Tiểu luận DHTP19D: Nghiên cứu về Enzyme Amilase và Ứng dụng Môn Hóa sinh học | Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh
Với sự phát triển như vũ bão của ngành công nghệ enzyme như hiện nay, người ta đã sử dụng enzyme để thay thế nhiều chất hóa học vừa giảm giá thành sản xuất vừa đảm bảo antoàn cho con người, đồng thời tăng hàm lượng chất khoáng cũng như vitamin cần thiết cho con người. Tài liệu gồm 23 trang, giúp các bạn tham khảo, ôn tập và đạt kết quả cao. Mình bạn đọc đón xem!
Môn: Hóa Sinh Học (422000373102) 12 tài liệu
Trường: Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 515 tài liệu
Tác giả:
Preview text:
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HỒ CHÍ MINH
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC & THỰC PHẨM ---- ---- TIỂU LUẬN
Đề tài: Enzyme Amilase
Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Thị Trang
Sinh viên thực hiện
: Nhóm 7 Lớp : DHTP19D
TP.HCM, ngày 14 tháng 10 năm 2024.
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
BIÊN BẢN LÀM VIỆC NHÓM Thời gian: ngày 12/9/2024
Địa điểm: thư viện trường Đại học Công Nghiệp thành phố HCM Nhóm 7 THÀNH PHẦN THAM GIA 1. Hà Phùng Ái Trân 2. Phan Ngọc Thanh Trúc 3. Trần Thị Ngọc Hân 4. Đinh Thị Mỹ Hà 5. Lê Thị Ngọc Ngân Nội dung làm việc • Bầu nhóm trưởng
• Tìm hiểu đề tài bài tiểu luận
• Phân chia công việc cụ thể
• Thời gian các thành viên hoàn thành công việc
Các thành viên cùng nhau thảo luận và tiến hành phân chia nhiệm vụ phù hợp
Kết quả buổi họp nhóm
➢ Nhóm trưởng: Hà Phùng Ái Trân
➢ Nhiệm vụ các thành viên:
✓ Phần nội dung đề tài: Phan Ngọc Thanh Trúc, Trần Thị Ngọc Hân, Lê Thị Ngọc Ngân
✓ Phần word: Hà Phùng Ái Trân
✓ Phần Powerpoint: Đinh Thị Mỹ Hà
✓ Thuyết trình: cả nhóm
➢ Các thành viên phải hoàn thành công việc vào ngày 1/10/2024
➢ Thời gian cuộc họp bắt đầu vào lúc 8 giờ và kết thúc vào lúc 11 giờ 30 phút.
Kết thúc buổi làm việc Nhóm trưởng Hà Phùng Ái Trân STT Thành viên MSSV Chức Nhiệm Gmail Mức độ vụ Vụ hoàn thành 1 Hà Phùng 23697101 Nhóm Word tran320743@gmail.com 100% Ái Trân trưởng 2 Trần Thị 23695391 Thành Giới tranngochan220620@gmail. 100% Ngọc Hân viên thiệu com enzyme amilase 3 Lê Thị Ngọc 23707381 Thành Phương
23707381.ngan@student.iuh 100% Ngân viên pháp tách .edu.vn chiếu amilase 4 Phan Ngọc 23705451 Thành Xác định ptzuc01@gmail.com 100% Thanh Trúc viên hoạt độ và ứng dụng của amilase 5 Đinh Thị 23694561 Thành PPT dinhthimyhaa@gmail.com 100% Mỹ Hà viên Mục Lục
1 Giới thiệu, tổng quan về enzym amylase ..................................................................................... 1
1.1 Giới thiệu về enzym ............................................................................................................... 1
I.2) Enzym amylase ..................................................................................................................... 1
1.2.1 : Khái niệm ....................................................................................................................... 1
1.2.2 : Đặc tính .......................................................................................................................... 2
1.3 Phân loại ................................................................................................................................ 2
1.3.1 α-amylase....................................................................................................................... 4
1.3.2 β-amylase........................................................................................................................ 5
1.3.3 γ-amylase ........................................................................................................................ 6
2 Phương pháp tách chiếc enzym amylase .................................................................................... 6
2.1 Nguồn thu nhận amylase ...................................................................................................... 6
2.1.1 Từ thực vật ...................................................................................................................... 6
2.1.2 Từ động vật ..................................................................................................................... 9
2.1.3 Từ vi sinh vật ................................................................................................................... 9
2.2 Phương pháp thu nhận amylase ......................................................................................... 10
2.2.1 Quy trình sản xuất amylase từ Bacil us subtilis ............................................................ 10
3. Xác định hoạt độ của Enzyme Amylase ................................................................................... 11
3.1 Đơn vị đo hoạt độ ................................................................................................................ 11
3.2 Xác định hoạt độ Enzyme α-Amylase theo Rukhliadeva (phản ứng phân hồ tinh bột,1982)
. .................................................................................................................................................. 13
3.2.1 Xác định hoạt độ Enzyme Glucoamylase (γ-Amylase) ................................................ 13
3.3 Điều kiện cần và đủ để thu nhận chế phẩm Amylase có hoạt lực cao ............................... 13
3.3.1 Chủng giống vi sinh vật .................................................................................................. 13
3.3.2 Môi trường dinh dưỡng.................................................................................................. 14
4 Ứng dụng .................................................................................................................................... 16
4.1 Trong y học và dược phẩm ................................................................................................. 16
4.2 Trong công nghiệp ............................................................................................................... 16
4.2.1 Trong công nghiệp dệt .................................................................................................. 16
4.2.2 Tẩy trắng giấy: .............................................................................................................. 16
4.2.3 Trong sản xuất cồn ....................................................................................................... 17
4.3 Trong công nghiệp thực phẩm............................................................................................. 17
4.3.1 Sản xuất siro và các sản phẩm chứa đường ................................................................ 17
4.3.2 Sản xuất bánh mì .......................................................................................................... 17
4.4 Nuôi trồng thủy sản .............................................................................................................. 17
Lời mở đầu
Với sự phát triển như vũ bão của ngành công nghệ enzyme như hiện nay, người ta đã sử
dụng enzyme để thay thế nhiều chất hóa học vừa giảm giá thành sản xuất vừa đảm bảo an
toàn cho con người, đồng thời tăng hàm lượng chất khoáng cũng như vitamin cần thiết cho con người.
Trong ứng dụng của enzyme nổi bật như enzyme amilaza hay còn gọi với tên khác là
Diatase không những có ý nghĩa về mặt sinh lý, kinh tế mà còn có ý nghĩa trong công
nghệ sinh học, công nghệ sản xuất thuốc, công nghệ dệt và đặc biệt trong công nghệ thực phẩm.
Cơ chế ứng dụng của enzyme trong công nghệ thực phẩm chủ yếu là sự thủy phân tinh
bột để tạo thành sản phẩm cuối cùng là đường glucose. Enzyme amilase thuộc nhóm
enzyme thủy phân xúc tác các phản ứng nội phân tử polysaccaride thành malto, dextrin, glucose.
Amilase được tinh sạch từ malto vào năm 1835 bởi Anselme Payen, và Jean Persoz.
Enzyme được thu nhận từ nhiều nguồn khác nhau như từ thực vật, động vật, vi sinh vật.
Nhưng hiện nay người ta thường thu nhận enzyme chủ yếu từ vi sinh vật vì vi sinh vật
sinh trưởng và sinh sản nhanh nên lượng sinh khối lớn và trong thời gian nhanh và giảm
chi phí sản xuất. Và để tìm hiểu sâu hơn về enzyme amilase, sau đây xin mời cô và các
bạn đến với bài tiểu luận của nhóm em.
1 Giới thiệu, tổng quan về enzym amylase 1.1 Giới thiệu về enzym
- Enzyme là thành phần giữ vai trò vô cùng quan trọng trong hoạt động sống hàng ngày của cơ thể con người
- Emzyme có nhiều trong các loại trái cây, rau củ.
- Enzyme cấu trúc bởi các phân tử protein. Trong cơ thể, tác dụng của enzyme là giúp
làm tăng tốc độ phản ứng hóa học bằng cách liên kết và biến đổi cấu trúc của các phân tử.
- Cấu trúc của enzym có mối liên hệ chặt chẽ với chức năng của chúng, nhưng cấu trúc
này cũng rất dễ dàng bị phá vỡ bởi các yếu tố môi trường I.2) Enzym amylase
1.2.1 : Khái niệm:
Amylase là một hệ enzyme rắt phố biển trong thể giới sinh vật.
Các enzyme này thuộc nhóm enzyme thủy phân. RR’ + H-OH RH + R’-OH
Xúc tác phân giải liên kết nội phân tử trong nhóm polysaccharide với sự tham gia của nước.
Amylase thủy phân tinh bột, glycogen,dextrin thành glucose và maltose
1.2.2 : Đặc tính
- Thủy phân tinh bột, glycozen và dextrin thành glucose, mantose và dextrin hạn chế
- Enzyme Amylase có trong nước bọt, trong dịch tiêu hóa của người và động vật,
trong hạt nảy mầm, nấm sợi, xạ khuẩn, nấm men và vi khuẩn.
- Dễ tan trong nước, dung dịch muối và rượu loãng.(7) 1.3 Phân loại
Amylase là một trong các enzyme sinh học tự nhiên được các nhà khoa học tìm thấy và
nghiên cứu từ rất sớm từ những thập niên đầu của thế kỷ XIX. Tính cho đến thời điểm
hiện nay, các nhà khoa học đã nghiên cứu và tìm ra 6 loại enzyme amylase khác nhau.
Mặc dù, trong tự nhiên có đến 6 loại enzyme amylase khác nhau. Tuy nhiên, chỉ có 3
loại có số lượng nhiều được các chuyên gia chú ý nghiên cứu và ứng dụng là α-
amylase, β-amylase và γ-amylase. (2) 1.3.1 α-amylase:
+ Có tên gọi khác là 1,4-α- D -glucan glucanohydrolase
+ Bằng cách hoạt động tại các vị trí ngẫu nhiên dọc theo chuỗi tinh bột, α-amylase
phá vỡ các sacarit chuỗi dài, cuối cùng thu được maltotriose và maltose từ amyloza,
hoặc maltose, glucose và "giới hạn dextrin" từ amylopectin.
+ Có thể tác động thủy phân ở bất kỳ vị trí nào trên mạch polysaccharide của tinh bột,
pH hoạt động tối ưu nhất là 6,7 – 7,0.
+ Trong sinh lý học của con người, cả amylase nước bọt và tuyến tụy đều là α- amylase.
Dạng α-amylase cũng được tìm thấy trong thực vật, nấm
(ascomycetes và basidiomycetes) và vi khuẩn (Bacillus). 1.3.2 β-amylase
+ Có tên gọi khác là 1,4-α- D -glucan maltohydrolase
+ Chỉ có thể tác động thủy phân tinh bột ở vị trí liên kết glycosid thứ hai, do đó chỉ
thủy phân được đến sản phẩm là maltose, pH hoạt động tốt nhất là 4,0 – 5,0. 1.3.3 γ-amylase
+Có tên gọi khác là glucan 1,4-α-glucosidase sẽ phân cắt các liên kết α (1-6)
glycolsid, cũng như liên kết α-1,4 glycosid cuối cùng ở đầu không nhân của tinh bột ,
tạo ra sản phẩm cuối cùng là glucose
+ pH hoạt động tối ưu là khoảng 3.
2 Phương pháp tách chiếc enzym amylase
2.1 Nguồn thu nhận amylase
2.1.1 Từ thực vật - Malt đại mạch - Lúa - Ngô Đại mạch
Thu nhận, xử lý, làm sạch, phân Ngâm loại khô Không khí Sấy khô Bảo quản Mầm rễ khô Malt khô bảo quản Malt khô sản xuất bia Làm sạch,phân loại Sấy bảo quản Hạt lúa (thóc) Mầm hạt Malt t Sấy malt Tách mầm malt ủ m
Sự tích tụ enzyme trong mầm đại mạch(malt)
Sự tích tụ Alpha-amylase trong mầm đại mạch
2.1.2 Từ động vật
Thu nhận Amylase từ động vật phần lớn là từ dịch tụy tạng. 98% tụy tạng được cấun tạo
từ các tế bào ngoại tiết hoặc là tế bào tuyến. Các tế bào này tiết Enzyme tiêu hoá vào trong tá tràng.
Enzyme amylase có trong tụy tạng của động vật.
2.1.3 Từ vi sinh vật
- Các giống nấm sợi : Aspergillus, rhizopus.
- Nấm men và giả nấm men : Candida, Saccharomyces
- Nhiều vi khuẩn như: B.subtilis , Phytomonas destructans, …
2.2 Phương pháp thu nhận amylase
- Có 2 phương pháp nuôi vsv
+ Nuôi vsv tạo amylase bằng phương pháp bề mặt
+ Nuôi vsv tạo amylase bằng phương pháp bề sâu
-Yếu tố ảnh hưởng : nhiệt dộ, độ ẩm, độ pH của môi trường, độ tiệt trùng,...
2.2.1 Quy trình sản xuất amylase từ Bacillus subtilis
Chủng Bacillus subtilis thường được sử dụng nhờ tính an toàn, không gây bệnh, dễ nuôi
cấy, sinh trưởng nhanh và khả năng sản xuất amylase cao.
- Quy trình sản xuất enzyme amylase từ Bacillus subtilis bao gồm các bước chính sau
1 Chuẩn bị giống vi sinh vật
2 Chuẩn bị môi trường nuôi cấy 3 Quá trình nuôi cấy 4 Thu hoạch enzyme
5 Tách chiết và tinh sạch enzyme
6 Kiểm tra hoạt tính enzyme 7 Lưu trữ enzym (3)
3. Xác định hoạt độ của Enzyme Amylase:
3.1 Đơn vị đo hoạt độ:
Mức độ hoạt động trong chế phẩm là thông tin quan trọng về lượng Enzyme trong đối
tượng nghiên cứu, vì trong những điều kiện xác định, tốc độ phản ứng Enzyme tỉ lệ với
lượng Enzyme trong hỗn hợp phản ứng. Lượng Enzyme theo quy ước quốc tế được biểu
diễn bằng đơn vị Enzyme. Đơn vị Enzyme quốc tế (UI) là lượng Enzyme có khả năng
xúc tác chuyển hóa được 1 micromol cơ chất sau 1 phút ở điều kiện tiêu chuẩn.
Trong những điều kiện xác định (bão hòa cơ chất), tốc độ phản ứng do Enzyme xúc tác tỷ
lệ với lượng Enzyme trong hỗn hợp phản ứng
Hoạt độ riêng của 1 chế phẩm Enzyme đặc trưng cho độ thuần khiết của chế phẩm Enzyme.
Hoạt độ phân tử của Enzyme là số phân tử cơ chất (hoặc số đương lượng các liên kết bị
phân giải) được chuyển hóa bởi 1 phân tử Enzyme sau 1 phút.
Hoạt độ của trung tâm xúc tác Enzyme là số cơ chất (hoặc số đương lượng các liên kết bị
phân giải) được chuyển hóa trên 1 trung tâm hoạt động sau 1 phút.
Hoạt độ xúc tác của Enzyme càng mạnh thì lượng cơ chất bị chuyển hóa hoặc lượng sản
phẩm phản ứng tạo thành trên 1 đơn vị thời gian càng lớn.
Bằng cách xác định tốc độ chuyển hóa của cơ chất hoặc tốc độ tích lũy sản phẩm phản
ứng ta có thể đánh giá hoạt độ xúc tác của Enzyme. Có 3 nhóm phương pháp:
- Đo lượng cơ chất bị mất đi hay lượng sản phẩm được tạo thành trong 1 thời gian nhất
định ứng với 1 nồng độ Enzyme nhất định.
- Đo thời gian cần thiết để thu được 1 lượng biến thiên nhất định của cơ chất hay sản
phẩm ứng với 1 nồng độ Enzyme nhất định.
- Chọn nồng độ Enzyme như thế nào để trong 1 thời gian nhất định thu được sự biến
thiên nhất định về cơ chất hay sản phẩm.
* Phương pháp xác định hoạt độ Enzyme có rất nhiều. Ở mỗi nước và mỗi phòng thí
nghiệm có thể dùng phương pháp này hay phương pháp khác là tùy thuộc điều kiện và
thói quen. Nhưng khi so sánh chất lượng giữa các chế phẩm với nhau thì phải theo
phương pháp thống nhất.
3.2 Xác định hoạt độ Enzyme α-Amylase theo Rukhliadeva (phản ứng phân hồ tinh bột,1982)
Nguyên tắc: Enzyme Amylase có khả năng thủy phân tinh bột tạo thành các dextrin. Khi
cho tác dụng với iodine, phần cơ chất tinh bột còn lại sẽ tạo màu. Đo cường độ màu tạo
thành ở bước song 570 nm dựa vào đường chuẩn tinh bột sẽ tính được nồng độ tinh bột
còn lại sau phản ứng, từ đó suy ra được hoạt tính của Enzyme Amylase. Sử dụng cơ chất
là hồ tinh bột có nồng độ 1%.
Đơn vị đo hoạt độ Amylase là lượng Enzyme chuyển hóa được 1g tinh bột tan thành các
dextrin có phân tử lượng khác nhau ở 300C trong thời gian 1 giờ (pH cho Amylase của
malt là 4,8 – 4,9; của nấm là 4,7; của vi khuẩn là 6,0 …) (4)
3.2.1 Xác định hoạt độ Enzyme Glucoamylase (γ-Amylase):
Phương pháp vi lượng của V.Y.Rodzevich, O.P.Korenbiakina:
Phương pháp dựa trên cơ sở thủy phân tinh bột bởi Enzyme Glucoamylase có trong chế
phẩm nghiên cứu. Xác định lượng glucose tạo thành sẽ tính được hoạt độ emzyme.
Đơn vị đo hoạt độ glucoamylase là lượng enzyme tác dụng lên dung dịch tinh bột tan
pH=4,7 ở nhiệt độ 300C trong 1 giờ giải phóng được 1mg glucose.
Phương pháp sử dụng Enzyme Glucosidase:
Phương pháp dựa trên cơ sở thủy phân tinh bột bởi Enzyme Glucoamylase có trong dịch
chế phẩm nghiên cứu. Xác định lượng glucose tạo thành qua phản ứng xúc tác đặc hiệu
của Enzyme Glucosidase sẽ xác định được hoạt độ enzyme.
Đơn vị hoạt độ glucoamylase là lượng enzyme tác dụng lên dung dịch tinh bột tan
pH=4,7 ở nhiệt độ 300C trong thời gian 1 phút giải phóng được 1µm glucose.
3.3 Điều kiện cần và đủ để thu nhận chế phẩm Amylase có hoạt lực cao:
3.3.1 Chủng giống vi sinh vật:
Muốn nhận chế phẩm Amylase có hoạt độ cao, trước hết phải tuyển chọn, nghiên cứu
xem chủng, giống nào có khả năng tích tụ nhiều Amylase.
Khi đã tuyển chọn được giống tốt tức là đã có được điều kiện cần thiết để tạo ra chế
phẩm Amylase có hoạt độ cao. Nhưng giống tốt chỉ có tính chất tương dối với thời gian
và điều kiện nhất định nào đó. Loài người luôn tìm cách phân lập và tạo ra các giống mới
có hoạt lực ngày càng cao hơn bằng nhiều biện pháp khác nhau như lai tạo, gây đột biến, tách và cấy gen.
Bằng con đường kết hợp giữa etylenimin và tia tử ngoại ghendina đã tạo được chủng
Asp.awamori 78 – 2 và Asp.awamori 22 có hoạt lực Amylase cao hơn 2 – 3 lần so với ban đầu.
3.3.2 Môi trường dinh dưỡng:
Trong sản xuất chế phẩm Amylase theo phương pháp nuôi cấy bề mặt trên canh trường
rắn người ta hay dùng nhất là cám lúa mì. Đây là môi trường tự nhiên tốt nhất để sinh tổng hợp Amylase.
Cám lúa mì thường chứa khoảng 20 – 30% tinh bột, 10 12% protit. Ngoài ra còn chứa
muối khoáng, các nguyên tố vi lượng, vitamin…
Để tiết kiệm cám người ta còn trộn thêm các nguyên liệu khác vào môi trường như trấu,
mùn cưa, bã khoai tây, bã bia…
Ở nước ta do không có cám lúa mì nên trong sản xuất người ta hay dung nhất là bột ngô
vàng, cám gạo và trấu đem trộn lẫn với nhau.
Thành phần tối ưu để thu được chế phẩm Amylase có hoạt độ cao từ Asp.awamori là cám
75% (hàm lượng tinh bột 29%) bột ngô 6% (hàm lượng tinh bột 55%) và 19% trấu. Hàm
lượng tinh bột chung là 25%. Điều kiện tối ưu khi nuôi cấy là: to 32OC, độ ẩm 57% và nuôi trong 42 giờ.
Ngoài tinh bột, môi trường cần chứa maltose và dextrin. Sự có mặt của glucose, fructose
và saccarose có tác dụng giúp cho sự phát triển của nấm mốc nhưng lại hạn chế sự tích tụ
Amylase. Ngược lại khi thêm lactose và MgO vào môi trường lỏng thì nấm mốc phát
triển kém nhưng lại tạo nhiều Amylase.
Ngoài gluxit, để tổng hợp Enzyme, vi sinh vật nói chung và nấm mốc nói riêng đều cần
đến chất chứa nitơ. Nguồn nitơ có thể có sẵn trong cám, bột ngô, khi cần thiết có thể bổ
sung thêm từ khô lạc, khô đậu tương hoặc từ các muối amin hoặc ure. Theo kết quả
nghiên cứu của giáo sư Phenicxôva, nấm mốc Asp.awamori có thể phát triển tốt trong
môi trường chứa 0,05% đạm vô cơ nhưng để tạo α-Amylose thì cần tăng nồng độ tới
0,15%; để tạo glucoamylase cần tăng tới 0,4%. Nhiều nguồn đạm hữu cơ cũng có tác
dụng tốt đến sinh trưởng và phát triển của nấm mốc nhưng ít có hiệu quả về phương diện
tích tụ Enzyme. Ví dụ khi bổ sung gelatin casein và ngay cả cao ngô vào canh trường thì
việc tích tụ Enzyme vẫn thua kém so với nguồn đạm vô cơ. Ngược lại, nếu ta thêm mầm,
rễ của hạt ươm mầm vào canh trường lại có tác dụng tốt đến tích tụ Enzyme.
Sự tạo thành và tích tụ Amylase còn gắn với sự có mặt của các ion Mg2+, Ca2+ và
photpho, đặc biệt là magie. Trong môi trường thiếu MgSO4, Amylase hầu như không đc
tạo thành, hàm lượng chỉ vào khoảng 0,05% - Sau magie là photpho, ion P đóng vai trò
quan trọng trong việc tạo thành acid nucleic. Hàm lượng của muối KH2PO4 vào khoảng 0,1 - 0,2%.
Canxi có trong thành phần của α-Amylase. Một phân tử α-Amylase có tới 2 hoặc 3 ion
canxi. Người ta cho rằng tính chịu nhiệt của Enzyme này phụ thuộc số ion canxi có trong
phân tử; nhưng cũng có ý kiến cho rằng tính bền nhiệt của Enzyme này còn phụ thuộc
vào thành phần acid amin, nhất là hàm lượng của acid glutamic.
Lưu huỳnh cũng đóng vai trò quan trọng không kém. Hoạt độ Amylase gắn liền với sự có
mặt của nhóm –SH; mặt khác còn tham gia vào thành phần của acid amin cấu tạo thành
Enzyme. Hàm lượng lưu huỳnh trong canh trường chứa 0,04g/100ml đảm bảo cho hoạt
độ Amylase đạt cực đại và bằng 360 đv/100ml. Nếu giảm tới 0,004% hoạt độ Amylase của
Asp.orysee chỉ còn 50% và bằng 180 đv/100ml.(5) 4 Ứng dụng
4.1 Trong y học và dược phẩm
Amylase được sử dụng phối hợp với coenzyme A, cytocrom C, ATP carboxylase để chế
thuốc điều trị bệnh tim mạch, bệnh thần kinh, phối hợp với enzyme thủy phân để chữa
bệnh thiếu enzyme tiêu hóa.
Amylase có thể được sử dụng trong quá trình sản xuất các sản phẩm dược phẩm, đóng
vai trò quan trọng trong quá trình tổng hợp các chất hoạt chất.(8)