Ứng dụng của enzyme protease

ỨNG DỤNG CỦA ENZYME
PROTEASE
GVHD: TS. Nguyễn Thị Thu Huyền


THÀNH VIÊN :
Nguyễn Triết Lãm

MSSV : 61003212

Cao Đình Đương

MSSV : 60903126

Văn Đường Phương Trang

MSSV : 60903174

Nguyễn Thị Minh Thu

MSSV: 60903170


Nội dung chính
I. Giới thiệu

I. Ứng dụng
trong công
nghiệp và
nông nghiệp

II. Thu nhận
Protease từ nấm
mốc A. Oryzae

II. Ứng dụng
IIV. Ứng dụng
III. Ứng dụng
trong chăn
trong thực
trong y học
phẩm
nuôi


Chương I: Tổng quan về enzyme protease

I. Giới thiệu


Khái niệm

Enzyme protease là gì?


Định nghĩa enzyme protease
Protease là enzyme thuộc nhóm
hydrolase, xúc tác cho quá trình
thủy phân liên kết peptid (-CO –
NH-) của phân tử protein và
peptid thành các acid amin tự

do, một ít peptid ngắn, pepton


Lịch sử
phát hiện

Lịch sử thu nhận từ
những nguồn nào?


Nguồn động vật

TK XVIII, nhà KHTN
Pháp là Reaunur đã
làm TN rất đơn giản
và đã phát hiện dịch
dạ dày của chim ăn
thịt tiêu hóa được
thịt

Năm 1857, Corvisart
tách trypsine từ dịch tụy
là protease đầu tiên thu
nhận được dạng chế
phẩm, trong chế phẩm
vẫn còn lẫn nhiều
protein

Năm 1862, Danilevxki
dùng PP hấp phụ trên

colondion tách được
trypsine với amylase
tụy tạng. Phương pháp
này có ý nghĩa rất lớn
trong nghiên cứu tinh
chế enzyme và protein.

Năm 1872,
Hommarsten đã tách
được chế phẩm
chymotrypsine (renin).


Nguồn thực vật

Năm 1874, Group –
Besanez công bố đã
nhận được protease từ
hạt của một loại đậu

Năm 1879, Wurtz nêu
lên rằng các phần
khác nhau của cây đu
đủ có chứa protease,
khi dùng cồn để kết
tủa sẽ thu nhận được
một chế phẩm
enzyme không tinh
khiết (100g/1 cây) gọi
là papain

Nguồn vi sinh vật

Các protease của vi
sinh vật mới được
chú ý nghiên cứu
nhiều từ năm 1950
Năm 1918 – 1919
Waksman đã phát
hiện được khả năng
phân giải protein
của xạ khuẩn

Trong thời gian
gần đây người ta
cũng đã có những
phương pháp
thích hợp để nhận
chế phẩm không
tan của protesae.


Nguồn thu
nhận

Enzyme protease thu

nhận từ những nguồn
nào?

Từ động vật
Protesae ĐV thường có ở tụy tạng, niêm mạc ruột non, niêm mạc dạ
dày

Pancreatin gồm : Trysin, chymotrypsin và một enzyme khác có ở
tụy tạng, chúng được tiết ra ngoài tế bào cùng với dịch tụy.

Pepsin có ở niêm mạc dạ dày, được tiết ra ngoài tế bào cùng với
dịch vị.

Renin chỉ có ở ngăn thứ tư ở dạ dày bê non dưới 5 tháng tuổi, là
enzyme đông tụ sữa điển hình trong công nghệ sản xuất fromage


Từ thực vật

Papain có trong mủ cây đu đủ, quả
đu đủ còn xanh

Bromelin có trong thân cây thơm
xanh và quả thơm xanh

Ficin có trong mủ cây sung, quả
sung, quả vả


Từ vi sinh vật
Nhiều loài có khả năng tổng hợp mạnh protease, cho đến nay các protease ngoại bào

được nghiên cứu kỹ hơn các protease nội bào. Một số protease ngoại bào đã SX ở quy
mô công nghiệp và được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành kỹ nghệ

Protease nội bào

Protease ngoại bào

Các protease của VSV có nguồn gốc khác nhau có những tính chất khác nhau về nhiều
mặt. Căn cứ vào cơ chế phản ứng, pH hoạt động tối ưu,…Hartley (1960) đã phân loại các
protease vi sinh vật thành 4 nhóm

Protease
serine

Protease
kim loại

Protease
acid

Protease
tiol


Ứng dụng

Enzyme protease được
ứng dụng như thế nào?

Ứng dụng của enzyme protease

SX nước
chấm

Thực
phẩm

Y học

Nông
nghiệp

CN sữa

CN
Thuộc da

• Nước
mắm
• Tương
• Chao

• Làm mềm
thịt
• Làm tăng
hương vị
sau chế
biến

• Phân hủy
máu
đông
chữa
bệnh
nghẽn
mạch
• Thuốc
tiêu hóa

• SX dịch
thủy phân
làm tăng
lượng
đạm cho
thức ăn
vật nuôi

• Sữa đông
tụ
• Pepsine
được
dùng
trong
sản xuất
formate

• Làm mềm
lông
• Sạch lông

• Bóng da


Chương I: Tổng quan về enzyme protease

II. Thu nhận Protease
từ nấm mốc A. Oryzae


Thu nhận
protease từ
nấm mốc A.
oryzae

Thông tin về A. oryzae?
Nuôi và thu nhận như thế nào?
Quy trình tinh sạch?


Thông tin về nấm mốc A. oryzae
Hình thái
• Chủng nấm mốc Aspergillus oryzae có màu vàng hoa cau, sợi nấm phát triển rất mạnh
(chiều ngang 5 – 7 m), có vách ngăn chia sợi nấm thành nhiều tế bào (nấm đa bào), phát
triển thành từng đám gọi là hệ sợi nấm hay khuẩn ty

Điều kiện phát
triển
• Độ ẩm môi trường tối ưu cho sự hình thành bào tử : 45%.
Độ ẩm môi trường tối ưu cho sự hình thành enzyme : 55 - 58%.
Độ ẩm không khí : 85 -95%.

pH môi trường : 5,5 - 6,5
Nhiệt độ nuôi cấy : 27 – 30 độ C


Thu nhận enzyme protease từ phương
pháp nuôi cấy bề mặt

Nguyên liệu sử dụng trong nuôi
cấy bề mặt thường là những
nguyên liệu có nguồn gốc thực vật
như cám mì, cám gạo, gạo, ngô

Lượng enzyme được tạo thành từ
nuôi cấy bề mặt thường cao hơn
rất nhiều so với phương pháp nuôi
cấy chìm
Là PP nuôi cấy VSV được nghiên
cứu và phát triển rất mạnh mẽ
trong những năm đầu của thế kỷ
XX


Thu nhận enzyme protease từ phương
pháp nuôi cấy bề mặt

Giai đoạn 1

Giai đoạn 2

Giai đoạn 3

Quá trình phát triển của nấm mốc trong môi trường bán
rắn khi nuôi bằng phương pháp bề mặt


Thu nhận enzyme protease từ phương
pháp nuôi cấy bề mặt
Kéo dài 10-14 giờ. Giai đoạn này có những thay đổi sau:
+ Nhiệt độ tăng rất chậm.
+ Sợi nấm bắt đầu hình thành và có màu trắng hoặc màu sữa.
+ Thành phần dinh dưỡng bắt đầu có sự thay đổi.
+ Khối môi trường còn rời rạc.
+ Enzym mới bắt đầu được hình thành.
Trong giai đoạn này phải đặc biệt quan tâm đến chế độ nhiệt. Tuyệt đối
không được đưa nhiệt độ cao quá 300C vì thời kì đầu giống rất mẫn
cảm với nhiệt

Giai đoạn 1


Thu nhận enzyme protease từ phương
pháp nuôi cấy bề mặt
Kéo dài khoảng 14-18 giờ. Trong giai đoạn này có những thay đổi cơ bản
sau:
+ Toàn bộ bào tử đã phát triển thành sợi nấm và phát triển rất mạnh. Các
sợi nấm tạo ra những mạng sợi chằng chịt khắp trong các hạt môi trường,
trong lòng môi trường.
+ Môi trường được kết lại khá chặt.
+ Độ ẩm môi trường giảm dần.
+ Nhiệt độ môi trường sẽ tăng nhanh có thể lên tới 40-45 C.

+ Chất dinh dưỡng bắt đầu giảm nhanh, do sự đồng hoá mạnh của nấm
sợi.
+ Các enzym được hình thành và enzyme nào có cơ chất cảm ứng trội hơn
sẽ được tạo ra nhiều hơn.
+ Lượng oxy trong không khí giảm và CO2 sẽ tăng dần, do đó trong giai
đoạn này cần phải được thông khí mạnh và nhiệt độ cố gắng duy trì trong
khoảng 29-30 C là tốt nhất.
Giai đoạn 2


Thu nhận enzyme protease từ phương
pháp nuôi cấy bề mặt
Giai đoạn 3: kéo dài khoảng 10-20 giờ. Giai đoạn này có một số thay đổi cơ
bản như sau:
+ Quá trình trao đổi chất yếu dần,mức độ giảm chất dinh dưỡng sẽ chậm lại.
+ Nhiệt độ của khối môi trường giảm, do đó làm giảm lượng không khí môi
trường xuống còn 20-25 thể tích không khí/thể tích phòng nuôi cấy/1 giờ.
Nhiệt độ nuôi duy trì ở 30 C. Giai đoạn này, bào tử được hình thành nhiều
do đó lượng enzym sẽ giảm. Chính vì thế việc xác định thời điểm cần thiết để
thu nhận enzym rất cần thiết.
Kết thúc quá trình nuôi cấy ta thu nhận được chế phẩm enzyme. Chế phẩm
này được gọi là chế phẩm enzyme thô (vì ngoài thành phần enzyme ra,
chúng còn chứa sinh khối vi sinh vật, thành phần môi trường và nước có
trong môi trường). Người ta thường sấy khô chế phẩm enzyme đến một độ
ẩm thấp để đảm bảo cho chế phẩm enzyme thô không mất hoạt tính nhanh


Trích ly enzyme
- Toàn bộ khối lượng chế phẩm
enzyme thô đã sấy đem đi nghiền

nhỏ
- Các loại enzyme thủy phân hòa tan
trong nước nên sau khi nghiền mịn,
người ta dùng nước, các dung dịch
muối trung tính, các dung môi hữu
cơ (cồn, acetone)
- Nhiều thí nghiệm cho thấy dùng
nước cho kết quả tốt và dễ được
dùng rộng rãi trong sản xuất. Theo
phương pháp khuếch tán bằng nước
có thể chiết được lượng enzyme trên
90 – 95% và trong nước chiết không
chứa các tạp chất không tan

Tỷ lệ nước trích:
Chế phẩm sấy khô cần nhiều nước để trích ly
enzyme hơn chế phẩm ẩm, tỷ lệ nước
trên chế phẩm khác nhau sẽ trích được
lượng enzyme khác nhau. Lượng nước dùng
gấp từ 2 – 3,5 lần so với lượng chế phẩm.

Thời gian trích
Thời gian càng lâu càng có khả năng trích
được nhiều enzyme hơn nhưng làm tăng tạp
chất trong dịch chiết và giảm hoạt tính của
enzyme. Thời gian thích hợp khoảng 30 – 40’
Nhiệt độ trích
Nhiệt độ càng tăng vận tốc trích ly càng tăng
nhưng làm giảm hoạt tính enzyme nên kéo
theo giảm hoạt tính riêng của dịch enzyme.

Nhiệt độ trích ly tối thích là 20 – 30C