Bài giảng Vi sinh vật thực phẩm - Chương 9: Sản xuất enym

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
reactants
products
H
EA
T.S.
catalyst
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
enzyme
substrate
products
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
 Ứng dụng enzym trong phân tích và 
trong y học
 Ứng dụng enzym trong công nghệ di 
truyền
Công nghệ sản xuất enzym
 Nguồn động vật: thu nhận enzym từ các
phế phụ liệu lò mổ.
 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
 Nguồn vi sinh vật: từ rất nhiều loại vi sinh
vật khác nhau.
Ưu điểm của enzym VSV
 VSV có thể chuyển hóa một khối lượng cơ
chất lớn
 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
 Lọc là phương pháp tách thành phần rắn
ra khỏi dịch.
 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)
 Thường được sử dụng trong trường hợp
dung dịch cần lọc có khối lượng nhỏ
Lọc chân không (vacuum filter)
 Là phương pháp được ứng dụng nhiều
trong nghiên cứu và trong sản xuất.
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
 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
phải cơ học
Phương pháp sấy
Phương pháp phân giải
Phá vỡ tế bào bằng máy đồng hóa
 Đây là phương pháp được sử dụng rộng
rãi trong quy mô công nghiệp.
 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