Đang tải... (xem toàn văn)
Một trong những thành tựu khoa học và công nghệ trong những năm gần đây llà các nghiên cứu và ứng dụng về enzymes.Nó đặc trưng cho sự phát triển của khoa học trong mấy thập niên qua: Đó là những khám phá về cấu trúc hoá họcvà cơ chế xúc tác kỳ diệu của enzymes – chất xúc tác sinh học.Enzymes đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong ngành công nghệ sinh họchiện đại và cùng với những thành tựu đạt được trong nghiên cứu lý thuyết,các ứng dụng của enzyme ngày càng được mở rộng và đạt được hiệu quả cao.
Đề tài: “sản xuất enzym amylase” I.Đặt Vấn Đề • Một thành tựu khoa học công nghệ năm gần llà nghiên cứu ứng dụng enzymes.Nó đặc trưng cho phát triển khoa học thập niên qua: Đó khám phá cấu trúc hoá họcvà chế xúc tác kỳ diệu enzymes – chất xúc tác sinh học.Enzymes đóng vai trò quan trọng ngành công nghệ sinh họchiện đại với thành tựu đạt nghiên cứu lý thuyết,các ứng dụng enzyme ngày mở rộng đạt hiệu cao • Ở Việt Nam công nghệ enzymes quan tâm đàu tư mạnh để đáp ứng nhu cầu sản xuất Ở nước ta sản xuất enzymes nhỏ chủ yếu phòng thí nghiệm Vện công nghệ Thực Phẩm trường đại học lớn,việc áp dụng vào ngànhcông, nông nghiệpvà đời sống hạn chế.Cho tơi có khoảng 30 loại enzymes ứng dụng quy mô lớn sử dụng nhiều enzymes Amylase nhiều lĩnh vực: công nghiệp dệt, công nghiệp giấy,nông nghiệp, y học, xử lý môi trường , đặc biệt công nghiệp thực phẩm • Với phạm vi ứng dụng rộng rãi cung lợi ích mà enzymes Amylase mang lại cho ngành công nghiệp nhu cầu enzymes ngày lớn,tuy nhiên số chế phẩm enzymes amylase chưa đáp ứng nhu cầu ma phải nhập từ nước nên việc ứng dụng chế phẩm hạn chế • Vì yêu cầu đặt cho nhà nghiên cứu để tim quy trình sản xuất enzymes với số lượng cao, chấy lượng tốt, giá thành rẻ • Trong nguồn thu nhận ezymes amylase việc thu hồi enzymes amylase từ VSVlà phương pháp tối ưu nhất.Do VSV sinh sản nhanh, tạo sinh khối lớn, quy trình sản xuất không gặp nhiều khó khăn, hiệu suất thu hồi cao…Vậy chung đề xuất quy trình:” Sản Xuất Enzymes Amylase Từ Vi Sinh Vật” II.Thu nhận Amylase từ nấm mốc • *Ta tiến hành nuôi cấy nấm mốc theo phương pháp bề mặt gồm giai đoạn sau: • -Chuẩn bị: • a.Nguyên liệu chuẩn bị nuôi cấy bột ngô, cám gạo,vỏ trấu, vỏ lạc …và phối trộn theo tỷ lệ sau: • -Bột ngô:70-80% -Cám gạo • -Vỏ trấu: 20-30% • -Cám gạo;80-90% -Cám gạo:85-95% • -Vỏ trấu: 10-20% -Bột ngô:15-25% • Tuỳ theo chất lượng nguyên liệu ta chọn tỷ lệ cho hợp lý để thu amylase theo ý muốn.Lượng nước đua vào chiếm khoảng 50-60l/100kg II.Thu nhận Amylase từ nấm mốc • b.Hấp phối liệu • -Sau trộn ta đưa phối liệu vào hấp nhằm hai mục đích: hấp chín nguyên liệu tiệt trùng.Thời gian hấp kéo dài từ 3,4-4h tiến hành áp suất thường 2h áp suất 2kg/cm2.Nguyên liệu chin phải có mùi thơm nhẹ dễ chịu • -Tiếp theo đem vò tơi làm nguội tới 34350C trộn giống vào tuỳ theo chất lượng giống(Tỷ lệ giống đưa vào từ 0,21% II.Thu nhận Amylase từ nấm mốc • c.Trộn giống • -Có thể tiến hành theo nhiều kiểu khác nhau: Trộn giống với môi trường,sau lại trộn với lượng môi trường lớn tiếp tục hết giống môi trường.Biện pháp giúp bào tử hút nước nhan phát triển đưa vào phòng nuôi mà không cần ủ giống • -Tốt hoà nấm giống vào dung dịch HCl 0.1N Để yên khoảng 30 phút loại tạp khuẩn sau vẩy vào môi trường trộn II.Thu nhận Amylase từ nấm mốc • d.Tải canh trường vào mành mành phải vệ sinh, trùng làm nước,Khi tải canh trường vào mành mành phải ý giữ vệ sinh tay chân dụng cụ nhằm tránh bị lẫn tạp loại VSV bất lợi.Chiều dầy canh trường phải đều, 3cm vào mùa đông 2cm vào mùa hè, xung quanh mép mành nên vun dầy để tránh bị khô II.Thu nhận Amylase từ nấm mốc • e.Phòng nuôi mốc • - Tuỳ thuộc vào suất cách bố trí sản xuất xí nghiệp mà phòng nuôi khác nhau.Chiều cao nên từ3-3.5m ,có hệ thống điều hoà giúp giữ nhiệt độ độ ẩm ổn định không bố trí hệ thống ống phun nước quanh tường ,phun nước lạnh vào mùa hè ,nước ấm vào mùa đông.Giá đặt mành nên có chiều cao vừa phải để dễ thao tác, khoảng cách mành 0.2m, giá đặt 6-7 mành • *Quá trình phát triển nắm chia làm giai đoạn • -Gđ1:Nầm phát triển chậm, nhiệt đọ chưa tăng mùa đông cần giữ ẩm để nâm phat triển bình thương • -Gđ2: Nầm phát triển mạnh , toả nhiệt, nhiệt độ canh đạt tới 400C vị phải tải nhiệt kịp thời Cần tăng cường không khí lạnh , ẩm để làm ổn đinh nhiệt độ cung cấp oxygen nầm phat triển bình thường.Sau 20-24h nấm tạo nhiều sợi lien kết thành mảng lớn cần dung que vô trùng lật lên nhằm tạo điều kiện toả nhiệt tốt(không làm vỡ nấm thành miếng bé gây tổn thương tới phát triển sợi nấm) • -Gđ3:Nấm phát triển chậm dần, nhiệt độ giảm enzymes tích tụvà đạt cao cuối giai đoạn bề mặt nấm lơ thơ xuất bào tử.Nếu kéo dài để bào tử mọc nhiều làm giảm hoạt độ enzymes.Khi kết thúc chu kỳ nuôi cấy ta sử dụng sản phẩm để đương hoá tinh bột hoăc đem sấy 40-500C đến độ ẩm 8-10% sau đưa bảo quản III.Sản xuất enzymes từ vi khuẩn • -α Amylase sản xuất từ vi khuẩn Bacillus stearothermophillus Bacillus licheniformis Đặc biệt người ta phát α Amylase từ Bacillus licheniformis có nhiều ưu điểm hẳn so với vi khuẩn khác khả chịu nhiệt cao(nhiệt độ tối ưu 90-950C) chí chịu đựng nhiệt độ từ 105-1100C.Chủng vi khuẩn Bacillus licheniformis tham gia suất α Amylase Bacillus licheniformis B.56 III.Sản xuất enzymes từ vi khuẩn • 3.1 Đặc điểm vi khuẩn Bacillus licheniformis • -Là trực khuẩn Gram(+), sinh bào tử hình ovan,không phình thuộc nhóm II theo phâm loại priest (S) • -Các tế bào vi khuẩn đứng riêng lẻ xếp với thành chuỗi tế bào ngắn , nhỏ, có chiều dài thay đổi tuỳ chủng từ 15μm, đường kính từ 0.5-1μm III.Sản xuất enzymes từ vi khuẩn • 3.2.Sản xuất α Amylase từ Bacillus licheniformisB56 • *Môi trường nuôi cấy:Dùng môi trường tinh bột gạo, ngô, sắn nhiên qua nghiên cứu cho thấy nuôi cấy từ môi trương tinh bột gạo cho hiệu kinh tế lớn • *Phương pháp nuôi cấy:Thời gian lên men thích hợp để thu hồi 48h sau nuôi cấy với chế độ lắc 200vòng/phút, 370C,pH = 6.5 • *Thu hồi:Lượng enzymes sản xút thu hồi qua kết tủa enthanol nồng độ 75%,tỷ lệ enthanol/ dịch enzymes thích hợp 3.5/1 • -sau kết tủa đem sấy nhan 500C để đuổi hết lượng enthanol dư • -Lượng enzymes kết tủa đựoc thu hồi cách cho ly tâm với tốc độ 500vòng/phút thời gian 2phút IV.Sử dụng nấm men E.fibuligera E.capsularis (Endomycopis) lên men chìm để sản xuất amylase • E.fibuligera loại protease acid ,phạm vi pH ổn định4.5-7 pH tốt 2.3-2.6.Có khả lên men chậm yếu đường glucose,sacarose,mantose.Đồng hoá mantose, sacarose,eritose, không lên men galactose, không đồng hoá galactose,xilase,Bào tử hình dạng mũ • E.capsularis lên men chậm glucose, mantose,đồng hoá mantose,eritose, không lên men galactose,sacarose.Không đồng hoá galactose,sacarose,xilase.Bào tử hình bầu dục IV.Sử dụng nấm men E.fibuligera E.capsularis (Endomycopis) lên men chìm để sản xuất amylase • Endomycopis để phát triển tốt sinh sản nhiều amylase cần nguồn cacbon tinh bột, nitơ cám, (NH4)2SO4 cần chất khoáng(K,P ) acid béo,lipid chứa trong(dầu cám,dầu hạt bôngdầu hạt cải).Có thể sử dụng môi trường với tỷ lệ sau: • 1:tinh bột(0.8%),cao ngô(1.5%),bột cá(0.5%), (NH4)2SO40.33% ,CaCl20.04, KH2PO40.15% • 2:Bột ngô 4.75%,bột đậu tương 6.2%, cao ngô 2.7%,KH2PO42.25% • 3:Cám tiểu mạch 5%, tinh bột 1% ,dầu cám 3-5%, KH2PO40.1% IV.Những biến đổi chủ yếu xảy nuôi cấy VSV với mục đích thu nhận enzymes • Để sinh trưởng phát triển VSV cần lượng cung cấp trình oxyhoa Glucid hoàn toàn không hoàn toàn: • *Tinh bột + đường→CO2 + H2O +Q1 • CO2 + Rượu + acid hữu • *protid→pepton→polypeptidđaciamin • Song song với trình thuỷ phân trình tổng hợp protid tinh bột tử acid amin đương đơn giản • 3C6H12O6+3O2→ 6CH3CHO+6H2O+ 6CO2 • 6CH3CHO+ 3NH3 +9/2O2 →C12H20N3O4+ 6.5H2O VI.Các yếu tố ảnh hưởng tới sinh trưởng phát triển VSV tích luỹ enzymes • 6.1.Chủng VSV: Đây điều quan trọng hàng đầu ,muốn có chế phẩm với hoạt độ cao trước hết phải tuyển chọn nghiên cứu xemchủng ,giống có khả tích tụ nhiều enzymes mà ta mong muốn • VD: Muốn thu nhận α Amylase ta dung vi khuẩn subtilis Asp.oyae ,thu nhận glucoamylase người ta sử dụng nấm mốc Asp.niger,Asp.awamori…hoặc nấm men Endomycosip • 6.2.Môi trường dinh dưỡng:Khi nuôi cấy ta sử dụng nhiều chất khác để chuẩn bị môi trường.Cho tới sử dụng nguyên liệu thực vật chủ yếu.Trong sản xuất chế phẩm amylase theo phương pháp bề mặt hay dung cám lúa mỳ(Chứa khoảng 20-30%tinh bột 10-12% protid chứa nguyên tố vi lượng, muôí khoáng,vitamin.)Ở nước ta cám lúa mỳ nên thay bột ngô vàng ,cám ngô, trấu đem trộn lẫn theo tỷ lệ khác • Ngoài tinh bột môi trường cần chứa mantose dextrin.Sựcó mặt glucose ,fructose, sacarose có tác dụng giúp cho phát triển nấm mốc lại hạn chế tích tụ enzymes.Ngược lại cho thêm lactose MgO vào môi trường nấm mốc phát triển lại tích tụ nhiều amylase • Ngoài Glucid để phát triển tổng hợp enzymes VSV cần đến protid sản phẩm thuỷ phân chúng.Nguồn nitơ có sẵn nghuyên liệu bổ xung từ tinh dầu lạc, khô dầu đậu tương từ muối amonium hoăc urê.Nấm mốc Asp.awanori phát triển tốt môi trường chứa 0.05% đạm vô để tạo αamylase cần tăng nồng độ lên0.15%,để tạo glucoamylase cần tăng lên 0.4% • 6.3.Điều kiện nuôi cấy • *Nhiệt độ:Nấm men nấm mốc có nhiệt độ tối ưu 28-320C vi khuẩn 34-380C.Biết trình sinh trưởng phát triển VSV phải đồng hoá chất dinh dưỡng thải lượng nhiệt lớn, cần có trang thiết bị phù hợp để trì ổn định nhiệt độ canh trường • *Độ ẩm môi trường:Trong điều kiện vô trùng phòng thí nghiệm, độ ẩm tối ưu nằm giới hạn65-70%.Trong thực tê sản xuất với mức độ vô trùng không phòng thí nghiệm nên thưòng nuôi cấy ẩm độ thấp nhằm hạn chế phát triển tạp khuẩn(50-60%) • Oxygene:Rất cần thiết trình tích tụ enzymes, nuôi theo phương pháp bề mặt, nấm men nấm mốc dễ dàng tiếp xúc với không khíqua sợi nấm mixen qua nhận O2 từ không khí.Do môi trường phải xốp giúp cho nấm mốc tạo nhiều sợi tích tụ nhiều • Mức độ hoà tan O2 phụ thuộc vào nhiều yếu tố:nhiệt độ,nồng độ chất va phương pháp sục khí,nhiệt độ cao O2 hoà tan nồng độ tỷ lệ nghịch với hoà tan O2 V.Kết luận - Qua nghiên cứu tìm hiểu phương pháp sản xuất enzymes amylase đăc biệt nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng tới phát triển VSV trình tích luỹ ezymes thấy tầm quan trọng E.amylase sống.Qua nghiên cứu để sản xuất enzymes có chất lượng cao giá thành rẻ đươc ứng dụng rộng rãi đời sống - ... nhanh, tạo sinh khối lớn, quy trình sản xuất không gặp nhiều khó khăn, hiệu suất thu hồi cao…Vậy chung đề xuất quy trình:” Sản Xuất Enzymes Amylase Từ Vi Sinh Vật II.Thu nhận Amylase từ nấm mốc... xuất enzymes với số lượng cao, chấy lượng tốt, giá thành rẻ • Trong nguồn thu nhận ezymes amylase vi c thu hồi enzymes amylase từ VSVlà phương pháp tối ưu nhất.Do VSV sinh sản nhanh, tạo sinh. .. hoá tinh bột hoăc đem sấy 40-500C đến độ ẩm 8-10% sau đưa bảo quản III .Sản xuất enzymes từ vi khuẩn • -α Amylase sản xuất từ vi khuẩn Bacillus stearothermophillus Bacillus licheniformis Đặc biệt