SẢN XUẤT ENZYM
Khái quát về enzym
Enzym là chất xúc tác sinh học có
bản chất là protein.
Enzym có cường lực xúc tác và
năng lượng hoạt hóa thấp. Enzym có tính đặc hiệu cao Các chế phẩm enzym được sản xuất từ nguồn nguyên liệu rẻ tiền
Năng lượng hoạt động của enzym
T.S.
catalyst
EA
products
reactants
H
Hoạt động của enzym
Enzym kết hợp với cơ chất đặc trưng để hình thành phức hợp enzym-cơ chất sau đó sản phẩm mới được hình thành.
Enzyme action
products
substrate
enzyme
Cấu trúc của enzym
Enzym đơn cấu tử. Enzym đa cấu tử
Apoenzym: phần protein Cofactor: Chất hữu cơ đặc hiệu
gắn với apoenzym
Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzym
Nhiệt độ pH Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất. Ảnh hưởng của các chất kiềm
hãm.
Danh pháp của enzym
Thông thường thêm đuôi –ase sau cơ chất VD: urea --- urease
lactose --- lactase
Hoặc theo kiểu phản ứng hóa học VD: Thủy phân --- hydrolases
Oxi hóa
--- oxidases Một số loại enzym không theo quy luật trên. VD: ficin tìm thấy ở cây sung và papain ở cây đu đủ.
Ứng dụng của enzym
Ứng dụng trong công nghệ chế biến
thực phẩm:
VD: Chế biến bột và sản xuất kẹo, sản xuất bánh mì, sản xuất nước quả và rượu vang, chế biến thịt, sản xuất bia…
Ứng dụng trong các ngành công nghiệp VD: Sản xuất chất tẩy rửa, công nghiệp dệt, chế biến dầu, công nghiệp da
Ứng dụng của enzym
trong y học
Ứng dụng enzym trong phân tích và
truyền
Ứng dụng enzym trong công nghệ di
Công nghệ sản xuất enzym
phế phụ liệu lò mổ.
Nguồn động vật: thu nhận enzym từ các
Nguồn thực vật: thu nhận amylase từ thóc đại mạch nảy mầm, papain từ quả đu đủ, bromeline từ cây dứa, ficin từ quả sung
vật khác nhau.
Nguồn vi sinh vật: từ rất nhiều loại vi sinh
Ưu điểm của enzym VSV
chất lớn
VSV có thể chuyển hóa một khối lượng cơ
Hoạt tính của enzym vi sinh vật cao Tốc độ sinh sản của vi sinh vật rất cao Dễ kiểm soát được các điều kiện. Nguyên liệu sản xuất rẻ tiền và dễ kiếm
Phương pháp và kỹ thuật cơ bản
Các phương pháp cơ học tách enzym Các phương pháp phá vỡ tế bào Phương pháp cô đặc Phương pháp tinh sạch enzym Tạo sản phẩm
Phương pháp cơ học tách enzym
Phương pháp ly tâm: Ly tâm là quá trình tách vật chất rắn ra khỏi dung dịch. Phương pháp ly tâm chỉ tách được thành phần rắn có tỷ trọng lớn hơn dung dịch. Trong công nghiệp, người ta thường ly tâm thu nhận dung dịch enzym bằng máy ly tâm liên tục.
Hệ thống ly tâm nhiều đĩa (multichamber)
Máy ly tâm liên tục ngang
Máy ly tâm liên tục nhiều đĩa
Một số kiểu máy ly tâm (Centrifugation) Ly tâm nhiều đĩa (multichamber) Ly tâm tách kết tủa (desludging) Ly tâm lắng (decanter) Ly tâm đẩy (pusher) Ly tâm sàng (sieve) Ly tâm phun (nozzile)
Phương pháp lọc
ra khỏi dịch.
Lọc là phương pháp tách thành phần rắn
Tốc độ lọc phụ thuộc vào: Diện tích bề mặt vật lọc, áp suất khi lọc, độ nhớt dịch lọc, sức đề kháng.
Trong công nghiệp người ta thường sử dụng phương pháp: Lọc ép, lọc chân không, lọc theo dòng chảy cắt ngang, lọc thông thường
Lọc ép (pressure filter)
dung dịch cần lọc có khối lượng nhỏ
Thường được sử dụng trong trường hợp
Lọc chân không (vacuum filter)
trong nghiên cứu và trong sản xuất.
Là phương pháp được ứng dụng nhiều
Lọc theo dòng chảy cắt ngang (cross-flow filtration) Phương pháp này có ưu điểm là làm giảm sức đề kháng quá trình lọc của vật liệu rắn.
Lọc thông thường (conventional filter) Phương pháp này được sử dụng từ rất lâu. Tuy nhiên phương pháp này có nhược điểm là thời gian lọc lâu.
Các phương pháp phá vỡ tế bào
phải cơ học
Phá vỡ tế bào bằng phương pháp cơ học Phương pháp áp suất cao Phương pháp nghiền Phương pháp siêu âm Phá vỡ tế bào bằng phương pháp không
Phương pháp sấy Phương pháp phân giải
Phá vỡ tế bào bằng máy đồng hóa
rãi trong quy mô công nghiệp.
Đây là phương pháp được sử dụng rộng
Huyền phù tế bào được nén với một áp suất cao, chúng va chạm mạnh vào vành ống. Tế bào bị phá vỡ bởi lực cắt và nén. Phương pháp này thường được áp dụng cho việc phá vỡ tế bào vi khuẩn. Tế bào động vật và tế bào thực vật ít dùng phương pháp này
Máy đồng hóa Manton Gaulin
Phá vỡ tế bào bằng sóng siêu âm
Đây là phương pháp phá vỡ tế bào phổ biến hữu ích, đơn giản, sử dụng ở quy mô nhỏ.
Tuy nhiên sóng siêu âm dễ làm biến đổi cấu trúc của một số enzym và phá hủy enzym do oxy hóa các gốc tự do. Sự sử dụng các chất như N2O có khả năng làm giảm sự mất hoạt tính enzym
Phương pháp nghiền ẩm
Khi huyền phù tế bào được lắc cùng với hạt thủy tinh hoặc bằng thép nhỏ thì tế bào sẽ bị phá vỡ do lực cắt của chất lỏng cao và do va chạm với các hạt này.
Ở quy mô phòng thí nghiệm có thể nghiền tế bào với hạt thủy tinh bằng cối chày sứ.
Phương pháp lạnh đông
Huyền phù tế bào dưới dạng bột nhão được làm lạnh đông ở -200C, rồi nén dưới áp suất cao (10-15 tấn/inch2) qua các lỗ hẹp của máy nén Hughes thì tế bào bị phá vỡ
Phá vỡ tế bào không phải bằng phương pháp cơ học
Sốc thẩm thấu Xử lý kiềm Sử dụng chất tẩy rửa Dung giải bằng enzym
