Đề tài “Tìm hiểu về Bromelain enzyme, chiết suất và ứng dụng”

Chia sẻ: Lê Minh Trí | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:26

Thêm vào BST

Báo xấu

699
lượt xem 191
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Ngày nay với sự tiến bộ và phát triển không ngừng của khoa học thì nhu cầu về sản phẩm của Khoa học Công nghệ ngày càng cao, đặc biệt là công nghệ enzyme. Việc sản xuất enzyme từ các nguồn động, thực vật và vi sinh vật có vai trò quan trọng vì được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như công nghiệp và đời sống, đặc biệt có thể giúp cải tiến được nhiều quy trình chế biến, nâng cao chất lượng, hạ giá thành sản phẩm, rút ngắn thời gian sản xuất và đáp ứng...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Đề tài “Tìm hiểu về Bromelain enzyme, chiết suất và ứng dụng”

Mục lục   Đề tài “Tìm hiểu về Bromelain enzyme, chiết suất và ứng dụng” i
Mục lục MỤC LỤC Mục lục ...................................................................................................................... i Danh mục bảng ........................................................................................................ iii Danh mục hình ......................................................................................................... iv Lời mở đầu ................................................................................................................ 1 CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU TỔNG QUAN ................................ ................................ 2 1.1 Đặc điểm nguồn nguyên liệu .......................................................................... 2 1.2 Enzym e .......................................................................................................... 3 1 .2.1 Phân loại ................................................................................................. 3 1.3 Enzyme Bromelain ................................ ................................ ......................... 3 1 .3.1 Cấu tạo hóa học ....................................................................................... 4 1 .3.2 Cấu trúc không gian ................................................................................ 4 1 .3.3 Tính chất vật lý................................ ........................................................ 5 1 .3.4 Hoạt tính của Bromelain .......................................................................... 5 a. Hoạt tính phân giải .................................................................................... 5 b. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính Bromelain.......................................... 6 CHƯƠNG 2: NHỮNG ỨNG DỤNG CỦA ENZYME BROMELAIN ...................... 8 2.1 Ứng dụng trong y dược ................................ .................................................. 8 2 .1.1 Bromelain giảm thiểu viêm xoang ........................................................... 8 2 .1.2 Bromelain làm liền sẹo ................................ ............................................ 9 2 .1.3 Bromelain giảm đau nhức do h ư khớp ..................................................... 9 2 .1.4 Bromelain làm tăng h ệ miễn dịch ............................................................ 9 2 .1.5 Bromelain và bệnh hen suyễn .................................................................. 9 2 .1.6 Bromelain và HIV ................................................................ ................... 9 2.2 Ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm ................................ ....................... 10 2 .2.1 Bromelain làm mềm thịt ....................................................................... 10 2 .2.2 Bromelain sử dụng trong quá trình đông tụ sữa ................................ ..... 10 2 .2.3 Bromelain trong ch ế biến thủy sản ........................................................ 10 2.3 Ứng dụng trong công nghiệp dệt may ........................................................... 10 2.4 Ứng dụng trong công nghiệp thuộc da .......................................................... 10 2.5 Bromelain dùng để thu nhận các chất ức chế protease .................................. 10 2.6 Ứng dụng làm thực phẩm chức năng ............................................................ 11 CHƯƠNG 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP THU NHẬN VÀ TINH SẠCH ENZYME BROMELAIN ................................ ......................................................................... 13 3.1 Các phương pháp thu nh ận enzyme Bromelain ............................................. 13 3 .1.1 Phương pháp siêu lọc ............................................................................ 13 i
Mục lục a. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình siêu lọc ............................................ 13 b. Các kiểu siêu lọc................................ ...................................................... 14 c. Những thuận lợi của phương pháp siêu lọc .............................................. 15 3 .1.2 Phương pháp kết tủa .............................................................................. 15 3 .1.3 Phương pháp hấp phụ ............................................................................ 18 3.2 Các phương pháp tinh sạch enzyme Bromelain ................................ ........... 18 i
Mục lục 3 .2.1 Phương pháp thẫm tích ................................ .......................................... 18 3 .2.2 Phương pháp lọc Sephatex G-50 ........................................................... 18 3 .2.3 Phương pháp sắc kí ............................................................................... 19 Kết luận ................................................................................................................... 20 Tài liệu tham khảo ................................ ................................................................... 21 ii
Danh mục bảng DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Những tính chất vật lý của Bromelain thân ............................................... 5 Bảng 1.2 Ho ạt tính phân giải casein của Bromelain ................................ ................. 6 Bảng 1.3 Ho ạt tính phân giải Benzoyl – L – Arginine amide của Bromelain ........... 6 iii
Danh mục hình DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cấu trúc sợi hydrate carbon của Bromelain .............................................. 4 Hình 2.1 Dược phẩm Bromelain có hoạt lực cao (1200 gdu/g hay 1800mcu/g) ................ 12 Hình 2.2 Dược phẩm chức hàm lượng Bromelin cao ............................................. 12 Hình 2.3 Thực phẩm chức năng gồm tinh chất Bromelain và Curcumin ................ 12 Hình 2.4 Quercetin & Bromelain: Thuốc giúp bệnh Gút ........................................ 12 Hình 2.5 Medizym: chống viêm, liền sẹo ................................ ................................ .. 12 Hình 2.6 Dứa enzyme: Complex – 800 GDU ........................................................ 12 Hình 3.1 Lọc cross - flow ...................................................................................... 13 Hình 3.2 Kiểu một bư ớc ........................................................................................ 14 Hình 3.3 Kiểu lô .................................................................................................... 14 Hình 3.4 Kiểu thể tích không đổi ........................................................................... 15 Hình 3.5 Quy trình thu nhận enzyme Bromelain .................................................... 17 Hình 3.6 Cấu tạo của kaolin .................................................................................. 18 iv
Lời mở đầu LỜI MỞ ĐẦU Ngày n ay với sự tiến bộ và phát triển không ngừng của khoa học thì nhu cầu về sản phẩm của Khoa học Công nghệ ngày càng cao, đặc biệt là công nghệ enzyme. Việc sản xuất enzyme từ các nguồn động, thực vật và vi sinh vật có vai trò quan trọng vì được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như công nghiệp và đời sống, đ ặc b iệt có thể giúp cải tiến đư ợc nhiều quy trình chế biến, nâng cao chất lượng, hạ giá thành sản phẩm, rút ngắn thời gian sản xuất và đáp ứng được những nhu cầu như an toàn sinh học, không gây bệnh đối với người. Một trong những enzyme quan trọng trong cuộc sống đó là enzyme Bromelain nó được ứng dụng trong công nghiệp, thực phẩm và quan trọng nhất là trong y dược. Với những đặc điểm và tầm quan trọng của enzyme Bromelain Đề tài “ Tìm hiểu về Bromelain enzyme, chiết suất và ứng dụng” được thực hiện nhằm ly trích và giúp hiểu đ ược tầm quan trọng của enzyme Bromelain trong cuộc sống. 1
Chương 1: Giới thiệu tổng quan CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1.1 Đặc điểm nguồn nguyên liệu Dứa là cây ăn qu ả nhiệt đới, có nguồn gốc ở Nam Mỹ (Brazil, Argentina, Paraguay), hiện ở những vùng này vẫn có thể tìm thấy nhiều giống dứa hoang d ại. Hiện nay trên thế giới, cây dứa được trồng hầu h ết ở các nước trừ ở Châu Âu. Các nơi trồng nhiều như là: Hawaii, Brazil, Philipines, Thailand…Ở nước ta, dứa trồng từ Bắc đến Nam, diện tích trồng cả nước khoảng 40.000 ha với sản lượng khoảng 500.000 tấn, trong đó 90% ở khu vực phía Nam. Các tỉnh trồng dứa nhiều ở m iền Nam là Kiên Giang, Tiền Giang, Cà Mau…miền Bắc có Thanh Hóa, Tuyên Quang, Phú Thọ…miền Trung có Nghệ An, Quảng Nam… Trên th ế giới có kho ảng 60-70 giống dứa và được chia thành 7 nhóm, trong đó có 3 nhóm trồng phổ b iến là nhóm Cayenne, nhóm Queen và nhóm Spanish. - Nhóm Cayenne là nhóm dứa trồng phổ biến nhất trên thế giới, chiếm khoảng 80% diện tích. Ở nước ta mới trồng ở một số ít nơi như Vĩnh Phúc, Nghệ An, Lâm Đồng. Dứa thuộc nhóm này có quả lớn nhất, mắt phẳng và nông. Th ịt quả kém vàng, nhiều n ước, ít ngọt và kém thơm hơn d ứa Queen. - Nhóm Queen còn gọi là dứa Hoàng Hậu, dứa hoa, dứa tây. Đây là nhóm dứa trồng phổ biến nhất ở nước ta hiện nay, với các giống dứa tây, giống dứa Na Hoa ở phía Bắc, các giống Queen Long An, Kiên Giang ở các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long (còn gọi là khóm hoặc th ơm). Dứa thuộc nhóm này có quả tương đối nhỏ, mắt lồi. Thịt quả vàng đ ậm, giòn, hương thơm, vị chua và ngọt lâu. Nhóm này có chất lượng cao nhất, trên th ế giới thường dùng đ ể ăn tươi. - Nhóm Spanish còn gọi là dứa Tây Ban Nha, dứa ta. Nhóm này đư ợc trồng ở Thailand , Cuba… Qu ả dứa thuộc nhóm này lớn h ơn dứa Queen, mắt sâu. Thịt quả vàng nh ạt, có chỗ trắng, vị chua ít thơm nhưng nhiều n ước hơn dứa hoa. Dứa nhóm n ày chịu bóng râm, ít dập nát khi vận chuyển và hàm lư ợng đường thấp nên không được phát triển. 2
Chương 1: Giới thiệu tổng quan 1.2 Enzyme - Trong cơ thể sống (các tế b ào) luôn luôn xảy ra quá trình trao đổi chất. Sự trao đổi chất m à n gừng lại thì sự sống sẽ không còn tồn tại. Quá trình trao đổi của một chất là tập hợp của rất nhiều các phản ứng hóa học phức tạp. Enzyme là hợp chất protein xúc tác cho các phản ứng hóa học đó. Chúng có khả năng xúc tác đặc h iệu các phản ứng hóa học nhất định và đảm bảo cho các phản ứng xảy ra theo một chiều hướng nhất định với tốc độ nhịp nhàng trong cơ th ể sống. - Enzyme có trong hầu hết các loại tế bào của cơ thể sống. Chính do những tác nhân xúc tác có nguồn gốc sinh học nên enzyme còn được gọi là các ch ất xúc tác sinh học (biocatalysators) nhằm phân biệt với các chất xúc tác hóa học. - Chúng là chất xúc tác sinh học không chỉ có vai trò quan trọng trong quá trình sinh trư ởng, phát triển của mọi sinh vật mà nó còn giữ vai trò rất quan trọng trong các lĩnh vực khác nh ư: công ngh ệ chế biến thực phẩm, trong kỹ thuật phân tích, trong công nghệ gen vào bảo vệ môi trường, đặc biệt là trong y h ọc với ứng dụng sản xuất d ược phẩm. 1.2.1 Phân lo ại - Ngày nay ngày càng nhiều enzyme mới đư ợc phát hiện, và để thống nhất tên gọi enzyme người ta đã phân tất cả enzyme làm 6 loại: Oxidoreductase: là nhóm enzyme xúc tác cho phản ứng oxy hoá khử. Transferase: là nhóm enzyme xúc tác ph ản ứng chuyển vị một nhóm (gốc) nào đó từ chất n ày sang chất khác. Hydrolase: là nhóm enzyme xúc tác cho ph ản ứng thủy phân (phản ứng cắt có sự tham gia của nước). Lyase: là nhóm các enzyme xúc tác quá trình phân cắt một nhóm nào đó ra khỏi hợp chất mà không có sự tham gia của nước. Izomerase: là nhóm enzyme xúc tác sự đồng phân hoá, chuyển dạng đồng phân này sang dạng đồng phân khác. Ligase: là nhóm enzyme xúc tác sự tổng hợp chất hữu cơ nhờ năng lượng ATP và các chất tương tự. 1.3 Enzyme B romelain - Bromelain là protein -enzyme có nhiều trong quả dứa và có một ít trong quả chuối, enzyme này được phát hiện từ giữa thế kỉ 19 nh ưng mới được nghiên cứu từ giữa thế kỷ 20. Ở nước ta nghiên cứu về bromelain được bắt đầu từ những năm 1968 -1970. 3
Chương 1: Giới thiệu tổng quan - Bromelain là nhóm protease thực vật có m ã số EC-3.4.22.33 được thu nhận từ họ bromeliaceae, đặc biệt là từ thân và trái dứa. Ở mỗi bộ phận khác nhau th ì b romelain có pH tối ưu khác nhau và cấu tạo cũng có sự khác nhau. - Bromelain có trong toàn bộ cây dứa, nhưng nhiều nhất là trong quả. Bromelain là nhóm endoprotease có khả năng phân cắt các liên kết peptide nội phân tử protein để chuyển phân tử protein thành các đo ạn nhỏ gọi là các peptide [5]. - Thành phần chủ yếu của bromelain có chứa nhóm sulfurhydryl thủy giải p rotein. Khi chiết tách và tinh sạch phân đoạn có ch ứa nhóm sulfurhydryl của b romelain thì thu được một enzyme thủy phân protein hiệu quả in vitro [1]. 1 .3.1 Cấu tạo hoá học - Bromelain thân là một protease nhưng nó khác với các protease thực vật khác như papain, ficin ở chỗ nó là một glycoprotein, mỗi phân tử có glycan gồm 3 m anose, 2 glucosamine, 1 xylose, và 1 fructose [1]. - Các nghiên cứu ghi nhận, polypeptide của b romelain thân có acid amin đầu – NH2 là valine và đ ầu carboxyl là glycine; còn đối với bromelain quả, acid amin đầu – NH2 là alanine [1]. OH OH OH Fructose OH OH Maltose CH2 OH CH2 OH OH OH Glucofamine OH CH2 OH Maltose Maltose CH2 OH NHCONH3 C OH NHCOCH2 C H OH OH N OH NHCONH3 X ylose Hình 1.1: Cấu trúc sợi hydrate carbon của bromelain 1 .3.2 Cấu trúc không gian - Murachi và Busan phân tích cấu trúc bậc 1 của bromelain và nhận thấy cách sắp xếp amino acid trong phân tử bromelain như sau: - Ser – Val – Lys – Asn – Gln – Asn – Pro – Cys – Gly – Ala – Cys – Tryp - - Gly – Cys – Lys - 4
Chương 1: Giới thiệu tổng quan - Bromelain là một protease trong tâm hoạt động có chứa cysteine và hai sợi polypeptide liên kết với nhau bằng cầu nối - S – S -. Phân tử có dạng hình cầu do có cách sắp xếp phức tạp. - Trong phân tử bromelain thân có chứa nhóm sulfurhydryl có vai trò chủ yếu trong hoạt tính xúc tác và trong mỗi phân tử có tất cả 5 cầu nối disulfite. Ngoài ra, trong phân tử còn có các ion Zn 2+ có lẽ có vai trò trong duy trì cấu trúc không gian của enzyme. 1 .3.3 Tính chất vật lí - Murachi và cộng sự năm 1964 đã nghiên cứu về tính chất vật lý của enzyme b romelain trích từ thân cây dứa và thấy như sau: Bảng 1.1 Những tính chất vật lý của bromelain thân Tính chất Ký hiệu Số liệu Hằng số sa lắng S (s) 2.73 D (cm 2 / s) 7.77 x 10 -7 Hằng số khuếch tán Thể tích riêng phần V (ml/g) 0.743 Độ nhớt b ên trong [ I ] (dl/g) 0.039 Tỷ số ma sát f / fo 1.26 Điểm đ ẳng điện pI 9.55 A1%cm ở 280nm Sự hấp thu 20.1 32.000 * 32.100 ** Trọng lượng phân tử 35.500 *** * : Tính bằng phương pháp sa lắng - khuếch tán ** : Tính từ hằng số sa lắng và độ nhớt bên trong *** : Tính bằng phương pháp Archibald 1 .3.4 Hoạt tính của bromelain a . Hoạt tính phân giải - Bromelain có 3 ho ạt tính: peptidase, amidase và esterase, hoạt tính esterase ở b romelain hơn papain trong đu đủ và ficin trong cây thuộc họ Sung[1]. 5
Chương 1: Giới thiệu tổng quan - Khả năng phân giải các cơ ch ất tự nhiên của bromelain. Bảng 1.2 : Hoạt tính phân giải casein của bromelain Hoạt tính phân giải casein ( UI/mg) Cơ chất Bromelain quả xanh Bromelain quả chín Bromelain thân Casein 7.4 4.0 3 .0 - Đối với cơ ch ất là casein, hoạt tính phân giải của bromelain thân cao hơn trong quả xanh và qu ả chín. - Khả năng phân giải các cơ chất nhân tạo của bromelain. Bảng 1.3 Hoạt tính phân giải Benzoyl-L-Arginine amide (BAA) của bromelain Hoạt tính phân giải BAA ( UI/mg) Cơ chất Bromelain quả xanh Bromelian quả chín Bromelain thân BAA 3.7 9.1 7 .2 - Qua b ảng trên ta th ấy bromelain quả xanh có hoạt tính phân giải BAA cao h ơn bromelain thân và quả chín. b . Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính bromelain - Giống như các loại chất sinh học khác, bromelain cũng bị ảnh hưởng bởi các yếu tố nh ư: cơ ch ất, nồng độ cơ chất, nồng độ enzyme, nhiệt độ, pH, ion kim loại, một số nhóm chức, phương pháp ly trích, phương pháp tinh sạch, phương pháp tinh khiết... - Các yếu tố như nhiệt độ, pH thích hợp cho hoạt động của các phản ứng xúc tác của b romelain không ổn đ ịnh mà phụ thuộc lẫn nhau và phụ thuộc vào các yếu tố khác như: bản chất cơ chất, nồng độ cơ ch ất, nồng độ enzyme, sự có mặt của các chất hoạt hóa…  Ảnh h ưởng của pH: pH là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đ ến hoạt tính xúc tác của enzyme, pH tối thích của b romelain không ổn định mà tu ỳ thuộc vào nhiệt độ, thời gian phản ứng, bản chất và nồng độ cơ chất, độ tinh sạch enzyme…Ví dụ: Khi thu th ập bromelain thân, nếu dùng tác nhân kết tủa là (NH4)2SO4 thì enzyme có hoạt tính cao nhất ở pH = 4.8, ổn định ở pH = 4.6 - 5.4. Bromelain đã được tinh sạch một phần có hoạt tính cao nhất ở pH = 6.0 và pH = 8.0, ổn định ở pH = 3.5 – 5.6 với nhiệt độ 63ºC. Bromelain có biên độ pH rộng (3 -10), tốt nhất là p H = 5 – 8 tu ỳ thuộc vào cơ ch ất. 6
Chương 1: Giới thiệu tổng quan  Ảnh hưởng bởi cơ chất: trên nh ững loại cơ chất khác nhau, bromelain có hoạt tính khác nhau. Nếu cơ chất là hemoglobin thì khả năng phân giải của bromelain m ạnh hơn papain gấp 4 lần, nếu cơ ch ất là casein thì hoạt tính của bromelain tương tự như papain. Đối với các cơ chất tổng hợp như BAA (Benzoyl-L-Arginine amide), BAEE (Benzoyl-L-Arginine ethyl ester) thì kh ả năng thuỷ giải của bromelain yếu h ơn p apain.  Ảnh hưởng bởi nhiệt độ : nhiệt độ của phản ứng xúc tác chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố: thời gian tác dụng càng dài thì nhiệt độ sẽ ít nhiều ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme, nồng độ cơ chất, dạng tồn tại của enzyme. Ví dụ: Ở dịch chiết quả dứa (pH = 3.5) khi tăng nhiệt độ lên đến 60ºC thì bromelain vẫn còn hoạt tính nhưng nếu tăng cao quá thì bromelain sẽ mất hoạt tính. Ở 5 ºC, p H = 4 - 10 thì en zyme giữ hoạt tính tối đa trên casein trong 24h. Ở 55ºC, pH = 6.1 thì enzyme mất 50% hoạt tính trong vòng 20 phút.  Ảnh hưởng bởi các ion kim loại: các ion kim loại có ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme do chúng gắn vào các trung tâm hoạt động của enzyme. Chẳng hạn muối thu ỷ ngân có ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme b romelain và mức độ kìm hãm tu ỳ thuộc vào nồng độ của muối. 7
Chương 2: Những ứng dụng của enzyme Bromelain CHƯƠNG 2 NHỮNG ỨNG DỤNG CỦA ENZYME BROMELAIN - Hiện nay, việc sản xuất chế phẩm enzyme các loại đ ã và đ ang phát triển m ạnh mẽ trên qui mô công nghiệp. Thực tế đã có hàng ngàn chế phẩm enzyme bán trên th ị trường thế giới, các chế phẩm n ày đã được khai thác và tinh chế có mức độ tinh khiết theo tiêu chuẩn công nghiệp và ứng dụng. Các chế phẩm enzyme phổ biến như amylase, protease, catalase, cellulase, lipase, glucoseoxydase… - Chế phẩm enzyme không chỉ đư ợc ứng dụng trong y học m à còn được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, như trong công nghiệp thực phẩm, dệt may, thuộc da… 2.1 Ứng dụng trong y d ược - Enzyme có một vị trí quan trọng trong y học. Đặc biệt là các phương pháp đ ịnh lượng và định tính enzyme trong hóa học lâm sàng và phòng thí nghiệm chẩn đoán. Do đó, hiện nay trong y học đ ã xu ất hiện lĩnh vực mới gọi là ch ẩn đoán enzyme, có nhiệm vụ:  Phân tích xác định nồng độ cơ ch ất như glucose, ure, cholesterol… với sự hỗ trợ của enzyme.  Xác đ ịnh hoạt tính xúc tác của enzyme trong mẫu sinh vật.  Xác đ ịnh nồng độ cơ chất với sự hỗ trợ của thuốc thử enzyme đánh dấu. - Ngoài ra còn dùng enzyme làm thuốc, ví dụ protease làm thuốc tắc nghẽn tim m ạch, tiêu mủ vết thương, làm thông đường hô hấp, chống viêm, làm thuốc tăng tiêu hóa protein, thành ph ần của các loại thuốc dùng trong da liễu và m ỹ phẩm… - Trong y học các protease cũng được dùng để sản xuất môi trư ờng dinh dưỡng đ ể nuôi cấy vi sinh vật sản xuất ra kháng sinh, chất kháng độc… Ngo ài ra người ta còn dùng enzyme protease để cô đặc và tinh chế các huyết thanh kháng độc để chữa b ệnh. 2 .1.1 Bromelain giảm thiểu viêm xoang - Ở Đức, trẻ em bị viêm xoang thường được chữa trị bằng bromelain chiết xuất từ dứa, và th ấy cho kết quả tốt, nó làm giảm thời gian trị bệnh (từ 8 ngày xuống còn 6 ngày) - Bromelain còn được dùng làm thuốc tấy giun, một loại giun nhỏ thường gặp ở trẻ em. Qua nghiên cứu của Hordegen.P thì bromelain cũn g cho kết quả tốt nh ư p yratel. 8
Chương 2: Những ứng dụng của enzyme Bromelain 2.1.2 Bromelain làm liền sẹo Enzyme Bromelain có tác dụng làm mau lành các vết thương ở da hay các vết phỏng. Một số thí nghiệm cho thấy, ở chuột bị phỏng, chất chiết xuất bromelain từ dứa giúp tiến trình làm sạch một vết thương chỉ sau 4h, lấy đi các vật lạ và mô chết đ ể không còn trở ngại nào cho quá trình làm lành vết thương. 2 .1.3 Bromelain giảm đau nhức do hư khớp - Ở Đức, trên th ị trường có một sản phẩm chứa 90mg bromelain, 48mg trysin (enzyme nguồn động vật) và 100mg rutin (một flavonoid bảo vệ mao mạch) - Thử nghiệm nhằm so sánh sản phẩm này trong 6 tu ần trên 90 người bị hư khớp háng với diclofenac (100mg/ngày). Và kết quả điều trị tốt như diclofenac về đ au nhức do hư khớp, không có tác dụng phụ. 2 .1.4 Bromelain làm tăng hệ miễn dịch Bromelain làm tăng hệ miễn dịch giúp cho người bị ung thư (phổi, bàng quang, vú, buồng trứng…) giảm được hiện tượng di căn. Đồng thời bromelain còn ức chế quá trình viêm, làm giảm hiện tượng phù n ề và tụ huyết, cũng như giảm đau nhức. Do đó, các chuyên gia y tế đề nghị sử dụng b romelain như chất làm giảm đau, kháng viêm và kháng sưng. Hiệu quả của bromelain là làm giảm lượng prostaglandin trong cơ th ể gây ra đau, viêm và ngăn cản sự thấm các chất dinh dưỡng qua mô bằng cách n găn cản những tiền chất gây viêm. 2 .1.5 Bromelain và bệnh hen suyễn Bromelain phối hợp với các thuốc kháng sinh trong điều trị một số bệnh nhiễm khuẩn sẽ làm tăng hiệu quả kháng sinh, phối hợp với một số thuốc điều trị hen (theophyllin, ephedrin...) làm tăng tác dụng chống hen. Mới đây, một số nghiên cứu đ ăng trên tạp chí y học Anh cho biết, qua thử nghiệm trên chuột, các nhà khoa học đ ã nhận thấy bromelain làm giảm hơn 50% d ấu hiệu viêm phổi đối với bệnh hen. 2 .1.6 Bromelain và HIV Trong quá trình sinh sản trong tế b ào người bệnh, virus gây hội chứng suy giảm miễn dịch (HIV) cần một enzyme hoạt hóa protease (protein-digesting enzymes) để sao chép ngư ợc để cô đọng nhân protein để nhân bội virus. Thuốc điều trị HIV/AIDS theo cơ ch ế ức chế protein-digesting enzymes này gọi là protease inhibitor hay anti-protease khá hữu hiệu nhưng rất đắc tiền và cũng gây nhiều phản ứng phụ. Các nhà khoa học đ ã tập trung nghiên cứu các hợp chất thiên nhiên có khả n ăng ức chế protease HIV và đ ã tìm thấy 19 hợp chất thiên nhiên có tác dụng tương tự thuốc anti protease, trong đó bromelain trong dứa được coi là có giá trị nhất và có th ể ăn, uống để điều trị HIV/AIDS. 9
Chương 2: Những ứng dụng của enzyme Bromelain 2.2 Ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm 2 .2.1 Bromelain làm mềm thịt Enzyme Bromelain: có tác dụng thủy phân ch ất đạm, nghĩa là nó phân cắt p rotein thành các acid amin d ễ tiêu hóa. Để cho th ịt bò, th ịt trâu… trở n ên m ềm thường phải nấu sôi hàng giờ. Nhưng n ếu trước khi nấu ta ướp (trộn) thịt với thơm b ằm (hay đu đủ bằm) độ 20-30 phút thì ch ỉ cần nấu lửa riu riu cho đến sôi lên là th ịt m ềm ngay rất dễ tiêu hóa h ấp thu.... 2 .2.2 Bromelain sử dụng trong quá trình đông tụ sữa Để chế biến các sản phẩm từ sữa người ta thường dùng renin. Renin là enzyme làm đông tụ sữa truyền thống. Tuy nhiên, lượng renin sản xuất chưa đ áp ứng đủ nhu cầu trong sản xuất sữa. Gần đây ngư ời ta sử dụng enzyme thực vật vào trong chế b iến sữa và đang được nghiên cứu. Trong đó, enzyme Bromelain đang được quan tâm với mục đích này. 2 .2.3 Bromelain trong chế biến thủy sản Trong sản xuất n ước mắm thì thời gian chế biến thư ờng dài và hiệu suất thủy phân độ đạm không cao nên hiện nay người ta chú ý đến qui trình sản xuất nước m ắm ngắn ngày có enzyme Bromelain sẽ giúp thời gian sản xuất nước mắm đ ược giảm bớt và cải thiện được hương vị của nước mắm. 2.3 Ứng dụng trong công nghiệp dệt may Trong sản xuất tơ tằm, người ta dùng protease đ ể làm sạch sợi tơ. Với công đoạn xử lý bằng enzyme sau khi xử lý bằng dung dịch xà phòng sẽ giúp lụa có tính đ àn hồi tốt, bắt màu đồng đều và dễ trang trí trên lụa. 2.4 Ứng dụng trong công nghiệp thuộc da Trong công nghiệp da, enzyme được d ùng để làm m ềm da, làm sạch da, rút n gắn thời gian, tránh ô nhiễm môi trường. Việc xử lý đã được tiến hành b ằng cách n gâm da trong dung dịch enzyme, hay phết dịch enzyme lên bề mặt da. Enzyme sẽ tách các chất nhờn và làm đứt một số liên kết trong phân tử collagen làm cho da m ềm hơn. Thực tế cho thấy khi xử lý da bằng chế phẩm protease từ vi sinh vật có th ể rút ngắn thời gian làm mềm và tách lông xuống nhiều lần. Điều quan trọng là chất lượng lông tốt hơn khi cắt. 2.5 Bromelain dùng để thu nhận các chất ức chế protease Bromelain dùng để thu nhận các chất ức chế protein có chứa nhóm –SH. Các chất ức chế này được sử dụng nhiều trong công nghiệp và y tế. 10
Chương 2: Những ứng dụng của enzyme Bromelain 2.6 Ứng dụng làm thực phẩm chức năng Bromelain kết hợp với Curcumin (chiết suất từ củ nghệ vàng) điều chế th ành thực phẩm chức năng an toàn Brocurma C-B có tác dụng tăng cường miễn dịch và khảng năng đề kháng của cơ thể, tăng kh ả năng phòng một số bệnh đồng thời hỗ trợ trong đ iều trị các bệnh nan y, hiểm ngh èo nhờ hoạt tính sinh học cộng hưởng của Curcumin-Bromelain. Sản phẩm rất đặc hiệu đối với bệnh viêm d ạ dày, đại tràng. Có ch ứng nhận tiêu chuẩn sản phẩm số: 919/2006/YT-CNTC do Cục An Toàn vệ sinh thực phẩm – Bộ Y Tế cấp ngày 05/4/2006. 11
Chương 2: Những ứng dụng của enzyme Bromelain Một số Enzyme Bromelain thương mại Hình 2.1 Dược phẩm Bromelain có hoạt Hình 2.2 Dược phẩm chứa hàm lực cao (1200 gdu/g hay 1800 mcu/g) lượng Bromelin cao Hình 2.3 Th ực phẩm chức năng gồm Hình 2.4 Quercetin & Bromelain: tinh chất Bromelain và Curcumin Thuốc trị bệnh Gút Hình 2.6 Dứa Enzyme Hình 2.5 Medizym: Complex - 800 GDU chống viêm, liền sẹo 12
Chương 3: Các phương pháp thu nhận và tinh sạch enzyme Bromelain CHƯƠNG 3 CÁC PHƯƠNG PHÁP THU NHẬN VÀ TINH SẠCH ENZYME BROMELAIN 3.1 Các phương pháp thu nhận enzyme Bromelain 3 .1.1 Phương pháp siêu lọc - Siêu lọc là quá trình dung dịch lỏng chảy qua một màng lọc dưới một áp suất đ ể tách phân đoạn các thành phẩm trong chất lỏng đó. Sự phân chia các phân đoạn phụ thuộc vào kích thước lỗ trên màng và tùy theo trọng lượng phân tử của chất th ấm qua. Tùy theo kích thước của lỗ trên màng mà sau khi thực hiện quá trình siêu lọc sẽ thu được nước và những chất có phân tử nhỏ còn những chất có phân tử lớn sẽ bị giữ lại trên màng. - Dung dịch enzyme thu đ ược từ nguyên liệu thực vật sẽ có chứa những tạp chất có trọng lư ợng phân tử khác nhau. Đầu tiên sẽ sử dụng phương pháp lọc để loại trừ các chất bẩn. Sau đó chuyển sang phương pháp siêu lọc thì sẽ loại được các chất có trọng lượng phân tử thấp hơn các protein, enzyme và đồng thời cô đặc đ ược enzyme. - Màng siêu lọc được cấu tạo bởi các sợi rỗng. Tro ng mỗi sợi rỗng lại có nhiều lỗ rỗng xếp song song và gắn chặt với lớp ngoài tạo th ành những lỗ để các chất thấm qua. Các sợi này được chế tạo từ các lọai polime bền như fluoropolime (FS: Fluorosurfactant), Cenlulose acetate (CA), polysulphone (GR)… Tùy theo mục đích cụ thể m à người ta sử dụng lọai màng thích hợp. Ví dụ: cô đặc protein (dùng màng FS, GR); Cô đặc enzyme (dùng m àng GR). Chất rắn Vật liệu học Dịch học Hình 3.1: Lọc cross - flow a . Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình siêu lọc - Nhiệt độ : Nhiệt độ phải thích hợp với sản phẩm và loại màng sử dụng. Khi chọn nhiệt độ sử dụng cần lưu y đến khả năng kết tủa của protein và sự tăng nhiệt độ trong quá tình siêu lọc vì qu á trình này có th ể làm kín màng. 13
Chương 3: Các phương pháp thu nhận và tinh sạch enzyme Bromelain - Áp suất: Thường tốc độ của dòng chảy (số lít chất lỏng qua 1m2 màng trong 1h ) sẽ tăng cùng với sự gia tăng áp suất cho đến khi đạt đến giá trị (tốc độ) cực đại. Nếu áp suất tăng lên cao hơn nữa thì dòng chảy sẽ giảm. Người ta đề nghị tốc độ dòng chảy n ên được điều chỉnh từ 4 - 5 lít/phút, tương ứng với hiệu suất PI1 - PI2 ở trong khoảng 0.5 - 3bar. Áp suất dòng vào lớn nhất (PI1max) là 7bar (tương đương 102Psi), áp su ất dòng ra nhỏ nhất (PI2min) là 0.5bar (tương đương 7.25Psi). b . Các kiểu siêu lọc : có ba kiểu hệ thống siêu lọc - Kiểu một b ước (single pas operation) Hình 3.2: Kiểu một bước - Kiểu lô (batch operation): Ch ất lỏng được tuần ho àn qua màng đ ến nồng độ của d ịch cô đặc ở trong chậu chứa đạt được như yêu cầu . Hình 3.3: Kiểu lô - Kiểu thể tích không đổi (constant volume operation): Dòng chất lỏng được cung cấp liên tục để thể tích ở trong chậu ch ứa không thay đổi và ch ất lỏng đ ược tuần hoàn qua màng đến nồng độ dung dịch cô đặc ở trong chậu chứa đạt được như yêu cầu. 14