Enzyme kiến thức cơ bản - Chương 9

Công nghệ enzyme và ứng dụng9.1. Công nghệ enzyme9.1.1. Enzyme với công nghệ sinh học Enzyme được xem như là một kỹ thuật quan trọng của công nghệ sinh học do có các chức năng sau: - Enzyme là chất xúc tác cho mọi biến đổi vật chất trong công nghệ sinh học. - Enzyme và nhiều hoạt chất sinh học khác là sản phẩm của công nghệ sinh học. Chúng có thể dùng làm công cụ mới của công nghệ sinh học, hay sử dụng trong các lãnh vực khác . ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Enzyme kiến thức cơ bản - Chương 9 109Chương 9 Công nghệ enzyme và ứng dụng9.1. Công nghệ enzyme9.1.1. Enzyme với công nghệ sinh học Enzyme được xem như là một kỹ thuật quan trọng của công nghệsinh học do có các chức năng sau: - Enzyme là chất xúc tác cho mọi biến đổi vật chất trong công nghệsinh học. - Enzyme và nhiều hoạt chất sinh học khác là sản phẩm của côngnghệ sinh học. Chúng có thể dùng làm công cụ mới của công nghệ sinhhọc, hay sử dụng trong các lãnh vực khác . - Enzyme được xem là thuốc thử có tính chuyên hóa cao mà khôngcó enzyme thì các quá trình công nghệ sinh học không thể tối ưu hóa được9.1.2. Công nghệ sản xuất enzyme Trong sản xuất chế phẩm enzyme, cần chú ý đến những yếu tố:9.1.2.1. Nguồn enzyme Có thể thu nhận enzyme từ động vật như trypsin, chimotrypsin, từthực vật như papain của đu đủ, amylase của đại mạch. Nhưng enzyme visinh vật là nguồn phổ biến và giá thành có ý nghĩa kinh tế nhất.9.1.2.2. Cách thu nhận + Chọn đối tượng: Phải dựa vào đặc rưng sinh học của đốitượng.Đối với vi sinh vật cần chú ý đến khâu chọn giống , vấn đề di truyềngiống , khả nâng sinh trưởng và phát triễn của giống , đặc tính sinh lí hóasinh của giống. + Các phương pháp nuôi cấy: - Môi trường nuôi cấy: Tùy chủng để chọn môi trường thích hợp,thành phần dinh dưởng phải phù hợp với sinh trưởng phát triễn, đặc biệt làcác yếu tố cần thiết cho quá trình sinh tổng hợp protein. Cần nắm vững cơchế điều hòa để có những thay đổi thích nghi. 110 - Phương pháp nuôi cấy bề mặt; là nuôi cấy trên giá thể rắn với hàmlượng nước thấp khoảng 15-20%. Ngoài thành phần dinh dưởng là protein,tinh bột, khoáng …có thể trộn các chất làm xốp để thoáng khí. Tùy chủng để khống chế nhiệt độ , pH môi trường , độ ẩm, thời giannuôi cấy…cho đạt hiệu quả sinh tổng hợp enzyme cao nhất. - Phương pháp nuôi cấy chìm: là nuôi cấy trong môi trường dịch thể,hàm lượng chất khô tối đa từ 25-30%, thường từ 10-15%. Ngoài protein,tinh bột, khoáng…còn có thể bổ sung kích thích tố. Cũng như trên, tùychủng để khống chế nhiệt độ , pH môi trường, độ ẩm, thời gian nuôi cấy…cho đạt hiệu quả sinh tổng hợp enzyme cao nhất. Với hai phương pháp trên, mỗi loại có ưu khuyết điểm riêng. Nuôicấy bề mặt thường cho hiệu suất cao, dễ gở bỏ từng phần nếu bị nhiễm ,nhược điểm là tốn mặt bằng nhiều, khó tự động hóa. Phương pháp nuôicấy chìm dễ tự động hóa, phải loại bỏ hoàn tòan khi bị nhiễm. + Thu nhận chế phẩm enzyme: Đối với canh trường bề mặt hay các đối tượng thực vật, có thể đồnghóa nếu cần, sau đó dùng dung dịch đệm hay nước cất để chiết rút enzymera khỏi canh trường bề mặt ta có dịch chiết enzyme . Đối với canh trườngbề sâu chỉ cần lọc bỏ sinh khối là có dịch chiết tương tự trên. Sau đó có thể dùng các tác nhân kết tủa thuận nghịch như aceton,ethanol, muối trung tính để có chế phẩm enzyme ở dạng sạch hơn. Từ chế phẩm sạch này, bằng kỹ thuật điện di, lọc gel… ta có thểtách từng phần để có enzyme tinh khiết hơn.Tùy mục đích sử dụng để tatạo ra chế phẩm thích hợp. Để nâng cao giá trị sử dụng, hiện nay người ta thường tạo ra chếphẩm enzyme gọi là enzyme không tan. Enzyme không tan Hầu hết các enzyme trong cơ thể đều ở dạng liên kết với màng còncơ chất đi qua màng để enzyme chuyển hóa nó thành sản phẩm. Trongcông nghiệp thường sử dung enzyme ở dạng hòa tan, thường chỉ sử dụngđược một lần và đó là lí do để người ta tạo ra enzyme không tan. Để tạo ra enzyme không tan có nhiều phương pháp khác nhau nhưphương pháp hấp phụ vật lí, phương pháp đưa enzyme vào khuôn gel,phương pháp cộng hóa trị của enzyme và chất mang. 111 Phương pháp hấp phụ vật lí: là phương pháp hấp phụ lên bề mặt chấtmang. Chất mang như cám, than hoạt tính, bột thủy tinh…Nhược điểmcủa phương pháp là enzyme dễ hòa tan trở lại, độ liên kết lỏng lẻo, khichịu tác động lực ion lớn dễ bị nhả ra. Phương pháp đưa enzyme vào khuôn gel: enzyme dễ định vị tronggel, mạng lưới chất trùng hợp càng nhỏ enzyme sẽ được giữ chặt hơn. Đâylà cách được dùng khá phổ biến. Phương pháp cộng hóa trị của enzyme và chất mang: dựa vào ái lựcgiữa enzyme và chất mang để tạo phức giữa enzyme - chất mang bằng liênkết cộng hóa trị. Đây cũng là phương pháp được dùng phổ biến.9.2. Ứng dụng Hiện nay, việc sản xuất chế phẩm enzyme các loại đã và đang pháttriễn mạnh mẽ trên qui mô công nghiệp. Thực tế đã có hàng nghìn chếphẩm enzyme bán trên thị trường thế giới, các chế phẩm này đã được khaithác và tinh chế có mức độ tinh khiết theo tiêu chuẩn công nghiệp và ứngdụng. Các chế phẩm enzyme phổ biến như amylase, protease, catalase,cellulase, lipase, glucoseoxydase… Chế phẩm enzyme không chỉ được ứng dụ ...