ĐỀ TÀI THU NHẬN VÀ ỨNG DỤNGPHỨC HỆ ENZYM PECTINASE VÀ CELLULASE

Enzym này thu đuợc từ canh trường nấm mốc A.niger ở trạng thái đồng thể, N-axit amin cuối trong phân tử là phenylalanin.Pectinesterase thuỷ phân liên kết este trong pectin cũng như trong

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM

KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

GVHD: TRẦN BÍCH LAM

Nhóm thực hiện :

1.Nguyễn Hoàng Phong MSSV:60701792

2.Bùi Thị Kim Thy MSSV:60702437

3.Đoàn Thị Như Quỳnh MSSV:60702001

4.Nguyễn Phan Duy Nguyên MSSV:

5.Đặng Hải Thành MSSV:

6.Vũ Cao Ân MSSV:60700108

Pectinase là hệ enzym có tác dụng lên pectin dạng hoà tan, làm giải phóng nhóm

lại được gọi là axit pectic (hay polygalacturonic)

Pectin là polysaccarit có nhiều trong quả, củ hoặc thân cây.

Tên gọi pectin dùng

polygalacturonic

metyl hoá 100%

Axit pectinic dùng để chỉ chuỗi polygalacturonic metyl hoá thấp hơn 100%.

Axit pectic dùng để chỉ chuỗi polygalacturonic hoàn toàn không chứa nhóm metyl

Tuy nhiên trong thực tiễn thì pectin được dùng chỉ cả pectin và axit pectinic

Ở thực vật, pectin tồn tại dưới hai dạng: dạng protopectin không tan và dạng pectin hoà tan.

Protoprectin không tan: chủ yếu ở thành tế bào, kết hợp với polysaccharide araban

Pectin hoà tan: chủ yếu ở dịch bào Pectin hoà tan là polysaccharide cấu tạo bởi các gốc acid galaturonic, trong đó một số gốc acid có chứa nhóm thế methoxy

Dạng không tan có thể chuyển hoá thành pectin hoà tan trong môi trường acid, ở nhiệt độ sôi, hay khi có mặt enzim protopectinase

Pectinase có trong cả thực vật và vi sinh vật.Ở đây

ta chỉ xét việc thu nhận và ứng dụng của pectinase từ vi sinh vật

Đặc điểm của hệ enzym pectinase ở vi sinh vật :

Theo quan điểm hiện đại ,trong phức hệ enzym pectinase có các enzym: pectinesterase, polygalacturonase, protopectinase, transeliminase

Enzym này thu đuợc từ canh trường nấm mốc A.niger ở trạng thái đồng thể, N-axit amin cuối trong phân tử là phenylalanin.

Pectinesterase thuỷ phân liên kết este trong pectin cũng như trong các axít pectic để tạo thành metanol và axít pectinic

Pectinesterase của nấm mốc thì tham gia thuỷ phân sâu sắc hơn so với pectinesterase thực vật

Pectinesterase co ùnguồn gốc khác nhau thì có

pH tối ưu, nhiệt độ tối ưu khác nhau

sẽ hoạt hoá pectinesterase, còn cation hoá trị 3 và 4 thì kìm hãm tác dụng của nó

Dựa vào cơ chế tác dụng có thể chia ra thành:

Endopolygalacturonase (polygalacturonase dịch hoá):

như phía trong phân tử axit polygalacturonic

Exopolygalacturonase (polygalacturonase đường hoá): phân cắt dần dần từng phân tử acid galacturonic một, bắt đầu từ đầu không khử của mạch

pH tối ưu phụ thuộc vào nguồn thu và cơ chất,

đa số polygalacturonase bền vững ở pH từ 4,0

vô hoạt ở 55-65oC

Polygalacturonase cũng được hoạt hoá bởi

Tách araban và galactan ra khỏi protopectin để tạo thành dẫn xuất metyl của axit polygalacturonic (tức là pectin hoà tan).

Phân huỷ pectin bằng con đường phi thuỷ phân tạo ra đơn phân là galacturonic có chứa nối đôi (4-deoxy-5-xetogalacturonic).

Transeliminase có tính đặc hiệu cao nên người ta chia nó thành :

+endopectintranseliminase

+exopectintranseliminase

+endopectinc-transeliminase

+exopectinic-transeliminase

Transeliminase có nguồn gốc khác nhau thì có

cơ chế tác dụng và thuộc tính khác nhau

Trong sản xuất thực phẩm, người ta thường sử dụng các chế phẩm pectinaza dưới dạng tinh khiết Pectinaza thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp thực phẩm sau:

•Sản xuất rượu vang

•Sản xuất nước quả và nước uống không rượu

•Sản xuất các mặt hàng từ quả: nước quả cô đặc, mứt

•Sản xuất nước giải khát

•Sản xuất cà phê và cà phê hòa tan

Trong sản xuất rượu vang, nước quả và các nước uống không rượu đều có thể sử dụng pectinaza một cách hiệu quả

Có pectinaza các quá trình ép làm trong và lọc dịch quả rất dễ dàng làm tăng hiệu xuất của sản phẩm

Ví dụ dưa pectinaza vào khâu nghiền quả sẽ làm tăng hiệu suất nước quả sau khi ép 15-25% Khi có pectin thì khối quả nghiền sẽ có trạng thái keo, do dó khi ép dịch quả không thoát ra được Nhờ pectinaza phân giải các chất pectin đi mà dịch quả trong suốt không bị vẩn đục và lọc rất dễ dàng

Pectinaza còn góp phần chiết rút được các chất màu, tanin và những chất hòa tan, làm tăng thêm chất lượng của sản phẩm.

Trong sản xuất các mặt hàng từ quả nhờ pectinaza có thể thu dược dịch quả có nồng độ đậm đặc

Ví dụ: dịch táo cô đặc dến 72 độ Brix, nếu không tách các pectin tự nhiên thì sản phẩm sẽ bị keo tụ một cách mạnh mẽ và không thể cô đặc thêm nữa

Trong sản xuất cà phê, người ta dùng pectinaza để tách lớp keo ở trên bề mặt hạt cà phê

Cellulase là phức hệ enzym có tác dụng rất quan trong trong việc thuỷ phân cellulose Đây là enzym thuộc nhóm enzym hydrolase thuờng chỉ thấy ở vi sinh vật

Là polysaccarit chủ yếu của thành tế bào thực vật, trong bông chiếm khoảng 90%, còn trong gỗ chiếm hơn 50% Hằng năm cellulose do thực vật tổng hợp

vật còn phân huỷ nó thì chủ yếu do vi sinh vật

Cellulose có nhiều hơn tất cả các hợp chất hữu cơ khác của cơ thể sống vì nó là nguyên liệu chính của thành tế bào thực vật, giúp mô thực vật có độ bền cơ học và tính đàn hồi

Cellulose là chất được trùng hợp từ các đơn phân

Cellulose là chất rắn, trắng, không mùi vị, không tan trong nước ngay cả khi đem đun nóng, không tan trong các dung môi hữu cơ thông thường (rượu, ether, benzen)

Trong tế bào thành cây xanh, các vi sợi cellulose sắp xếp dưới dạng các lớp xen phủ, như thể tạo nên một cấu trúc rất dai, và chắc Đôi khi thành tế bào còn được củng cố bằng một nguyên liệu gọi là lignin, chất này chèn vào khoảng không giữa các vi sợi cellulose.

Cellulose không có ý nghĩa về mặt dinh dưỡng của người vì trong cơ thể người không có enzim phân huỷ được cellulose Động vật nhai lại có thể tiêu hoá dễ dàng cellulose vì trong dạ dày chúng có chứa các vi khuẩn có khả năng tiết ra enzym cellulase có tác dụng thuỷ phân cellulose.

Cellulose là polysaccharide chủ yếu của thành tế bào thực vật Các đơn vị cấu tạo cellulose gắn với nhau nhờ liên kết glucoside.

Mỗi đơn vị cấu trúc nên cellulose là một anhydride glucose Mỗi gốc glucose chứa ba nhóm – OH ở nguyên tử Carbon thứ hai, thứ ba và thứ sáu (trong đó

nhóm rượu bậc II)

Gốc anhydride d-glucose có vòng 6 cạnh piranose (nhờ

5 nguyên tử C và nguyên tử O) liên kết 1-4 glucoside

Phân tử cellulose chứa từ 1.400 – 10.000 gốc glucose không xoắn mà duỗi thẳng Phân tử lượng của các cellulose thu được từ các nguồn khác nhau xê dịch trong giới hạn khá rộng (từ 5.104 – 106 hoặc cao hơn)

cellulose

sợi

Các dạng sợi của cellulose lại gắn vào nhau nhờ các liên kết hydro tạo nên cấu trúc mixen của cellulose.

các sợi celluose liên kết lại với nhau tạo thành từng bó sợi, các bó sợi lại liên kết với nhau tạo thành đại phân tử cellulose.

Là phức hệ hydrolase bao gồm từ C1 đến Cx và -βglucozidase, có vai trò là thuỷ phân cellulose thành sản phẩm cuối cùng là glucose.

Cơ chế tác dụng của cellulase như sau:

Ở giai đoạn đầu dưới ảnh hưởng của enzym C1, những mảnh polyanhydroglucose có kích thước lớn được tách ra khỏi cellulose không hoà tan ban đầu,

tạo thành sẽ bị phân ly thành oligosaccarit cho đến

cellulose đã biến hình nhưng vẫn không hoà tan,

các dẫn xuất hoà tan, còn cellobiase thì tác dụng trên các disaccaritcellobiose để tạo ra glucose

Mô hình cellulase tác dụng lên cơ chất cellulose

Phức hệ cellulase nhiều cấu tử đã được tách ra từ

một số loại nấm.Ví dụ: nấm Morythesium verrucaia tạo cellulase sáu cấu tử, Polyporus versicolor tạo

cellulase 4 cấu tử

Tính đặc hiệu của cellulase trên các liên kết glucoside rất rộng rãi: chúng có thể thuỷ phân được

( -1,3), lutean( -1,6).β β

Tăng chất lượng các sản phẩm thực phẩm và thức ăn gia súc:

Chúng ta đều biết, celluloza là hợp phần quan trọng của

vỏ tế bào thực vật Các nguyên liệu thực phẩm có nguồn gốc thực vật nếu được gia công bằng chế phẩm celluloza sẽ được mềm ra, sẽ tăng hệ số đồng hóa và nói chung chất lượng được tăng lên Do đó rất bổ ích khi chuẩn bị các thức ăn đặc hiệu cho trẻ con, cho người ăn kiêng cũng như khi chế biến thức ăn gia súc

Tăng hiệu suất trích ly các chất khác nhau từ nguyên liệu thực vật:

-Protein, acid amin, vitamin từ đậu tương, thạch

từ rong, tinh bột từ bã, chất thơm và chất hòa tan khi sản xuất chè xanh và cà phê hòa tan

-Trong sản xuất bia dưới ảnh hưởng của phức hệ enzym xitaza (chủ yếu gồm 4 ezym cellulaza, hemicellulaza, ezym thủy phân chất gôm và ezymcellobiaza…) thành tế bào của hạt đại mạch bị phá hủy khiến cho các ezym proteaza và amilaza tác dụng dễ dàng với protein và tinh bột chứa trong hạt đại mạch Khi đó, lượng đường, dextrin và các chất hòa tan khác tăng lên, tạo điều kiện để để khi gia sau này hình thành nên các phẩm vật có màu và

có mùi thơm đặc trưng của malt và bia

Rong biển nếu được gia công từ chế phẩm cellulaza thì hiệu suất thạch sẽ được tăng lên.

Thủy phân gỗ và phế liệu gỗ:

-Các phế liệu này rẻ tiền và có thể dùng chế phẩm cellulaza

để thủy phân thành các đường đơn giản có thể chế biến làm thức ăn gia súc ezym cellulaza phổ biến rộng rãi trong các nấm hiển vi và vi khuẩn

-Trong đa số trường hợp, người ta thu chế phẩm cellulaza từ canh trường bề mặt của nấm mốc A oryzae và A awamori