Báo cáo: "ứng dụng công nghệ enzyme GLUCOSEISOMERASE không tan trong sản xuất xiro fructose pptx

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Lệ Thủy
CÔNG NGHỆ
CÔNG NGHỆ
PROTEIN - ENZYME
PROTEIN - ENZYME
I. TỔNG QUAN XIRÔ FRUCTOSE
II. QUY TRÌNH CỐ ĐỊNH ENZYME
GLUCOSEISOMERASE
III. ỨNG DỤNG ENZYME
GLUCOSEISOMERASE KHÔNG
TAN TRONG SẢN XUẤT
FRUCTOSE

Trước thập kỷ 70, fructose chưa được sản
xuất theo qu mô công nghiệp.

Năm 1973, Công ty Clinton Corn (Mỹ) lần
đầu tiên áp dụng qui trình chuyển hóa
glucose thành fructose trong công nghiệp
bằng enzyme Glucoseisomerase cố định và
đã trở thành ngành công nghiệp sử dụng
enzyme cố định lớn nhất từ trước đến nay.

Một số nước sản xuất xirô fructose lớn trên
thế giới hiện nay: Mỹ, Nhật, Anh, Đan
Mạch, Hà Lan, Trung Quốc…
Xirô fructose

Hỗn hợp đường glucose
– fructose (xirô giàu
fructose HFS – High

Fructose Sirup, Iso –
Glucose)

Sản phẩm của phản ứng
đồng phân hóa (isomer
hóa) đường glucose
thành fructose bằng
enzyme
Glucoseisomerase (GI)
Các ưu điểm của đường
fructose và HFS

Fructose có nhiều trong táo,
cà chua và chiếm một nữa
thành phần mật ong.

Vị ngọt dễ chịu, độ ngọt cao
hơn đường ăn tới 60 – 70%.

Trong hỗn hợp với glucose
mật xirô HFS không kết tinh

Được sử dụng rộng rãi trong
công nghiệp bánh kẹo, sản
xuất mứt trái cây, nước trái
cây, kem…
Mức tiêu thụ đường tinh luyện bình quân đầu người
tại Mỹ từ năm 1970 đến 2006
Enzyme glucoseisomerase tan
Chế phẩm enzyme glucoseisomerase không tan


Là enzyme glucoseisomerase tan được hấp phụ
trên các loại nhựa trao đổi ion, hoặc trên các thể
mang vô cơ, xốp hoặc còn nằm trong các thành
phần tế bào đã được xử lý có định hướng.

Có dạng hạt, dạng sợi hoặc thể vô định hình.

Có tính bền nhiệt, tốc độ phản ứng lớn, dễ tổ chức
ở mức độ tự động hóa cao và dễ ngừng phản ứng.

Có thể sử dụng lại nhiều lần, dễ bảo quản.
So sánh hiệu quả kinh tế sử dụng GI cố định và GI tan
trong sản xuất HFS
Các tham số GI hòa tan
(quá trình tuần hoàn)
GI cố định
(quá trình liên tục)
Thời gian phản ứng (tương
đối)
20h -
Thời gian kéo tối ưu của
phản ứng
- 29 ngày đêm
Các chi phí ( trong 1năm)
Enzyme
Chất mang
Hóa chất
Nồi phản ứng
1000

-
300
300
37
1040
1580
185
Gíá thành 1tấn sản phẩm 26 5,6
GI không tan
GI không tan
Trộn xử lý trong
Rotadex
Trộn xử lý trong
Rotadex
Xilochrom
Amin hóa
Xilochrom
Amin hóa
Glutaraldeh
yd 2,5%
Glutaraldeh
yd 2,5%
Kết tủa bằng
Aceton lạnh
Kết tủa bằng
Aceton lạnh
Ly tâm
Ly tâm
Gắn GI trong
Rotadex

Gắn GI trong
Rotadex
Sinh khối Act.
Olivocinereus 154
Sinh khối Act.
Olivocinereus 154
Phá màng và
chiết xuât bằng
Toluen
Phá màng và
chiết xuât bằng
Toluen
Ly tâm
Ly tâm
Dịch ly tâm
Dịch ly tâm
Tủa
Aceton
Tủa
Aceton
Hòa tan trong
đệm Phosphat
Hòa tan trong
đệm Phosphat
Nguồn thu nhận enzyme GI

Streptomyces Wemorensis 21230 và
Streptomyces Olivochromogensis 21114 (Lưu
trữ tại Phân viện sinh học thực nghiệm - Mỹ)


Actinomyces olivocinereus 154 (Nga)
Nuôi cấy thu sinh khối
Thành phần môi trường nuôi cấy vi khuẩn thu sinh
Thành phần môi trường nuôi cấy vi khuẩn thu sinh
khối
khối
Thành phần
môi trường
(%)
Strep.Wemo
rensis
21230
Step.Olivoch
romogens
is 21114
Act.olivoner
eus
Xilose 2.0 2.0 0.7
glucose 0.3 0.3 0.3
pepton 1.0 1.0 1.0
Nước chiếc
ngô
2.0 2.0 2.0
MgSO
4
0.1 0.1 0.05
CoCl
2
0.024 0.024 0.013
NaCl - - 0.05

pH: 7.0; Nhiệt độ: 28 – 30
o
C
Hoạt tính
tổng số
IU/min
Protein
tổng (mg)
Hoạt tính
riêng
(IU/min/
mg)
Dịch chiết
đầu
575 1150 0,5
Dịch chiết
sau kết
tủa
545 390 1,397
Bán tinh sạch GI bằng kết tủa Aceton lạnh
Xử lý Xilochrom B

Hợp chất cao phân tử dạng hạt. Kích thước lỗ
2.400 A
o
. Diện tích bề mặt 30 m
2
/g, số nhóm
amin không dưới 0.021 – 0.3 mg.


Xilochrom được trộn trong dung dịch
Glutaraldehyd 2,5% trong đệm phosphat
0.05M, pH 7,6 (1g Xilochrom/10ml dd).

Trộn hỗn hợp trong thiết bị cô hút chân không
quay Rotadex.

Rửa nhiều lần bằng dung dịch đệm phosphat
0.05M, pH 7,6 .
Cố định GI trên Xilochrom B

Tủa GI thu được bằng kết tủa Aceton
hòa tan trở lại trong dung dịch phosphat
bufer 0.1M; pH 7.6

Rót dung dịch thu được vào Xilochrom đã
xử lý.

Trộn đều trên máy Rotadex, ở nhiệt độ
thường.

Rửa lại nhiều lần bằng dung dịch
phosphat bufer 0.1M; pH 7.6
Kiểm tra hoạt tính isomer hóa trên cột với
GI không tan

Nhồi các GI vào các cột thủy tinh 2 vỏ, dung
dịch glucose có nồng độ ban đầu là 90g/l
(9%), trong đệm phosphat 0,1M, pH 7,6 với
0,15g/l MgSO4. Nhiệt độ phản ứng là 60

o
C,
tốc độ dòng chảy glucose trong cột là
60ml/giờ.

Lượng fructose sinh ra được kiểm tra bằng
phản ứng màu với acid thiobarbitiric trong
điều kiện môi trường HCl đậm đặc.
Tinh bột Dịch hóa Đường hóa Lọc
Cô đặcTrao đổi ion
Xử lý than
Xử lý than Trao đổi ion Bay hơi
Isomer
hóa
HFS
Một số chỉ tiêu sản phẩm
Một số chỉ tiêu sản phẩm
Chất khô ≥ 80%
Fructose ≥ 42%
Tiêu chuẩn vi sinh
Tổng số hiếu khí 50/ml
Ecoli (-), nấm mốc (-)
Staphylococcus aureus (-)
Steptococcus faecalis (-)
coliform (-)
Kim loại nặng
Pb (0.01)
Hg (-)
As (-)

CN (-)
pH 4.2 – 4.5
Độ màu
2000 so với dung dịch CoCl
2
1 ppm
Độ trong 10 cm nhìn trong suốt
Độ sôi 102/154
o
C

Nguyễn Đức Lượng (chủ biên), Cao Đường, Nguyễn
Ánh Tuyết, Lê Thị Thủy Tiên, Tạ Thu Hằng, Huỳnh
Ngọc Oanh, Nguyễn Thùy Hương, Phan Thị Huyền,
Công nghệ enzyme, Nhà xuất bản đại học quốc gia
thành phố Hồ Chí Minh, 2004

Võ Hồng Nhân, Nghiên cứu quy trình công nghệ sản
xuất hỗn hợp đường Glucose-Fructose từ tinh bột khoai
mì bằng phương pháp enzyme, Viện Sinh học nhiệt đới,
1995

GS.TSKH. Phạm Thị Trân Châu, PGS.TS. Phan Tuấn
Nghĩa, Công nghệ sinh học tập 3, Enzyme và ừng
dụng; Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam, 2009

Một số tài liệu và hình ảnh từ internet