Bài giảng Công nghệ sinh học - Chuyên đề 4: Công nghệ sản xuất enzyme

Chia sẻ: Chen Linong | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:44

Thêm vào BST

Báo xấu

40
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Công nghệ sinh học - Chuyên đề 1: Công nghệ sản xuất enzyme cung cấp cho học viên những kiến thức về công nghệ thu chế enzyme từ vi sinh vật; cơ chế một số phương pháp tinh chế enzyme; mối liên hệ giữa nồng độ muối với khả năng kết tủa enzyme; quy trình tinh sạch lactase từ canh trường nấm sợi Aspergilus Niger;... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Công nghệ sinh học - Chuyên đề 4: Công nghệ sản xuất enzyme

Chuyên đề 4 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ENZYME TS. Bùi Xuân Đông, PhD in ingeneering 1 science
4.1. CN THU CHẾ PHẨM ENZYME TỪ VSV TS. Bùi Xuân Đông, PhD in ingeneering 2 science
CÁC CÔNG ĐOẠN CHÍNH A - Phân lập, tuyển chọn và cải tạo giống VSV B - Nuôi cấy VSV sinh tổng hợp Enzyme C -Tách và tinh chế enzyme TS. Bùi Xuân Đông, PhD in ingeneering 3 science
A-PHÂN LẬP, TUYỂN CHỌN, CẢI TẠO GIỐNG TS. Bùi Xuân Đông, PhD in ingeneering 4 science
PHÂN LẬP VÀ TUYỂN CHỌN • Phân lập: nghiên cứu kĩ các tài liệu về khả năng sinh enzyme cần tách chiết, sau đó tiến hàng phân lập từ đất, nước, không khí, từ một số thực vật, từ một số SP,… • Tuyển chọn: Từ bộ sưa tập giống của đơn vị, tỉnh, quốc gia nhằm tuyển chọn được chủng VSV có khả năng sinh trưởng nhanh, sinh TH enzyme cao, ổn định TS. Bùi Xuân Đông, PhD in ingeneering 5 science
CẢI TẠO GIỐNG VSV = TÁC NHÂN ĐỘT BIẾN • Đột biến bằng tác nhân vật lý, hóa học: - Dùng tia X (rownghen), tia , tia UV (hiệu quả nhất) • Đột biến bằng phương pháp SHPT: - Biến nạp ADN: TB nhận tiếp xúc trực tiếp với dịch chiết TB cho, không cần tiếp xúc giữa các TB - Tiếp hợp gen: AND được truyền đi từ TB cho đến TB nhận khi 2 TB tiếp xúc với nhau - Tải nạp ADN: được chuyền từ TB cho đến TB nhận nhờ vai trò trung gian của thực khuẩn thể (Phage) TS. Bùi Xuân Đông, PhD in ingeneering 6 science
BIẾN NẠP ADN TS. Bùi Xuân Đông, PhD in ingeneering 7 science
TIẾP HỢP ADN TS. Bùi Xuân Đông, PhD in ingeneering 8 science
TẢI NẠP TS. Bùi Xuân Đông, PhD in ingeneering 9 science
B-NUÔI CẤY VI SINH VẬT TS. Bùi Xuân Đông, PhD in ingeneering 10 science
PHƯƠNG PHÁP NUÔI CẤY BỀ MẶT • Chuẩn bị môi trường dinh dưỡng • Tiệt trùng • Điều chỉnh hàm ẩm • Gieo giống và điều khiển quá trình lên men Ƣu, nhược điểm của phương pháp: +Nồng độ enzyme thu được cao hơn phương pháp nuôi cấy chìm +canh trường sau khi sấy khô vận chuyển dễ dàng +tránh được nhiễm trùng toàn bộ khối canh trường và tốn ít năng lượng + chiến diện tích nuôi cấy, TB làm việc gián đoạn, khó cơ giới hóa, năng suất thấp, tốn nhiều công lao động TS. Bùi Xuân Đông, PhD in ingeneering 11 science
PHƯƠNG PHÁP NUÔI CẤY CHÌM VSV phát triển trong môi trường dinh dưỡng lỏng (C, N, muối khoáng và vitamin), có sục khí: sự tiết E vào môi trường xảy ra trong suốt quá trình lên men. • Chuẩn bị môi trường dinh dưỡng • Tiệt trùng • Điều chỉnh pH, t • Cấy giống • Lên men • Ưu, nhược điểm: - LM liên tục tiết kiệm được diện tích SX - Dễ cơ giới hóa và tự động hóa, năng suất cao - E thu được ít nhiễm tạp - Nồng độ E trong canh trường thấp ->cô đặc->giá thành cao - Tốn nhiều điện năng do sục khí. Không đảm bảo được vô trừng tuyệt đối thì dễ xảy ra sự tạp nhiễm toàn bộ khối MT - Thường được áp dụng ở các nước đã phát triển TS. Bùi Xuân Đông, PhD in ingeneering 12 science
CÁC THÔNG SỐ CẦN KIỂM SOÁT TRONG TB LÊN MEN • Các thông số vật lý: -Nhiệt độ: 2-106 kcal/giờ -> làm nguội TBLM -pH: cần được điều chỉnh liên tục bằng điện cực nhậy và vô trùng (NaOH, KOH, amoniac, a. phosphoric, a. sulfuric) - Bọt: do sục khí, khuấy đảo -> phá bọt, thu hồi bọt - Oxy: khí cần được tiệt trùng và chọn tốc độ sục khí • Các thông số sinh lý: - Cân bằng năng lượng: làm lạnh, tận dụng Q ->lên men - Áp suất CO2: có lợi với VSV yến khí (Bac. Subtilis)/có hại - Áp suất O2: có lợi cho lên men E. coli và TH E penicillinacylase - Cảm ứng, ức chế: ví dụ cellulase cảm ứng tốt với T. vinide - Khả năng trích ly: Tỷ lệ nucleotid cao sẽ làm tăng độ nhớt -> khó trích ly enzyme TS. Bùi Xuân Đông, PhD in ingeneering 13 science
C- TÁCH CHIẾT ENZYME TỪ VSV TS. Bùi Xuân Đông, PhD in ingeneering 14 science
PHÁ VỠ TẾ BÀO BẰNG SIÊU ÂM - Tạo ra một áp lực lớn xuyên qua dung môi và tác động đến tế bào vật liệu - Tăng khả năng chuyển khối tới bề mặt phân cách phase - Phá vỡ màng tế bào trên bề mặt và bên trong khối vật liệu giúp quá trình thoát chất tan dễ dàng - Có thể làm biến đổi cấu trúc một số E và phá hủy E do oxy hóa các gốc tự do (N2O); TB bào vỡ tạo các mảnh nhỏ khó xử lý sau này TS. Bùi Xuân Đông, PhD in ingeneering 15 science
PHÁ VỠ TẾ BÀO BẰNG MÁY ĐỒNG HÓA - Các tế bào bị va chạm nén lại rồi bị nổ vỡ và giải phóng các chất chứa trong TB khi làm giảm áp đột ngột qua van kiểm tra. - Áp suất sử dụng và giảm áp suất đột ngột qua van kiểm tra là nhân tố chủ yếu phá vỡ màng TB - Các lực làm biến dạng TB không gây ảnh hưởng đến enzyme tự do trong dung dịch Manton – Goulin APV TS. Bùi Xuân Đông, PhD in ingeneering 16 science
PHÁ VỠ MÀNG TẾ BÀO BẰNG CÁCH NGHIỀN HOẶC KHUẤY VỚI CÁC BỘT/HẠT THỦY TINH/THÉP - Khi huyền phù TB được lắc cùng với hạt thủy tinh hoặc hạt thép nhỏ (d=0,2-1,0 mm) thì TB sẽ bị phá vỡ do lực cắt của chất lỏng cao và do va chạm với các hạt này. - Bất kì kiểu sinh khối nào dạng sợi hay đơn bào đều có thể phá vỡ bằng máy nghiền bi dựa trên nguyên lí này TS. Bùi Xuân Đông, PhD in ingeneering 17 science
SỐC THẨM THẤU • Có thể làm dung giải tế bào bằng sốc thẩm thấu khi cho một huyền phù đậm đặc các tế bào vào trong một môi trường ưu trương (20% saccarose) trong nước ở 40C, thì sẽ làm giải phóng ra một số hợp phần của tế bào. • Kỹ thuật này rất nhẹ nhàng, không làm biến tính các protein, song do có nhiều vi sinh vật chống chịu được sốc thẩm thấu, nên kỹ thuật này chỉ dành sử dụng cho các vi khuẩn gram âm (-) như E.coli để trích ly các enzyme thủy phân có trong xoang periplasmic (ngoại sinh chất). TS. Bùi Xuân Đông, PhD in ingeneering 18 science
XỬ LÝ KIỀM • Xử lý kiềm (ở pH giữa 11,5 và 12,5) sẽ làm thủy phân màng tế bào và do đó sẽ giải phóng các enzyme. • Kỹ thuật này chỉ áp dụng nếu enzyme bền được trong môi trường kiềm ít nhất cũng từ 20-30 phút. Người ta thường dùng phương pháp này để trích ly Asparaginase từ Erwinia chrysanthemi. TS. Bùi Xuân Đông, PhD in ingeneering 19 science
SỬ DỤNG CHẤT TẨY RỬA • Trong điều kiện pH, lực ion và nhiệt độ xác định, các chất tẩy rửa ở dạng ion như laurylsulfatnatri hoặc như tween 20 và triton sẽ tổ hợp với lipoprotein màng tạo ra các mixen do đó sẽ làm cho màng tế bào trở nên có tính thấm, song cũng làm biến tính enzyme. • Các chất tẩy rử như triton x-100 sử dụng riêng rẽ hoặc cùng với các chất khác như guanidine- HCl được dùng để trích ly các enzyme liên kết màng rất có hiệu quả (cholesteroloxydase từ Nocardia spescies). TS. Bùi Xuân Đông, PhD in ingeneering 20 science