Bài giảng Chế phẩm sinh học dùng trong thực phẩm: Protease

Chia sẻ: Năm Tháng Tĩnh Lặng | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:30

Thêm vào BST

Báo xấu

117
lượt xem 14
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Chế phẩm sinh học dùng trong thực phẩm: Protease" giúp người học nắm bắt một số nội dung tổng quát về protease vi sinh vật, nguồn nguyên liệu thu nhận protease, thu nhận chế phẩm enzyme từ vi sinh vật,... Mời các bạn cùng tham khảo để nắm bắt các nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Chế phẩm sinh học dùng trong thực phẩm: Protease

CHẾ PHẨM SINH HỌC DÙNG TRONG THỰC PHẨM
I. Tổng quát về protease vi sinh vật Nhiều vi sinh vật có khả năng tổng hợp mạnh protease, có thể là protease ngoại bào hay nội bào. Protease được thu nhận từ vi sinh vật rất đa dạng và phong phú: - Aspergillopepsin: Aspergillus oryzae, A.niger - Mucorpepsin (Mucor rennin): Rhizomucor miehei, R.pusillus - Saccharopepsin: Saccharomyces cerevisae - Bacillolysin: Bacillus subtilis - Subtilysin: Bacillus amyloliquafaciens
1. Tính chất • Protease vi sinh vật có ưu điểm là hoạt động được trong khoảng pH khá rộng, chúng tổng hợp được cả hai loại enzyme endopeptidase và exopeptidase, do vậy thủy phân được đến 80% lên kết peptid của protein. • Protease của vi khuẩn hoạt động trong vùng pH hẹp hơn (pH 7-8) so với protease nấm mốc (pH 2-11). Điểm đặc biệt quan trọng để phân biệt các protease là pH tối ưu. Protease trên thị trường gồm 3 loại là protease kiềm tính, protease trung tính và protease acid tính.
* Protease kiềm tính: Nhiều chủng vi sinh vật tiết protease kiềm tính ngoại bào quan trọng như chủng vi khuẩn Bacillus: B.licheniformis, B.pumillus..., nấm mốc như chủng Aspergillus: A,niger, A.sozae..., protease kiềm tính được tiết nhiều nhất là Subtilisin BPN và Subtilisin Novo sản xuất từ vi khuẩn B.amyloliquafaciens với các đặc tính như chịu nhiệt cao vào khoảng 700C, bền vững trong môi trường kiềm pH vào khoảng 9-11.
* Protease trung tính: Các chủng vi sinh vật có khả năng tiết protease trung tính ngoại bào như vi khuẩn B.substilis, B.sereus...., nấm mốc A.oryzae, A.sozae ... Protease trung tính có khoảng pHopt rất hẹp, không bền với nhiệt độ cao và mất hoạt tính khi có sự hiện diện của protease kiềm. * Protease acid tính: Protease acid tính hay còn được gọi là aspartic protease, được ứng dụng nhiều trong kỹ nghệ fromage, dược và thực phẩm. Khoảng pHopt từ 2-4. Các vi sinh vật có khả năng tiết protease acid tính gồm có Mucor pusillus, M.miehei, Penicillium janthinellum, P.roqueforti, A.oryzae, Pseudomonas sp. ...
2. Protease vi khuẩn Protease của vi khuẩn được chia thành hai loại: Protease trung tính và protease kiềm. Một số tính chất của protease từ vi khuẩn Tính chất Protease kiềm của vi Protease trung tính của khuẩn vi khuẩn pH hoạt động 7 – 11 6–9 pH tối thích 7,5 – 9,5 6–8 Tác nhân ức DIFP, PMSF EDTA, sodium, dodecyl chế sulfat Cơ chất đặc Ester, amide, peptid Peptid và ester trưng DIFP: diisopropyl fluorophosphat PMSF: phenylmethanesulfonyl fluoride EDTA: ethylenediaminetetraacetic acid
3. Protease nấm mốc Protease nấm mốc có khoảng pH hoạt động rộng hơn so với protease vi khuẩn. Protease nấm mốc có thể chia thành hai loại: Protease acid, protesae trung tính và protease kiềm. Một số tính chất của protease từ nấm mốc pH thích hợp pH ổn Chất ức Vi sinh vật Cơ chất Cơ chất định chế hemoglobin casein Asp. Saitoi 34,5 2,53 25 NBS Asp.oryzae (protease acid) 34 2,53 5 Asp.oryzae (protease trung tính) 5,57,5 7 EDTA Asp.oryzae (protease kiềm) 69,5 6,510 78 DIFP Pacilomyces varioti 3,55,5 3 35 Rhizopus chinensis 5 2,93,3 3,86,5 Mucor pusillus 3,54,5 5,6 36 NBS: N-bromosuccinide
Một số yếu tố ảnh hưởng đến sự tạo thành protease của nấm mốc - Nhiệt độ: Nhiệt độ ảnh hưởng đến sự phát triển của nấm mốc và khả năng tổng hợp enzyme của chúng cũng như tính chất của enzyme. Hầu hết nấm mốc phát triển thích hợp ở nhiệt độ 22-320C. Ở một số loài nấm như Asp.cardidus hay Mucor sp. Renninus khi tăng nhiệt độ đến 360C sẽ làm mất hoàn toàn hoặc giảm khả năng đông tụ sữa của enzyme. Nhiệt độ càng cao sẽ dễ làm hỏng cấu trúc enzyme, gây mất hoặc giảm hoạt tính xúc tác của enzyme. Hiệu suất tổng hợp protease của chủng Aspergillus tăng khi giảm nhiệt độ nuôi cấy từ 30 – 320C xuống 22-240C.
Độ ẩm mơi trường: Khi nuơi cấy nấm mốc bằng phương pháp bề mặt, độ ẩm là một trong những yếu tố rất cần thiết cho sự sinh sản của nấm mốc. Khi độ ẩm của mơi trường thấp thì hệ sợi của nấm mốc mọc yếu, kém sinh bào tử, thời gian sinh trưởng nấm mốc bị hạn chế, ảnh hưởng đến sự tạo thành enzyme của nấm mốc. Độ ẩm thích hợp để thu canh trường của nấm mốc cĩ hàm lượng enzyme cao là 53 – 70%, phụ thuộc vào tính chất sinh lý của chủng giống, cấu trúc cơ học của mơi trường và điều kiện nuơi cấy.
- Thời gian nuôi cấy: Khi nuôi cấy nấm mốc Aspergillus bằng phương pháp bề mặt, nhiều tác giả ghi nhận rằng thời gian nuôi cấy nấm mốc phụ thuộc vào chủng nấm mốc và phụ thuộc vào từng loại enzyme của các chủng giống đó. Như chủng nấm mốc Aspergillus oryzae sau 21-30 giờ nuôi cấy thì tích tụ lượng amylase lớn nhất. Sau đó bắt đầu tích tụ protease và đạt cực đại ở giai đoạn ban đầu tạo thành bào tử. Thời gian sinh tổng hợp protease thường ở giai đoạn bắt đầu tạo nhiều bào tử.
Theo Doekhov và Conovalov (1968), sự tổng hợp protease acid ở nấm mốc xảy ra chủ yếu ở pha sinh trưởng, sau khi nuôi 24 giờ khỏang 70% enzyme tổng hợp đã được tạo thành. Với đa số nấm mốc, thời gian nuôi từ 35- 42 giờ khi nuôi bằng phương pháp bề mặt, khi nuôi bằng phương pháp bề sâu thời gian thường vào khỏang 40 – 48 giờ.
- Lượng giống nuôi cấy: Lượng giống nuôi cấy có ảnh hưởng rất lớn đến sinh tổng hợp protease đặc biệt là của nấm mốc. Tỉ lệ giống được đưa vào cao thường quan sát thấy hệ sợi sinh trưởng khi đã xuất hiện bào tử. Nếu giảm tỉ lệ giống dẫn đến giảm hệ sợi sinh trưởng ở dạng đã xuất hiện bào tử và hiệu suất sinh protease giảm theo. Khi nghiên cứu về hóa học tế bào, Ohama và Tomonaga nhận xét rằng hệ sợi nấm mốc phân bố thành các lớp khác nhau, nhưng chỉ trên bề mặt lớp rất mỏng mới có tổng hợp protease mạnh.
• Ảnh hưởng của pH mơi trường: Khi nuơi cấy bằng phương pháp bề mặt, pH ít ảnh hưởng đến quá trình tạo enzyme vì mơi trường rắn cĩ tính đệm cao, pH gần như khơng đổi trong quá trình nuơi cấy. Đa số nấm mốc cĩ pH thích hợp cho tổng hợp protease là 6 – 6,5. Khi nuơi cấy bề sâu, pH mơi trường ảnh hưởng rất lớn trong quá trình nuơi cấy, pH mơi trường thay đổi khi thanh trùng và đặc biệt thay đổi rất lớn trong quá trình nuơi cấy. Trong quá trình nuơi cấy tùy thành phần mơi trường và các sản phẩm trao đổi chất ở nấm mốc, pH mơi trường chuyển dần về acid hay kiềm. Theo một số tác giả, pH mơi trường ảnh hưởng đến tỉ lệ các protease được tổng hợp. Do đĩ, nếu giữ pH luơn cĩ một giá trị xác định trong suốt quá trình nuơi cấy, nấm mốc sẽ tổng hợp enzyme protease chiếm ưu thế trong mơi trường.
II. Nguồn nguyên liệu thu nhận protease • Các protease khá phổ biến ở động vật, thực vật và vi sinh vật. Tuy nhiên, sự phân bố của chúng khơng đồng đều ở các lồi, các mơ, các cơ quan khác nhau. Một lồi, cơ quan và mơ của động thực vật cĩ chứa một hay một số protease nhất định cĩ thể dùng làm nguồn nguyên liệu để tách các enzyme tương ứng.
Một số nguyên liệu động và thực vật dùng thu nhận protease Nguyên liệu Enzyme Ghi chú Tụy tạng Trypsin Các enzyme này tiết ra Chymotrypsin ngoài tế bào cùng với Carboxy peptidase A dịch tụy. Carboxy peptidase B Màng nhày dạ dày của Pepsin A Các enzyme này tiết ra người , lợn, chó, gà, Pepsin B, C, D ngoài tế bào cùng với thỏ. Dạ dày động vật Gastrisin dịch vị. có sừng còn non. Renin Gan, lá lách, thận, phổi, Catepxin A, B, C, D Enzyme ở trong tế bào, cơ lá lách, tim, cơ Leucinaminopeptidase không sản xuất chế thận, dạ con. phẩm. Huyết tương, mủ cây đu Trombin đủ, các cây ficus, Papain sung, vả (quả); lá, thân Plazmin quả dứa đặc biệt là vỏ Fixin quả. Bromelin
Một số chủng vi sinh vật có khả năng sinh protease Vi sinh vật pH tối thích pH ổn định Loại protease Asp.flavus 8,5 10 5 – 10 Kiềm Asp.oryzae 3 2,5 – 6 Acid Kiềm Carboxypeptidase Asp.saitoi 2,5 – 3 2,5 – 6 Acid Asp.sojae 8,5 – 10 5 – 9 Kiềm 6,5 – 7,5 5 – 9 Trung tính Mucor michei 4 3 – 8 Acid Mucor pusillus 4 4 – 6 Acid Rhizopus chinensis 2,9 – 3,3 2,8 – 6,5 Acid Rh.niveus 2,9 – 3,3 2,8 – 6,5 Acid Streptomyces fladiae 10 7 – 11 Aminopeptidase 7 – 8 4 – 8 Carboxypeptidase Bacillus subtilis 10,3 – 10,8 5 – 11 Kiềm B.allophilic 10 12 4 – 12 Kiềm
III. Thu nhận chế phẩm enzyme từ vi sinh vật Vi sinh vật (vi khuẩn, nấm mốc) Nuôi cấy bề sâu Nuôi cấy bề mặt/MT rắn Canh trường lỏng nuôi cấy vi khuẩn Canh trường rắn nuôi cấy nấm mốc Ly tâm Nghiền nhỏ Khuấy Bỏ bã Dung dịch E loãng Trích ly E Cô đặc Ly tâm (lọc) bỏ bã Dịch E
Ly tâm (lọc) bỏ bã Dịch E Muối hay dung môi Dung dịch E Kết tủa E Muối hay dung môi Kết tủa E Bỏ dung dịch Ly tâm Thu tủa E Thu tủa E Bỏ dung dịch Sấy khô Sấy khô (t0 500C) (t0 500C) Chế phẩm enzyme Chế phẩm enzyme
Giá đậu Bã đậu + Bột mì Nước Nước trộn đều Đun sôi Chia vào các hộp nhôm hoặc erlen Lọc Hấp thanh trùng Thạch Nước đậu Đường Đun sôi Nuôi Chia vào ống nghiệm Trộn với bột mì đã rang chín Hấp thanh trùng Rây Loại bã Nghiêng ống nghiệm Bột bào tử giống cho sản xuất Cây mốc giống Nuôi mốc Quy trình sản xuất bột bào tử (Từ Mucor sp.) Ống mốc giống
IV. Ứng dụng 1. Ứng dụng chế phẩm từ Mucor.sp trong công nghệ sản xuất chao Đậu nành Xay Dịch sữa đậu nành H2O Đun sôi CaSO4 Kết tủa Chắt nước Nước đậu Cho gia súc Hoa đậu Ép định hình tách nước Đậu hũ miếng Bột bào tử nấm mốc Nuôi mốc Muối NaCl Ướp muối Lên men dung dịch NaCl Chao