Thu nhận enzym papain để ứng dụng vào phản ứng thủy phân protein trong bánh dầu đậu phộng

Trang nhan đề Lời cảm ơn Mục lục Danh mục Mở đầu Chương_1: Tổng quan Chương_ 2: Vật liệu và phương pháp Chương_ 3: Kết quả và thảo luận Kết luận Tài liệu tham khảo MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Chương 1 TỔNG QUAN . 2 1.1 GIỚI THIỆU VỀ ENZYME PAPAIN 2 1.1.1 Cysteine protease . 2 1.1.2 Papain 2 1.1.2.1 Nguồn gốc . 2 1.1.2.1.1. Giới thiệu về cây đu đủ. 3 1.1.2.1.2. Phân bố sinh thái của cây đu đủ. 4 1.1.2.1.3. Hoạt tính sinh học và công dụng của một số chất có trong cây đu đủ . 4 1.1.2.2 Tính chất của papain . 5 1.1.2.2.1 Tính chất vật lý . 5 1.1.2.2.2 Tính chất hóa học . 5 a) Cấu tạo hóa học . 5 b) Cấu trúc không gian . 6 c) Cấu trúc tâm hoạt động của papain . 7 d) Phản ứng của papain . 7 e. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác của papain 9 1.1.2.3 Ứng dụng của enzyme papain . 10 1.1.2.3.1 Trong y học: . 10 1.1.2.3.2 Trong công nghiệp thực phẩm: 10 1.1.2.3.3 Trong các ngành công nghiệp khác: 10 1.2 THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA BÁNH DẦU ĐẬU PHỘNG 10 1.3 PHẢN ỨNG THỦY PHÂN BÁNH DẦU ĐẬU PHỘNG . 12 1.3.1 Khái niệm phản ứng thủy phân 12 1.3.2 Quy trình thực hiện phản ứng thủy phân 13 1.3.3 Các thay đổi hóa sinh trong quá trình thủy phân: . 14 1.3.4 Tính chất của sản phẩm sau thủy phân . 14 1.3.5 ưu và nhược điểm của phản ứng thủy phân: 15 1.3.5.1 ưu điểm: . 15 1.3.5.2 Nhược điểm: . 15 1.4 ỨNG DỤNG ENZYME PAPAIN LÀM XÚC TÁC CHO PHẢN ỨNG THỦY PHÂN PROTEIN TRONG BÁNH DẦU ĐẬU PHỘNG 15 Chương 2 VẬT LIỆU VÀ PHưƠNG PHÁP 17 2.1. HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ 17 2.1.1. Hóa chất . 17 2.1.2. Thiết bị . 18 2.2 PHưƠNG PHÁP THỰC HIỆN . 18 2.2.1 Phương pháp trích nhựa đu đủ từ trái . 18 2.2.2 Phương pháp thu nhận papain tinh khiết 19 2.2.2.1 Loại bỏ các chất không tan ở pH 9. 20 2.2.2.2 Quá trình phân đoạn bằng amonium sulfate . 20 2.2.2.3 Quá trình phân đoạn bằng NaCl . 20 2.2.2.4 Kết tinh 20 2.2.2.5 Tái kết tinh 21 2.2.2.6 Đông khô chân không. . 21 2.2.3 Xác định lượng protein theo phương pháp Lowry . 22 2.2.4 Xác định hoạt tính protein theo phương pháp Anson 23 2.2.5 Xác định đạm tổng số theo phương pháp Kjeldahl 24 2.2.5.1 Nguyên tắc: 24 2.2.5.2 Cách tính: . 24 2.2.6 Phương pháp xác định đạm formol (phương pháp Sorensen) 25 2.2.6.1 Nguyên tắc . . 25 2.2.6.2 Tiến hành . 25 2.2.6.3 Cách tính 26 2.2.7 Xác định đạm amoniac 26 2.2.7.1 Nguyên tắc . . 26 2.2.7.2 Tiến hành . 27 2.2.7.3 Cách tính 27 2.2.8 Phương pháp chung tiến hành phản ứng thủy phân bánh dầu đậu phộng với xúc tác papain thô. 27 2.2.8.1 Phương pháp loại béo: 27 2.2.8.2 Phương pháp thực hiện phản ứng . 27 2.2.8.3 Hiệu suất thủy phân 28 Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN . 30 3.1 KHẢO SÁT LưỢNG NHỰA Ở QUẢ ĐU ĐỦ . 30 3.2 KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN SƠ CHẾ NHỰA TưƠI . 30 3.3 KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN THU NHẬN PAPAIN TỪ NHỰA KHÔ . 31 3.4 PHưƠNG PHÁP LOWRY XÁC ĐỊNH HÀM LưỢNG PROTEIN . 33 3.5 PHưƠNG PHÁP ANSON XÁC ĐỊNH HOẠT TÍNH PROTEASE 34 3.6 KHẢO SÁT LưỢNG ENZYME THU ĐưỢC SAU CÁC GIAI ĐOẠN TINH CHẾ. 35 3.7 KHẢO SÁT HOẠT TÍNH CỦA ENZYME SAU CÁC GIAI ĐOẠN TINH CHẾ . 37 3.8 KHẢO SÁT SỰ BIẾN ĐỔI LưỢNG PROTEIN TRONG CÁC CHẾ PHẨM PROTEASE THU ĐưỢC THEO THỜI GIAN 39 3.9 KHẢO SÁT SỰ BIẾN ĐỔI HOẠT TÍNH CỦA CÁC CHẾ PHẨM THEO THỜI GIAN. . 41 3.10 KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HưỞNG ĐẾN HOẠT TÍNH CỦA ENZYME PAPAIN. 44 3.10.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH . 44 3.10.2 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ . 45 3.11 KHẢO SÁT HÀM LưỢNG ĐẠM FORMOL VÀ AMONIAC THEO THỜI GIAN TRONG PHẢN ỨNG THỦY PHÂN. . 46 3.12 KHẢO SÁT PHẢN ỨNG THỦY PHÂN BÁNH DẦU ĐẬU PHỘNG VỚI XÚC TÁC PAPAIN THÔ. . 49 3.12.1. Khảo sát phản ứng thủy phân ở hàm lượng xúc tác là 0.25% so với cơ chất theo thời gian 50 3.12.2. Khảo sát phản ứng thủy phân ở hàm lượng xúc tác là 0.50% so với cơ chất theo thời gian 57 3.12.3. Khảo sát phản ứng thủy phân ở hàm lượng xúc tác là 0.75% so với cơ chất 65 3.12.4. Khảo sát phản ứng thủy phân ở hàm lượng xúc tác là 1.00% so với cơ chất 72 KẾT LUẬN 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Tính chất vật lý của papain 5 Bảng 1.2 Thành phần hóa học của hạt đậu phộng 10 Bảng 1.3. Thành phần acid béo trong bánh dầu đậu phộng 11 Bảng 1.4 Thành phần hóa học của bã đậu phộng đã loại béo . 11 Bảng 1.5. Thành phần amino acid trong đậu phộng . 11 Bảng 3.1. Hàm lượng phần trăm của nhựa đu đủ trong các loại quả khác nhau. . 30 Bảng 3.2. Các phương pháp làm khô nhựa đu đủ . 30 Bảng 3.3. Mật độ quang của albumin ở bước sóng 750nm 33 Bảng 3.4. Mật độ quang của tyrosin ở bước sóng 720nm 34 Bảng 3.5. Lượng protein thu được ở các phân đoạn tinh chế khác nhau. . 36 Bảng 3.6. Hoạt tính protease của enzyme sau các giai đoạn tinh chế . 38 Bảng 3.7. Hàm lượng protein của các chế phẩm theo thời gian 40 Bảng 3.8. Hoạt tính protein của các chế phẩm theo thời gian 42 Bảng 3.9. Hoạt tính của protein P(UI) biến đổi theo pH . 44 Bảng 3.10. Hoạt tính của protein P(UI) trong nhựa khô biến đổi theo nhiệt độ 45 Bảng 3.11: Biến thiên hàm lượng đạm formol theo thời gian ở tỉ lệ enzyme là 0.25% so với cơ chất. . 47 Bảng 3.12: Biến thiên hàm lượng đạm formol theo thời gian ở tỉ lệ enzyme là 0.50% so với cơ chất. . 47 Bảng 3.13: Biến thiên hàm lượng đạm formol theo thời gian ở tỉ lệ enzyme là 1.00% so với cơ chất. . 47 Bảng 3.14: Biến thiên hàm lượng đạm amoniac ở các nồng độ enzyme khác nhau 48 Bảng 3.15. Hiệu suất phản ứng ở pH 6.0, 60OC và hàm lượng xúc tác là 0.25% . 51 Bảng 3.16. Hiệu suất phản ứng ở pH 6.0, 70OC và hàm lượng xúc tác là 0.25% . 51 Bảng 3.17. Hiệu suất phản ứng ở pH 6.0, 80OC và hàm lượng xúc tác là 0.25% . 52 Bảng 3.18. Hiệu suất phản ứng ở pH 7.0, 60OC và hàm lượng xúc tác là 0.25% . 53 Bảng 3.19. Hiệu suất phản ứng ở pH 7.0, 70OC và hàm lượng xúc tác là 0.25% . 53 Bảng 3.20. Hiệu suất phản ứng ở pH 7.0, 80OC và hàm lượng xúc tác là 0.25% . 54

pdf15 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 20/08/2013 | Lượt xem: 5013 | Lượt tải: 11download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Thu nhận enzym papain để ứng dụng vào phản ứng thủy phân protein trong bánh dầu đậu phộng, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
2 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HĨA HỌC CHIÊM LÂM PHÚC DIỄM Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU VỀ ENZYME PAPAIN 1.1.1 Cysteine protease [8, 9, 19, 34, 43] Cysteine proteases (EC.3.4.22) là nhĩm các protein cĩ trọng lượng phân tử trong khoảng 21-30 kDa, các protein này cĩ khả năng xúc tác để thủy phân các loại liên kết: peptide, amide, ester thiol. Đây cũng là những enzyme cĩ nhĩm –SH trong tâm hoạt động. Người ta đã tìm thấy hơn 20 họ cysteine proteases (Barrett, 1994) và nhiều enzyme trong số này (papain, bromelain, ficain, animal cathepsins) được ứng dụng rộng rãi trong cơng nghiệp. Cĩ hai loại cysteine proteases là exopeptidase (cathepsin X, carboxypeptidase B) và endopeptidases (bromelain, ficain, cathepsin...). Exopeptidase thủy phân liên kết peptide ở đầu N hoặc đầu C tự do trong khi đĩ endopeptidase cắt đứt các liên kết peptide ở giữa chuỗi polypeptide. 1.1.2 Papain 1.1.2.1 Nguồn gốc[2,17, 19, 32 ] Papain (EC 3.4.22.3) là cysteine protease được biết đến nhiều nhất và được phân lập lần đầu tiên vào năm 1879 từ nhựa trái đu đủ (Carica papaya). Đây cũng là enzyme đầu tiên được xác định cấu trúc tinh thể (Drenth et al., 1968; Kamphuis et al., 1894). Trong nhựa đu đủ ngồi enzyme papain cịn cĩ các loại protease khác như chymopapain, caricain, glycyl endopeptidase và một số enzyme khác (Baines and Brock-lehurst, 1979). Nhựa đu đủ cĩ hàm lượng và hoạt tính papain cao nhất tập trung ở vùng cĩ nắng nĩng và độ ẩm ổn định quanh năm. 3 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HĨA HỌC CHIÊM LÂM PHÚC DIỄM 1.1.2.1.1. Giới thiệu về cây đu đủ.[7, 8, 41] A: hoa cái B: hoa lưỡng tính C: hoa đực D: trái của cây cái E: trái lưỡng tính F: cây đực Hình 2.1. Các loại hoa và trái của cây đu đủ. Tên khoa học: Carica papaya L., thuộc họ đu đủ - Caricaceae Cây đu đủ cịn được gọi thù đủ ở Huế, phiên mộc, cà lào, phiên qua, phan qua thụ, lơ hong phlê (Campuchia), mắc hung (Lào), má hống (Thái). Đu đủ thường là cây đồng chu, nhưng đu đủ cĩ thể xếp thành 3 loại trên phương diện giới tính: cây đực, cây lưỡng tính và cây cái. Vài cây đu đủ cũng cĩ thể trổ cả ba loại hoa nĩi trên. Ngồi ra cũng cĩ cây ra hoa khơng hẳn hồn tồn đực, cái hay lưỡng tính mà lại pha lẫn nhiều ít đặc tính của ba loại hoa. Khuynh hướng thay đổi giới tính phần lớn do thời tiết gây ra tỉ như khơ hạn và thay đổi nhiệt độ. 4 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HĨA HỌC CHIÊM LÂM PHÚC DIỄM 1.1.2.1.2. Phân bố sinh thái của cây đu đủ.[7, 26, 33] Chi Carica L. cĩ nguồn gốc ở vùng nhiệt đới châu Mỹ. Ở vùng núi cao (1500-3000m), từ Panama đến Bolivia, cây đu đủ trồng hiện nay rất cĩ thể là giống lai tự nhiên của lồi C. peltata Hook & Ann. Vào khoảng thế kỷ 16, người Tây Ban Nha đã đưa đu đủ vào trồng ở vùng Caribê và một số nước Đơng Nam Á. Từ các địa điểm này, cây tiếp tục được trồng rộng rãi ở Ấn Độ, Srilanca, châu Đại Dương và châu Phi. 1.1.2.1.3. Hoạt tính sinh học và cơng dụng của một số chất cĩ trong cây đu đủ [8,41, 45] 1. Nhựa đu đủ cĩ thể gây viêm da. 2. Ở Trung Mỹ, trong dân gian, người ta sử dụng đu đủ để điều trị bệnh lỵ amip (Entamoeba histolytica), một loại ký sinh trùng gây tiêu chảy dạng lỵ và biến chứng áp- xe gan. 3. Ở Samoa, người dân dùng phần dưới vỏ thân cây đu đủ để chữa chứng nhức răng. 4. Nhựa đu đủ cĩ chứa papain, là một trong hai loại men tiêu hủy protein (proteolytic enzymes) cĩ tác dụng làm mềm thịt bắp. Chính do tác dụng này, khi dùng đu đủ hầm chung với thịt, thịt sẽ mềm hơn. Người dân vùng Ca-ri-bê, Trung Mỹ cho biết họ cĩ thể dùng khẩu phần với số lượng lớn thịt cá nhưng vẫn khơng hề gì nếu ăn đu đủ xanh sau đĩ. 5. Phần cơm đu đủ là thành phần chính của các loại mỹ phẩm như kem nền (mặt), kem đánh răng, xà bơng gội đầu. 6. Các ứng dụng quan trọng trong y học của nhựa đu đủ là chiết xuất papain để dùng trong phẫu thuật cột sống (là một loại "dao phẫu thuật tự nhiên" để mở đĩa đệm). Nghiên cứu cho thấy chiết xuất papain cĩ hoạt tính kháng sinh (antibiotic activity) với tác dụng chống vi khuẩn gram dương (gram-positive bacteria). Nĩ cịn được dùng để điều trị lở loét, làm tiêu giả mạc trong bệnh bạch hầu, chống kết dính sau phẫu thuật, làm thuốc giúp tiêu hĩa. Trong cơng nghiệp, papain được dùng để 5 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HĨA HỌC CHIÊM LÂM PHÚC DIỄM tinh chế bia; xử lý len và lụa trước khi nhuộm; là phụ gia trong cơng nghệ chế biến cao su; khi tinh chế dầu gan cá tuna, người ta tiêm papain vào gan trước khi chiết xuất, làm cho thành phẩm giàu Vitamin A và D hơn. Khoảng 1,500 quả đu đủ xanh cỡ vừa cho được khoảng 650g papain. 1.1.2.2 Tính chất của papain[8] 1.1.2.2.1 Tính chất vật lý Bảng 1.1 Tính chất vật lý của papain Tính chất vật lý Giá trị Điểm đẳng điện pI = 8.75 Hằng số sa lắng S20 2.42 ± 0.04 Hằng số phân tán D20 (10 -7 giây.cm 2 ) 10.27 ± 0.13 Phân tử lượng 20,700 Độ triền quang [] D 20 -66.7 o Độ xoắn 17% Vịng hiệu ứng cotton 290nm Thể tích riêng phần V(mL/g) 0.724 Trị số ma sát f/fo 1.16 Bột màu vàng hay màu nâu nhạt, tùy thuộc phương pháp sấy, khơng tan trong hầu hết các chất hữu cơ nhưng tan một phần trong H2O hay glycerine. Bền nhiệt. 1.1.2.2.2 Tính chất hĩa học[8, 34] a) Cấu tạo hĩa học Theo kết quả phân tích bằng tia X, phân tử papain được cấu tạo bởi 212 acid amin trong đĩ khơng cĩ chứa methionine. Phân tử lượng khoảng 23,350 Da, phân tử là một mạch polypeptide với đầu N là isoleucine, đầu C là asparagine, cĩ 6 gốc cysteine tạo thành 3 cầu disulfur ở các vị trí 22-63, 56-95, 153-200 khơng cĩ chức năng sinh học, chỉ làm tăng tính bền vững của cấu trúc và một nhĩm –SH tự do ở vị trí 25. 6 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HĨA HỌC CHIÊM LÂM PHÚC DIỄM b) Cấu trúc khơng gian Phân tử papain cĩ dạng hình cầu với kích thước 36x48x36Ao và mạch chính bị gấp thành hai phần riêng biệt bởi một khe. Trung tâm hoạt động nằm tại bề mặt của khe này, nhĩm -SH hoạt động của cysteine 25 nằm bên trái khe và nhĩm histidine 159 nằm bên phải khe. Phần xoắn  chiếm 20% tồn bộ các amino acid cĩ trong phân tử. Hình 1.2 Cấu trúc bậc 3 của papain Hoạt tính của papain dựa trên hai tâm hoạt động là Cys25 và His159. Khoảng pH hoạt động của papain khá rộng (3.5 – 8.0) tùy thuộc vào cơ chất. Khi cơ chất là casein thì hoạt tính tối ưu của papain trong vùng pH từ 5.7 – 7.0 và nhiệt độ thích hợp là 50 – 57OC. 7 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HĨA HỌC CHIÊM LÂM PHÚC DIỄM c) Cấu trúc tâm hoạt động của papain Tâm hoạt động của papain gồm cĩ nhĩm –SH của cysteine 25 và nitrogen bậc 3 của histidine 159. Bên cạnh đĩ nhĩm imidazole của His 159 cũng liên kết với Asp 175 bởi liên kết hydrogen. Vùng tâm hoạt động của papain chứa mạch polypeptide với các amino acid là: Lys-Asp-Glu-Gly-Ser-Cys-Gly-Ser-Cys. Theo các nghiên cứu của Lowe, chuỗi polypeptide trong trung tâm hoạt động của papain gần giống như của ficin hay trypsin, mặc dù chúng cĩ nguồn gốc khác nhau. Ficin: Arg-Glu-Glu-Gly-Glu-Cys-Gly-Ser-Cys. Trypsin: Lys-Asp-Ser-Cys-Glu-Gly-Gly-Asp-Ser. Hình 1.3 Cấu trúc tâm hoạt động của papain d) Phản ứng của papain [21, 22, 23, 35] Papain thủy phân protein thành các polypeptide và các acid amin, nĩ đĩng vai trị vừa như endopeptidase vừa như exopeptidase. 8 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HĨA HỌC CHIÊM LÂM PHÚC DIỄM S NH HN R' NH C O R Cys 25 S NH N Cys 25 C R O R' NH2 His159 His159 S NH HN Cys 25 His159 RCO-NHR' S NH N Cys 25 C R O His159 O H H S NH HN OH C O R Cys 25 His159 Thủy phân RCOOH S - acyl hóa H2O R'NH2 Đề acyl hóa Liên kết với chất nền Papain + R- SHS-S-CH3 Papain SH + R-S-S-CH3 C O HNHC (CH2)3 NH C C O NO2 NH2 + NH2 Cl Papain SH C O HNHC (CH2)3 NH C C O NH2 + NH2 OH3 + NH2 NO2 Cl Không hoạt động Hoạt động Không màu Có màu Hình 1.4. Phản ứng hĩa học của papain 9 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HĨA HỌC CHIÊM LÂM PHÚC DIỄM e. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác của papain[8, 6, 38]  Nhiệt độ: Papain là enzyme chịu được nhiệt độ tương đối cao. Ở dạng nhựa khơ papain khơng bị biến tính trong 3 giờ ở 100oC. Cịn ở dạng dung dịch papain bị mất hoạt tính sau 30 phút ở 82.5oC và nếu nhiệt độ tăng cao hơn (>100oC) thì nĩ sẽ bị mất hồn tồn hoạt tính kể cả khi thêm lượng lớn chất hoạt hĩa vào dung dịch. Điều này là do ở dạng dung dịch khi tăng lên đến nhiệt độ lớn hơn 100oC thì cấu trúc tâm hoạt động của papain bị phá hủy hồn tồn. Điều đáng lưu ý là sau khi đã được tinh sạch và ở trạng thái tinh thể thì papain cĩ độ bền nhiệt thấp hơn papain ở trong nhựa, do trong nhựa cịn chứa các protein khác cĩ tác dụng bảo vệ papain. Papain trong dung dịch NaCl giữ ở 4oC bền trong nhiều tháng. Trong dung dịch dẫn xuất thủy ngân, papain cũng khơng mất hoạt tính trong nhiều tháng. Trong khi đĩ hầu hết các enzyme mất hoạt tính mỗi ngày 1-2% do sự phân hủy hoặc oxy hĩa. Khi thủy phân các protein khác nhau, thì tùy thuộc vào cơ chất mà nhiệt độ thích hợp cho papain cũng khác nhau chẳng hạn đối với cơ chất là casein thì nhiệt độ tối ưu cho phản ứng là 37oC. Papain dạng ổn định ở trạng thái khơ cĩ thể chịu nhiệt độ sấy ở 115oC trong thời gian 2 giờ mà hoạt tính vẫn duy trì được 90%.  pH: Papain hoạt động trong khoảng pH tương đối rộng từ 4.5-8.5 nhưng lại dễ biến tính trong mơi trường acid cĩ pH < 4.5 hoặc trong mơi trường kiềm mạnh cĩ pH > 12. Khi phản ứng với cơ chất thì tùy thuộc vào bản chất của cơ chất mà pH tối ưu sẽ khác nhau. Chẳng hạn, papain phản ứng với casein ở pH tối ưu là 7-7.5. Papain dạng ổn định tức là dạng mà cấu trúc khơng gian của enzyme được ổn định, cĩ thể chịu được các pH = 1.5 và pH = 8.5 trong 90 phút.  Dung mơi: Papain khơng thay đổi độ quay quang học trong dung mơi là methanol 70% và khơng thay đổi độ nhớt trong dung mơi methanol 50%. Trong dung dịch dimethylsulfoxide chứa 20% dung mơi hữu cơ và urea 8M khơng làm giảm hoạt tính cũng như thay đổi cấu hình của papain. Các chất gây biến tính mạnh 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HĨA HỌC CHIÊM LÂM PHÚC DIỄM như TCA 10%, guanidine hydrochloride 6M làm biến đổi bất thuận nghịch về độ quay quang học và hoạt tính của papain. 1.1.2.3 Ứng dụng của enzyme papain[7, 8, 25, 29, 46] 1.1.2.3.1 Trong y học: Papain được dùng làm thuốc chống giun sán, ăn khơng tiêu, chống biếng ăn,… papain cịn dùng làm thuốc rửa ráy tai, dùng trong phẫu thuật. Papain cĩ tác dụng lên hệ mạch dùng trị bệnh bạch cầu, viêm họng… 1.1.2.3.2 Trong cơng nghiệp thực phẩm: Papain được dùng để làm mềm thịt, dùng để thủy phân gan cá ngừ làm thuốc bổ. Papain cịn được dùng trong sản xuất bia vì nĩ giúp tiêu hĩa các protein cịn hịa tan trong bia. 1.1.2.3.3 Trong các ngành cơng nghiệp khác: Papain được dùng làm mềm da trong ngành cơng nghiệp thuộc da, dùng tẩy các vết máu trên quần áo. Trong cơng nghiệp mỹ phẩm, papain được dùng để tẩy các vết nám, tàn nhang trên da. 1.2 THÀNH PHẦN HĨA HỌC CỦA BÁNH DẦU ĐẬU PHỘNG Đậu phộng cĩ hàm lượng lipid cao nên thường được dùng để ép dầu. Đậu phộng sau khi ép lấy dầu được gọi là bánh dầu phộng. Theo tài liệu cơng bố, trung bình trong hạt đậu phộng cĩ thành phần như bảng 1.2: Bảng 1.2 Thành phần hĩa học của hạt đậu phộng Thành phần Hàm lượng (%) Protein 20 – 34 Lipid 40 – 60 Hydrat carbon 6.0 – 22 Xenlulo 2.0 – 4.5 Tro 1.8 – 4.6 Trong protein của đậu phộng thì glubumin cĩ hàm lượng cao nhất chiếm khoảng 97%, ngồi ra cịn cĩ một số hàm lượng khơng đáng kể albumin, prolamin, glutein. 11 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HĨA HỌC CHIÊM LÂM PHÚC DIỄM Trong lipid của đậu phộng cĩ hai loại acid béo no và khơng no với hàm lượng tính theo phần trăm như bảng 1.3: Bảng 1.3. Thành phần acid béo trong bánh dầu đậu phộng Tên acid béo Khơng no (%) No (%) Oleic 50 – 70 6 - 11 Linoleic 13 – 26 2 – 6 Linolenoic 13 – 26 5 – 7 Bánh đậu phộng đã tách dầu cĩ thành phần theo bảng 1.4: Bảng 1.4 Thành phần hĩa học của bã đậu phộng đã loại béo Thành phần Hàm lượng (%) Protein 48 Acid amin 12.7 Hydrat carbon 26.5 Lipid 8.0 Tro 4.8 Hàm lượng acid amin bao gồm các acid amin cơ bản theo bảng 1.5 : Bảng 1.5. Thành phần acid amin trong đậu phộng Tên cấu tử Hàm lượng (%) Tryptophan 0.5 Leucin 3.5 Isoleucin 1.5 Valin 1.65 Threonin 0.75 Lysin 1.5 Methionin 0.6 Phenylalanin 2.7 12 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HĨA HỌC CHIÊM LÂM PHÚC DIỄM 1.3 PHẢN ỨNG THỦY PHÂN BÁNH DẦU ĐẬU PHỘNG 1.3.1 Khái niệm phản ứng thủy phân[13, 14, 15] Phản ứng thủy phân là phản ứng phân hủy các chất cĩ sự tham gia của nước. Phản ứng thủy phân là phản ứng quan trọng trong các ngành cơng nghiệp, đặc biệt là trong cơng nghiệp thực phẩm. Người ta ứng dụng phản ứng thủy phân trong cơng nghiệp thực phẩm để sản xuất ra hàng loạt sản phẩm mới khác xa với tính chất của nguyên liệu ban đầu về tính cảm quan, về tính dinh dưỡng của sản phẩm. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp phản ứng thủy phân cĩ hại cho các sản phẩm thực phẩm trong quá trình bảo quản. Phương trình tổng quát của phản ứng thủy phân R1R2 + H2O Enzym (H+, HO-) R1OH + R2H Các tác nhân làm xúc tác cho phản ứng thủy phân thường là các acid, base hay các enzyme hydrolase trong đĩ đặc biệt được ứng dụng rộng rãi là các enzyme cĩ nguồn gốc vi sinh vật và thực vật. Trong phản ứng thủy phân cĩ sự tham gia của một lượng nước rất lớn do đĩ tốc độ của phản ứng thủy phân chỉ tùy thuộc vào nồng độ của cơ chất. Như vậy, phản ứng thủy phân xúc tác bởi enzyme là phản ứng đơn phân cĩ thứ bậc 1. 13 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HĨA HỌC CHIÊM LÂM PHÚC DIỄM 1.3.2 Quy trình thực hiện phản ứng thủy phân e e Hình 1.8. Sơ đồ phản ứng thủy phân Quá trình chuyển từ protein bánh đậu phộng thành acid amin là một quá trình khá phức tạp. Dưới điều kiện thích hợp cho quá trình thủy phân, enzyme sẽ tham gia phản ứng theo sơ đồ sau: E + S ---> ES --> S + P Người ta cho rằng ban đầu enzyme sẽ liên kết với cơ chất (bánh dầu đậu phộng), sau đĩ mới diễn ra sự thủy giải và tạo ra các sản phẩm là các acid amin và các đoạn peptid ngắn. 14 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HĨA HỌC CHIÊM LÂM PHÚC DIỄM Ở đây E là enzyme papain và S là protein đậu phộng, ES là phức hợp trung gian giữa enzyme và cơ chất, P là sản phẩm (chủ yếu là các acid amin và các peptid cấp thấp). Sự tạo thành và chuyển biến của hợp chất trung gian ES xảy ra qua 3 bước: Bước 1: Enzyme kết hợp với protein tạo thành phức enzyme – protein (ES). Bước 2: Cĩ sự thay đổi mật độ điện tử và sự biến dạng hình học của các mối liên kết đồng hĩa trị trong phân tử cơ chất S cũng như trung tâm hoạt động của E. Bước 3: Giai đoạn tạo thành acid amin hay peptid cấp thấp và giải phĩng enzyme. 1.3.3 Các thay đổi hĩa sinh trong quá trình thủy phân: Những nghiên cứu về sự liên kết enzyme và cơ chất đề ra giả thuyết: phần lớn các enzyme trở nên hấp thụ với bề mặt ngồi của protein đậu phộng theo một tiến trình tương đối nhanh, sau đĩ sự khuếch tán những phân tử enzyme vào trong những thành phần này xảy ra chậm hơn. Sự thủy phân những nối peptid của protein đậu phộng cĩ thể chia làm hai pha: Pha nhanh (pha động): xảy ra ở giai đoạn đầu. Trong suốt pha này, một số lớp peptid bị phá hủy trong một đơn vị thời gian và một phần chất hịa tan được phĩng thích vào trong dung dịch. Pha chậm (pha tĩnh): tốc độ thủy phân càng về sau càng giảm, tiến trình hầu như ít cĩ sự thay đổi cho đến khi phản ứng thủy phân kết thúc. 1.3.4 Tính chất của sản phẩm sau thủy phân[16] Tính chất quan trọng nhất của sản phẩm là tính dinh dưỡng. Chiều dài chuỗi peptid của sản phẩm thủy phân cĩ tầm quan trọng đặc biệt. Khả năng hịa tan, khả năng nhũ tương, vị đắng …đều phụ thuộc ít nhiều vào kích thước và trọng lượng phân tử của các loại proteint cĩ trong sản phẩm. Tất cả các sản phẩm thủy phân đều cĩ vị đắng ở những mức độ khác nhau làm hạn chế rất nhiều tính cảm quan của sản phẩm. Vị đắng là nhược điểm chung của các sản phẩm thủy phân với xúc tác enzyme và được cho là cĩ liên quan đến những peptid cĩ trọng lượng phân tử thấp (khoảng 6,000 Da). Ta khơng thể khử được vị đắng nhưng cĩ thể giảm bớt được 15 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HĨA HỌC CHIÊM LÂM PHÚC DIỄM bằng cách kiểm sốt mức độ thủy phân để cho những peptid cĩ phân tử lượng lớn chiếm ưu thế. Việc sử dụng enzyme làm xúc tác cĩ nhược điểm là thủy phân khơng triệt để, sau thủy phân cịn khoảng 20% nitơ tổng số vẫn khơng tan, do đĩ người ta thường phối hợp thủy phân bằng hĩa chất để nâng cao hiệu suất thủy phân. 1.3.5 Ƣu và nhƣợc điểm của phản ứng thủy phân: 1.3.5.1 Ƣu điểm: Do enzyme hydrolase cĩ tính đặc hiệu cao nên ít hoặc hầu như khơng tạo thành sản phẩm phụ. Dịch thủy phân thu được cĩ độ thuần khiết cao. Sử dụng enzyme xúc tác phản ứng cĩ thể định hướng được phản ứng xảy ra và sản phẩm tạo thành. Cĩ thể điều chỉnh được phản ứng nhằm tạo ra sản phẩm mong muốn. Hiệu suất thủy phân của enzyme khá cao, chỉ cần một lượng nhỏ enzyme cũng cĩ thể thủy phân được một lượng rất lớn cơ chất. Trong phản ứng xúc tác bởi enzyme thì yêu cầu về độ thuần khiết của cơ chất khơng cao. Khơng như một số phản ứng hĩa học khác, phản ứng thủy phân với xúc tác enzyme xảy ra ở những điều kiện ít khắc nghiệt hơn. Phản ứng thủy phân bằng enzyme cĩ biệt tính chọn lọc lập thể cao. 1.3.5.2 Nhƣợc điểm: Thời gian thủy phân với xúc tác enzyme thường kéo dài hơn so với thủy phân với xúc tác acid. Dịch sau thủy phân thường khĩ lọc. 1.4 ỨNG DỤNG ENZYME PAPAIN LÀM XÚC TÁC CHO PHẢN ỨNG THỦY PHÂN PROTEIN TRONG BÁNH DẦU ĐẬU PHỘNG Trong luận văn này, chúng tơi điều chế enzyme papain để thủy phân protein trong bánh dầu đậu phộng với các nội dung sau: 1. Thu nhận enzyme papain từ nhựa trái đu đủ  Khảo sát các điều kiện thu nhận enzyme papain 16 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HĨA HỌC CHIÊM LÂM PHÚC DIỄM  Định lượng và hoạt tính của enzyme papain sau mỗi giai đoạn tinh chế.  Khảo sát sự biến đổi lượng và hoạt tính enzyme papain theo thời gian.  Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme papain. 2. Khảo sát phản ứng thủy phân bánh dầu đậu phộng  Xác định hàm lượng đạm formol và đạm amoniac theo thời gian phản ứng  Khảo sát sự thay đổi hàm lượng xúc tác, pH và nhiệt độ ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng thủy phân.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdf6.pdf
  • pdf1.pdf
  • pdf10.pdf
  • pdf2.pdf
  • pdf3.pdf
  • pdf4.pdf
  • pdf5.pdf
  • pdf7.pdf
  • pdf8.pdf
  • pdf9.pdf
  • jpgChauLamPhucDiem.jpg
Luận văn liên quan