ENZYM CỐ ĐỊNH

Chia sẻ: nhocbuonthich

Enzym cố định là enzym được gắn lên các chất mang không hoà tan hoặc được gắn với nhau bằng liên kết đồng hóa trị tạo nên đại phân tử enzym không hòa tan".

Bạn đang xem 10 trang mẫu tài liệu này, vui lòng download file gốc để xem toàn bộ.

Nội dung Text: ENZYM CỐ ĐỊNH

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
ĐH NÔNG LÂM
LOGO KHOA CNSH & CNTP




Chương VII
ENZYM CỐ ĐỊNH
Tiết 2:




Lưu Hồng Sơn
Chương VII
Tiết 2

Nội dung tiết học
1. Khái niệm
2. Các phương pháp cố định enzym
2.1. Gắn enzym lên chất mang bằng pp
hấp phụ vật lý và liên kết ion.
2.2. Phương pháp gắn enzym bằng liên kết đồng hóa
trị
2.3. Phương pháp gói enzym trong khuôn gel
1. Khái niệm

• Enzym cố định là enzym được gắn lên các chất
mang không hoà tan hoặc được gắn với nhau bằng
liên kết đồng hóa trị tạo nên đại phân tử enzym
không hòa tan".
Ý nghĩa của enzym cố
định
Có thể sử dụng lặp đi lặp lại nhiều lần trong một
thời gian dài.
 Enzym không tan lẫn vào trong sản phẩm
 Có thể làm ngừng nhanh chóng phản ứng
 Enzym cố định khá bền với nhiệt độ, pH, dung
môi hữu cơ.v.v..
2. CÁC PHƯƠNG PHÁP CỐ ĐỊNH
ENZYM

Về nguyên tắc có 3 phương pháp điều chế:
 Hấp phụ vật lý
 Gắn enzym bằng liên kết đồng hoá trị:
 "Gói" enzym trong khuôn gel.
2. CÁC PHƯƠNG PHÁP CỐ ĐỊNH
ENZYM

Enzym tù do



Gãi trong khu«n HÊp phô vËt lý Liªn kÕt ®ång
gel lªn c hÊt mang h ãa trÞ

Kh«ng c hø a Cè ®Þnh trªn
Ge l d¹ng h¹t
®iÖn tÝc h c hÊt mang

B »ng liªn kÕt Liªn kÕt c ¸c
Ge l d¹ng s îi
io n p h©n tö e nzym


TiÒn po lyme r


Gãi tro ng bao
v i thÓ
2. CÁC PHƯƠNG PHÁP CỐ ĐỊNH
ENZYM




Gói trong bao vi thể
Gói trong khuôn gel




Hấp phụ vật lý
Gắn các
enzyme với
nhau bằng
liên két đồng
hóa trị
2.1. Gắn enzym lên chất mang bằng pp
hấp phụ vật lý và liên kết ion.

• Nguyên tắc:
- Hấp phụ enzym lên các chất
mang nhờ: Vandecvan, liên kết
hydro và liên kết kỵ nước.

- Khi chất mang không có lỗ
xốp, enzym bám trên bề mặt
chất mang.
- Khi chất mang có lỗ xốp,
enzym chui vào trong các lỗ Hấp phụ vật lý
xốp của chất mang.
2.1. Gắn enzym lên chất mang bằng pp
hấp phụ vật lý và liên kết ion.


Ví dụ:
 β-D Fructofuranosidase trên hydroxit nhôm.
 Glucoamylase trên ( dietylaminoetyl - cellulose)
DEAE - cellulose hoặc trên DEAE -Sephadex sử
dụng để sản xuất liên tục glucose.
2.1. Gắn enzym lên chất mang bằng pp
hấp phụ vật lý và liên kết ion.


Một số chất mang thường sử dụng:
 Chất mang hữu cơ: than hoạt tính, cellulose,….
 Chất mang vô cơ: Silic, thủy tinh xốp, oxit kim loại.
 Chất trao đổi ion: Amberlit, ( cacboxyl metyl
cellulose) CM- xenluloza….
 Polyme tổng hợp: Polyamit, nilon, polyvinyl…
Một số yếu tố ảnh hưởng đến
sự cố định enzym

• Nồng độ Enzym
• pH: (Woodward 1985).




•Nhiệt độ:
•Khối lượng phân tử và bản chất của chất mang:
Ưu nhược điểm của phương
pháp
Ưu điểm:
- Điều chế dễ dàng trong điều kiện nhẹ nhàng nên
giữ được hoạt tính enzym.
- Có thể sử dụng cho tất cả các loại reactor sinh học.
- Có thể tái sử dụng chất mang.
Ưu nhược điểm của phương pháp

Nhược điểm:
- Do lực tương tác giữa chất mang và enzym yếu 
khó áp dụng trong sản xuất thực phẩm và dược
phẩm.
2.2. Phương pháp gắn enzym bằng
liên kết đồng hóa trị


2.2.1. Gắn enzym lên chất mang bằng liên kết đồng
hóa trị.
a. Các chất mang thường sử dụng:
 Các polyme hữu cơ: Polypeptit, polysacarrit
• Các dẫn xuất của xenluloza: Cacboxyl metyl
xenluloza (CM -xenluloza), …
• Các polyme tổng hợp: Polyacrylamit, polystirol,
• Các chất vô cơ: Silicagel, bentonit, nhôm hydroxyt.
2.2. Phương pháp gắn enzym bằng
liên kết đồng hóa trị


2.2.1. Gắn enzym lên chất mang bằng liên kết đồng
hóa trị ( tiếp).
b. Điều kiện của các chất mang
 Độ hòa tan thấp
 Không gây tác dụng kìm hãm enzym.
 Hấp phụ chọn lọc
 Chất mang có bản chất háo nước
 Tốt nhất là chất mang có chứa điện tích trái dấu với
enzym.
2.2. Phương pháp gắn enzym bằng
liên kết đồng hóa trị

2.2.1. Gắn enzym lên chất mang bằng liên kết đồng
hóa trị ( tiếp).
c. Phương pháp gắn enzym lên chất mang bằng liên
kết đồng hóa trị
Có hai phương pháp gắn E:
 Gắn một giai đoạn:
 Gắn hai giai đoạn:
Giai đoạn một: Hoạt hóa chất mang.
Giai đoạn hai: Kết hợp enzym vào chất mang đã
hoạt hoá.
 Phương pháp hoạt hoá chất mang: Các chất mang có
chứa nhóm NH2 (aminobenzoylxelluloza,…) có thể
được hoạt hóa bằng phản ứng diazo.
 Ngoài ra:
Có thể hoạt hóa bằng cách cho tác dụng với
phosgen hoặc tiophosgen để tạo thành dẫn xuất
izonianat hoặc izotioxxianat.
 Các nhóm izoxianat hoặc izotioxianat
Ở pH trung tính sẽ liên kết dễ dàng với nhóm ε-
amin của enzym.
(Điều chế được các enzym không tan: tripsin,
kimotripsin, α , β - amilase, glucoamilase.)
2.2. Phương pháp gắn enzym
bằng liên kết đồng hóa trị

• Nếu chất mang có chứa nhóm COOH:
Như CM-xelluloza hoặc nhựa tổng hợp cần được
hoạt hóa bằng các phương pháp azit, cacbodimit,
anhydrit kép.
• Hoạt hoá bằng phương pháp azit




(Điều chế được các enzym không tan: tripsin, DNA-ase, kimotripsin, fixin, bromelin)
• Hoạt hóa bằng phương pháp cacbodimit:


CM-cellulose




CM-cellulose - E


P/u (pH = 5) do đó phương pháp thuận lợi đối với enzym có
tính axit cao như pepsin, renin.
 Chất mang là polysacarit:
Được hoạt hóa sơ bộ bằng halogen xyanua. Thường
dùng là BrCN trong môi trường kiềm
Porath và bareli lần đầu tiên đã hoạt hóa

xenluloza, dextran và agaroza bằng phương pháp
này:
- Giai đoạn hoạt hoá




- Giai đoạn kết hợp
• Đối với các chất mang chứa nhóm thiol:
Được hoạt hóa bằng 2,2 - dipyridyldisulfua:




Nhược:
+ Với phương pháp này mối liên kết disulfua có tính
thuận nghịch, enzym có thể bị nhả liên kết
ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA PHƯƠNG PHÁP
 Lượng enzym cố định thường thấp hơn so với các
phương pháp khác.
 + Hoạt tính enzym có thể bị giảm do sự biến đổi
cấu trúc hình thể enzym.
2.2.2. Phương pháp gắn các enzym
với nhau bằng liên kết đồng hóa trị.


Nguyên tắc: Tác nhân kết gắn là glutaraldehyt (2 -
10% (w/w)) tạo liên kết chéo đồng hoá trị giữa các
phân tử enzym hình thành đại phân tử E không hoà
tan.



Glutaraldehyt




Gắn các enzym bằng liên kết - đồng hóa trị
- Ưu điểm:
Liên kết tạo ra bền trước tác nhân: to, pH.
Do vậy kết hợp với PP cố định khác
Nhược điểm:
Chi phí cao, kém hiệu quả, hoạt tính enzym giảm
2.3. Phương pháp gói enzym
trong khuôn gel

 Nguyên tắc:
Khi cho dung dịch enzym vào các monome, monome
trùng hợp tạo các polyme, các phân tử enzym được
giữ trong mạng lưới khuôn gel của polyme.




Cố định enzym bằng phương pháp gói trong khuôn gel.
 Các gel sử dụng:
Polyacrylamide, hydroxyethyl-2-metacrylat,
polyuretan, polyvinyl, Na-alginat và caraghenan,
chitosan (tạo gel dạng hạt rất tốt), xenlulotriaxetat,
collagen (dạng sợi).
 Cố định trên alginat-Na




CÊu tró c c ña alg inat-Na
2.3.1. Enzym được gói vào khuôn gel
dưới dạng hạt

- Enzym được hòa tan trong một dung dịch
monome. Sau đó, được polyme hóa với sự có mặt
của một hay nhiều tác nhân tạo mạng lưới
(reticulation).
- Nếu là gel Alginat và caraghehan, chitosan thì có
thể tạo dưới dạng viên (đường kính 0,5 - 4mm)
bằng cách nhỏ giọt dung dịch enzym và Alginat
nattri vào dung dịch CaCl2.
Enzym được gói trong gel dạng viên
Mµng c hito s an-
H¹t c hito s an
c o llag e n
2.3.2. Enzym bị "nhốt" trong
các lỗ nhỏ dạng sợi
 Enzym được cho vào dung dịch phân tán sợi
collagen (trong dung môi nước – metanol) và có
khuấy từ
 Hoặc có thể "nhốt" enzym trong các lỗ nhỏ của sợi
tổng hợp
(Phương pháp này hạn chế được sự phân cực bề mặt
và sự bịt lấp thường gặp ở phương pháp màng)
2.3.3. Gói enzym trong bao vi
thể (Microcapsule)
Nguyên tắc:
 Dựa vào phản ứng trùng hợp các monome xảy ra
trên bề mặt liên pha giữa nước và dung môi hữu cơ
trong nhũ tương và tạo màng.



Gói enzym trong bao vi thể
2.3.4. Phương pháp tiền polyme


 Tạo liên kết chéo giữa các tiền polyme bằng chiếu
quang để gói enzym.
Khi chiếu tia cực tím gần (360nm) lên dung dịch
có chứa chất tiền polyme, enzym và chất nhạy
quang (benzoin etylete, benzoin izobutylete) (3 - 5
phút) sẽ tạo ra liên kết chéo giữa các gốc của tiền
polyme.
So sánh các phươngpháp cố
định E
Câu hỏi ôn tập

1. Nêu sự khác nhau giữa enzym cố định và enzym tự
do.
2. Tìm hiểu một số qui trình sản xuất enzym cố định
trong thực tế.
Tài liệu tham khảo

1. Đặng Thị Thu, 2008, Công nghệ enzym. NXB
KHKT
2. Trần Xuân Ngạch , 2009 , Công nghệ enzym , NXB
ĐH Huế
Đề thi vào lớp 10 môn Toán |  Đáp án đề thi tốt nghiệp |  Đề thi Đại học |  Đề thi thử đại học môn Hóa |  Mẫu đơn xin việc |  Bài tiểu luận mẫu |  Ôn thi cao học 2014 |  Nghiên cứu khoa học |  Lập kế hoạch kinh doanh |  Bảng cân đối kế toán |  Đề thi chứng chỉ Tin học |  Tư tưởng Hồ Chí Minh |  Đề thi chứng chỉ Tiếng anh
Theo dõi chúng tôi
Đồng bộ tài khoản