Bài tập thảo luận: " Vi sinh ứng dụng trong công nghệ môi trường" docx

Bài thảo luận – Vi sinh ứng dụng trong CNMT - 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 CO
2
và H
2
O
GVGD: Phạm Hương Quỳnh
SVTH: NHÓM 4 – 44X 1
Bài thảo luận – Vi sinh ứng dụng trong CNMT - Quá trình phân giải pectin trong môi trường để tạo thành CO2 và H2O
MỤC LỤC
1.2. Cấu tạo của pecn 3
2.2. Quá trình chuyển hóa acid galacturonic, pentoza, galactoza thành acid pyruvic 5
Acid galacturonic: 5
2.3. Oxi hóa hoàn toàn acid pyruvic 8
a) Chuyển hoá pyruvate thành acetyl-CoA 8
* Ý NGHĨA CỦA CHU TRÌNH KREBS : 9
Phân giải CH3OH và CH3COOH 9
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.
GVGD: Phạm Hương Quỳnh
SVTH: NHÓM 4 – 44X 2
Bài thảo luận – Vi sinh ứng dụng trong CNMT - Quá trình phân giải pectin trong môi trường để tạo thành CO2 và H2O
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.

GVGD: Phạm Hương Quỳnh
SVTH: NHÓM 4 – 44X 3
Bài thảo luận – Vi sinh ứng dụng trong CNMT - Quá trình phân giải pectin trong môi trường để tạo thành CO2 và H2O
- 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:
Protopectin
GVGD: Phạm Hương Quỳnh
SVTH: NHÓM 4 – 44X 4
Protopectinaza
pectine
Araban (35%) (Pentoza)
Hydratpectin
pectinaza
Bài thảo luận – Vi sinh ứng dụng trong CNMT - Quá trình phân giải pectin trong môi trường để tạo thành CO2 và H2O
2.2. Quá trình chuyển hóa acid galacturonic, pentoza, galactoza
thành acid pyruvic
Acid galacturonic:

Acid galacturonic
 Quá trình phân giải pentoza, galactoza thực chất là phân giải glucoza:
- Quá trình đường phân:
GVGD: Phạm Hương Quỳnh
SVTH: NHÓM 4 – 44X 5
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.
Decacboxylaza
H
2
O
COOH

OH
+ CO
2
+ H
2
galactoza
COOH
4 galacturonic
2 Pentoza(Arabinoza và
xyloza)
1 Galactoaza
2 CH
3
COOH
2CH
3
OH
2CO
2

Thủy phân
Hydratpectin
Bài thảo luận – Vi sinh ứng dụng trong CNMT - Quá trình phân giải pectin trong môi trường để tạo thành CO2 và H2O
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 O
2
.
- Đường phân trải qua 3 giai đoạn(10 phản ứng):

+ Giai đoạn 1: Hoạt hóa Glucô:
O
H
OH
H
OH
H
OH
H
OH
H
OH
O
H
OH
H
OH
H
OH
H
OH
H
O
P
HO
OH
O
O
O* OHP*

OH
OH
O
O* OP*
OH
OH P* O
OH
G.P kinaza
ADP
ATP
isomeraza
Fructaza.P.Kinaza
ATP
ADP

+ Giai đoạn 2: Đứt mạch:
O
CH
2
CH
2
OO PP
H
2
C
CH
CHO
OH
O P
H

2
C
C O
O P
CH
2
OH
Lipaza
Tri.P isomeraza
+ Giai đoạn 3: Oxi hoá khử:
GVGD: Phạm Hương Quỳnh
SVTH: NHÓM 4 – 44X 6
Glucoza
G. 6.P
Fructoza.6.P
Fructoza.1.6.P
Fructoza.1.6.P
3.P.andehitglyxeric
Dioxiaxetol.P
Bài thảo luận – Vi sinh ứng dụng trong CNMT - Quá trình phân giải pectin trong môi trường để tạo thành CO2 và H2O

GVGD: Phạm Hương Quỳnh
SVTH: NHÓM 4 – 44X 7
P
CH
2
- O ~
CH
2 –
OH

CHO
PCH
2
- O ~
CH
2 –
OH
COO ~ P
P
CH
2
– O ~
CH
2 –
OH
COOH
3.P.Glyxeric
A.2.P.enolpyruvat
CH
2
C-

O ~
COOH
P
ADP ATP
P. pyruvat kinaza
CH
2
C

–
OH
COOH
A.Enolpyruvat
Pyruvat isomeraza
CH
3
C

= O
COOH
ADP
ATP
NAD H
2
O NADH
2
ATP ADP
Axit1.3.di.P
P.Glyxeric mutaza
A.2.P.glyxeric

CH
2
- OH
CHO ~
COOH
P
Glyxeric Enolaza
H

2
O
A. pyruvate
Bài thảo luận – Vi sinh ứng dụng trong CNMT - Quá trình phân giải pectin trong môi trường để tạo thành CO2 và H2O
2.3. Oxi hóa hoàn toàn acid pyruvic
a) Chuyển hoá pyruvate thành acetyl-CoA.
b) Oxy hóa acetyl- coA thông qua chu trình Krebs (chu trình citric acid) gồm 8
phản ứng:
* CHU TRÌNH KREBS:
(1) Acetyl – CoA gắn với oxaloaxetate citrate.
(2) citrate isocitrat.
(3) isocitrat α - cetoglutarate + CO
2
(4) α - cetoglutarate sucinyl - CoA + CO
2
NAD
+
(5) sucinyl CoA sucinate

(6)
GVGD: Phạm Hương Quỳnh
SVTH: NHÓM 4 – 44X 8
CH
3
CO COOH
NAD
+
NADH
CH
3

CO-S-CoA + CO
2
Acetyl CoA
CoA-SH
citrate synthase
H
2
O
CoA-SH
aconitate
isocetrate dehydrogenase
NAD(P
+
)
NAD(P)H
2
+
α cetoglutarate dehydrogenaza
CoA-SH NAD
+
NADH
+
Sucinyl - CoA synthase
GDP+Pi GTP
sucinate dehydrogenaza
FAD FADH
2
fumarate
sucinate
Bài thảo luận – Vi sinh ứng dụng trong CNMT - Quá trình phân giải pectin trong môi trường để tạo thành CO2 và H2O

(7) fumarate malate.
(8) malate oxaloaxetate.
* 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:
CH
3
COCOOH + 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
* CH
3
OH, CH
3
COOH CO
2
+ H
2
O + NL

* CH
3
OH → HCHO → HCOOH
HCOOH, CH
3
COOH → Phân hủy theo acid béo (ᵦ oxi hóa
GVGD: Phạm Hương Quỳnh
SVTH: NHÓM 4 – 44X 9
fumarase
malate dehydrogenases
NAD
+
NADH
2
+
O
2
,
vsv
Bài thảo luận – Vi sinh ứng dụng trong CNMT - Quá trình phân giải pectin trong môi trường để tạo thành CO2 và H2O
2. VI SINH VẬT PHÂN GIẢI PECTIN
- Tổng hợp pectinaza, và lên men.
- Clostridium pectinovomen: có bào tử, ưa nóng, nhiệt độ từ 55-60
0
C sử dụng
trong xử lý chất thải hữu cơ và trong sản xuất đay bằng ngâm nước.
- Bacillus masecrans: phân giải pectin ở 35-37
0
C.
- 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:

4.1. Phân giải Galaturonic,Pentoza,Galactoza:
4.2. Oxi hóa CH
3
OH, CH
3
COOH:
GVGD: Phạm Hương Quỳnh
SVTH: NHÓM 4 – 44X 10
Propectin(không tan)
Hydratpectin(tan)
Hydratpectin(tan)
Thủy phân
Araban (35%) (Pentoza)
Pectin
Galaturonic,
Pentoza,
Galactoza
Pyruvate
Đường phân
CO
2
+ H
2
O + NL
Oxi hóa
VSV

O
2
Bài thảo luận – Vi sinh ứng dụng trong CNMT - Quá trình phân giải pectin trong môi trường để tạo thành CO2 và H2O
* CH
3
OH, CH
3
COOH CO
2
+ H
2
O + NL
GVGD: Phạm Hương Quỳnh
SVTH: NHÓM 4 – 44X 11