THU NHẬN VÀ ỨNG DỤNG PHỨC HỆ ENZYM PECTINASE VÀ CELLULASE

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
Enzym là chất xúc tác sinh học không chỉ có ý nghóa cho quá trình sinh trưởng,
sinh sản của mọi sinh vật mà còn được ứng dụng rỗng rãi trong công nghệ chế biến thực
phẩm, trong y học, kỹ thuật phân tích, trong công nghệ gen và trong bảo vệ môi trường.
Cụ thể, trong bài tiểu luận này chúng em sẽ đề cập đến THU NHẬN VÀ ỨNG
DỤNG PHỨC HỆ ENZYM PECTINASE VÀ CELLULASE nhằm cung cấp thêm một
số hiểu biết về vấn đề này.
Trong quá trình làm tiểu luận, chúng em đã rất cố gắn trình bày những kiến thức
mới và có hệ thống. Tuy nhiên, chắc chắn không thể trành khỏi sai sót. Chúng em rất
mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của cô để rút kinh nghiệm cho những
lần sau.

MỤC LỤC
A. PECTINASE
I. PECTIN
II. HỆ ENZYM PECTINASE
II.1 Pectinesterase (pectase-3.1.1.11)
II.2 Polygalacturonase (pectinase-3.2.1.15)
II.3 Protopectinase
II.4 Transeliminase
III. THU NHẬN ENZYM PECTINASE
III.1 Nguồn thu nhận
III.2 Thu nhận
A. Thu nhận từ canh trường bề mặt
B. Thu nhận từ canh trường bề sâu
IV. ỨNG DỤNG
B. ENZYM CELLULASE
I. CELLULOSE
II. HỆ ENZYM CELLULASE
III. THU NHẬN CELLULASE TỪ VI SINH VẬT
III.1 VSV tổng hợp Cellulase

III.2 Phương pháp thu nhận
IV. ỨNG DỤNG
1
A – PECTINASE
Pectinase là hệ enzym có tác dụng lên pectin dạng hoà tan, làm giải phóng nhóm
metoxy (CH
3
O-) và phần polysaccarit còn lại được gọi là axit pectic (hay
polygalacturonic).
I. PECTIN: (thuộc nhóm chất xơ hòa tan)
- Pectin là polysaccarit có nhiều trong quả, củ hoặc thân cây


Một đoạn phân tử pectin
- Ở thực vật, pectin tồn tại dưới hai dạng: dạng protopectin không tan và dạng
pectin hoà tan.

•
Protoprectin không tan: chủ yếu ở thành tế bào, kết hợp với
polysaccharide araban.

•
Pectin hoà tan: chủ yếu ở dòch bào. Pectin hoà tan là polysaccharide
cấu tạo bởi các gốc acid galaturonic, trong đó một số gốc acid có chứa nhóm thế
methoxy
• Dạng không tan có thể chuyển hoá thành pectin hoà tan trong môi
trường acid, ở nhiệt độ sôi, hay khi có mặt enzim protopectinase.
- Tên gọi pectin dùng để chỉ chuỗi polygalacturonic metyl hoá 100%
- Axit pectinic dùng để chỉ chuỗi polygalacturonic metyl hoáthấp hơn 100%
- Axit pectic dùng để chỉ chuỗi polygalacturonic hoàn toàn không chứa nhóm

metyl
- Tuy nhiên trong thực tiễn thì pectin được dùng chỉ cả pectin va axit pectinic.
II. HỆ ENZYM PECTINASE:
2
Pectinase có trong cả thực vật và vi sinh vật. Ở đây ta chỉ xét việc thu nhận và
ứng dụng của pectinase từ vi sinh vật.
Theo quan điểm hiện đại, trong phức hệ enzym pectinase có các enzym:
pectinesterase, polygalacturonase, protopectinase. transeliminase.
II.1 - Pectinesterase: (pectase-3.1.1.11)
- Enzym này thu đïc từ canh trường nấm mốc A.Niger ở trạng thái
đồng thể, N-axit amin cuối trong phân tử là phenylalanin.
- Pectinesterase thuỷ phân liên kết este trong pectin cũng như trong các
axít pectic để tạo thành metanol và axít pectinic.
pectin + nH
2
O

CH
3
OH + axit pectinic
- Pectinesterase của nấm mốc thì tham gia thuỷ phân sâu sắc hơn so với
pectinesterase thực vật.
- Pectinesterase có nguồn gốc khác nhau thì có pH tối ưu, nhiệt độ tối
ưu khác nhau.
- Các ion Ca
2+
,Na
+
, các clorua của Na, Ca, K sẽ hoạt hoá pectinesterase,
còn cation hoá trò 3 và 4 thì kìm hãm tác dụng của nó.

II.2 - Polygalacturonase:(pectinase-3.2.1.15)
(tên hệ thống là : Polygalacturonitglucanhdrolase)
Dựa vào cơ chế tác dụng có thể chia ra thành:
- Endopolygalacturonase (còn gọi là polygalacturonase dòch hóa): phân
cắt liên kết α-1,4 ở phía trong phân tử pectin cũng như phía trong phân tử axit
polygalacturonic.
- Exopolygalacturonase (còn gọi là polygalacturonase đường hoá): phân
cắt dần dần từng phân tử acid galacturonic một, bắt đầu từ đầu không khử của mạch.
pH tối ưu phụ thuộc vào nguồn thu và cơ chất, đa số polygalacturonase bền
vững ở pH từ 4,0 đến 6,0, nhiệt độ tối ưu khoảng 40-50
o
C và bò vô hoạt ở 55-65
o
C.
3
Polygalacturonase cũng được hoạt hoá bởi cation kim loai kiềm và NH
4
+
II.3 - Protopectinase: tách araban và galactan ra khỏi protopectin để tạo thành
dẫn xuất metyl của axit polygalacturonic (tức là pectin hoà tan).
II.4 - Transeliminase: phân huỷ pectin bằng con đường phi thuỷ phân tạo ra
đơn phân là galacturonic có chứa nối đôi (4-deoxy-5-xetogalacturonic).
Transeliminase có tính đặc hiệu cao nên người ta chia nó thành :
• endopectintranseliminase
• exopectintranseliminase
• endopectinc-transeliminase
• exopectinic-transeliminase
Transeliminase có nguồn gốc khác nhau thì có cơ chế tác dụng và thuộctính
khác nhau.
4

III. THU NHẬN ENZYM PECTINASE:
III.1 - Ngu ồ n thu nh ậ n:
- Vi sinh vật tổng hợp pectinase
- Nguồn giàu enzyme pectinase là nấm mốc, nấm men và vi khuẩn

•
Nấm mốc:

penicillium glaucum, P.ehrlichii, P.chrysogenum,
P.expanam, P.cilrimin, Aspergillus awamori, A.foetidus, A.niger, A.terrus, A.saitoi,
Fusarium moniliforme, …

•
Nấm nem:

Saccharomyces fragilis.

•
Vi khuẩn:

Bacillus polymyxa, Flavobacterium pentinovorum,
Klebsiella aerogenes.
- Các loài vi sinh vật này có mặt trong bề mặt tất cả các loại quả, các bộ phận
khác của thực vật. Khi quả bò hư hỏng hay thực vật chết chúng sẽ cùng các loài vi
sinh vật khác phá hủy rất nhanh quả và các bộ phận khác của thực vật .
- Bên cạnh Pectinesterase(PE) VSV, hầu hết các loại cây cho trái đều chứa
enzyme PE như: cà chua, đậu nành, thòt quả chuối, quả cam, táo.
- Polygalacturonase thường được tìm thấy trong các phần tiết ngoại bào của
các loài nấm và vi khuẩn gay bệnh .
Ví dụ: Saccharomyces fragilis , aspergillus niger, … PG còn được tìm

thấy ở cà chua .
III.2 - Thu nhận:
- Hiện nay người ta thu nhận pectinase chủ yếu từ VSV. Có hai phương pháp
sản xuất:
A. Thu nhận từ canh trường bề mặt:
- Môi trường sử dụng để nuôi cấy VSV thường là cám gạo, cám mì, bã
củ cải hoặc thóc mầm, nguồn dinh dưỡng bổ sung thường là các muối ammonium,
phosphoric… độ ẩm môi trường phải nằm trong khoảng 60
0
C, nấm mốc A.awamori
5
thường được nuôi cấy ở 30
0
C trong thời gian 40 giờ, sau đó giảm xuống 24
0
C và nuôi
trong 48-52 giờ. Sản phẩm sau khi lên men được sấy khô thành phế phẩm enzym thô
và đem tinh chế.
- Để thu pectinase tinh khiết thì enzym thô phải được trích ly bằng
phương pháp kết tủa bằng dung môi hữu cơ( etanol 72,5-75% hoặc iso-propanol 55-
57%) hay muối amoni sunfat có độ bão hòa 0,79%. Nếu dùng etanol độ tinh khiết của
chế phẩm enzyme khoảng 90%, nếu dùng muối thì khoảng 75%. Nhiệt độ tối ưu của
rượu là 2-5
0
C, thời gian tiếp xúc với rượu càng ít càng tốt, sau đó ly tâm để tách kết
tủa khỏi dung dòch, sấy kết tủa trong thiết bò sấy chân không hay sấy thăng hoa
nghiền nhỏ và đem đi bảo quản.
B. Thu nhận từ canh trường bề sâu:
a. Phương pháp hiếu khí :
- Sự tích tụ enzym trong môi trường được bắt đầu khi sự phát triển của

vi sinh vật gần đạt đến pha ổn đònh, khi môi trường bò acid hóa mạnh và khi lượng
phospho vô cơ được sử dụng hoàn toàn. pH thích hợp từ 6-7,2, pH kiềm kìm hãm,
pH=4 ức chế hoàn toàn.
- Vật liệu gieo cấy có thể là sợi nấm 24,32 và 48h tuổi với hàm lượng từ
2-10%. Trong quá trình nuôi cấy hàm lượng các chất hòa tan trong môi trường thường
giảm từ 6 xuống 1,5 – 1,8. Để thu chế phẩm khô cần tách sợi nấm ra khỏi canh
trường lỏng đến khi hàm lượng chất khô đạt 5-8% rồi sấy khô trên thiết bò sấy phun.
Điều kiện sấy phun là nhiệt độ chất tải nhiệt đi vào phải đạt 165-180
0
C và đi ra đạt
60-70
0
C. Thời gian lưu của chế phẩm enzym trong thiết bò sấy không quá 7 giây và
nhiệt độ chế phẩm sau khi sấy phải không quá 40
0
C. Chế phẩm thu được cần phải
được đóng gói kín để tránh hút ẩm.
- Có thể thu bằng cách kết tủa enzym trong dòch lọc cach trường etanol
theo tỉ lệ 4:1, với aceton theo tỷ lệ 2:1 và iso propanol theo tỉ lệ 3:1, hoặc với muối
6