SẢN XUẤT ENZYME PECTINASE

SẢN XUẤT ENZYME PECTINASE
TỪ CHỦNG NẤM ASPERGILLUS
NIGER
Nhóm
1. Lê Hữu Hợp
2. Nguyễn Thanh Hùng
3. Hồ Ngọc Đăng Huy
4. Lê Thị Tuyết Ngân
5. Nguyễn Đinh Kim Ngọc
6. Trần Thị Bích Ngọc
I/ Enzyme pectinase là gì ?
Pectinase là nhóm enzyme xúc tác sự phân cắt các hợp chất
pectin thành các hợp phần khác nhau như axit galacturonic,
arabinose, galactose, methanol
1/ Khái niệm:
2/ Phân loại
Tính đặc hiệu
Cơ chế tác dụng
Hydrolase
Transeliminase
Polygalacturonase (PG)
Pectinesterase (PE)
Polymethygalacturonic (PMG)
Tectate lyase (PEL)
3/ Nguồn thu nhận enzyme pectinase:
+ Thực vật:
Có nhiều trong lá, củ khoai tây, chanh, cà chua,
Enzyme này thường tồn tại dưới nhiều hình thức khác nhau,
nằm trong phần vỏ tế bào
PE ở thực vật thường có hoạt độ tối ưu ở pH hơi kiềm.
+ Vi sinh vật:

Nhiều vi sinh vật (chủ yếu là các vi sinh vật hiếu khí ) trong đất,
trong nước có khả năng phân giải pectin.
Chúng có ý nghĩa quan trọng không những đối với vòng tuần
hoàn carbon trong tự nhiên mà còn đối với một số ngành sản xuất
công nghiệp (ngâm đay, gai, làm bia, làm giấy…).
Một số vi sinh vật có khả năng phân giải pectin mạnh mẽ:
Aspergillus ficcum, Aspergillus niger, Aspergillus awamori,
Clostridium roseum…
4/ Pectin là gì?
•
Pectin là polymer của axit galacturonic và các este methyl
của chúng. Các monomer nối với nhau bằng liên kết 1,4-
glycoside. Mỗi chuỗi mạch pectin thường có từ 10,000 đến
100,000 mắt xích.
•
Pectin tan chậm trong nước tạo
thành dạng gel.
•
Độ hòa tan trong nước tỉ lệ
thuận vào mức độ ester hóa
nhóm cacbonyl.
II/ Chủng nấm Aspergillus niger
1/ Giới thiệu :
Aspergillus niger phổ biến nhất trong chi Aspergillus, phân bố
rộng rãi trên các cơ chất tự nhiên, trong các sản phẩm nông công
nghiệp và ở nhiều vùng khác nhau trên thế giới.
Hiện nay, A. niger được sử dụng chủ yếu trong công nghiệp sản
xuất enzyme (vd: α - amylase, glucoamylase, pectinase, protease,
cellulase), trong công nghiệp chế biến thực phẩm, công nghiệp sản

xuất một số acid hữu cơ như acid citric, acid gluconic,…
Sinh giới: Eukaryot
Giới : Fungi
Ngành: Amastigomycota
Lớp: Ascomycetes
Bộ: Eurotiales
Họ: Eurotiaceae
Chi: Aspergillus
Loài: Aspergillus niger
2) Phân ngành
3/ Hình thái và đặc điểm sinh lý :
4) Đặc điểm sinh sản :
Sinh sản sinh dưỡng:
Từ một đoạn khuẩn ty
riêng lẻ có thể phát
triển thành một hệ sợi
nấm.
Khuẩn ty của nấm mốc
có thể lẫn vào bụi,
không khí bay đi khắp
nơi, gặp điều kiện
thuận lợi sẽ nhanh
chóng phát triển thành
khuẩn lạc mới.
Sinh sản vô tính:
Reaper (1968) cho rằng
A.niger sinh sản vô tính
bằng bào tử trần
(conidium).
Các bào tử này sinh ra

trực tiếp trên khuẩn ty
hoặc đặc biệt là cuống
bào tử trần
(conidiophone).
III/ Sản xuất pectinase từ Aspergillus niger bằng phương
pháp lên men rắn:
1/ Lý do:

Thuận lợi:
- Môi trường nuôi cấy đơn giản;
- Sản phẩm thu nhận có nồng độ cao, dễ dàng tinh sạch;
- Sử dụng kết hợp các cơ chất tự nhiên có nguồn gốc thực vật, bào
tử hoặc tế bào;
- Lượng tạp chất sinh ra thấp hơn trong lên men lỏng;
- Enzyme ít nhạy cảm với các chất ức chế dị hóa hoặc cảm ứng;
- Trong điều kiện thiết bị đơn giản, không có thiết bị phản ứng sinh
học, việc lên men rắn là phương thức hiệu quả, dễ thực hiện, có tính khả thi
cao.
- Sản phẩm enzyme thô sau khi thu nhận rất dễ sấy khô và dễ bảo quản

Bất lợi: bị hạn chế bởi rào cản về độ ẩm của môi trường; việc xác định các
thông số như độ ẩm, pH, oxy tự do, CO2 là một vấn đề khó khăn do thiếu
thiết bị kiểm tra.
Các cơ chất thường hay sử dụng

Bã mía

Cám mì

Bã táo


Vỏ chanh, vỏ cam

Hạt hướng dương

Bã củ cải đường

Xác đậu cô ve

Vỏ bưởi
Các yếu tố ảnh hưởng

Nguồn nguyên liệu

Thành phần đa lượng

Nguồn khoáng dinh dưỡng

Nhiệt độ nuôi cấy

Độ ẩm môi trường

Thời gian nuôi

pH
2) Quy trình công nghệ
Nguyên liệu
Trộn
Làm
ẩm

Thanh trùng bằng
nhiệt
Làm nguội, làm tơi
Nuôi cấy giống
Gieo giống
Chuyển vào dụng cụ
nuôi cấy
Thu nhận chế phẩm
enzyme thô
Chế phẩm enzyme
thô đem đi sử dụng
Tinh chế
Thu nhận chế phẩm enzyme tinh khiết
Chế phẩm enzyme
thô đem tinh chế
Thành
phần môi
trường
Nước ép cà rốt
Cám gạo
(NH4)2SO
4
Trấu
Lúa mì
3) Tiến hành quá trình nuôi cấy nấm mốc:
Sau khi gieo giống và phân phối vào các dụng cụ nuôi ( mành hay khay
đục lỗ ) => chuyển vào phòng nuôi có điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm, đảm
bảo độ thông khí. Quá trình nuôi: 33-48 giờ/mẻ, qua 3 giai đoạn :
+Giai đoạn 1 : 10-12 giờ đầu tiên: sự trương nở bào tử và xuất hiện cuống
nấm. Để đảm bảo sự nảy mầm nhanh và hạn chế nhiễm, cần giữ độ ẩm

nguyên liệu 55-60%, T= 30-320C.
+Giai đoạn 2 : Kéo dài trong 10-18 giờ. Nấm mốc phát triển mạnh, lan
khắp bề mặt và trong toàn khối môi trường (khuẩn ti cơ chất) dẫn đến hiện
tượng kết bánh.
Quá trình hô hấp và tỏa nhiệt mạnh làm môi trường bị khô xốp, tăng
hàm lượng CO2, nhiệt độ phòng nuôi tăng lên 38-400C. Để khống chế nhiệt
độ thích hợp 28-300C cần thông gió (quạt) và bão hòa ẩm không khí.
+Giai đoạn 3 : Kéo dài trong 10-20 giờ và đặc trưng nhất vì tạo ra enzyme
nhiều nhất. Cường độ trao đổi chất giảm đi chút ít, nhiệt tỏa ra ít hơn nên
tốc độ bốc hơi nước của môi trường nuôi cấy cũng giảm theo.
Quá trình nuôi cấy được chấm dứt khi nấm mốc đạt độ già chín sinh lý
và bắt đầu tạo thành bào tử.
4) Thu nhận và tinh chế enzyme thô
Tùy theo mục đích sử dụng,có thể dùng chế phẩm thô có thể hoặc không cần
phải quá trình tinh sạch. Để sản xuất enzyme tinh khiết người ta phải tiến hành
trình tự như sau:
Phá vỡ tế bào : Enzyme thô được nghiền nhỏ để phá vỡ thành tế bào và làm nhỏ
các thành phần của chế phẩm thô. Khi thành tế bào được phá vỡ, các enzyme nội
bào chưa thoát ra khỏi tế bào sẽ dễ dàng thoát ra khỏi tế bào.
Trích ly : Các loại enzyme thủy phân có khả năng tan trong nước nên người ta
thường dùng nước như một dung môi hòa tan. Cứ một phần chế phẩm enzyme
thô, người ta cho 4-5 phần nước, khuấy nhẹ và sau đó lọc lấy dịch, phần bã thu
riêng dùng làm thực phẩm gia súc.
Kết tủa enzyme: 1 phần dung dịch enzyme thô cho thêm 2-2.5 lần cồn hoặc sulfat
amon => khuấy nhẹ rồi để yên trong điều kiện nhiệt độ lạnh (4-7oC)
Theo thời gian sẽ có kết tủa và lắng xuống đáy, người ta tiến hành gạn và lọc thu
nhận kết tủa dạng paste (W>70%), ở trạng thái này enzyme rất dễ bị biến tính vì
còn nhiều nước.
Để dễ bảo quản, người ta sấy kết tủa enzyme pectinase cho đến khi độ ẩm cuối
cùng đạt W = 5-8%.

Cảm ơn các bạn
đã
chịu khó lắng
nghe