Đề tài Trình bày quá trình phân giải pectin trong môi trường để tạo thành CO2 và H2O

Bài thảo luận: VI SINH ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG NHÓM 4 Đề tài: Trình bày quá trình phân giải pectin trong môi trường để tạo thành CO2 và H2O MỤC LỤC 1. GIỚI THIỆU CHUNG 1.1. Nguồn gốc Pectin chứa nhiều trong các loại quả của trái cây: Táo, mận, cam, chanh, cà rốt, sơn trà, lê, cà chua… Trong quá trình phát triển và già chín của rau quả, hàm lượng pectin luôn biến đổi. Thường cao nhất khi chín tới sau đó giảm dần do bị demetoxin hóa và depolymer hóa. Khi bị thối rửa thì hàm lượng pectin bị phân hủy. Với chủng loại khác nhau thì hàm lượng pectin cũng khác nhau: Ví dụ: - Khoai tây 0,7 % - Cải bắp 0,3 % - cà rốt 0,1 % … Pectin được thu nhận từ dịch chiết của các nguyên liệu thực vật. Pectin là hợp chất gluxit cao phân tử. Các chất pectin đóng vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất khi chuyển hóa các chất và trong quá trình chín của rau quả. Pectin trong rau quả tồn tại hai dạng: pectin hòa tan và pectin không hòa tan. 1.2. Cấu tạo của pectin - Polysaccaride dị thể, mạch thẳng, là dẫn xuất methyl của acid pectic. Acid pectic là một polymer của acid D-galacturonic, liên kết với nhau bằng liên kết 1-4 glucoside. Mỗi chuỗi gồm khoảng 10000 phân tử Galacturonic tạo thành một phân tử pectin M = 10000 -100000. - Công thức cấu tạo của một chuỗi pectin: 1.3. Tính chất của pectin - Dạng bột màu trắng hoặc hơi vàng, hơi xám, hơi nâu. - Có khả năng tạo gel bền. - Pectin hòa tan: methoxyn polygalacturonic. - Pectin không hòa tan: Protopectin-là dạng kết hợp của pectin-araban. - Trong cồn và dung dịch muối thì pectin bị kết tụ. - Bị phá hủy khi đun nóng ở nhiệt độ cao trong thời gian dài làm giảm tính đông của sản phẩm khi cô đặc. - Pectin tan trong nước tạo thành dung dịch có tính keo cao. Keo pectin có độ nhớt và độ bền rất lớn nên gây khó khăn trong quá trình làm trong khi cô đặc nước quả. - Trong quá trình chín, dưới tác dụng của enzim pectinaza hoặc với sự tham gia của acid hữu cơ, protopectin bị thủy phân thành pectin hòa tan cường lực liên kết giữa các tế bào giảm. - Khi quả chín pectin hòa tan thành acid pectic. - Các dạng pectin trong trái cây tồn tại cùng một lúc. Hiểu rõ được quy luật thay đổi của pectin là điều rất quan trọng để xử lý và khống chế nó trong quá trình chế biến. - Pectin không tan trong dung dịch ethanol. - Tính chất quan trọng của pectin là có thể tạo đông ở nồng độ thấp(1-1,5%) khi có mặt đường 60-70% và acid 1%. Khả năng tạo đông phụ thuộc vào nguồn pectin, mức độ metoxin hóa và phân tử lượng của pectin. - Pectin lấy từ nguồn gốc khác nhau thi khả năng tạo gel khác nhau. 1.4. Ứng dụng của pectin - Pectin là một loại phụ gia quý và vô hại. - Pectin là chất tạo gel quan trọng nhất được sử dụng để tạo ra cấu trúc gel cho thực phẩm. Khả năng tạo gel của nó được sử dụng trong những thực phẩm cần có sự ổn định của nhiều pha. Tác dụng tạo gel của pectin được sử dụng chủ yếu trong các sản phẩm mứt trái cây và mứt đông. - Tác dụng của pectin là tạo ra cấu trúc mứt đông và mứt trái cây không bị thay đổi trong quá trình vận chuyển, tạo ra mùi vị thơm ngon cho sản phẩm và giảm sự phá vở cấu trúc. 2. SỰ PHÂN GIẢI CỦA PECTIN TRONG MÔI TRƯỜNG 2.1. Cơ chế chuyển hóa: Pectin tồn tại ở hai dạng: - Tan: Hydratpectin; - Và không tan: protopectin (do các gốc COOH bị metyl hoá > 75%). Pectin có thể phân giải yếm khí hoặc hiếu khí tạo thành sợi xelulose Cơ chế chuyển hoá: Araban (35%) (Pentoza) pectinaza Hydratpectin Protopectinaza pectine Protopectin 4 galacturonic 2 Pentoza(Arabinoza và xyloza) 1 Galactoaza 2 CH3 COOH 2CH3 OH 2CO2 Thủy phân Hydratpectin 2.2. Quá trình chuyển hóa acid galacturonic, pentoza, galactoza thành acid pyruvic COOH Acid Galacturonic là một acid đường, một dạng oxy hóa của galactose. Nó là thành phần chính của pectin , trong đó nó tồn tại như là các polymer acid polygalacturonic. Nó có một nhóm aldehyde tại C1 và một nhóm axit cacboxylic ở C6. Acid galacturonic: + CO2 + H2 OH Decacboxylaza H2O COOH galactoza Acid galacturonic Quá trình phân giải pentoza, galactoza thực chất là phân giải glucoza: - Quá trình đường phân: Quá trình phân cắt glucose yếm khí để tạo ra pyruvate gọi là đường phân (glycolysis) Ðường phân là giai đoạn đầu của hô hấp yếm khí và nó xảy ra ở các tế bào sống và không cần sự hiện diện của O2. - Đường phân trải qua 3 giai đoạn(10 phản ứng): + Giai đoạn 1: Hoạt hóa Glucô: Fructoza.6.P Fructoza.1.6.P G. 6.P Glucoza + Giai đoạn 2: Đứt mạch: Dioxiaxetol.P 3.P.andehitglyxeric Fructoza.1.6.P + Giai đoạn 3: Oxi hoá khử: Axit1.3.di.P ADP ATP NAD H2O NADH2 ATP ADP P CH2 - O ~ CH2 – OH CHO P CH2 - O ~ CH2 – OH COO ~ P H2O Glyxeric Enolaza P A.2.P.glyxeric CH2 - OH CHO ~ COOH P.Glyxeric mutaza P CH2 – O ~ CH2 – OH COOH 3.P.Glyxeric A.2.P.enolpyruvat CH2 C- O ~ COOH P ADP ATP P. pyruvat kinaza CH2 C – OH COOH A.Enolpyruvat A. pyruvate Pyruvat isomeraza CH3 C = O COOH 2.3. Oxi hóa hoàn toàn acid pyruvic a) Chuyển hoá pyruvate thành acetyl-CoA. CH3CO COOH NAD+ NADH CH3CO-S-CoA + CO2 Acetyl CoA CoA-SH b) Oxy hóa acetyl- coA thông qua chu trình Krebs (chu trình citric acid) gồm 8 phản ứng: citrate synthase * CHU TRÌNH KREBS: (1) Acetyl – CoA gắn với oxaloaxetate citrate. H2O CoA-SH aconitate (2) citrate isocitrat. isocetrate dehydrogenase (3) isocitrat α - cetoglutarate + CO2 NAD(P)H2+ NAD(P+) α cetoglutarate dehydrogenaza NADH+ CoA-SH NAD+ (4) α - cetoglutarate sucinyl - CoA + CO2 NAD+ Sucinyl - CoA synthase (5) sucinyl CoA sucinate GDP+Pi GTP sucinate dehydrogenaza FAD FADH2 fumarate sucinate (6) fumarase (7) fumarate malate. malate dehydrogenases (8) malate oxaloaxetate. NAD+ NADH2+ * Ý NGHĨA CỦA CHU TRÌNH KREBS : - Chu trình krebs là giai đoạn cuối cùng của con đường ôxy hóa - khử glucid. Acid pyruvic khi đưa vào chu trình krebs sẽ bị ô xy hóa hoàn toàn như sau: CH3COCOOH + 3H2O ® 3CO2 + 5H2 5H2 + 4NAD ® 4NADH2 + FADH2 Cứ 1 phân tử NADH2 tổng hợp được 3ATP, 1FADH2 tổng hợp được 2ATP . Vì vậy khi ôxy hóa hoàn toàn 1 phân tử pyruvic thì sẽ thu được 15 ATP. Nếu tính từ glucose thì được 2 pyruvic + 8ATP. Tức là khi ô xy hóa hoàn toàn 1 phân tử glucose trong điều kiện đủ ôxy thì glucose bị ô xy hóa hoàn toàn thành CO2 và H2O. Đồng thời cơ thể sẽ giữ lại được năng lượng tương đương 38 ATP. Nếu tính mỗi ATP cho ta 31 KJ/mol thì ta sẽ nhận được 1178 KJ/mol. Vì vậy chu trinh krebs là con đường trao đổi và tích lũy năng lượng ở sinh vật chung cho cả động vật và thực vật. Phân giải CH3OH và CH3COOH O2, vsv * CH3OH, CH3COOH CO2 + H2O + NL * CH3OH → HCHO → HCOOH HCOOH, CH3COOH → Phân hủy theo acid béo (ᵦ oxi hóa VI SINH VẬT PHÂN GIẢI PECTIN - Tổng hợp pectinaza, và lên men. - Clostridium pectinovomen: có bào tử, ưa nóng, nhiệt độ từ 55-600C sử dụng trong xử lý chất thải hữu cơ và trong sản xuất đay bằng ngâm nước. - Bacillus masecrans: phân giải pectin ở 35-370C. - Vi khuẩn dạng cơ pansen bacterium ( phân giải pectin và xenlulo). - Nấm mốc Aspergillusniger. 4. KẾT LUẬN Như vậy ta có thể tóm tắt toàn bộ quá trình như sau: Pectin Hydratpectin(tan) Thủy phân Araban (35%) (Pentoza) Hydratpectin(tan) Propectin(không tan) 4.1. Phân giải Galaturonic,Pentoza,Galactoza: Galaturonic, Pentoza, Galactoza Oxi hóa CO2 + H2O + NL Đường phân Pyruvate 4.2. Oxi hóa CH3OH, CH3COOH:VSV O2 * CH3OH, CH3COOH CO2 + H2O + NL