Đề tài Tìm hiểu về ứng dụng của nhóm enzyme cellulase

Trong sản xuất agar-agar, tác dụng của chế phẩm cellulase sẽ làm tăng chất lượng agar-agar hơn so với phương pháp dùng acid để phá vỡ thành tế bào. Đặc biệt là việc sử dụng chế phẩm cellulase để tận thu các phế liệu thực vật đem thủy phân, dùng làm thức ăn gia súc và công nghệ len men. Những ứng dụng của cellulase trong công nghiệp thực phẩm đã có kết quả rất tốt. Tuy nhiên hạn chế lớn nhất là rất khó thu được chế phẩm enzyme cellulase có hoạt độ cao.

pdf32 trang | Chia sẻ: lylyngoc | Ngày: 23/08/2014 | Lượt xem: 4294 | Lượt tải: 21download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đề tài Tìm hiểu về ứng dụng của nhóm enzyme cellulase, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BỘ MÔN: HÓA SINH HỌC THỰC PHẨM  ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU VỀ ỨNG DỤNG CỦA NHÓM ENZYME CELLULASE GVHD: NGUYỄN THỊ THU SANG SVTH: NGUYỄN HOÀNG PHÚC 2005100031 HUỲNH TẤN ĐẠT 2005100054 PHẠM QUỐC HUY 2005100171 NGUYỄN TẤN PHÚC 2005100040 VÕ MINH TRÍ 2008100088 NHÓM 02_LỚP 01DHTP1_SÁNG THỨ 2_TIẾT 1,2 TP.HỒ CHÍ MINH - 2012 BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BỘ MÔN: HÓA SINH HỌC THỰC PHẨM  ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU VỀ ỨNG DỤNG CỦA NHÓM ENZYME CELLULASE GVHD: NGUYỄN THỊ THU SANG SVTH: NGUYỄN HOÀNG PHÚC 2005100031 HUỲNH TẤN ĐẠT 2005100054 PHẠM QUỐC HUY 2005100171 NGUYỄN TẤN PHÚC 2005100040 VÕ MINH TRÍ 2008100088 NHÓM 02_LỚP 01DHTP1_SÁNG THỨ 2_TIẾT 1,2 TP.HỒ CHÍ MINH - 2012 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU DANH SÁCH CÁC HÌNH..................................................................................... 1 MỞ ĐẦU ................................................................................................................. 2 1. Yêu cầu thực tế và lý do chọn đề tài .................................................................... 2 2. Mục đích nghiên cứu ............................................................................................ 2 3. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu ................................................................ 3 4. Kết cấu của bài tiểu luận ...................................................................................... 3 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ENZYME CELLULASE ............................... 4 1.1. Giới thiệu chung ......................................................................................... 4 1.2. Cấu trúc của enzyme cellulase ................................................................... 4 1.3. Tính chất của enzyme cellulase .................................................................. 5 1.4. Nguồn gốc của enzyme cellulase ............................................................... 6 1.5. Cơ chất của enzyme cellulase ..................................................................... 6 1.6. Phân loại enzyme cellulase ......................................................................... 6 1.7. Cơ chế tác dụng của enzyme cellulase ....................................................... 7 1.7.1. Cơ chế 1,4-  -D-glucan cellobiohydrolase (EC 3.2.1.91) ............... 7 1.7.2. Cơ chế 1,4-  -D-glucan 4-glucanohydrolase (EC 3.2.1.4) .............. 8 1.7.3. Cơ chế  -D-glucoside glucohydrolase (EC 3.2.1.21) ..................... 9 1.8. Hoạt lực của enzyme cellulase ................................................................... 10 1.9. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt lực của enzyme cellulase ......................... 11 1.9.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ .................................................................... 11 1.9.2. Ảnh hưởng của pH ............................................................................ 11 1.9.3. Ảnh hưởng của ion kim loại ............................................................. 12 1.9.4. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme ...................................................... 12 1.9.5. Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất [S] ................................................. 13 CHƢƠNG 2. CÁC ỨNG DỤNG CỦA NHÓM ENZYME CELLULASE ....... 17 2.1. Sơ lược về ứng dụng của nhóm enzyme cellulase ..................................... 17 2.2. Các ứng dụng của nhóm enzyme cellulase ................................................. 18 2.2.1. Trong công nghiệp giấy .................................................................... 18 2.2.2. Trong công nghiệp dệt ...................................................................... 19 2.2.3. Trong xử lý môi trường ..................................................................... 20 2.2.4. Trong sản xuất thức ăn gia súc.......................................................... 20 2.2.5. Trong kỹ thuật di truyền ................................................................... 21 2.2.6. Trong công nghiệp chế biến thực phẩm ............................................ 21 2.2.6.1. Trong nghiệp sản xuất bia ....................................................... 21 2.2.6.2. Trong công nghiệp sản xuất cà phê ......................................... 21 2.2.6.3. Trong sản xuất các loại nước quả ............................................ 22 2.2.7. Trong sản xuất cồn ............................................................................ 23 2.2.8. Trong sản xuất bột giặt và chất tẩy rữa ............................................. 24 2.2.9. Trong sản xuất nhiên liệu sinh học ................................................... 25 2.2.10. Trong sản xuất dung môi hữu cơ .................................................... 25 2.2.11. Trong nuôi cấy tế bào và tái tổ hợp gene ........................................ 25 2.2.12. Trong công nghiệp xử lý rác thải và sản xuất phân bón vi sinh ..... 25 2.2.13. Trong sản xuất agar-agar ................................................................ 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 27 LỜI NÓI ĐẦU Sự phát triển nhanh chóng của công nghệ thực phẩm trong hai thập niên gần đây đòi hỏi sự hiểu biết toàn diện về khả năng phân tích các chất trong thực phẩm và phương pháp sản xuất thực phẩm. Để đảm bảo yêu cầu này, cần có kiến thức toàn diện về hóa sinh thực phẩm, vi sinh thực phẩm, các quy trình chế biến thực phẩm,... Trong bài tiểu luận này, nhóm chúng tôi tập trung nghiên cứu về các ứng dụng của nhóm enzyme cellulase trong tất cả các lĩnh vực nói chung và nhóm ngành công nghệ thực phẩm nói riêng. Enzyme cellulase là một enzyme rất phổ biến trong công nghiệp, chỉ đứng sau amylase và protease nên các ứng dụng của chúng đối với công nghiệp là rất nhiều. Qua bài tiểu luận này, mục tiêu mà nhóm chúng tôi hướng tới đó là xây dựng một cách tương đối hoàn chỉnh về các ứng dụng của nhóm enzyme cellulase trong công nghiệp, qua đó có thể cung cấp các kiến thức hữu ích và đầy đủ hơn cho mọi người về nhóm enzyme này. Bài tiểu luận được chia làm hai chương: Chƣơng 1: Tổng quan về enyme cellulase Chƣơng 2: Các ứng dụng của nhóm enzyme cellulase Dù đã cố gắng rất nhiều nhưng trong quá trình thực hiện cũng không thể tránh khỏi những sai sót, rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của Cô để những bài tiểu luận về sau sẽ đầy đủ và chính xác hơn. TẬP THỂ NHÓM 1 DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1.1. Enzyme cellulase ..................................................................................... 5 Hình 1.2. Cơ chế hoạt động của exoglucanase ....................................................... 8 Hình 1.3. Cơ chế hoạt động của endoglucanase ..................................................... 8 Hình 1.4. Cơ chế hoạt động của  -glucosidase .................................................... 9 Hình 1.5. Quá trình phân giải cellulose của cellulase ............................................ 9 Hình 1.6. Sự phụ thuộc của vận tốc phản ứng vào [E] ........................................... 13 Hình 1.7. Biến thiên vận tốc phản ứng theo nồng độ cơ chất ................................. 15 Hình 1.8. Sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nồng độ cơ chất ........................ 16 Hình 2.1. Sợi giấy được tái chế ............................................................................... 19 Hình 2.2. Cơ chế thủy phân phân tử cellulose(A) và phức hệ cellulose(B) của các Enzyme thuộc hệ phức cellulase .............................................................................. 23 Hóa sinh thực phẩm Mở đầu 2 MỞ ĐẦU 1. Yêu cầu thực tế và lý do chọn đề tài Enzyme là loại protein, xúc tác cho mọi phản ứng sinh học trong mọi tế bào của sinh vật. Enzyme rất quan trọng với cơ thể con người, nếu không có enzyme thì mọi sự chuyển hóa trong cơ thể con người bị đình trệ và con người không thể sống được. Ngoài ra nó còn đóng vai trò rất quan trọng trong công nghiệp chế biến thực phẩm, trong y học, trong kỹ thuật phân tích, công nghệ gene và bảo vệ môi trường. Nghiên cứu, sản xuất và ứng dụng enzyme được phát triển rất mạnh từ đầu thế kỹ XX đến nay. Công nghệ sản xuất enzyme đã đem lại lợi nhuận rất lớn cho nhiều nước. Việt Nam là một trong những nước có nhiều nghiên cứu và ứng dụng enzyme. Tuy nhiên, công nghệ enzyme của ta chưa thực sự phát triển do đây là một ngành đòi hỏi công nghệ cao. Trong tương lai, hứa hẹn đây sẽ là một ngành công nghiệp được đầu tư phát triển rộng bởi những ứng dụng và tính tiện lợi của nó trong nhiều lĩnh vực và đời sống. Enzyme cellulase là một trong những enzyme có vai trò quan trọng trong chuyển hóa chất hữu cơ có trong thiên nhiên, và có ý nghĩa rất lớn trong công nghiệp thực phẩm (rựu, bia,...), bảo vệ môi trường... Do có nhiều ứng dụng trong thực tế song việc ứng dụng chúng vào thực tiễn không phải là điều dễ dàng nên đó là lý do vì sao vấn đề “Tìm hiểu về ứng dụng của nhóm enzyme cellulase” được chúng tôi chọn là đề tài tiểu luận. 2. Mục đích nghiên cứu Mục tiêu của đề tài là khảo sát các đặc tính cơ bản của enzyme cellulase và hướng ứng dụng rộng rãi của enzyme này trong công nghiệp nói chung và công nghiệp thực phẩm nói riêng. Hướng đi chính của đề tài mà chúng tôi hướng đến là khả năng ứng dụng thực tiễn cao của loại enzyme này. Hóa sinh thực phẩm Mở đầu 3 3. Đối tƣợng và phƣơng pháp nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài là enzyme cellulase. Phương pháp nghiên cứu trong bài tiểu luận này được dùng chủ yếu là phương pháp nghiên cứu lý thuyết, phân tích, tổng hợp nhằm làm rõ vấn đề được nghiên cứu và giúp người đọc có cái nhìn tổng quát hơn về loại enzyme này. 4. Kết cấu của bài tiểu luận Tiểu luận với đề tài: “TÌM HIỂU VỀ ỨNG DỤNG CỦA NHÓM ENZYME CELLULASE” được thực hiện với hai chương chính: - Chƣơng 1: Tổng quan về enzyme cellulase - Chƣơng 2: Các ứng dụng của nhóm enzyme cellulase Hóa sinh thực phẩm Chương 1.Tổng quan về enzyme cellulase 4 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ENZYME CELLULASE 1.1. Giới thiệu chung Cellulose là thành phần cơ bản của tế bào thực vật, vì vậy nó có mặt trong mọi loại rau quả cũng như trong các nguyên liệu, phế liệu của các ngành trồng trọt và lâm nghiệp. Tuy nhiên, người và động vật không có khả năng phân giải cellulose. Nó chỉ có giá trị làm tăng tiêu hóa, nhưng với lượng lớn nó trở nên vô ích hay cản trở tiêu hóa. Cellulase là một phức hệ enzyme có tác dụng thủy phân cellulose thông qua việc thủy phân liên kết  -1,4-glucoside trong cellulose. Cellulase có khả năng thủy phân cellulose thành đường. Con người và động vật không có khả năng phân giải cellulose, nó có vai trò chất độn. Phương pháp tìm chế phẩm cellulase còn hạn chế. Chế phẩm cellulase thường dùng để: - Tăng chất lượng thực phẩm và thức ăn gia súc. - Tăng hiệu suất trích ly các chất từ nguyên liệu thực vật. Enzyme cellulase đã được nghiên cứu từ rất lâu trên thế giới. Đây là enzyme được ứng dụng rất rộng rãi, chỉ đứng sau protease và amylase. 1.2. Cấu trúc của enzyme cellulase Cellulase có bản chất là protein được cấu tạo từ các đơn vị là axit amin, các axit amin được nối với nhau bởi lien kết peptid –CO-NH- . Ngoài ra, trong cấu trúc còn có những phần phụ khác, Cấu trúc hoàn chỉnh của các loại enzyme nhóm endoglucanase (EG) và exoglucanase (CBH) giống nhau trong hệ cellulase của nấm sợi, gồm một trung tâm xúc tác và một đuôi tận cùng, phần đuôi này xuất phát từ trung tâm xác tác và được gắn them vùng glycosil hóa, cuối đuôi là vùng gắn kết với cellulose (CBD: cellulose binding domain). Vùng này có vai trò tạo liên kết với cellulose tinh thể. Trong quá trình phân hủy cellulose có sự tương quan mạnh giữa khả năng xúc tác phân Hóa sinh thực phẩm Chương 1.Tổng quan về enzyme cellulase 5 giải cellulose của các enzyme và ái lực của enzyme này đối với cellulose. Hơn nửa, hoạt tính của cellulase dựa vào tinh thể cellulose và khả năng kết hợp của CBD với cellulose. Điều này chứng tỏ CBD làm gia tăng hoạt tính cellulase đối với tinh thể cellulose. Sự có mặt của CBD sẽ hỗ trợ cho enzyme cellulase thực hiện việc cắt đứt nhiều liên kết trong cellulose tinh thể. Vùng gắn kết với cellulose có cấu tạo khác với liên kết thông thường của protein và việc thay đổi chiều dài của vùng glycosil hóa có ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác của enzyme. Hình 1.1. Enzyme cellulase 1.3. Tính chất của enzyme cellulase Cellulase thủy phân cellulose tự nhiên và các dẫn xuất như carboxymethyl cellulose (CMC) hoặc hydroxyethyl cellulose (HEC). Cellulase cắt liên kết β-1,4- glucosid trong cellulose, lichenin và các β-D-glucan của ngũ cốc. Độ bền nhiệt và tính đặc hiệu cơ chất có thể khác nhau. Cellulase hoạt động ở pH từ 3-7, nhưng pH tối thích trong khoảng 4-5. Nhiệt độ tối ưu từ 40-50 độ C. Hoạt tính cellulose bị phá hủy hoàn toàn ở 80 độ C trong 10 đến 15 phút. Hóa sinh thực phẩm Chương 1.Tổng quan về enzyme cellulase 6 Cellulase bị ức chế bởi các sản phẩm phản ứng của nó như glucose, cellobiose và bị ức chế hoàn toàn bởi Hg. Ngoài ra, cellulose còn bị ức chế bởi các ion kim loại khác như Mn, Ag, Zn nhưng ở mức độ nhẹ. Trọng lượng của enzyme cellulose thay đổi từ 30 -110 KDa (Begunin, 1990; Gilkes và cộng sự, 1991). 1.4. Nguồn gốc của enzyme cellulase • Được thu nhận từ các nguồn khác nhau: – Động vật: dịch tiết dạ dày bò, các nhóm thân mềm… – Thực vật: trong hạt ngũ cốc nảy mầm như đại mạch, yến mạch, lúa mì mạch đen… – Vi sinh vật: các loại xạ khuẩn, vi khuẩn, nấm sợi, nấm men… • Trong thực tế người ta thường thu nhận enzyme cellulase từ vi sinh vật. Các chủng vi sinh vật thường sử dụng: – Nấm mốc: Aspergillus niger, Aspergillus oryzae, Aspergillus candidus… – Xạ khuẩn: Actinomyces griseus, Streptomyces reticuli… – Vi khuẩn: Acetobacter xylinum, Bacillus subtilis, Bacillus pumilis… 1.5. Cơ chất của enzyme cellulase Cellulose là cơ chất của enzyme cellulase. Cellulose là một polysaccharide phong phú nhất trong tự nhiên. Việc phân hủy sinh học cellulose bởi vi sinh vật là một trong những bước chính của chu trình carbon trên trái đất. 1.6. Phân loại enzyme cellulase Hóa sinh thực phẩm Chương 1.Tổng quan về enzyme cellulase 7 Về phương diện hóa học, cellulose là một polyme được cấu tạo từ các đơn vị  -glucose nối với nhau bằng liên kết  -1,4-glucoside. Cellulose là thành phần polysaccharide chủ yếu của vách tế bào thực vật. Dựa vào đặc điểm của cơ chất và cơ chế phân cắt, enzyme cellulase được chia thành ba loại: - 1,4-  -D-glucan cellobiohydrolase (EC 3.2.1.91) - 1,4-  -D-glucan 4-glucanohydrolase (EC 3.2.1.4) -  -D-glucoside glucohydrolase (EC 3.2.1.21) Các enzyme này được tìm thấy trong vi khuẩn sống trong dạ dày cỏ bò và mối và trong một số nấm như Trichoderma, Aspergillus,... 1.7. Cơ chế tác dụng của enzyme cellulase 1.7.1. Cơ chế 1,4-  -D-glucan cellobiohydrolase (EC 3.2.1.91) Enzyme này còn có tên gọi khác như: exoglucanase, exo-  -1,4-glucanase, cellobiohydrolase, exo – cellobiohydrolase, exo-  -1,4-glucan cellobiohydrolase, 1,4-  -D-glucan cellobiosidase, cellobiosidase, CBH 1, C1 cellulase, avicelase. Enzyme này thủy phân liên kết 1,4-  -D-glucoside từ đầu không khử của chuỗi cellulose để tạo thành celllobiose. Hóa sinh thực phẩm Chương 1.Tổng quan về enzyme cellulase 8 Hình 1.2. Cơ chế hoạt động của exoglucanase 1.7.2. Cơ chế 1,4-  -D-glucan 4-glucanohydrolase (EC 3.2.1.4) Enzyme này còn có tên gọi khác như: Endoglucanase, Endo-1,4-  -D- glucanase, Endo-1,4 glucanase,  -1,4-endoglucan hydrolase, Carboxymethyl cellulase, Celludextrinase, Cellulase A, Cellulosin AP, Alkali Cellulase, Cellulase A3, 9,5 Cellulase, Avicelase, Pancellase SS. Enzyme này thủy phân ngẫu nhiên liên kết 1,4-  -D-glucoside giữa mạch của chuỗi cellulose, lichenin và các  -D-glucan của ngũ cốc. Hình 1.3. Cơ chế hoạt động của endoglucanase Hóa sinh thực phẩm Chương 1.Tổng quan về enzyme cellulase 9 1.7.3. Cơ chế  -D-glucoside glucohydrolase (EC 3.2.1.21) Enzyme này có tên gọi khác như là:   glucosidase,  Dglucosidase,   1,6glucosidase,   glucoside glucohydrolase, p-nitrophenyl   glucosidase, aryl-   glucosidase, gentiobiase, cellobiase, emulsin, elaterase, arbutinase, amygdalinase, primeverosidase, amygdalase, limarase, salicilinase. Enzyme này thủy phân gốc  -D-glucoside không khử ở đầu tận cùng để phóng thích ra  -D-glucose. Hình 1.4. Cơ chế hoạt động của  -glucosidase Hình 1.5. Quá trình phân giải cellulose của cellulase Hóa sinh thực phẩm Chương 1.Tổng quan về enzyme cellulase 10 1.8. Hoạt lực của enzyme cellulase (cơ chế thủy phân cellulose) Thủy phân cellulose phải có sự tham gia của cả ba loại enzyme cellulose như endoglucanase, exoglucanase và β-glucosidase. Thiếu một trong ba loại enzyme trên thì không thể thủy phân phân tử cellulose đến cùng. Từ những nghiên cứu riêng lẽ đối với từng loại enzyme đến nghiên cứu tác động tổng hợp của cả ba loại enzyme cellulose, nhiều nhà khoa học đều đưa ra kết luận chung là các loại enzyme cellulose sẽ thay phiên nhau phân hủy cellulose để tạo thành sản phẩm cuối cùng là glucose. Có nhiều cách giải thích khác nhau về cơ chế tác động của cellulose, trong đó cách giải thích do Erikson đưa ra được nhiều người công nhận hơn cả. Theo Erikson và cộng tác viên (1980), cơ chế tác động hiệp đồng của 3 loại cellulose như sau: đầu tiên endoglucanase tác động vào vùng vô định hình trên bề mặt cellulose, cắt liên kết β-1,4-glucosid và tạo ra các đầu mạch tự do. Tiếp đó exoglucanase tấn công cắt ra từng đoạn cellobiose từ đầu mạch được tạo thành. Kết quả tác động của endoglucanase và exoglucanase tạo ra các celloligosaccharit mạch ngắn, cellobiose, glucose. β-glucosidase thủy phân tiếp và tạo thành glucose. Các loài vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp cellulose trong điều kiện tự nhiên thường bị ảnh hưởng bởi tác động nhiều mặt của các yếu tố ngoại cảnh nên có loài phát triển rất mạnh, có loài lại phát triển yếu. Chính vì thế, việc phân hủy cellulose trong tự nhiên được tiến hành không đồng bộ, xảy ra rất chậm. Trong điều kiện phòng thí nghiệm hay điều kiện công nghiệp, việc phân hủy cellulose bằng enzyme, ngoài các yếu tố kỹ thuật như nhiệt độm pH, nồng độ cơ chất, lượng enzyme…, một yếu tố hết sức quan trọng là tính đồng bộ của hệ enzyme cellulose từ nhiều nguồn vi sinh vật khác nhau. Quá trình thủy phân cellulose chỉ có thể được tiến hành đến sản phẩm cuối cùng khi sử dụng đồng bộ ba loại enzyme cellulose. Hóa sinh thực phẩm Chương 1.Tổng quan về enzyme cellulase 11 Mỗi loại vi sinh vật chỉ có khả năng sinh tồng hợp ưu việt một loại enzyme. Chính vì thế cần phải khai thác enzyme cellulose từ nhiều nguồn vi sinh vật. 1.9. Các yếu tố ảnh hƣởng đến hoạt lực của enzyme cellulase 1.9.1. Ảnh hƣởng của nhiệt độ Nhiệt độ ảnh hưởng đến sự phát triển, khả năng sinh tổng hợp enzyme của vi sinh vật cũng như tính chất của enzyme được tồng hợp. Sinh trưởng và sinh tổng hợp enzyme thường bị kìm hãm nhanh chóng ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ thích hợp. Vận tốc phản ứng do enzyme xúc tác chỉ tăng lên khi tăng nhiệt độ trong một giới hạn nhất định, chưa ảnh hưởng đến cấu trúc của enzyme. Hoạt tính enzyme đạt cực đại ở nhiệt độ thích hợp, khoảng nhiệt độ thích hợp của nhiều enzyme vào khoảng 40 – 500C. Ở nhiệt độ cao, enzyme bị biến tính làm hoạt tính giảm mạnh hoặc mất hoạt tính, còn ở nhiệt độ thấp dưới 00C, hoạt tính enzyme bị giảm nhiều nhưng lại có thể phục hồi khi đưa về nhiệt độ thích hợp. Cellulase từ A. niger NRRL – 363 hoạt động mạnh nhất ở 500C, trong khi đó cellulase từ A. niger Z10 là 400C, còn hoạt tính xúc tác của endoglucanase III từ Trichoderma reesei đạt tối đa ở 550C. Theo kết quả nghiên cứu của Kiamoto và cs (1996), các endoglucanase từ chủng A. oryzae KBN616 hoạt động tốt nhất torng dải nhiệt độ 45 – 550C. 1.9.2. Ảnh hƣởng của pH Khả năng hoạt động của enzyme còn phụ thuộc vào pH môi trường phản ứng. Tủy thuộc vào bản chất của enzyme mà pH thích hợp để enzyme hoạt động có thể trung tính, kiềm hoặc acid. Theo nghiên cứu trước đây cho thấy, pH tối thích cho hoạt động của cellulase từ A. niger NRRL – 363 là 5,5; của cellulase từ A. niger Z10 là 4,5 và 7,5; của endoglucanase III từ Trichoderma reesei là 4,0 – 5,0; của endoglucanase từ A. oryzae KBN616 là 4,0 – 5,0. Khi nghiên cứu ảnh hưởng của pH lên hoạt tính Hóa sinh thực phẩm Chương 1.Tổng quan về enzyme cellulase 12 endoglucanase từ chủng nấm ưa acid A. terreus M11, Gao và cộng sự (2008) cho rằng enzyme này có khả năng hoạt động trong dải pH 2 – 5, trong đó pH 2 là tốt nhất. 1.9.3. Ảnh hƣởng của ion kim loại Các ion kim loại có thể kìm hãm hoặc hoạt hóa sự hoạt động của các enzyme. Các ion kim loại nặng ở nồng độ nhất định có thể gây biến tính và kìm hãm không thuận nghịch enzyme. Sharma và cs (1995) nhận thấy, ion Ca2+ làm tăng hoạt tính của enzyme cellulase của Baccillus sp. D04 lên 40% so với đối chứng, còn Mg2+ làm giảm nhẹ (hoạt tính còn lại 92%) và Zn2+ ức chế mạnh hoạt tính của enzyme này (hoạt tính còn lại bằng 37% so với đối chứng). Theo nghiên cứu của Gao và cộng sự (2008), endoglucanase từ A. terreus M11 bị giảm 77% hoạt tính khi ủ với Hg2+ (2mM), 59% khi ủ với Cu2+ (2mM). Ngoài ra, các dung môi hữu cơ, các chất tẩy rữa cũng ảnh hưởng mạnh mẽ đến hoạt tính của enzyme. Tùy thuộc vào bản chất của các chất trên cũng như bản chất của enzyme mà tính chất và mức độ ảnh hưởng tới hoạt động của enzyme là khác nhau. Nghiên cứu của Trịnh Đình Khá (2006) trên chủng Penicillium sp. DTQ – HK1 cho thấy, các dung môi hữu cơ methnol, ethanol, isopropanol và aceton đều ức chế hoạt động của cellulase đặc biệt là n – butanol ức chế mạnh nhất, hoạt tính cellulase chỉ còn 33 – 63%. Các chất tẩy rửa tween 20, tween 80, SDS và triton X – 100 đều làm giảm hoạt tính cellulase ở mức độ khác nhau, trong đó SDS làm giảm mạnh hoạt tính cellulase chỉ còn 18 – 34%. 1.9.4. Ảnh hƣởng của nồng độ enzyme Trong điều kiện dư thừa cơ chất, nghĩa là [S] >>[E] thì tốc độ phản ứng phụ thuộc vào [E], v= K[E] có dạng y=ax. Nhờ đó người ta đã đo [E] bằng cách đo vận tốc phản ứng do enzyme đó xúc tác. Có nhiều trường hợp trong môi trường có chứa chất kìm hãm hay hoạt hóa thì vận tốc phản ứng do enzyme xúc tác không phụ thuộc tuyến tính với [E] đó. Hóa sinh thực phẩm Chương 1.Tổng quan về enzyme cellulase 13 Hình 1.6. Sự phụ thuộc của vận tốc phản ứng vào [E] 1.9.5. Ảnh hƣởng của nồng độ cơ chất [S] Ta khảo sát trường hợp đơn giản nhất: chỉ một cơ chất Gọi v1 là vận tốc của phản ứng tạo thành phức chất ES. Gọi v-1 là vận tốc của phản ứng tạo phân ly phức chất ES tạo thành E và S. Gọi v2 là vận tốc của phản ứng tạo thành E và P (sản phẩm). 1 1 1 1 2 2 [ ][ ] [ ] [ ] v k E S v k ES v k ES      Khi hệ thống đạt trạng thái cân bằng ta có: 1 2 1[ ] [ ] [ ][ ]k ES k ES k E S   (k-1+k2)[ES] = k+1[E][S] (2) Hóa sinh thực phẩm Chương 1.Tổng quan về enzyme cellulase 14 Gọi E0 là nồng độ ban đầu: [E0]=[E]+[ES]=>[E]=[E0]-[ES] (3) Thay trị số [E] từ (3) vào (2) ta có: (k-1+k2)[ES] = k1([E0]-[ES]) [S] 1 0 1 2 1 [ ][ ] [ ] [ ] k E S ES k k k S     Nếu đặt 1 2 ` m k k K k   (Km: gọi là hằng số Michalis Menten) Ta có: 0 [ ][ ] [ ] [ ]m E S ES k S   Mặt khác vận tốc phản ứng tạo thành sản phẩm P là: 2[ ]V k ES Thay [ES] bằng giá trị ở trên ta thu được: 2 0[ ][ ] [ ]m k E S v K S   (4) Qua đây ta thấy nồng độ enzyme càng cao thì vận tốc phản ứng enzyme càng lớn. Vận tốc đạt cực đại khi toàn bộ enzyme liên kết với cơ chất, nghĩa là: Vmax= k2[E0] Thay vào phương trình (4) ta được: max [ ] [ ]m S v V K S   (5) Phương trình (5) gọi là phương trình Michelis Menten Km gọi là hằng số Michelis Menten đặc trưng cho mỗi enzyme. Km đặc trưng cho ái lực của enzyme với cơ chất, Km có trị số càng nhỏ thì ái lực của enzyme với cơ chất càng lớn, nghĩa là vận tốc của phản ứng do enzyme xúc tác càng lớn. Hóa sinh thực phẩm Chương 1.Tổng quan về enzyme cellulase 15 Ý nghĩa thực tiễn của hằng số Michelis là ở chỗ nó chính là giá trị của nồng độ cơ chất khi tốc độ phản ứng bằng ½ tốc độ tối đa. Thay V và v bằng các con số tương ứng 1 và 0,5 vào phương trình trên, ta sẽ thấy rõ điều đó. Như vậy, Km được đo bằng đơn vị nồng độ, tức là mol/l. Hằng số Michaelis là một hằng số rất quan trọng. Nó xác định ái lực của enzyme với cơ chất. Km càng nhỏ thì ái lực này càng lớn, tốc độ phản ứng càng cao vì tốc độ tối đa V đạt ở giá trị nồng độ cơ chất càng thấp. Trên cơ sở phương trình Michaelis-Menten, bằng cách xây dựng đường biểu diễn sự phụ thuộc của v vào [S] và bằng đồ thị đó xác định tốc độ tối đa V ta có thể tìm thấy giá trị của [S], ở đó v = V/2, tức giá trị của Km (hình 2.7). Hình 1.7. Biến thiên vận tốc phản ứng theo nồng độ cơ chất Khi tăng [S] thì v phản ứng tăng, tăng [S] đến một giá trị nào đó thì v đạt đến giá trị vmax và sẽ không tăng nữa nếu ta vẫn tiếp tục tăng [S]. Khi [ ]mK S thì 0 max 1 2 v V Năm 1934. Lineweaver và Burk, trên cơ sở của phương trình (5) đã nghịch đảo để biến thành dạng đường thẳng y = ax+b, nó có ý nghĩa lớn đối với việc nghiên cứu kìm hãm enzyme. Hóa sinh thực phẩm Chương 1.Tổng quan về enzyme cellulase 16 Hình 1.8. Sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nồng độ cơ chất Trong nhiều phản ứng do enzyme xúc tác có 2 hay nhiều cơ chất, ví dụ hexokinase xúc tác phản ứng: ATP + glucose hexokinase ADP + glucose 6 phosphate Hóa sinh thực phẩm Chương 2.Ứng dụng của enzyme cellulase 17 CHƢƠNG 2. CÁC ỨNG DỤNG CỦA NHÓM ENZYME CELLULASE 2.1. Sơ lƣợc về ứng dụng của nhóm enzyme cellulase Ứng dụng trước tiên của cellulase đối với chế biến thực phẩm là dùng nó để tăng độ hấp thụ, nâng cao phẩm chất về vị và làm mềm nhiều loại thực phẩm thực vật. Đặc biệt là đối với thức ăn cho trẻ con và nói chung chất lượng thực phẩm được tăng lên. Một số nước đã dùng cellulase để xử lý các loại rau quả như bắp cải, hành, cà rốt, khoai tây, táo và lương thực gạo. Người ta còn xử lý cả chè, các loại táo biển. Trong sản xuất bánh mì từ lúa mạch đen, việc sử dụng enzyme này sẽ làm tăng chất lượng bánh, nhờ vào việc thủy phân một phần pentosan có trong bột. Việc ngâm trong dung dịch enzyme sẽ thúc đẩy quá trình hòa tan các thành phần của thực vật. Hỗn hợp sau thường được sử dụng: exo- và endo-cellulase,  và  - mannosidase và pectolytic enzyme. Ví dụ ứng dụng trong sản xuất quả nghiền, hoặc rau nghiền (puree), quá trình phân giải lá chè, quá trình sản xuất bột khoai tây,... Glycosidase (cellulase và amylase từ Aspergillus Niger) khi sử dụng chung với proteinase sẽ loại bỏ được vỏ từ tôm. Vỏ tôm được làm lỏng và tuột ra dễ dàng dưới vòi nước. Cellulase thường được sản xuất bằng phương pháp lên men các loại nấm mốc hoặc vi khuẩn. Tại châu Âu, có ít nhất năm loại cellulase được sản xuất từ các vi sinh vật biến đổi gene như Aspergillus, Bacillus, Trichoderma, nhưng chỉ có cellulase sản xuất Trichoderma là được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm. Bên cạnh enzyme cellulase còn có hemicellulase, enzyme này thường được sử dụng chung với amylase, glucanase, cellulase, xylanase. Thường ứng dụng trong công nghiệp sản xuất bánh, sản xuất cồn, sản xuất rựu vang, sản xuất nước giải khát từ quả. Hemicellulase thường được sản xuất bằng phương pháp lên men các loại nấm mốc hoặc vi khuẩn. Tại châu Âu chỉ có một loại hemicellulase được sản xuất từ Hóa sinh thực phẩm Chương 2.Ứng dụng của enzyme cellulase 18 Bacillus biến đổi gene. Để sử dụng trong công nghiệp thực phẩm, người ta thường dùng hemicellulase sản xuất từ nấm mốc như Aspergillus Niger. 2.2. Các ứng dụng của nhóm enzyme cellulase 2.2.1. Trong công nghiệp giấy Trong công nghiệp sản xuất bột giấy và giấy, bổ sung các loại enzyme trong khâu nghiền bột, tẩy trắng và xeo giấy có vai trò rất quan trọng. Nguyên liệu ban đầu chứa hàm lượng cao các chất khó tan là lignin và một phần hemicellulose, nên trong quá trình nghiền để tách riêng các sợi gỗ thành bột mịn gặp nhiều khó khăn. Trong công đoạn nghiền bột giấy, bổ sung endoglucanase sẽ làm thay đổi nhẹ cấu hình của sợi cellulose, tăng khả năng nghiền và tiết kiệm khoảng 20% năng lượng cho quá trình nghiền cơ học. Trước khi nghiền hóa học, gỗ được xử lý với endoglucanase và hỗn hợp các enzyme hemicellulase, pectinase sẽ làm tăng khả năng khuếch tán hóa chất vào phía trong gỗ và hiệu quả khử lignin. Trong công nghệ tái chế giấy, các loại giấy thải cần được tẩy mực trước khi sản xuất các loại giấy in, giấy viết. Endoglucanase và hemicellulase đã được dùng để tẩy trắng mực in trên giấy. Enzyme cellulase được bổ sung vào nhiều giai đoạn khác nhau trong quá trình sản xuất giấy:  Trong giai đoạn nghiền bột giấy cơ học: Người ta bổ sung enzyme cellobiohydrolase nhằm làm thay đổi nhẹ cấu hình của sợi cellulose, từ đó làm tăng khả năng nghiền và tiết kiệm 20% năng lượng.  Trong giai đoạn nghiền bột giấy hóa học: Ngoài enzyme cellulase, người ta còn bổ sung thêm enzyme hemicellulase và peptinase nhằm phá vỡ lớp vỏ ngoài của gỗ, giúp tăng cường khả năng khuyếch tán của hóa chất vào bên trong gỗ, nhằm làm tăng hiệu quả khử lignin. Hóa sinh thực phẩm Chương 2.Ứng dụng của enzyme cellulase 19  Trong giai đoạn tẩy trắng giấy: Đây là giai đoạn rất quan trọng trong sản xuất giấy. Trước đây, người ta thường sử dụng acid HCl để tẩy trắng giấy; tuy nhiên, HCl thải ra trong quá trình sản xuất làm ô nhiễm môi trường và gây hại đối với sức khỏe con người. Ngày nay, người ta thường sử dụng enzyme cellulase trong giai đoạn tẩy trắng giấy cũng như trong quá trình tái chế giấy. Ưu điểm của phương pháp này là giữ cho sợi giấy không bị ăn mòn nhiều và không ảnh hưởng đến môi trường. Hình 2.1. Sợi giấy được tái chế 2.2.2. Trong công nghiệp dệt Trong công nghiệp dệt, người ta sử dụng enzyme cellulase để giữ màu vải sáng, bền và không bị sờn cũ. Đối với vải jean, cellulase được dùng để làm mềm vải jean và tạo ra các vệt “stone washed”. Trước đây các vệt “stone washed” được làm thủ công bằng cách dùng đá bọt chà lên vải jean, làm mất lớp kiềm trên bề mặt vải và tạo ra những sợi chỉ trắng. Hiện nay người ta sử dụng enzyme cellulase trong giai đoạn giặt vải jean thay cho việc sử dụng đá bọt. Enzyme cellulase chỉ phân hủy theo các vết kiềm trên vải jean đã nhuộm màu để tạo ra các vệt “stone washed”. Các vệt “stone washed” được tạo ra bằng Hóa sinh thực phẩm Chương 2.Ứng dụng của enzyme cellulase 20 phương pháp này bền hơn bằng cách dùng đá bọt. Ngoài ra, người ta có thể tăng độ đậm nhạt của các vệt này bằng cách tăng hay giảm hàm lượng cellulase sử dụng trong giai đoạn giặt. 2.2.3. Trong xử lý môi trƣờng Các chất thải hữu cơ chiếm một khối lượng rất lớn trong tổng số chất thải hữu cơ hiện nay ở các đô thị và các khu công nghiệp. Trong các chất thải hữu cơ có nguồn gốc thực vật, cellulose chiếm khoảng 50%. Các chất thải hữu cơ chứa cellulose thường là những chất rất khó phân hủy trong điều kiện tự nhiên. Nếu để các chất hữu cơ phân hủy trong điều kiện tự nhiên thì thời gian phân hủy rất lâu (khoảng hơn tám tháng ở điều kiện khí hậu nhiệt đới); tuy nhiên nếu bổ sung vi sinh vật giàu cellulase thì thời gian phân hủy sẽ rút ngắn chỉ còn khoảng một tháng. Điều này rất có ý nghĩa trong việc bảo vệ môi trường (hạn chế sự ô nhiễm nước, không khí và đất) đồng thời thúc đẩy quá trình chuyển hóa vật chất trong tự nhiên. Ngoài việc bổ sung trực tiếp vi sinh vật vào bể ủ để xử lý rác thải thì việc tạo ra các chế phẩm vi sinh có chứa các vi sinh vật sinh ra cellulase đã được nghiên cứu và sản xuất. Phức hệ cellulase được sử dụng để xử lý nguồn nước thải do các nhà máy giấy thải ra. Nguyên liệu làm giấy là gỗ (sinh khối của thực vật bậc cao). Sinh khối này chứa rất nhiều loại polysaccharide, trong đó các polysaccharide quan trọng quyết định tới chất lượng, số lượng giấy là cellulose. Vì vậy, nước thải của các nhà máy giấy, các cơ sở chế biến gỗ, các xưởng mộc khi bổ sung các chế phẩm chứa phức hệ cellulase đem lại hiệu quả cao. 2.2.4. Trong sản xuất thức ăn gia súc Nguồn phế liệu giàu cellulose trong tự nhiên rất đa dạng, phong phú như: rơm rạ, bã mía, cùi bắp,...Tuy nhiên, phần lớn các chế phẩm này bị vứt bỏ, hoặc được ủ làm phân bón, hoặc được sử dụng làm chất đốt,...Trong khi đó, nguồn nguyên liệu rẻ tiền Hóa sinh thực phẩm Chương 2.Ứng dụng của enzyme cellulase 21 dùng trong chế biến thức ăn gia súc lại thiếu. Vì vậy, việc ứng dụng enzyme cellulase để phân hủy nguồn phế phẩm chứa cellulose vừa dùng hoặc làm nguồn thức ăn cho gia súc, vừa góp phần bảo vệ môi trường là một vấn đề rất đáng quan tâm. Hiện nay người ta đã dùng vi sinh vật để lên men bã mía của nhà máy đường La Ngà để bổ sung vào thức ăn gia súc. 2.2.5. Trong kỹ thuật di truyền Chế phẩm enzyme cellulase tinh khiết được ứng dụng trong kỹ thuật di truyền vì enzyme cellulase phá vỡ tế bào thực vật mà không làm tổn thương các cơ quan bên trong tế bào, đảm bảo sự nguyên vẹn của các nhân tố di truyền. Do đó, phương pháp này đã nhanh chóng thay thế các phương pháp cơ học và hóa học. 2.2.6. Trong công nghiệp chế biến thực phẩm 2.2.6.1. Trong công nghiệp sản xuất bia Trong công nghệ sản xuất bia, các chế phẩm enzyme amylase, protease và glucanase đã được sử dụng để ngăn chặn sự tạo thành các diacetyl, do đó giảm lượng diacetyl được tạo thành, rút ngắn thời gian cần thiết để ủ bia. Trong dịch lên men có chứa một lượng β-glucan, chất này ảnh hưởng tới khả năng lọc và gây đục cho bia. 2.2.6.2. Trong công nghiệp sản xuất cà phê Trong quá trình sản xuất cà phê ở Việt Nam, cà phê chủ yếu được sản xuất bằng phương pháp khô, phương pháp này cho chất lượng cà phê không cao. Để tiến hành nâng cao chất lượng cà phê, phương pháp lên men đã được áp dụng. Đó là quá trình sử dụng phức hệ enzyme cellulase và pectinase để xử lý bóc vỏ cà phê và làm tăng khả năng ly trích dịch quả. Trong khâu bóc vỏ, cellulose gây hiện tượng thẫm mầu, làm giảm chất lượng sau khi sấy, đồng thời cản trở cho việc bóc vỏ. Khi sử dụng chế phẩm Hóa sinh thực phẩm Chương 2.Ứng dụng của enzyme cellulase 22 A. niger có tên thương mại là Biovina-09 có hoạt tính pectinase và cellulase cho thấy số lượng cà phê được bóc vỏ tăng, hạt cà phê được bóc vỏ bằng chế phẩm không còn nhớt như hạt không sử dụng chế phẩm enzyme và hiệu suất bóc vỏ khá cao. Trong quá trình ly trích dịch quả, cellulose và pectin cản trở sự thoát các chất hòa tan trong tế bào ra ngoài tế bào. Khi sử dụng chế phẩm Biotin-09 hiệu suất trích ly cao hơn mẫu không sử dụng là 46%. 2.2.6.3. Trong sản xuất các loại nƣớc quả Trong sản xuất nước hoa quả không cồn ta, cellulase được thêm vào giai đoạn dịch hóa, hemicellulase sẽ đem lại hiệu quả của chế phẩm, làm cho độ đồng hóa của nước quả có thịt tốt hơn. Dịch quả sau khi ép chiết thường chứa các thành phần tế bào thịt quả và các chất xơ có bản chất polysaccharide làm cho dịch có độ nhớt cao và có màu đục. Glucanase thường được sử dụng để phá vỡ thành tế bào, thủy phân các polysaccharide làm giảm độ nhớt của dịch quả tạo thuận lợi cho quá trình tách chiết và làm trong. Glucanase kết hợp với các hemicellulase, pectinase trong chế phẩm enzyme Viscozyme 120L được sử dụng chủ yếu để phá vỡ màng tế bào đậu tương. Mỗi dạng enzyme trong phức cellulase tham gia thủy phân phân tử cơ chất theo một cơ chế riêng. Tuy nhiên, những enzyme này thường phối hợp để thủy phân hoàn toàn phân tử cơ chất thành sản phẩm đơn giản là glucose. Dịch này thường chứa các thành phần tế bào thịt quả và các thành phần của polysaccharide làm cho dịch quả có độ nhớt cao. Để tăng hiệu suất trích li dịch quả, giảm bớt độ nhớt, tăng mức cảm quan nước quả và giảm bớt một số công đoạn, việc bổ sung endoglucanase rất quan trọng. Enzyme này là điểm mấu chốt cải thiện hiệu suất dịch hóa. Sự kết hợp của glucanase và pectinase sẽ phá hủy hoàn toàn màng tế bào. Trong quá trình sản xuất, ở giai đoạn dịch hóa bổ sung hỗn hợp các enzyme cellulase, hemicellulase sẽ đem lại hiệu quả của chế phẩm, làm cho độ đồng thể của nước quả có thịt sẽ tốt hơn. Hóa sinh thực phẩm Chương 2.Ứng dụng của enzyme cellulase 23 Endo-β-1,4-glucanase tham gia thủy phân các liên kết β-1,4 glucoside ở bên trong các phân tử cellulose và một số loại polysaccaride tương tự khác. Sản phẩm phân cách là các oligosaccaride. Exoglucanase thủy phân các liên kết ở đầu khử và đầu không khử của phân tử cơ chất, giải phóng các oligosccaride, cellobiose và glucose. β- glucosidase thủy phân các phân tử cellodextrin và cellobiose và glucose. β-Glucosidase thủy phân các phân tử cellodextrin và cellobiose tạo thành các phân tử glucose. Hình 2.2. Cơ chế thủy phân phân tử cellulose(A) và phức hệ cellulose(B) của các Enzyme thuộc hệ phức cellulase 2.2.7. Trong sản xuất cồn Các hợp chất hữu cơ có chứa cellulose được nghiền nhỏ và trộn với dịch enzyme cellulase. Hỗn hợp được khuấy trộn đều để phân hủy cellulose. Dịch đường được tạo ra là hỗn hợp của nhiều loại đường như: xylose, glucose, galactose, mannose, arabinose, acid glucuronic, acid galacturonic,...Lên men hỗn hợp đường này bằng nấm men Saccharomyces cerevisiae để tạo ethanol. Hóa sinh thực phẩm Chương 2.Ứng dụng của enzyme cellulase 24 Nguồn phế liệu nông nghiệp và lâm nghiệp có bản chất là lignocellulose đang được nghiên cứu sản xuất cồn sinh học. Đó là một nguồn nguyên liệu dồi dào, không những giúp hạn chế được sự cạnh tranh nguồn đất dùng cho sản xuất thực phẩm mà còn giúp cho việc tái sử dụng các nguồn phế liệu một cách hiệu quả nhất. Việc sản xuất ethanol từ nguồn này đem lại nhiều nguồn lợi nhưng sự phát triển của nó đang bị hạn chế bởi những khó khăn về mặt lợi nhuận kinh tế và kỹ thuật chưa tối ưu. Thông thường người ta trộn chất hữu cơ có chứa cellulose với một hỗn hợp các enzyme như: cellulase và hemicellulase, ligninase,... có được từ quá trình nuôi cấy các chủng nấm mốc Aspergillus niger,Trichoderma reesei,Aspergillus terreus. 2.2.8. Trong sản xuất bột giặt và chất tẩy rửa Enzyme cellulase được ứng dụng trong bột giặt và chất tẩy rửa chủ yếu nhằm mục đích làm mềm vải cotton. Ngoài ra, khi bổ sung kết hợp cellulase và một số enzyme khác như protease, lipase, amylase,....sẽ làm cho bột giặt và các chất tẩy rửa có thể tẩy sạch một số các vết bẩn khó giặt như vết mực, vết bẩn có nguồn gốc protein, các vết loang dầu mỡ,... Hóa sinh thực phẩm Chương 2.Ứng dụng của enzyme cellulase 25 2.2.9. Trong sản xuất nhiên liệu sinh học Nhiên liệu sinh học (biofuel) là loại nhiên liệu có thể phục hồi được, được tạo ra từ sản phẩm của ngành nông nghiệp, thực phẩm hay quá trình tái chế các sản phẩm dầu ăn và dầu thực vật. Nhiên liệu sinh học có thể được sử dụng trong các thiết bị thông thường hay động cơ diesel. Nhiên liệu sinh học sử dụng đơn giản, không độc và không chứa lưu huỳnh hay các hợp chất thơm. Ngoài ra, nhiên liệu sinh học có thể pha trộn với xăng dầu để tạo ra hỗn hợp chứa nhiên liệu sinh học. Bioethanol và biodiesel là hai loại nhiên liệu sinh học được sử dụng rộng rãi nhất cho ngành giao thông vận tải; trong đó, bioethanol được sản xuất nhờ enzyme cellulase thủy phân sinh khối cellulose còn biodiesel là một ester của acid béo và ankyl, được tạo ra từ dầu mỡ thực vật, mỡ động vật hay mỡ tái chế. 2.2.10. Trong công nghiệp sản xuất dung môi hữu cơ Trong giai đoạn đường hóa của quá trình sản xuất ethanol, amylase là thành phần chính trong quá trình thủy phân. Tuy nhiên, việc bổ sung một số enzym như cellulase,hemicelluase sẽ phá hủy tế bào,giúp tăng lượng đường tạo thành và đẩy nhanh tốc độ tiếp xúc của tinh bột với amylase,dẫn tới hiệu suất thu hồi rượu tăng đến 1,5%. 2.2.11. Ứng dụng trong nuôi cấy tế bào và tái tổ hợp gen Sử dụng cellulase để phá vỡ thành tế bào để tạo tế bào trần (protoplast), có ý nghĩa rất lớn trong việc tiến hành các kỹ thuật chuyển nạp gen: dung hợp tế bào trần tạo tế bào lai mang đặc điểm của cả tế bào bố mẹ. 2.2.12. Trong công nghiệp xử lý rác thải và sản xuất phân bón vi sinh Rác thải là nguồn chính gây nên ô nhiễm môi trường dẫn tới mất cân bằng sinh thái và phá hủy môi trường sống, đe dọa tới sức khỏe và cuộc sống con người. Thành Hóa sinh thực phẩm Chương 2.Ứng dụng của enzyme cellulase 26 phần hữu cơ chính trong rác thải là cellulose, nên việc sử dụng công nghệ vi sinh trong xử lý rác thải cải thiện môi trường rất có hiệu quả. Enzyme này có khả năng thủy phân chất thải chứa cellulose, chuyển hoá các hợp chất kiểu lignocellulose và cellulose trong rác thải tạo nên nguồn năng lượng thông qua các sản phẩm đường, ethanol, khí sinh học hay các các sản phẩm giàu năng lượng khác. Ngoài việc bổ sung trực tiếp vi sinh vật vào bể ủ để xử lý rác thải thì việc tạo ra các chế phẩm vi sinh có chứa các vi sinh vật sinh ra cellulase đã được nghiên cứu và sản xuất. 2.2.13. Trong sản xuất agar-agar Trong sản xuất agar-agar, tác dụng của chế phẩm cellulase sẽ làm tăng chất lượng agar-agar hơn so với phương pháp dùng acid để phá vỡ thành tế bào. Đặc biệt là việc sử dụng chế phẩm cellulase để tận thu các phế liệu thực vật đem thủy phân, dùng làm thức ăn gia súc và công nghệ len men. Những ứng dụng của cellulase trong công nghiệp thực phẩm đã có kết quả rất tốt. Tuy nhiên hạn chế lớn nhất là rất khó thu được chế phẩm enzyme cellulase có hoạt độ cao. 27 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt [1]. Nguyễn Đức Lượng và một số tác giả, Công nghệ enzyme, NXB Đại học quốc gia TP.HCM, 2004 [2]. GS.TS Mai Xuân Lương, Giáo Trình Enzyme, NXB Đại học Đà Lạt, 2005 [3]. Nguyễn Thị Thu Sang, Bài giảng Hóa Sinh học thực phẩm, Đại học Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM (lưu hành nội bộ), 2011 [4]. Nguyễn Văn Tuấn, Luận văn Thạc sỹ khoa học sinh học, Tuyển chọn, nuôi cấy chủng Aspergillus Awamori sinh tổng hợp Endo-  -1,4-Glucanase và đánh giá tính chất lý hóa của Endo-  -1,4-Glucanase, NXB Đại học Thái Nguyên, 2009 Tài liệu Internet [5]. Lê Thị Hồng Nga, Luận văn Thạc sỹ khoa học, &cd=2&cts=1331624206975&ved=0CCYQFjAB&url=http%3A%2F%2Fwww. nsl.hcmus.edu.vn%2Fgreenstone%2Fcollect%2Fthesiskh%2Farchives%2FHAS H011d.dir%2F5.PDF&ei=6vheT4DfBu6diAeo5dHJBw&usg=AFQjCNF4wGNd VbS4b5QMJ5xvXY2E-YKTQQ

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfbao_cao_hoa_sinh_thuc_pham_5556.pdf