ENZYM CỐ ĐỊNH pptx

LOGO
Lưu Hồng Sơn
Chương VII
Tiết 2: ENZYM CỐ ĐỊNH
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
ĐH NÔNG LÂM
KHOA CNSH & CNTP
Chương VII
Tiết 2
Nội dung tiết học
1. Khái niệm
2. Các phương pháp cố định enzym
2.1. Gắn enzym lên chất mang bằng pp
hấp phụ vật lý và liên kết ion.
2.2. Phương pháp gắn enzym bằng liên kết đồng hóa
trị
2.3. Phương pháp gói enzym trong khuôn gel
1. Khái niệm
•
Enzym cố định là enzym được gắn lên các chất
mang không hoà tan hoặc được gắn với nhau bằng
liên kết đồng hóa trị tạo nên đại phân tử enzym
không hòa tan".
Ý nghĩa của enzym cố định
Có thể sử dụng lặp đi lặp lại nhiều lần trong một thời
gian dài.

Enzym không tan lẫn vào trong sản phẩm

Có thể làm ngừng nhanh chóng phản ứng


Enzym cố định khá bền với nhiệt độ, pH, dung môi
hữu cơ.v.v
2. CÁC PHƯƠNG PHÁP CỐ ĐỊNH
ENZYM
Về nguyên tắc có 3 phương pháp điều chế:

Hấp phụ vật lý

Gắn enzym bằng liên kết đồng hoá trị:

"Gói" enzym trong khuôn gel.
2. CÁC PHƯƠNG PHÁP CỐ ĐỊNH
ENZYM
Enzym tù do
Gãi trong khu«n
gel
HÊp phô vËt lý
lªn chÊt mang
Liªn kÕt ®ång
hãa trÞ
Kh«ng chøa
®iÖn tÝch
B»ng liªn kÕt ion
Cè ®Þnh trªn
chÊt mang
Liªn kÕt c¸c
ph©n tö enzym
Gel d¹ng h¹t
Gel d¹ng sîi
TiÒn polymer

Gãi trong bao vi
thÓ
2. CÁC PHƯƠNG PHÁP CỐ ĐỊNH
ENZYM
Gói trong khuôn gel Gói trong bao vi thể
Gắn các
enzyme với
nhau bằng
liên két đồng
hóa trị
Hấp phụ vật lý
2.1. Gắn enzym lên chất mang bằng pp
hấp phụ vật lý và liên kết ion.
Hấp phụ vật lý
•
Nguyên tắc:
Nguyên tắc:
-
-
Hấp phụ enzym lên các chất
Hấp phụ enzym lên các chất
mang nhờ: Vandecvan, liên kết
mang nhờ: Vandecvan, liên kết
hydro và liên kết kỵ nước.
hydro và liên kết kỵ nước.
-
-
Khi chất mang không có lỗ xốp,
Khi chất mang không có lỗ xốp,
enzym bám trên bề mặt chất

enzym bám trên bề mặt chất
mang.
mang.
-
-
Khi chất mang có lỗ xốp,
Khi chất mang có lỗ xốp,
enzym chui vào trong các lỗ
enzym chui vào trong các lỗ
xốp của chất mang.
xốp của chất mang.
2.1. Gắn enzym lên chất mang bằng pp
hấp phụ vật lý và liên kết ion.
Ví dụ:

β
-D Fructofuranosidase trên hydroxit nhôm.

Glucoamylase trên ( dietylaminoetyl - cellulose)
DEAE - cellulose hoặc trên DEAE -Sephadex sử
dụng để sản xuất liên tục glucose.
2.1. Gắn enzym lên chất mang bằng pp
hấp phụ vật lý và liên kết ion.
Một số chất mang thường sử dụng:

Chất mang hữu cơ: than hoạt tính, cellulose,….

Chất mang vô cơ: Silic, thủy tinh xốp, oxit kim loại.

Chất trao đổi ion: Amberlit, ( cacboxyl metyl

cellulose) CM- xenluloza….

Polyme tổng hợp: Polyamit, nilon, polyvinyl…
Một số yếu tố ảnh hưởng đến sự
cố định enzym
•
Nồng độ Enzym
•
pH: (Woodward 1985).
•
Nhiệt độ:
•
Khối lượng phân tử và bản chất của chất mang:
Ưu nhược điểm của phương
pháp
Ưu điểm:
-
Điều chế dễ dàng trong điều kiện nhẹ nhàng nên giữ
được hoạt tính enzym.
-
Có thể sử dụng cho tất cả các loại reactor sinh học.
-
Có thể tái sử dụng chất mang.

Nhược điểm:
-
Do lực tương tác giữa chất mang và enzym yếu


khó áp dụng trong sản xuất thực phẩm và dược

phẩm.
Ưu nhược điểm của phương pháp
2.2. Phương pháp gắn enzym bằng
liên kết đồng hóa trị
2.2.1. Gắn enzym lên chất mang bằng liên kết đồng
hóa trị.
a. Các chất mang thường sử dụng:

Các polyme hữu cơ: Polypeptit, polysacarrit
•
Các dẫn xuất của xenluloza: Cacboxyl metyl
xenluloza (CM -xenluloza), …
•
Các polyme tổng hợp: Polyacrylamit, polystirol,
•
Các chất vô cơ: Silicagel, bentonit, nhôm hydroxyt.
2.2. Phương pháp gắn enzym bằng
liên kết đồng hóa trị
2.2.1. Gắn enzym lên chất mang bằng liên kết đồng
hóa trị ( tiếp).
b. Điều kiện của các chất mang

Độ hòa tan thấp

Không gây tác dụng kìm hãm enzym.

Hấp phụ chọn lọc

Chất mang có bản chất háo nước


Tốt nhất là chất mang có chứa điện tích trái dấu với
enzym.
2.2. Phương pháp gắn enzym bằng
liên kết đồng hóa trị
2.2.1. Gắn enzym lên chất mang bằng liên kết đồng
hóa trị ( tiếp).
c. Phương pháp gắn enzym lên chất mang bằng liên
kết đồng hóa trị
Có hai phương pháp gắn E:

Gắn một giai đoạn:

Gắn hai giai đoạn:
Giai đoạn một: Hoạt hóa chất mang.
Giai đoạn hai: Kết hợp enzym vào chất mang đã
hoạt hoá.

Phương pháp hoạt hoá chất mang: Các chất mang
có chứa nhóm NH
2
(aminobenzoylxelluloza,…) có
thể được hoạt hóa bằng phản ứng diazo.

Ngoài ra:
Có thể hoạt hóa bằng cách cho tác dụng với
phosgen hoặc tiophosgen để tạo thành dẫn xuất
izonianat hoặc izotioxxianat.

Các nhóm izoxianat hoặc izotioxianat
Ở pH trung tính sẽ liên kết dễ dàng với nhóm

ε
-
amin của enzym.
(Điều chế được các enzym không tan: tripsin,
kimotripsin, α, β - amilase, glucoamilase.)
2.2. Phương pháp gắn enzym
bằng liên kết đồng hóa trị
•
Nếu chất mang có chứa nhóm COOH:
Như CM-xelluloza hoặc nhựa tổng hợp cần được hoạt
hóa bằng các phương pháp azit, cacbodimit,
anhydrit kép.
•
Hoạt hoá bằng phương pháp azit
(Điều chế được các enzym không tan: tripsin, DNA-ase, kimotripsin, fixin, bromelin)
•
Hoạt hóa bằng phương pháp cacbodimit:
CM-cellulose - E
CM-cellulose
P/u (pH = 5) do đó phương pháp thuận lợi đối với enzym có
tính axit cao như pepsin, renin.

Chất mang là polysacarit:
Được hoạt hóa sơ bộ bằng halogen xyanua. Thường
dùng là BrCN trong môi trường kiềm

Porath và bareli lần đầu tiên đã hoạt hóa
xenluloza, dextran và agaroza bằng phương pháp
này:
- Giai đoạn kết hợp

- Giai đoạn hoạt hoá
•
Đối với các chất mang chứa nhóm thiol:
Được hoạt hóa bằng 2,2 - dipyridyldisulfua:
Nhược:
+ Với phương pháp này mối liên kết disulfua có tính
thuận nghịch, enzym có thể bị nhả liên kết