơn vi khuẩn và nấm mốc Tuy nhiên, người ta cũng đã tìm được một số chủng có khả năng tổng hợp protease cao như:

Streptomyces grieus, S fradiae, S trerimosus…

III.A ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Các chế phẩm protease từ xạ khuẩn được biết nhiều là pronase (Nhật) được tách chiết từ S grieus, enzyme này có đặc tính đặc hiệu rộng, có khả năng thủy phân tới 90% liên kết peptide của nhiều protein thành amino acid Ở Liên Xô (cũ), người ta cũng tách được chế phẩm tương

tự từ S grieus có tên là protelin

Hầu hết các protease phân cắt protein ở các liên kết đặc hiệu, vì

thế có thể sử dụng các enzyme này theo chiều phản ứng tổng

hợp để tổng hợp các liên kết peptide định trước Yếu tố tăng

cường quá trình tổng hợp bao gồm pH, các nhóm carboxyl

hoặc nhóm amine được lựa chọn để bảo vệ, khả năng kết tủa

sản phẩm, phản ứng trong hệ hai pha lỏng

III B PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Quá trình sản xuất các chế phẩm enzyme vi sinh vật bao gồm các giai đoạn chủ yếu:

1 Tuyển chọn và cải tạo giống vi sinh vật cho enzyme có hoạt lực cao

1.1 Phương pháp gây đột biến

1.2 Phương pháp biến nạp

1.3 Phương pháp tiếp hợp gene

1.4 Phương pháp tải nạp

2 Phương pháp bảo quản giống vi sinh vật

2.1 Phương pháp cấy chuyền 2.2 Phương pháp làm khô 2.3Phương pháp đông khô 2.4 Phương pháp bảo quản lạnh sâu

III B PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Quá trình sản xuất các chế phẩm enzyme vi sinh vật bao gồm các giai đoạn chủ yếu:

3 Môi trường nuôi cấy vi sinh vật tổng hợp enzyme

III B PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Quá trình sản xuất các chế phẩm enzyme vi sinh vật bao gồm các giai đoạn chủ yếu:

5 Các phương pháp nuôi cấy vi sinh vật.

Aspergillus oryzae

Asp oryzae là một loại nấm vi thể thuộc bộ Plectascales, lớp

Ascomycetes ( nang khuẩn ) Cơ thể sinh trưởng của nó là một hệ

sợi bao gồm những sợi rất mảnh, chiều ngang 5-7 µm, phân nhánh rất nhiều và có vách ngang , chia sợi thành nhiều bao tế bào ( nấm

đa bào )

Đặc điểm của giống Asp.oryzae giàu các enzyme thủy phân nội

bào và ngoại bào ( amylase, protease, pectinasa,… ), ta rất hay gặp chúng ở các kho nguyên liệu, trong các thùng chứa đựng bột, gạo… đã hết nhưng không được rửa sạch, ở cặn bã bia, bã rượu,

ở lỏi ngô, ở bã sắn… Chúng mọc và phát triển có khi thành lớp mốc, có màu sắc đen, vàng

Thu nhận enzym protease từ nấm mốc Aspergillus Oryzae

1 Sinh trưởng và sinh tổng hợp protease từ nấm

2.Qui trình thu nhận enzyme protease

Thu nhận emzym

Tóm lại , có thể nói rằng, việc nghiên cứu ứng dụng các chế phẩm enzyme ngày càng được chú trọng ở các lĩnh vực khác nhau Trong 20 năm cuối thế kỷ XX và các năm đầu của thế kỷ XXI các enzyme khác nhau đã được ứng dụng

Ở Việt Nam bước đầu đã có nhiều nghiên cứu ứng dụng các enzyme trong chế biến nông sản, thực phẩm, nhất là trong lĩnh vực sản xuất bia, rượu, chế biến tinh bột

Việc nghiên cứu các enzyme phục vụ nông

nghiệp, công nghiệp cũng được quan tâm và

có các kết quả đáng khích lệ.

Ứng dụng trong chế biến sữa

Ứng dụng trong sản xuất da

Ứng dụng trong sản xuất chất tẩy rửa

Quy trình làm nước mắm

Cơ chế thủy phân