MỘT SỐ CÔNG NGHỆ TÁCH CHIẾT ENZIM

CHƯƠNG 2. MỘT SỐ CÔNG NGHỆ TÁCH
CHIẾT ENZIM
Tách chiết enzim

Làm cho tế bào trở nên thẩm thấu và giải phóng enzim khỏi tâm gắn của nó.

Phá huỷ thành tế bào, màng tế bào và cấu trúc dưới phân tử.

Khống chế mức độ phá vỡ để thuận lợi cho giai đoạn tinh chế sau này.

Không làm biến tính enzim.

Quá trình tách chiết thực hiện ở nhiệt độ thấp.
•
Loại bỏ các mảnh tế bào

Loại bỏ toàn bộ các phần tử rắn, kết tủa của các axit nucleic, protein…

Chọn phương pháp lọc hoặc ly tâm phụ thuộc vào qui mô SX và bản chất
của chất rắn.
•
Loại bỏ các axit nucleic

Axit nucleic làm tăng độ nhớt của môi trường.

Cần thiết khi phá huỷ hoàn toàn thành tế bào VSV.

1. Các nguyên tắc chung
ξ1. NGUYÊN TẮC TÁCH CHIẾT

2. CƠ SỞ CHUNG ĐỂ TRÍCH LY CÁC ENZIM
•
Năng lượng cần thiết để phá vỡ tế bào phụ thuộc loại tế
bào, trạng thái sinh lý của tế bào.
•
Phương trình thể hiện quá trình phá vỡ tế bào
τ
.. k
PP
P
Ln
m
m
=
−
Trong đó P
m
: Lượng protein tối đa được giải phóng
P: Lượng protein giải phóng ra tại thời điểm xác định
k: Hằng số tỷ lệ
τ: Thời gian phá tế bào

•
Các yếu tố ảnh hưởng hoạt tính enzim khi phá vỡ tế bào

Nhiệt độ: cần loại bỏ lượng nhiệt sinh ra khi phá vỡ TB. Bổ sung cơ
chất hoặc các chất tương tự cơ chất hoặc các polyol làm bền enzim

Lực cắt: lực cắt có thể phá huỷ enzim; đặc biệt khi có mặt các ion
kim loại hoặc trên bề mặt phân tách với không khí.


pH: dung dịch đệm rất quan trọng trong việc ổn định hoạt lực enzim.

Hoá chất: các chất tẩy rửa và dung môi có thể gây biến tính enzim.

Chất chống oxy hoá: các tác nhân khử axit ascorbic, mercapto
etanol, ditiotreitol… có thể rất cần thiết.

Chất tạo bọt: mặt phân cách lỏng – khí trong các bọt có thể phá huỷ
hình thể enzim.

Kim loại nặng: các ion đồng, sắt, niken… nhiễm vào từ các thiết bị
gây vô hoạt bất thuận nghịch enzim.

ξ2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH CHIẾT
ENZIM
1. Các phương pháp cơ học

Phá vỡ tế bào bằng sóng siêu âm

Điều kiện: huyền phù VSV; sóng siêu tần 18KHz – 1MHz chuyển
động hình sin với bước chuyển dịch nhỏ < 50µm, vận tốc vài m.s
-1
, gia
tốc lớn 80 000g.

Nguyên lý: Vô số vi bọt tạo thành, lớn dần lên và xẹp xuống. Bọt
xẹp chuyển năng lượng âm thanh thành năng lượng cơ học gây sốc
với áp suất hàng ngàn atm (300MPa).


Giải pháp: Một lượng lớn năng lượng chuyển thành nhiệt, nên phải
làm lạnh. Sóng siêu âm dễ làm biến đổi cấu trúc enzim và phá huỷ
enzim do oxy hoá các gốc tự do, dùng N
2
O giảm được tác dụng xấu
này.

Ưu điểm: phương pháp phổ biến, hữu ích, đơn giản, phù hợp với
qui mô nhỏ.

Nhược điểm: pH, Nhiệt độ, lực ion của MT huyền phù thời gian tác
dụng có ảnh hưởng lớn.


Lạnh đông và nhả lạnh đông

Điều kiện: huyền phù VSV; làm lạnh đông ở -20
o
C, nén dưới
áp suất cao (10 – 15 tấn/inch vuông) qua các lỗ hẹp của máy nén.

Nguyên lý: Kết quả của việc làm lạnh đông đột ngột tế bào là
cô đặc chất hoà tan nằm bên trong tế bào. Sự hình thành các tinh
thể bên trong và ngoài tế bào kéo theo việc phá vỡ tế bào. Khi
nén, tế bào sẽ bị phá vỡ do sự thay đổi pha và thay đổi thể tích,
cũng như do tác dụng của lực cắt các tinh thể đá.

Ưu điểm: phương pháp phổ biến, đơn giản, phù hợp với qui
mô nhỏ.


Nhược điểm: năng suất thấp (10kg/h), thiết bị làm việc gián
đoạn từng mẻ một, dễ làm biến tính enzim.