Enzyme
Chia sẻ bởi Trần Hà Diễm My |
Ngày 18/03/2024 |
10
Chia sẻ tài liệu: Enzyme thuộc Sinh học
Nội dung tài liệu:
Trường Đại Học Đồng Nai
Khoa sư phạm KH-TN
Tổ Sinh
Lớp ĐHSP Sinh-K3
Môn: enzyme học
Chủ đề: Công nghệ thu nhận enzyme amylase từ Malt và bromelin từ Dứa
Giảng viên hướng dẫn:
Bùi Đoàn Phượng Linh
Sinh viên thực hiện:
Trần Hà Diễm My
Nguyễn Thị Thủy Trúc
Cao Thị Thúy Vân
1
Nội dung
I.Thu nhận enzym amylase từ malt
1.1 Tính chất, cấu trúc của enzyme amylase
1.2 Đặc điểm nguồn nguyên liệu
1.3 Phương pháp thu nhận, tinh sạch enzyme amylase
1.4 Ứng dụng
II. Thu nhận enzyme bromelin từ dứa
2.1 Đặc điểm enzyme bromelin
2.2 Đặc điểm nguồn nguyên liệu
2.3 Phương pháp thu nhận và tinh sạch enzyme bromelin
2.4 Ứng dụng của enzyme bromelin
Câu hỏi củng cố
Tài liệu tham khảo
2
I.THU NHẬN ENZYM AMYLASE TỪ MALT
1.1 Tính chất, cấu trúc của enzym amylase
Amylase là một hệ enzyme rất phổ biến trong thế giới sinh vật.
Các enzyme này thuộc nhóm enzyme thủy phân, xúc tác phân giải liên kết nội phân tử trong nhóm polysaccharide với sự tham gia của nước:
RR’ + H-OH RH + R’OH
3
Có 6 loại enzyme được xếp vào 2 nhóm:
+ Endoamylase (enzyme nội bào) + Exoamylase (enzyme ngoại bào)
Cơ chất tác dụng của amylase là tinh bột và glycogen
4
PHÂN LOẠI
5
CẤU TRÚC
α- amylase (α- 1,4-glucanohydrolase)
Amylase có khả năng phân cắt các liên kết 1,4-glucoside của cơ chất một cách ngẫu nhiên và là enzym nội bào. α- amylase không chỉ có khả năng phân hủy hồ tinh bột mà còn có khả năng phân hủy các hạt tinh bột nguyên vẹn.
6
CẤU TRÚC
β- amylase (β-1,4-glucan-maltohydrolase)
β- amylase xúc tác từ sự thủy phân các liên kết 1,4-glucan trong tinh bột, glucogen và polysaccharide, phân cắt từng nhóm maltose từ đầu không khử của mạch. Maltose được hình thành do sự xúc tác của β-amylase có cấu hình β.
7
CẤU TRÚC
γ- amylase (gluco amylase)
Gluco amylase có khả năng thủy phân liên kết 1,4 lẫn 1,6-glucoside, ngoài ra còn có khả năng thủy phân liên kết 1,2 và 1,3-glucoside
Gluco amylase có khả năng thủy phân hoàn toàn tinh bột, glucogen, amylopectin, dextrin… thành glucose mà không cần có sự tham gia của các loại enzym amylase khác
8
CẤU TRÚC
Oligo 1,6-glucosidase (dextrinase tới hạn)
Enzym này thủy phân liên kết β- 1,6-glucoside
9
ĐẶC TÍNH VÀ CƠ CHẾ TÁC DỤNG
Đặc tính
Khả năng dextrin hóa: Thủy phân tinh bột
dextrin + một ít maltoza. Dextrin có khả năng hoạt hóa cao, đặc trưng cho tính chất của enzym này.
Tính bền nhiệt: Phân tử có 1-6 nguyên tử C tham gia vào sự hình thành ổn định cấu trúc bậc 3 của enzym.
Tính tan: Amylase dễ tan trong nước, trong dung dịch muối và rượu loãng.
Cơ chất tác dụng: của amylase là tinh bột và glycogen.
10
Cơ chế tác dụng
Quá trình thủy phân tinh bột bởi amylase là quá trình đa giai đoạn:
ĐẶC TÍNH VÀ CƠ CHẾ TÁC DỤNG
11
1.2 ĐẶC ĐIỂM NGUỒN NGUYÊN LIỆU
MALT
12
YÊU CẦU VỀ NGUỒN NGUYÊN LIỆU
Hạt có màu vàng óng ánh, thơm mùi rạ tươi
Hạt phải thuần, tỷ lệ hạt ngoại lai chỉ chiếm 5%. Không có hạt bị bệnh
Vỏ hạt < 7-9% trọng lượng hạt. Trọng lượng 1000 hạt khoảng 40-44g
Sức nảy mầm: 80-90% (qua ngày thứ 3)
Khả năng nảy mầm: >95% (ngày thứ 5)
Độ ẩm hạt: 15%
Dung trọng: 650-680g/l
Hàm lượng protein: 9-12%
Hàm lượng tinh bột: >63-65%
13
1.3 PHƯƠNG PHÁP THU NHẬN, TINH SẠCH
Sơ đồ sản xuất malt đại mạch
14
PHƯƠNG PHÁP THU NHẬN
Sơ đồ sản xuất malt thóc
15
QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ENZYM
16
LÀM SẠCH VÀ PHÂN LOẠI HẠT
Khối hạt có chứa nhiều tạp chất do đó cần phải được làm sạch trước khi đưa vào sản xuất.
Khối hạt phải đảm bảo đồng đều để quá trình ngâm và nảy mầm được thuận lợi và đồng đều
Làm sạch và phân loại bằng các hệ thống sàng thích hợp
Sàng khí động: theo chiều dày, chiều rộng
Sàng ống: theo chiều dài
17
RỬA HẠT VÀ SÁT TRÙNG HẠT
Thiết bị rửa
Hóa chất
CaOCl2, Ca(OCl)2, HCHO
H2SO4,KMnO4
Ca(OH)2
CaOCl2
18
QUÁ TRÌNH NGÂM HẠT
Mục đích: Để hạt tự hút đủ nước trương nở và đủ độ ẩm cần thiết cho sự chuẩn bị nảy mầm, nảy mầm và nuôi sống mầm. Đồng thời đẩy CO2 và các sản phẩm bất lợi cho quá trình nảy mầm của hạt ra khỏi khối hạt.
19
PHƯƠNG PHÁP NGÂM
Ngâm trong nước
Ngâm trong nước và không khí gián đoạn, liên tục
Ngâm bằng phương pháp tưới phun nước, thay không khí liên tục
20
NGÂM HẠT
Thiết bị ngâm
Quá trình
Thể tích hạt tăng trung bình 1,45 lần
Sau 48h, hàm lượng nước đạt 42-46%.
Khí nén được đưa vào để thông khí cấp oxy cho hạt và thải CO2 ra khỏi hạt ngâm.
Quá trình ngâm kết thúc khi rễ con bắt đầu nhú ra khỏi vỏ hạt (48-72h)
21
QUÁ TRÌNH NẢY MẦM
22
PHƯƠNG PHÁP NẢY MẦM
Nảy mầm không thông gió
Nảy mầm thông gió
Nảy mầm thông gió trong ngăn
Nảy mầm thông gió thùng quay
Nảy mầm bằng phương pháp bán liên tục
Nảy mầm bằng phương pháp liên tục
23
NẢY MẦM BẰNG PHƯƠNG PHÁP BÁN LIÊN TỤC
Phương pháp này có nhiều ưu điểm hơn các phương pháp khác, 10-15% malt nảy mầm đều có chất lượng tốt
24
CHỈ TIÊU ĐẠT ĐƯỢC CỦA MALT TƯƠI
Mùi vị: có mùi dưa chuột
Hạt malt mềm, bóp vụn được nhưng không được nhão, dính tay.
Chiều dài mầm từ 1/2-3/4 chiều dài hạt.
Độ hoạt động của enzym: WK=350-450
25
SẤY MALT
Mục đích: nhằm tách lượng nước thừa có trong malt tươi, khi đó malt tươi mới có thể vận chuyển đi xa và bảo quản được lâu
26
PHƯƠNG PHÁP VÀ CHẾ ĐỘ CÔNG NGHỆ SẤY MALT
Lò sấy nằm ngang hai tầng hoạt động tuần hoàn
Lò sấy nằm ngang 1 tầng hoặc 2 tầng
Lò sấy hoạt động liên tục
27
28
TÁCH MẦM, RỄ, BẢO QUẢN MALT
Mục đích: mầm và rễ malt khô có tính hút nước mạnh, có vị đắng khó chịu, vì vậy phải tách bỏ mầm rễ để hạn chế sự hút ẩm, đảm bảo chất lượng malt.
Phải tiến hành ngay sau khi sấy, vì nếu để lâu rễ sẽ hút ẩm trở nên dai rất khó tách khỏi malt.
29
PHƯƠNG PHÁP TÁCH MẦM, RỄ
Tách mầm và rễ thường tiến hành ngay sau khi sấy, nếu để lâu rễ sẽ hút nước khiến cho rễ bị dai khó tách khỏi malt
Máy tách mầm, rễ malt
Quạt giã
Tang quay và các mái chèo
Vít tời
30
BẢO QUẢN MALT
Máy đánh bóng malt
1. Phễu đỗ malt 2. Tang quay có lượn sóng
3. Chổi quay 4. Quạt gió 5. Malt ra
31
ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MALT KHÔ
Tỷ lệ thu hồi malt khô
32
Nhận xét cảm quan
Màu sắc: Malt vàng: vàng tươi
Malt đen: tối sẫm, vỏ óng ánh
Kích thước, hình dạng tương tự như đại mạch
Mùi vị: Đặc trưng cho từng loại mạch
Malt vàng: ngọt dịu
Malt đen: vị café, ngọt mạnh
Độ sach: không lẫn tạp chất
Hạt vỡ tối đa: 0,5%
Hạt không nảy mầm: 5%
ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MALT KHÔ
33
Chỉ số cơ học
Dung trọng: Malt rất nhẹ: 480-500g/l
Malt nhẹ: 500-530g/l
Malt trung bình: 530-560g/l
Malt nặng: >560g/l
Trọng lượng 1000 hạt: 25-38g
ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MALT KHÔ
34
Chỉ số hóa học
Độ ẩm khi sấy vừa xong < 4,5%
Độ ẩm tối đa cho phép trong giai đoạn bảo quản: 7%
Thời gian thực hiện đường hóa: 10-15ph
pH dịch đường: 5,5-6,5
Thành phần malt khô: Tinh bột: 5; pentozan hòa tan: 1; hexozan và pentozan không hòa tan: 9; cellulose: 6; saccharose: 5; đường khử: 4; protein: 10; protein hòa tan: 3’ chất béo: 2,5; tro: 2,5.
ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MALT KHÔ
35
PHƯƠNG PHÁP TINH SẠCH
Tinh sạch enzym amylase bằng phương pháp sắc kí
Thu nhận enzym amylase bằng phương pháp điện di trên gel polyacrylamide
36
TINH SẠCH ENZYM AMYLASE BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÍ
Hạt lúa được cho hút ẩm và ủ trong tối ở 30oC trong 8 ngày. Hạt nảy mầm được đồng hóa trong một máy trộn với 800ml dd đệm TRIS/HCl
Sản phẩm đồng hóa được ép qua hai lớp lưới nylon và dịch lọc thô được đưa vào ly tâm. Phần ở trên là dịch enzym thô. Cho kết tủa với (NH4)2SO4. Phần kết tủa thu được đem hòa tan trong 10ml dd đệm và ly tâm
37
Dùng phương pháp thẩm tích
TINH SẠCH ENZYM AMYLASE BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÍ
38
Phần nổi ở trên trong dd đệm sẽ cho qua cột DEAE cellulose
Được cân bằng bởi dd đệm, tách rửa bằng NaCl nồng độ 0-0,5M
TINH SẠCH ENZYM AMYLASE BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÍ
39
Dung dịch đươc thẩm tích và được lôi cuốn qua cột CHA. Các phân đoạn qua cột thu được sẽ được chuyển qua 12 sắc kí cột superose
TINH SẠCH ENZYM AMYLASE BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÍ
40
THU NHẬN ENZYM AMYLASE BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN DI TRÊN
GEL POLYACRYLAMIDE
Hạt lúa được ngâm nước và ủ cho nảy mầm. Sau 14 ngày, cây mầm được xay nhuyễn với đệm.
Hỗn hợp sau khi đồng hóa được ly tâm với tốc đọ 10.000 vòng trong 15ph ở nhiệt độ 4oC. Phần nổi ở trên chuyển sang một ống ly tâm khác được xem là dịch enzym
41
Gel được chuẩn bị và được đưa vào điện di với cường độ dòng điện 70V. Sau đó, gel được đưa ra nhuộm màu để xác định sự hiện diện của amylase
42
ỨNG DỤNG TRONG Y HỌC &
DƯỢC PHẨM
Ứng dụng trong tiêu hóa:
Tinh bột Dextrin + maltose + glucose
Dextrin Maltose + glucose
Maltose 2 glucose
Lactose Glucose + galactose
Suctose Glucose + frutose
α- amylase
α- 1,6 glucosidase
Β- glucosidase
α- glucosidase
Β- fructofuranisidase
43
ỨNG DỤNG TRONG Y HỌC & DƯỢC PHẨM
Ứng dụng trong tiêu hóa:
Enzym amylase phân giải carbonhydrat có trong thực phẩm nhằm cung cấp năng lượng cho hoạt động sống của cơ thể
Sản phẩm chữa men tiêu hóa dành cho trẻ sơ sinh và trẻ em, kích thích tiêu hóa, chống suy dinh dưỡng và các sản phẩm cùng loại:
44
Ứng dụng trong y dược:
Khi phối hợp với coenzyme A, cytocrom C, ATP, carboxylase để chể thuốc điều trị bệnh tim mạch, bệnh thần kinh.
Khi phối hợp với enzym thủy phân để chữa bệnh thiếu enzym đường tiêu hóa.
Trong cơ thể, nó là hormon tuyến tụy ngoại tiết chống phù nề sau chấn thương hoặc sau mổ
ỨNG DỤNG TRONG Y HỌC & DƯỢC PHẨM
45
Ứng dụng trong y dược:
Sử dụng enzym amylase trong chuẩn đoán bệnh viêm tụy cấp ở trẻ em
ỨNG DỤNG TRONG Y HỌC & DƯỢC PHẨM
46
Ứng dụng về dược phẩm trong nuôi trồng thủy sản:
Enzym amylase thường được bổ sung trong thành phần các hợp chất hóa học nhằm cải tạo ao hồ, kích thích tăng trưởng và phát triển mạnh của động vật thủy sản ở các giai đoạn mong muốn.
ỨNG DỤNG TRONG Y HỌC & DƯỢC PHẨM
47
Ứng dụng trong công nghiệp dệt:
Sau khi vải được hồ hóa để làm mịn, người ta phải tiến hành quá trình rũ hồ vải. Để phá hủy nhanh lượng tinh bột thừa, người ta đưa nhiệt độ đến nhiệt độ sôi sau đó làm giảm xuống 50-60oC và cho enzym amylase vào
ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP
48
Ứng dụng trong sản xuất chất tẩy rửa:
Enzym amylase làm tăng khả năng phân giải các vết bẩn do carbonhydrat trong quần áo
ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP
49
Ứng dụng trong sản xuất mì chính:
Enzym amylase được sử dụng trong công đoạn thủy phân tinh bột thành đường
Tinh bột Dextrin + maltose + glucose
Tinh bột Maltose + β- dextrin
ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM
α- amylase
β- amylase
50
Ứng dụng trong sản xuất bia:
ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM
51
Ứng dụng trong sản xuất cồn
ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM
52
Ứng dụng trong sản xuất bánh mì:
Enzym giúp làm tăng nhanh thể tích bánh, làm màu sắc của bánh đẹp hơn, làm tăng mùi thơm cho bánh
ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM
53
Ứng dụng trong sản xuất bánh kẹo, glucoza
ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM
54
II. THU NHẬN ENZYME BROMELIN TỪ
CÂY DỨA
2.1 Đặc điểm enzyme Bromelin
- Bromelin là enzyme có nhiều trong quả Dứa
Bromelin là nhóm protease thực vật được thu nhận từ họ Bromeliaceae, đặc biệt từ thân và trái Dứa
Thành phần chủ yếu của Bromelin có chứa nhóm sulfurhydryl thủy phân protein.
55
2.1.1 Tính chất và cấu tạo của Bromelin
Tính chất vật lý
Bromelin tan nhẹ trong nước và glycerin nhưng không tan trong dung môi hữu cơ.
56
b. Tính chất hóa học
Cấu tạo hóa học
Bromelin là một glycoprotein, mỗi phân tử glycan gồm 3 manose, 2 glucosamin, 1 xylose và fructose.
- Polypeptid của bromelin thân có aa đầu-NH2 là valine và đầu cacboxyl là glycine, còn đối với Bromelin quả aa đầu-NH2 là alanine
Cấu trúc sợi hydrate cacbon của Bromelin
57
Cấu trúc không gian
Các aa trong phân tử Bromelin sắp xếp như sau:
Ser-Val-Lys-Asn-Gln-Asn-Pro-Cys-Gly-Ala-Cys-Tryp-
-Gly-Cys-Lys-
58
2.1.2 Hoạt tính của enzyme Bromelin
Bromelin có 3 hoạt tính khác nhau: peptidase, amidase, esterase.Đặc biệt Bromelin sẽ có hoạt tính khác nhau trên những cơ chất khác nhau.
a. Cơ chế tác động
Đầu tiên, Bromelin kết hợp với protein và thủy phân sơ bộ cho ra polypeptide và aa. Protein kết hợp với nhóm –SH của enzyme khiến nó bị ester hóa rồi nhóm imidazole sẽ khử ester để giải phóng enzyme, aa và peptide.
59
b. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme Bromelin
Ảnh hưởng của nhiệt độ:
Ảnh hưởng của pH:
Ảnh hưởng của các chất kìm hãm:
Ảnh hưởng của các chất hoạt hóa:
Ảnh hưởng bởi các ion kim loại:
Ảnh hưởng của trạng thái và điều kiện bảo quản:
60
2.2 Đặc điểm nguồn nguyên liệu
- Cây dứa (Ananas comusus) ở nước ta được trồng nhiều làm nguồn thực phẩm tươi, đóng hộp, nguồn thu nhận enzyme, ngoài ra nó còn được sử dụng trong dược phẩm, mỹ phẩm….
Trong quả chín, nước chiếm đa số, hàm lượng 80% – 86%, phần còn lại là cacbonhydrat trong đó:
+ Saccharose, glucose: 60-67%
+Fructose: 30-40%
+ Còn lại là: Protein, acid hữu cơ, các vitamin.
61
2.3 Phương pháp thu nhận và tinh sạch enzyme Bromelin
Dịch lọc
Ly tâm
Dịch ly tâm
Chế phẩm Bromelin thô
Tinh sạch
Cô đặc
Sản phẩm enzyme tinh khiết
Quy trình tổng quát
thu nhận và tinh sạch
enzyme Bromelin
Quả, thân, chồi Dứa
Xay nhuyễn,lọc
Sấy khô
62
Thu dịch enzyme thô
Phế liệu dứa (chồi, thân, vỏ, cùi dứa) được xay nhuyễn, vắt kỹ, lọc bỏ bã và thu dịch lọc.
Sau đó đem dịch lọc li tâm với tốc độ 6000 vòng/phút trong 10 phút để loại bỏ chất xơ sẽ thu được dịch chiết có chứa Bromelin.
Khi sử dụng phương pháp siêu lọc để tinh sạch enzyme Bromelin thì các hợp chất pectin trong dịch chiết quả sẽ làm tăng độ nhớt của dịch chiết làm trở ngại quá trình lọc.
Vì vậy người ta dùng phương pháp đồng hóa nguyên liệu dưới điều kiện áp suất cao để khắc phục tình trạng này.
63
64
Phương pháp tinh sạch Bromelin thô
Phương pháp thâm tích
Phương pháp lọc qua Sephadex
Phương pháp sắc ký
Cho enzyme thô vào đệm sodium phosphat 0.03M, pH7.2
Cho hỗn hợp vào túi cellophane
Đun sephadex (G-50/ G-100) đun cách thủy tinh trong 1 giờ.
Cho túi vào dung dịch đệm sodium phosphat 0.03M, pH7.2, thẩm tích 6h
Nhồi sephadex vào cột, xả cột trong 1 giời, vận tốc 1ml/7 phút
Hòa enzyme thô vào đệm sodium phosphat 0.03M, pH7.2, cho dung môi phân ly enzyme vào, chỉnh tốc độ chảy 2ml/ 7 phút
65
2.4 Những ứng dụng của enzyme bromelin
2.4.1.Dùng trong y học
- Bromelin giảm thiểu viêm xoang.
- Bromelin dùng làm thuốc tẩy giun.
- Bromelin làm liền sẹo.
- Bromelin giảm đau nhức do hư khớp.
- Bromelain làm tăng hệ miễn dịch.
- Bromelain và bệnh hen suyễn.
- Bromelain và HIV.
66
2.4.2.Ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm
- Bromelin làm mềm thịt.
- Bromelin sử dụng trong quá trình đông tụ sữa .
- Bromelin trong chế biến thủy sản.
2.4.3.Ứng dụng trong công nghiệp dệt may.
2.4.4.Ứng dụng trong công nghiệp thuộc da.
2.4.5.Bromelain dùng để thu nhận các chất ức chế.
2.4.6.Ứng dụng làm thực phẩm chức năng.
67
Câu hỏi củng cố
1. Bromelain có thể tan trong:
Nước và Glycerin c. Benzen và Glycerin
Aceton và glycerin d. Aceton và benzen
2. Nguồn nguyên liệu nào của Amylase là phổ biến nhất:
Thóc c. Ngô
Đại mạch d. Đậu xanh
3. Trong phương pháp siêu lọc để hạn chế độ nhớt của dịch chiết ta cần:
Dùng phương pháp đồng hóa nguyên liệu dưới điều kiện áp suất cao.
Dùng phương pháp đồng hóa nguyên liệu dưới điều kiện áp suất thấp.
Pha thêm dung dịch đệm amonisunfat.
Pha thêm dung dịch đệm natrisunfat.
68
Tài liệu tham khảo
Nguyễn Đức Lượng (2004), Công nghệ enzyme, NXB ĐH Quốc Gia TP HCM.
Bùi Đoàn Phượng Linh, Bài giảng học phần Enzyme học.
Nguyễn Thanh Điền (2006), Tinh sạch enzyme bromelain từ thân Dứa bằng phương pháp sắc ký trao đổi ion, Khóa luận tốt nghiệp.
Tìm hiểu về Bromelain enzyme chiết suất và ứng dụng khotailieu.com
Đề tài Tìm hiểu về Bromelain enzyme, chiết suất và ứng dụng - Tài liệu, ebook, giáo trình doc.edu.vn
69
Cám ơn cô và các bạn đã lắng nghe!
70
71
72
73
74
75
76
77
Hệ thống sắc ký tinh sạch enzyme bromelin
78
79
80
Khoa sư phạm KH-TN
Tổ Sinh
Lớp ĐHSP Sinh-K3
Môn: enzyme học
Chủ đề: Công nghệ thu nhận enzyme amylase từ Malt và bromelin từ Dứa
Giảng viên hướng dẫn:
Bùi Đoàn Phượng Linh
Sinh viên thực hiện:
Trần Hà Diễm My
Nguyễn Thị Thủy Trúc
Cao Thị Thúy Vân
1
Nội dung
I.Thu nhận enzym amylase từ malt
1.1 Tính chất, cấu trúc của enzyme amylase
1.2 Đặc điểm nguồn nguyên liệu
1.3 Phương pháp thu nhận, tinh sạch enzyme amylase
1.4 Ứng dụng
II. Thu nhận enzyme bromelin từ dứa
2.1 Đặc điểm enzyme bromelin
2.2 Đặc điểm nguồn nguyên liệu
2.3 Phương pháp thu nhận và tinh sạch enzyme bromelin
2.4 Ứng dụng của enzyme bromelin
Câu hỏi củng cố
Tài liệu tham khảo
2
I.THU NHẬN ENZYM AMYLASE TỪ MALT
1.1 Tính chất, cấu trúc của enzym amylase
Amylase là một hệ enzyme rất phổ biến trong thế giới sinh vật.
Các enzyme này thuộc nhóm enzyme thủy phân, xúc tác phân giải liên kết nội phân tử trong nhóm polysaccharide với sự tham gia của nước:
RR’ + H-OH RH + R’OH
3
Có 6 loại enzyme được xếp vào 2 nhóm:
+ Endoamylase (enzyme nội bào) + Exoamylase (enzyme ngoại bào)
Cơ chất tác dụng của amylase là tinh bột và glycogen
4
PHÂN LOẠI
5
CẤU TRÚC
α- amylase (α- 1,4-glucanohydrolase)
Amylase có khả năng phân cắt các liên kết 1,4-glucoside của cơ chất một cách ngẫu nhiên và là enzym nội bào. α- amylase không chỉ có khả năng phân hủy hồ tinh bột mà còn có khả năng phân hủy các hạt tinh bột nguyên vẹn.
6
CẤU TRÚC
β- amylase (β-1,4-glucan-maltohydrolase)
β- amylase xúc tác từ sự thủy phân các liên kết 1,4-glucan trong tinh bột, glucogen và polysaccharide, phân cắt từng nhóm maltose từ đầu không khử của mạch. Maltose được hình thành do sự xúc tác của β-amylase có cấu hình β.
7
CẤU TRÚC
γ- amylase (gluco amylase)
Gluco amylase có khả năng thủy phân liên kết 1,4 lẫn 1,6-glucoside, ngoài ra còn có khả năng thủy phân liên kết 1,2 và 1,3-glucoside
Gluco amylase có khả năng thủy phân hoàn toàn tinh bột, glucogen, amylopectin, dextrin… thành glucose mà không cần có sự tham gia của các loại enzym amylase khác
8
CẤU TRÚC
Oligo 1,6-glucosidase (dextrinase tới hạn)
Enzym này thủy phân liên kết β- 1,6-glucoside
9
ĐẶC TÍNH VÀ CƠ CHẾ TÁC DỤNG
Đặc tính
Khả năng dextrin hóa: Thủy phân tinh bột
dextrin + một ít maltoza. Dextrin có khả năng hoạt hóa cao, đặc trưng cho tính chất của enzym này.
Tính bền nhiệt: Phân tử có 1-6 nguyên tử C tham gia vào sự hình thành ổn định cấu trúc bậc 3 của enzym.
Tính tan: Amylase dễ tan trong nước, trong dung dịch muối và rượu loãng.
Cơ chất tác dụng: của amylase là tinh bột và glycogen.
10
Cơ chế tác dụng
Quá trình thủy phân tinh bột bởi amylase là quá trình đa giai đoạn:
ĐẶC TÍNH VÀ CƠ CHẾ TÁC DỤNG
11
1.2 ĐẶC ĐIỂM NGUỒN NGUYÊN LIỆU
MALT
12
YÊU CẦU VỀ NGUỒN NGUYÊN LIỆU
Hạt có màu vàng óng ánh, thơm mùi rạ tươi
Hạt phải thuần, tỷ lệ hạt ngoại lai chỉ chiếm 5%. Không có hạt bị bệnh
Vỏ hạt < 7-9% trọng lượng hạt. Trọng lượng 1000 hạt khoảng 40-44g
Sức nảy mầm: 80-90% (qua ngày thứ 3)
Khả năng nảy mầm: >95% (ngày thứ 5)
Độ ẩm hạt: 15%
Dung trọng: 650-680g/l
Hàm lượng protein: 9-12%
Hàm lượng tinh bột: >63-65%
13
1.3 PHƯƠNG PHÁP THU NHẬN, TINH SẠCH
Sơ đồ sản xuất malt đại mạch
14
PHƯƠNG PHÁP THU NHẬN
Sơ đồ sản xuất malt thóc
15
QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ENZYM
16
LÀM SẠCH VÀ PHÂN LOẠI HẠT
Khối hạt có chứa nhiều tạp chất do đó cần phải được làm sạch trước khi đưa vào sản xuất.
Khối hạt phải đảm bảo đồng đều để quá trình ngâm và nảy mầm được thuận lợi và đồng đều
Làm sạch và phân loại bằng các hệ thống sàng thích hợp
Sàng khí động: theo chiều dày, chiều rộng
Sàng ống: theo chiều dài
17
RỬA HẠT VÀ SÁT TRÙNG HẠT
Thiết bị rửa
Hóa chất
CaOCl2, Ca(OCl)2, HCHO
H2SO4,KMnO4
Ca(OH)2
CaOCl2
18
QUÁ TRÌNH NGÂM HẠT
Mục đích: Để hạt tự hút đủ nước trương nở và đủ độ ẩm cần thiết cho sự chuẩn bị nảy mầm, nảy mầm và nuôi sống mầm. Đồng thời đẩy CO2 và các sản phẩm bất lợi cho quá trình nảy mầm của hạt ra khỏi khối hạt.
19
PHƯƠNG PHÁP NGÂM
Ngâm trong nước
Ngâm trong nước và không khí gián đoạn, liên tục
Ngâm bằng phương pháp tưới phun nước, thay không khí liên tục
20
NGÂM HẠT
Thiết bị ngâm
Quá trình
Thể tích hạt tăng trung bình 1,45 lần
Sau 48h, hàm lượng nước đạt 42-46%.
Khí nén được đưa vào để thông khí cấp oxy cho hạt và thải CO2 ra khỏi hạt ngâm.
Quá trình ngâm kết thúc khi rễ con bắt đầu nhú ra khỏi vỏ hạt (48-72h)
21
QUÁ TRÌNH NẢY MẦM
22
PHƯƠNG PHÁP NẢY MẦM
Nảy mầm không thông gió
Nảy mầm thông gió
Nảy mầm thông gió trong ngăn
Nảy mầm thông gió thùng quay
Nảy mầm bằng phương pháp bán liên tục
Nảy mầm bằng phương pháp liên tục
23
NẢY MẦM BẰNG PHƯƠNG PHÁP BÁN LIÊN TỤC
Phương pháp này có nhiều ưu điểm hơn các phương pháp khác, 10-15% malt nảy mầm đều có chất lượng tốt
24
CHỈ TIÊU ĐẠT ĐƯỢC CỦA MALT TƯƠI
Mùi vị: có mùi dưa chuột
Hạt malt mềm, bóp vụn được nhưng không được nhão, dính tay.
Chiều dài mầm từ 1/2-3/4 chiều dài hạt.
Độ hoạt động của enzym: WK=350-450
25
SẤY MALT
Mục đích: nhằm tách lượng nước thừa có trong malt tươi, khi đó malt tươi mới có thể vận chuyển đi xa và bảo quản được lâu
26
PHƯƠNG PHÁP VÀ CHẾ ĐỘ CÔNG NGHỆ SẤY MALT
Lò sấy nằm ngang hai tầng hoạt động tuần hoàn
Lò sấy nằm ngang 1 tầng hoặc 2 tầng
Lò sấy hoạt động liên tục
27
28
TÁCH MẦM, RỄ, BẢO QUẢN MALT
Mục đích: mầm và rễ malt khô có tính hút nước mạnh, có vị đắng khó chịu, vì vậy phải tách bỏ mầm rễ để hạn chế sự hút ẩm, đảm bảo chất lượng malt.
Phải tiến hành ngay sau khi sấy, vì nếu để lâu rễ sẽ hút ẩm trở nên dai rất khó tách khỏi malt.
29
PHƯƠNG PHÁP TÁCH MẦM, RỄ
Tách mầm và rễ thường tiến hành ngay sau khi sấy, nếu để lâu rễ sẽ hút nước khiến cho rễ bị dai khó tách khỏi malt
Máy tách mầm, rễ malt
Quạt giã
Tang quay và các mái chèo
Vít tời
30
BẢO QUẢN MALT
Máy đánh bóng malt
1. Phễu đỗ malt 2. Tang quay có lượn sóng
3. Chổi quay 4. Quạt gió 5. Malt ra
31
ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MALT KHÔ
Tỷ lệ thu hồi malt khô
32
Nhận xét cảm quan
Màu sắc: Malt vàng: vàng tươi
Malt đen: tối sẫm, vỏ óng ánh
Kích thước, hình dạng tương tự như đại mạch
Mùi vị: Đặc trưng cho từng loại mạch
Malt vàng: ngọt dịu
Malt đen: vị café, ngọt mạnh
Độ sach: không lẫn tạp chất
Hạt vỡ tối đa: 0,5%
Hạt không nảy mầm: 5%
ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MALT KHÔ
33
Chỉ số cơ học
Dung trọng: Malt rất nhẹ: 480-500g/l
Malt nhẹ: 500-530g/l
Malt trung bình: 530-560g/l
Malt nặng: >560g/l
Trọng lượng 1000 hạt: 25-38g
ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MALT KHÔ
34
Chỉ số hóa học
Độ ẩm khi sấy vừa xong < 4,5%
Độ ẩm tối đa cho phép trong giai đoạn bảo quản: 7%
Thời gian thực hiện đường hóa: 10-15ph
pH dịch đường: 5,5-6,5
Thành phần malt khô: Tinh bột: 5; pentozan hòa tan: 1; hexozan và pentozan không hòa tan: 9; cellulose: 6; saccharose: 5; đường khử: 4; protein: 10; protein hòa tan: 3’ chất béo: 2,5; tro: 2,5.
ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MALT KHÔ
35
PHƯƠNG PHÁP TINH SẠCH
Tinh sạch enzym amylase bằng phương pháp sắc kí
Thu nhận enzym amylase bằng phương pháp điện di trên gel polyacrylamide
36
TINH SẠCH ENZYM AMYLASE BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÍ
Hạt lúa được cho hút ẩm và ủ trong tối ở 30oC trong 8 ngày. Hạt nảy mầm được đồng hóa trong một máy trộn với 800ml dd đệm TRIS/HCl
Sản phẩm đồng hóa được ép qua hai lớp lưới nylon và dịch lọc thô được đưa vào ly tâm. Phần ở trên là dịch enzym thô. Cho kết tủa với (NH4)2SO4. Phần kết tủa thu được đem hòa tan trong 10ml dd đệm và ly tâm
37
Dùng phương pháp thẩm tích
TINH SẠCH ENZYM AMYLASE BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÍ
38
Phần nổi ở trên trong dd đệm sẽ cho qua cột DEAE cellulose
Được cân bằng bởi dd đệm, tách rửa bằng NaCl nồng độ 0-0,5M
TINH SẠCH ENZYM AMYLASE BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÍ
39
Dung dịch đươc thẩm tích và được lôi cuốn qua cột CHA. Các phân đoạn qua cột thu được sẽ được chuyển qua 12 sắc kí cột superose
TINH SẠCH ENZYM AMYLASE BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÍ
40
THU NHẬN ENZYM AMYLASE BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN DI TRÊN
GEL POLYACRYLAMIDE
Hạt lúa được ngâm nước và ủ cho nảy mầm. Sau 14 ngày, cây mầm được xay nhuyễn với đệm.
Hỗn hợp sau khi đồng hóa được ly tâm với tốc đọ 10.000 vòng trong 15ph ở nhiệt độ 4oC. Phần nổi ở trên chuyển sang một ống ly tâm khác được xem là dịch enzym
41
Gel được chuẩn bị và được đưa vào điện di với cường độ dòng điện 70V. Sau đó, gel được đưa ra nhuộm màu để xác định sự hiện diện của amylase
42
ỨNG DỤNG TRONG Y HỌC &
DƯỢC PHẨM
Ứng dụng trong tiêu hóa:
Tinh bột Dextrin + maltose + glucose
Dextrin Maltose + glucose
Maltose 2 glucose
Lactose Glucose + galactose
Suctose Glucose + frutose
α- amylase
α- 1,6 glucosidase
Β- glucosidase
α- glucosidase
Β- fructofuranisidase
43
ỨNG DỤNG TRONG Y HỌC & DƯỢC PHẨM
Ứng dụng trong tiêu hóa:
Enzym amylase phân giải carbonhydrat có trong thực phẩm nhằm cung cấp năng lượng cho hoạt động sống của cơ thể
Sản phẩm chữa men tiêu hóa dành cho trẻ sơ sinh và trẻ em, kích thích tiêu hóa, chống suy dinh dưỡng và các sản phẩm cùng loại:
44
Ứng dụng trong y dược:
Khi phối hợp với coenzyme A, cytocrom C, ATP, carboxylase để chể thuốc điều trị bệnh tim mạch, bệnh thần kinh.
Khi phối hợp với enzym thủy phân để chữa bệnh thiếu enzym đường tiêu hóa.
Trong cơ thể, nó là hormon tuyến tụy ngoại tiết chống phù nề sau chấn thương hoặc sau mổ
ỨNG DỤNG TRONG Y HỌC & DƯỢC PHẨM
45
Ứng dụng trong y dược:
Sử dụng enzym amylase trong chuẩn đoán bệnh viêm tụy cấp ở trẻ em
ỨNG DỤNG TRONG Y HỌC & DƯỢC PHẨM
46
Ứng dụng về dược phẩm trong nuôi trồng thủy sản:
Enzym amylase thường được bổ sung trong thành phần các hợp chất hóa học nhằm cải tạo ao hồ, kích thích tăng trưởng và phát triển mạnh của động vật thủy sản ở các giai đoạn mong muốn.
ỨNG DỤNG TRONG Y HỌC & DƯỢC PHẨM
47
Ứng dụng trong công nghiệp dệt:
Sau khi vải được hồ hóa để làm mịn, người ta phải tiến hành quá trình rũ hồ vải. Để phá hủy nhanh lượng tinh bột thừa, người ta đưa nhiệt độ đến nhiệt độ sôi sau đó làm giảm xuống 50-60oC và cho enzym amylase vào
ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP
48
Ứng dụng trong sản xuất chất tẩy rửa:
Enzym amylase làm tăng khả năng phân giải các vết bẩn do carbonhydrat trong quần áo
ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP
49
Ứng dụng trong sản xuất mì chính:
Enzym amylase được sử dụng trong công đoạn thủy phân tinh bột thành đường
Tinh bột Dextrin + maltose + glucose
Tinh bột Maltose + β- dextrin
ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM
α- amylase
β- amylase
50
Ứng dụng trong sản xuất bia:
ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM
51
Ứng dụng trong sản xuất cồn
ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM
52
Ứng dụng trong sản xuất bánh mì:
Enzym giúp làm tăng nhanh thể tích bánh, làm màu sắc của bánh đẹp hơn, làm tăng mùi thơm cho bánh
ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM
53
Ứng dụng trong sản xuất bánh kẹo, glucoza
ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM
54
II. THU NHẬN ENZYME BROMELIN TỪ
CÂY DỨA
2.1 Đặc điểm enzyme Bromelin
- Bromelin là enzyme có nhiều trong quả Dứa
Bromelin là nhóm protease thực vật được thu nhận từ họ Bromeliaceae, đặc biệt từ thân và trái Dứa
Thành phần chủ yếu của Bromelin có chứa nhóm sulfurhydryl thủy phân protein.
55
2.1.1 Tính chất và cấu tạo của Bromelin
Tính chất vật lý
Bromelin tan nhẹ trong nước và glycerin nhưng không tan trong dung môi hữu cơ.
56
b. Tính chất hóa học
Cấu tạo hóa học
Bromelin là một glycoprotein, mỗi phân tử glycan gồm 3 manose, 2 glucosamin, 1 xylose và fructose.
- Polypeptid của bromelin thân có aa đầu-NH2 là valine và đầu cacboxyl là glycine, còn đối với Bromelin quả aa đầu-NH2 là alanine
Cấu trúc sợi hydrate cacbon của Bromelin
57
Cấu trúc không gian
Các aa trong phân tử Bromelin sắp xếp như sau:
Ser-Val-Lys-Asn-Gln-Asn-Pro-Cys-Gly-Ala-Cys-Tryp-
-Gly-Cys-Lys-
58
2.1.2 Hoạt tính của enzyme Bromelin
Bromelin có 3 hoạt tính khác nhau: peptidase, amidase, esterase.Đặc biệt Bromelin sẽ có hoạt tính khác nhau trên những cơ chất khác nhau.
a. Cơ chế tác động
Đầu tiên, Bromelin kết hợp với protein và thủy phân sơ bộ cho ra polypeptide và aa. Protein kết hợp với nhóm –SH của enzyme khiến nó bị ester hóa rồi nhóm imidazole sẽ khử ester để giải phóng enzyme, aa và peptide.
59
b. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme Bromelin
Ảnh hưởng của nhiệt độ:
Ảnh hưởng của pH:
Ảnh hưởng của các chất kìm hãm:
Ảnh hưởng của các chất hoạt hóa:
Ảnh hưởng bởi các ion kim loại:
Ảnh hưởng của trạng thái và điều kiện bảo quản:
60
2.2 Đặc điểm nguồn nguyên liệu
- Cây dứa (Ananas comusus) ở nước ta được trồng nhiều làm nguồn thực phẩm tươi, đóng hộp, nguồn thu nhận enzyme, ngoài ra nó còn được sử dụng trong dược phẩm, mỹ phẩm….
Trong quả chín, nước chiếm đa số, hàm lượng 80% – 86%, phần còn lại là cacbonhydrat trong đó:
+ Saccharose, glucose: 60-67%
+Fructose: 30-40%
+ Còn lại là: Protein, acid hữu cơ, các vitamin.
61
2.3 Phương pháp thu nhận và tinh sạch enzyme Bromelin
Dịch lọc
Ly tâm
Dịch ly tâm
Chế phẩm Bromelin thô
Tinh sạch
Cô đặc
Sản phẩm enzyme tinh khiết
Quy trình tổng quát
thu nhận và tinh sạch
enzyme Bromelin
Quả, thân, chồi Dứa
Xay nhuyễn,lọc
Sấy khô
62
Thu dịch enzyme thô
Phế liệu dứa (chồi, thân, vỏ, cùi dứa) được xay nhuyễn, vắt kỹ, lọc bỏ bã và thu dịch lọc.
Sau đó đem dịch lọc li tâm với tốc độ 6000 vòng/phút trong 10 phút để loại bỏ chất xơ sẽ thu được dịch chiết có chứa Bromelin.
Khi sử dụng phương pháp siêu lọc để tinh sạch enzyme Bromelin thì các hợp chất pectin trong dịch chiết quả sẽ làm tăng độ nhớt của dịch chiết làm trở ngại quá trình lọc.
Vì vậy người ta dùng phương pháp đồng hóa nguyên liệu dưới điều kiện áp suất cao để khắc phục tình trạng này.
63
64
Phương pháp tinh sạch Bromelin thô
Phương pháp thâm tích
Phương pháp lọc qua Sephadex
Phương pháp sắc ký
Cho enzyme thô vào đệm sodium phosphat 0.03M, pH7.2
Cho hỗn hợp vào túi cellophane
Đun sephadex (G-50/ G-100) đun cách thủy tinh trong 1 giờ.
Cho túi vào dung dịch đệm sodium phosphat 0.03M, pH7.2, thẩm tích 6h
Nhồi sephadex vào cột, xả cột trong 1 giời, vận tốc 1ml/7 phút
Hòa enzyme thô vào đệm sodium phosphat 0.03M, pH7.2, cho dung môi phân ly enzyme vào, chỉnh tốc độ chảy 2ml/ 7 phút
65
2.4 Những ứng dụng của enzyme bromelin
2.4.1.Dùng trong y học
- Bromelin giảm thiểu viêm xoang.
- Bromelin dùng làm thuốc tẩy giun.
- Bromelin làm liền sẹo.
- Bromelin giảm đau nhức do hư khớp.
- Bromelain làm tăng hệ miễn dịch.
- Bromelain và bệnh hen suyễn.
- Bromelain và HIV.
66
2.4.2.Ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm
- Bromelin làm mềm thịt.
- Bromelin sử dụng trong quá trình đông tụ sữa .
- Bromelin trong chế biến thủy sản.
2.4.3.Ứng dụng trong công nghiệp dệt may.
2.4.4.Ứng dụng trong công nghiệp thuộc da.
2.4.5.Bromelain dùng để thu nhận các chất ức chế.
2.4.6.Ứng dụng làm thực phẩm chức năng.
67
Câu hỏi củng cố
1. Bromelain có thể tan trong:
Nước và Glycerin c. Benzen và Glycerin
Aceton và glycerin d. Aceton và benzen
2. Nguồn nguyên liệu nào của Amylase là phổ biến nhất:
Thóc c. Ngô
Đại mạch d. Đậu xanh
3. Trong phương pháp siêu lọc để hạn chế độ nhớt của dịch chiết ta cần:
Dùng phương pháp đồng hóa nguyên liệu dưới điều kiện áp suất cao.
Dùng phương pháp đồng hóa nguyên liệu dưới điều kiện áp suất thấp.
Pha thêm dung dịch đệm amonisunfat.
Pha thêm dung dịch đệm natrisunfat.
68
Tài liệu tham khảo
Nguyễn Đức Lượng (2004), Công nghệ enzyme, NXB ĐH Quốc Gia TP HCM.
Bùi Đoàn Phượng Linh, Bài giảng học phần Enzyme học.
Nguyễn Thanh Điền (2006), Tinh sạch enzyme bromelain từ thân Dứa bằng phương pháp sắc ký trao đổi ion, Khóa luận tốt nghiệp.
Tìm hiểu về Bromelain enzyme chiết suất và ứng dụng khotailieu.com
Đề tài Tìm hiểu về Bromelain enzyme, chiết suất và ứng dụng - Tài liệu, ebook, giáo trình doc.edu.vn
69
Cám ơn cô và các bạn đã lắng nghe!
70
71
72
73
74
75
76
77
Hệ thống sắc ký tinh sạch enzyme bromelin
78
79
80
* Một số tài liệu cũ có thể bị lỗi font khi hiển thị do dùng bộ mã không phải Unikey ...
Người chia sẻ: Trần Hà Diễm My
Dung lượng: |
Lượt tài: 1
Loại file:
Nguồn : Chưa rõ
(Tài liệu chưa được thẩm định)