Đồ án môn học Công nghệ cố định Enzym và ứng dụng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
C5S CQ ỈO

Bộ MÔN CÔNG NGHỆ THựC PHẨM

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

CÔNG NGHỆ CỐ ĐỊNH ENZYM

YÀ ỨNG DỤNG

SVTH

:

NGUYỄN BẢO Dư

MSSV

:

60700443

GYHD

:

TS. TRẦN BÍCH LAM

Đồ án môn học
Đồ án môn học
TP Hồ Chí Minh, 6/2011

Tp. Hồ Chí

/V 2 ~
/V 2 ~

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Minh, tháng 6 năm 2011 Chữ ký của giáo viên


Đồ án môn học
Đồ án môn học

LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Trần Bích Lam đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ
tôi trong suốt thời gian thực hiện đồ án.
Cảm ơn quý thầy cô bộ môn Công nghệ Thực phẩm, khoa Kỹ thuật Hóa Học,
trường Đại học Bách Khoa TpHCM đã giảng dạy nhiệt tình và truyền đạt những kiến
thức quý báu của mình giúp tôi hoàn thành đồ án.
án

Xin cảm ơn tất cả bạn bè, những người đã quan tâm, giúp đỡ tôi hoàn thành đồ
này.
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng
6/2011 Nguyễn Bảo Dư

Đồ án môn học
Đồ án môn học

/V


Đồ án môn học
Đồ án môn học

iii ~MỤC LỤC

/V5 ~
/V5 ~


Đồ án môn học
Đồ án môn học

DANH MỤC HÌNH


Chương 1: Tổng quan
Chương 1: Tổng quan

Đồ án môn học
Đồ án môn học

Chương 1:

TỔNG QUAN

1.1. Lịch sử phát triển của enzym cố định [1]
- Năm 1916, Nelson và Griffin quan sát và cho thấy rằng enzym invertase của nấm men

1.2.6) khi hấp thụ vào than có khả năng thủy phân đường saccharose. Sau đó ữên thế giới xuất hiện nhiều báo cáo về khả năng
cố định enzym bằng liên kết đồng hóa trị trên chất mang. Trước năm 1953 chưa có một nghiên cửu nào về enzym không hòa
tan được ứng dụng vào thực tế.
- Năm 1953, Grubhofer và Schleith đã cố định được một số enzym như carboxy peptidase, diastase, pepsin và

ribonuclease trên polyaminostyrene bằng liên kết đồng hóa trị và các nghiên cửu trên mới bắt đầu thử nghiệm ứng dụng qui mô
pilot.
- Năm 1954, Chang đã tạo ra được các vi tiểu cầu bán thấm có gắn enzym để chống lại dị ứng khi đưa enzym vào cơ thể.

- Năm 1963, Bemfeld và Wan đã thí nghiệm thành công việc nhốt các enzym như amylase, trypsin, papain, ribonuclease

vào gel polyacrylamide.
- Năm 1964, Quiociio và Richards đã mô tả phương pháp liên kết chéo cố định carboxy peptidase A với glutaraldehyde.

Cũng trong năm này Chang đã triển khai phương pháp tạo vi nang để nhốt enzym carbonic anhydrase.
- Năm 1969, Wilson đã xây dựng thành công xưởng thực nghiệm để sản xuất glucose bằng glucoamylase cố định.
- Năm 1969, Chibata và những người cộng tác ở công ty Tanabe Seiyaku - Nhật đã là những người đầu tiên thực hiện

thành công việc áp dụng enzym cố định vào sản xuất công nghiệp. Theo phương pháp cố định enzym của các tác giả người
Nhật, enzym aminoacylase của nấm sợi đã được gắn vào DEAE-sephadex thông qua liên kết ion và sử dụng chúng cho các quá
trình thủy phân.
- Năm 1970, Mosbach đã tiến hành cố định ba loại enzym: P-galactosidase, hexokinase, glucophosphatase bằng hên kết

cộng hóa trị với các hạt sephadex.
- Năm 1971, Gregoriadis đã triển khai liposome có chứa amyloglucosidase.

- Năm 1973, Chibata và các cộng tác viên cũng là những người đầu tiên thành công trong việc cố định tế bào vi sinh vật

để sản xuất L-aspartate từ ammonium fumarate bằng gel acrylamid. Tế bào E.coli chứa trong gel có hoạt tính aspartate rất cao.

- Đến năm 1987, bằng công nghệ ứng dụng enzym glucoisomerase cố định, đã tiến hành sản xuất sữo fructose từ glucose

theo qui mô công nghiệp. Cho đến nay cổ khoảng 4,5 triệu tấn sừo fructose được sản xuất theo phưong pháp enzym cố định.
- Ngoài sàn phẩm trên, enzym cố định còn được ứng dụng nhiều trong công nghệ lên men, chống ô nhiễm môi trường và

cả trong y học.
1.2. Sơ luợc về enzym cố định
1.2.1.

Định nghĩa [1]
Enzym cố định có thể hiểu theo 2 nghĩa:

- Nghĩa hẹp: enzym không hòa tan là enzym được đưa vào những pha riêng rẽ, pha này có thể tách riêng vói môi trường

/V 7~
/V 7


Chương 1: Tổng quan
Chương 1: Tổng quan

Đồ án môn học
Đồ án môn học

dung dịch phàn ứng. Pha enzym không hòa tan trong nước và được gắn với các polymer ưa nước có trọng lượng phân tử lớn.
- Nghĩa rộng: cắc chất xúc tác cố định là các enzym, tế bào, cơ thể sống ờ trạng thái cho phép sử dụng lại. Như vậy, theo

nghĩa rộng, enzym không hòa tan bao gồm cả enzym được cố định vào một chất mang, cả enzym có trong tế bào sống, chúng
được cố định trong các bình phản ứng sinh học có sự gắn kết vào một chất mang cho phép ta sử dụng nhiều lần.
- Enzym không hòa tan hay enzym cố định thường là những enzym hòa tan được gắn vào một chất mang bằng nhiều kỹ

thuật khác nhau. Nhờ quấ trình gắn này mà enzym từ trạng thái hòa tan chuyển sang không hòa tan.
1.2.2.

Đặc điểm của enzym cố định [1]
Enzym cố định có đặc điểm như sau:

- Hoạt tính của enzym cố định thường nhỏ hơn hoạt tính của enzym tự do cùng loại. Sở dĩ có sự thay đổi hoạt tính riêng

của enzym cố định là do những nguyên nhân sau:
•

Do ảnh hưởng điện tích của chất mang: khi điện tích của chất mang có sự khác biệt với điện tích của enzym thì khi

gắn enzym vào chất mang, cấu trúc không gian của enzym có sự thay đổi ở mức độ nhất định. Chính vì sự thay đổi cấu trúc
này mà sự kết họp giữa enzym và cơ chất sẽ kém đi, dẫn đến hoạt tính của chứng cùng giảm.
•

Do enzym bị nhốt vào mạng lưới hoặc bị liên kết bởi chất mang khiến cho sự tiếp xúc giữa enzym và cơ chất bị

kém đi.
- Enzym cố định hoàn toàn tuân theo định luật Michaelis - Menten nhưng có một số sai khác nhất định:
• Có thể xảy ra sự cạnh tranh cơ chất với enzym và chất mang.

• Xảy ra hiện tượng cản trở khuếch tán của cơ chất và sản phẩm làm giảm tốc độ phản ứng.
- Enzym cố định thường có tính bền nhiệt hơn enzym tự do nhờ có tác dụng che chở của chất mang.

- Enzym cố định thường có pH tối ưu không trùng với enzym tự do cùng loại.
- Enzym cố định do có chất mang che chắn nên được bảo vệ tốt hơn enzym tự do.
- Enzym cố định có thể tái sử dụng nhiều lần và dễ dàng tách ra khỏi cơ chất một cách dễ dàng sau phản ứng và độ bền

của enzym cố định cao hơn enzym tự do.
Ưu nhược điểm của enzym cố định [1]
Ưu điểm:

1.2.3.

- Enzym cố định có thể tái sử dụng nhiều lần trong thời gian dài.
- Enzym cố định không lẫn vào trong sàn phẩm cuối của phản ứng enzym, do đó nó không gây ảnh hường xấu đến chất

lượng sản phẩm, hay nói cách khác chúng ta không tốn chi phí cho việc tách enzym ra khỏi sản phẩm
- Có thể ngừng phản ứng khi cần thiết bằng cách tách hệ chất mang - enzym ra khỏi dung dịch cơ chất.
- Enzym cố định tương đối bền với các tác nhân vật lý và hóa học hơn enzym tự do.
- Dễ dàng tiến hành quá trình sản xuất theo phương pháp liên tục.

Nhươc điểm:

/V 8~
/V 8


Chương 1: Tổng quan
Chương 1: Tổng quan

Đồ án môn học
Đồ án môn học

- Sự có mặt của chất mang có thể làm giảm hoạt tính của enzym.
- Trong đa số trường họp, enzym có thể bị giảm hoạt mất hoạt tính sau quấ trình cố định.
- Tuy nhiên, những hạn chế trên là không đáng kể so với những lợi ích mà enzym cố định mang lại. Do vậy, ngày càng có

nhiều nghiên cứu về cố định enzym cũng như ứng dụng enzym cố định vào sản xuất công nghiệp.
1.2.4.

Các phương pháp cố định enzym [1]

Các phương pháp cố định enzym được chia thành 2 nhóm: hóa học và vật lý
.Bảng 1.1: Ưu - Nhược điểm của các phương pháp cổ định enzyme [1]
pháp hóa học
Phương pháp

Ưu điểm

Nhược điểm

pháp gắn enzym lên
chấtkết giữa enzym và chất mang
Liên
Hoạt làtính enzym có thể bị giảm do
mang bằng liên kết Mên kết bền, do đó hạn chế tối những biến đổi về cấu trúc
cộng hóa trị
đa sự mất mát enzym trong quá của enzym trong quá trình
trình phản ứng.

cố định.

pháp gắn các phân

Tạo được
tử Mên kết rất bền trước các
Chi tấc
phí cao, thao tác thực hiên tương
enzym lại với nhau nhân pH, nhiệt độ...
đối phức tạp.
bằng liên kết cộng
hóa được dùng phối họp với các
Thường
Hoạt tính enzym có thể bị giảm do
trị
phương pháp khác.
những biến đổi về cấu trúc
của enzym trong quấ trình
cố định.
Phương pháp vật lý
Phương pháp

Ưu điểm

pháp gắn enzym lên chất
Thao tấc thực hiện đơn giản.
mang bằng tác nhân vật
lý

Nhược điểm
Do lực tương tác giữa enzym và chất

Điều kiện tiến hành cố định enzym ôn
hòa nên không làm mất hoạt

tính của enzym trong quá trình
cố định.
Có khả năng tái sử dụng chất mang.

/V 9~
/V 9

mang yếu nên dễ xảy ra
hiện tượng nhả hấp phụ
trong quá trình sử dụng
enzym cố định do khuấy
trộn hay do thay đổi nhiệt
độ, pH của môi trường.


Chương 1: Tổng quan
Chương 1: Tổng quan

Đồ án môn học
Đồ án môn học

pháp nhốt enzym
Thao tác đơn giản.

Chỉ thích họp cho phản ứng với cơ
chất có khối lượng phân tử

Không đòi hỏi phải có các nhóm tạo nhỏ.
Mên kết nên phù họp với nhiều
loại enzym.

Hiệu quả cố định enzym cao.
Có thể cố định đồng thòi nhiều enzym.
Phương pháp hóa hoc:
- Gắn enzym lên chất mang bằng liên kết cộng hóa trị.
- Gắn các phân tử enzym lại với nhau bằng liên kết cộng hóa trị.

Phương pháp vât lý:
- Hấp phụ enzym lên chất mang bằng liên kết vật lý như sau: lực mao quản, liên kết ion, lực Van der Walls....
- Phương pháp nhốt enzym trong khuôn gel hoặc màng bao vi thể.

liệu cố định [1]

Vật liệu và phương pháp cố định là hai yếu tố có tính chất quyết định đến hiệu quả của quá t rình cố định enzym Trong

đó, không có đặc điểm, tính chất của vật liệu cố định nào thích họp cho tất cả các loại enzym và cũng không có enzym nào
thích họp với tất cả các loại vật liệu cố định.
Vật liệu cố định enzym và tế bào có thể chia làm hai loại: vật liệu vô cơ và vật liệu hữu cơ.
Vât liêu vô cơ:
- Đặc điểm: chất mang vô cơ bền với các tác động bên ngoài, không bị vi sinh vật ăn mòn, phân hủy, nhưng việc gắn với

enzym thường khó khăn hơn.
-

Một số chất mang vô cơ thông dụng như: thủy tinh xốp, cấc oxid kim loại như oxid nhôm, oxid mangan, oxid

magie, Silicagel...
Vât liêu hữu cơ:
- Đặc điểm: chất mang hữu cơ thường có các nhóm hoạt động hóa học như: -NH2, - COOH, -OH, -SH,... nên dễ kết gắn

với enzym nhưng độ bền với tác động của môi trường không cao, đặc biệt các polymer sinh học rất dễ bị vi sinh vật xâm nhập

và tấn công.
• Các polymer tư nhiên:
- Tinh bột là vật liệu phong phú rẻ tiền. Tinh bột dùng để đóng mạch, diethanolamin tinh bột đã được dùng làm chất

/V 10~
/V 10


Chương 1: Tổng quan
Chương 1: Tổng quan

Đồ án môn học
Đồ án môn học

mang cố định enzym như lipase, glucoisomerase, trypsin, amylase. Nhược điểm của tinh bột là độ trương kém, thiếu các nhóm
chức năng nên khả năng cố định và hoạt tính enzym còn thấp. Tinh bột thường được ghép copolymer với các vinyl monomer
ưa nước như acrylamide, acrylic acid để cải thiện tính chất cơ lý, độ trương nở và tạo các nhóm chức năng trên bề mặt.
- Cellulose và dẫn xuất của Cellulose là CM-cellulose, DEAE-cellulose, nitrocellulose... là những vật liệu rẻ hơn so với

agarose nhưng lại không đồng nhất, thường chỉ sử dụng ở dạng sợi, và dạng tinh thể (microcrystalline). Cellulose là vật liệu

được nghiên cứu cố định enzym đầu tiên, các quy trình cố định trên vật liệu này được nghiên cứu khá hoàn chỉnh. Cellulose
thường được dùng để hấp thụ, hên kết ion, Mên kết cộng hóa trị với enzym hoặc nhốt trong gel.
- Chitin là họp chất được Braconnot phân lập từ năm 1811 và Odier đặt tên là chitin từ năm 1823. Chitin là một polymer

sinh học có nhiều triển vọng trong nghiên cứu và ứng dụng làm vật liệu cố định enzym và tế bào. Chitin là một polymer sinh
học rất phổ biến trong tự nhiên, chỉ đứng sau cellulose.
- Chitin có cấu trúc tương tự cellulose, là một polymer của các gốc 2-acetoamide-2- deoxy-ß-D-glucoza, Mên kết với

nhau bởi Mên kết ß-l,4-glycoside. Chitin có trong thành phần cấu trúc vỏ của côn trùng, vỏ tôm cua, sò, vách tế bào sinh

vật,...Chitin là một vật Mệu có chứa nhóm chức -OH và cho Mên kết với enzym, có cấu trúc siêu lỗ, có khả năng hấp thụ tốt,
dễ tạo màng. Chitin có cấu trúc mạng tinh thể chặt chẽ, không chỉ có các Mên kết hydro hình thành trong chuỗi mà còn có giữa
cấc lóp với nhau trong mạng tinh thể. Chitin là một polymer kỵ nước, độ trương thấp, diện tích bề mặt tiếp xúc nhỏ và bền về
mặt hóa học. Gần đây có rất nhiều nghiên cứu cố định enzym trên chitin, chủ yếu bằng phương pháp hấp thụ và Mên kết công
hóa trị qua cầu nối glutaraldehyde. Chitin được tìm thấy trong thành tế bào của nấm sợi. Nó là chất hữu cơ chiếm lượng lớn để
hình thành nên lóp vỏ ngoài của động vật không xương sống (côn trùng, giáp xác...). về mặt cấu trúc, chitin có cấu trúc tương
tự như cellulose, điểm khác biệt hóa học duy nhất là nhóm acetamido ở vị trí số 2 trên khung carbon của chitin được thay thế
cho nhóm hydroxyl (-OH) ờ ceUulose.
- Chitosan là dẫn xuất của chitin khi được deacetyl hóa trong kiềm mạnh. Chitosan dễ tạo màng, tạo hạt, có cấu trúc siêu

lỗ, có nhóm - NH2. Chitosan có thể cố định enzym bằng phương pháp hấp phụ, phương pháp cộng hóa trị, hoặc nhốt enzym

trong gel chitosan. Chitosan không tan trong nước, tan trong dung môi hữu cơ như acid formic, acid dipic, acid acetic.
Chitosan là một polymer sinh học có trọng lượng phân tử cao, có các nhóm amin hoạt động, cấc nhóm hydroxyl có thể tham
gia phàn ứng hóa học.
- Anginate, carrageenan, cả hai vật Mệu này tạo gel trong dung dịch CaCỈ2 dùng để nhốt tế bào, enzym.

/V 11~
/V 11


Chương 1: Tổng quan
Chương 1: Tổng quan

Đồ án môn học
Đồ án môn học

Chất mang protein thường là gelatin, keratin, albumin,... thường có khả năng dễ tạo
màng, tạo hạt, nhốt enzym trong khuôn gel với tác nhân đóng mạch là glutaraldehyde;
nhược điểm của nhóm này là thường kém bền, dễ bị nhiễm khuẩn.• Các polymer tone

hơp:
- Cấc polymer tổng họp được sử dụng làm chất mang cố định enzym như

polyacrylamide,

polyester,

polyvinylalcohol,

polyvinylacetate,

polyacrylic,

polyhydroxyethylacrylate, polystyrene,...
- Ưu điểm chung của các polymer tổng họp này là bền, tính chất cơ lý tốt, hoàn

toàn trơ với sự tấn công của vi khuẩn, độ trương tốt, một số polymer có thể điều chỉnh
kích thước siêu lỗ.
- Nhược điểm là một số polymer có giá thành cao, khả năng tương họp sinh học

kém, không thể phân hủy trong môi trường tự nhiên nên gây ô nhiễm môi trường.
1.2.6. Một số yếu tố ảnh hưởng đến sự cố định enzyme [1]
Ảnh hưởne của chất mans
- Cấc tính chất lý học của chất mang như tính hòa tan, tính bền cơ hóa, diện tích,

tính háo nước và kỵ nước,.. .đều có ảnh hưởng nhất định đến lượng enzym được liên kết,
đến tính bền và hoạt tính sinh học của các chất dẫn xuất enzym không tan.
- Bản chất hóa học của chất mang cũng ảnh hưởng đến khả năng tạo thành dẫn xuất

enzym và tới khả năng chất mang hấp phụ không đặc trưng các chất từ môi trường phản

ứng.
- Sự định vị enzym giúp cho dẫn xuất enzym không tan có tính bền nhiệt cao hơn

enzym tan.
- Chất mang có tác dụng hạn chế sự biến tính của enzym trong các dung môi, làm

đứt nối liên kết hydro và liên kết kỵ nước
Ảnh hưởns của vH
- Khi lực ion thấp thì nồng độ H+ gần chất mang tích điện âm cao hơn, còn gần

chất mang tích điện dương cao hơn trong dung dịch. Kết quả là pH tối ưu của enzym liên
kết đồng hóa trị với chất mang tích điện âm sẽ chuyển dịch sang pH kiềm so với enzym
hòa tan, trái lại nếu enzym liên kết đồng hóa trị với chất mang tích điện dương thì pH tối
ưu sẽ chuyển dịch sang phía pH acid.
- Khi lực ion lớn thì điện tích của chất mang được trung hòa bởi các ion trái dấu và

pH tối ưu của enzym cố định gần giống enzym hòa tan.
Ảnh hưởne của enzyme


Chương 1: Tổng quan
Chương 1: Tổng quan

Đồ án môn học
Đồ án môn học

Theo Poltorak, một trong những nguyên nhân làm giảm hoạt độ của enzym cố
định là sự tương tác protein-protein giữa các phân tử enzym đã được liên kết.
Trong mọi trường họp đều thấy hoạt độ riêng của chế phẩm bị giảm đi cùng với
sự tăng lượng enzym được kết họp trên một đơn vị diện tích chất mang.

Chương 1: Tổng quan

Đồ án môn học

/N/ 'J /%/Ảnh hưởne của phươns pháp cố đinh
- Khi cố định bằng phương pháp hấp phụ vật lí, các enzym ít bị thay đổi cấu trúc

không gian do đó ft ảnh hường đến hoạt tính. Nhưng do phương pháp này sử dụng các liên
kết yếu như liên kết kị nước, liên kết hydro,... nên enzym dễ bị giải hấp phụ.
- Khi cố định bằng phương pháp liên kết cộng hóa trị sẽ có độ ổn định cao khi sử dụng

dưói các điều kiện như nhiệt độ, pH, có khả năng chống chịu cao đối với sự ảnh hường của
các dung môi hữu cơ và các tác nhân vật lí khác. Tuy nhiên, liên kết cộng hổa trị sẽ làm thay
đổi mạnh mẽ cấu trúc không gian của enzym nên hoạt tính của enzym cố định thường bị
giảm đi đáng kể.
- Khi cố định bằng phương pháp bao gói, quá trình hoạt động của enzym phụ thuộc

vào hai yếu tố chính là kích thước chất mang polyme và trọng lượng của phân tử cơ chất.
Hai yếu tố này sẽ làm giảm tốc độ khuếch tán của cơ chất, sản phẩm và các chất khác. Hơn
nữa, cùng với hoạt tính xúc tác cao của enzym sẽ làm xuất hiện gradient nồng độ của cơ chất
và sản phẩm của dung dịch và chất mang chứa enzym cố định. Điều này làm cho các thông
số công nghệ thay đổi, đó là điều cần để ý khi thiết lập quy mô của quá trình.
Chương 2: ỨNG DỤNG CỦA ENZYM CỐ ĐỊNH
2.1. ứng dụng trong công nghệ thực phẩm
2.1.1.

Enzym p-galactosidase

2.1.1.1.

Giói thiệu về enzym Ịỉ-galactosỉdase [2]

Enzym P-galactosidase (EC.3.2.1.23) là một lactase thủy phân đường lactose thành
các monomer là glucose và galactose. Việc sử dụng P-galactosidase để thủy phân lactose trong sữa và
whey là một trong những ứng dụng tiềm năng trong công nghiệp chế biến thực phẩm và các
sàn phẩm từ sữa. Enzym này có thể được sử dụng dưới dạng hòa tan hoặc dạng cố định
nhưng dạng hòa tan chỉ có thể sử dụng trong qui trình sản xuất gián đoạn, còn dạng cố định
có lợi thế hon là có thể sử dụng tốt cho cả hai qui trình sản xuất gián đoạn và liên tục.
Mặc dù hầu hết các ngành công nghiệp vẫn thủy phân lactose với enzym tự do,
nhưng việc sử dụng enzym P-galactosidase cố định là một lĩnh vực đáng quan tâm vì những
tiềm năng của nó.
/V 14


Chương 1: Tổng quan
2.1.1.2.

Đồ án môn học

Nguồn thu nhận enzym p-galactosỉdase [2]

Enzym P-galactosidase có thể được thu nhận từ nhiều nguồn khác nhau như vi sinh
vật, thực vật, và động vật. Tuy nhiên, tính chất của enzym được thu nhận từ các nguồn khấc nhau có
sự khác nhau rõ rệt. Enzym thu nhận từ nguồn thực vật và động vật có giá trị kinh tế thấp,
nhưng thu nhận từ nguồn vi sinh vật lại có nhiều ưu thế như dễ dàng xử lí thu nhận, tốc độ
nhân giống vi sinh vật cao, năng suất thu nhận sản phẩm cao. Một số vi sinh vật được xem là
nguồn thu nhận tiềm năng của loại enzym này.
Bacteria:

Alicyclobacỉllus

acidocaldarìus

subsp,

Rittmannii

Arthrobacter

sp,_Bacittus acidocaldarỉus, B. circulans, B. coagulans, B. subtilis, B. megaterum, B.
stearothermophỉlus, Bacteriodes polypragmatus, Bifidobacterium bifidum, B. infantis,
Clostridium
Enterobacter

acetobutylicum,
agglomerans,E.

c.thermosulfurogens,
cloaceae,

Corynebacterium

Escherichia

coll,

Klebsiella

murisepticum,
pneumonia,

Lactobacillus acidophilus, L. bulgaricus,L. helviticus, L. kefiranofaciens, L. lactis, L.
sporogenes, L. themophilus, L. delbrueckii, Leuconostoc citrovorum, Pediococcus acidilactỉ,
p. pento, Propioionibacterium shermanii, Pseudomonas fluorescens, Pseudoalteromonas
haloplanktis
Streptococcus

cremoris,

s.

lactis,

s.

thermophius,

Sulfolobus

solfatarius,

Thermoanaerobacter sp.,Thermus rubus, T. aquaticus, Trichoderma reesei, Vibrio cholera,
Xanthomonas campestris.
Fungí: Alternaría alternate, A. palmi, Aspergillus foelidis, A. fonsecaeus, A.
fonsecaeus, A. Carbonarius, A. Oryzae, Auerobasidium pullulans, Curvularia inaequalis,
Fusarium monilliforme, F. oxysporum, Mucor meihei, M. pusillus, Neurospora crassa,
Penicillum canescens, p. chrysogenum, p. expansum, Saccharopolyspora rectivergula,
Scopulariapsis sp, Streptomyces violaceus.

Yeast: Bullera singularis, Candida pseudotropicalis, Saccharomyces anamensis, s.
lactis, S.fragilis, Kluyveromyces bulgaricus, K.fragüis, K. lactis, K.marxianus.
2.1.1.3.

Các phương pháp cố định enzym ß-galactosidase [2]

Phươns pháp hấữ phu vât lý
/V 15


Chương 1: Tổng quan

Đồ án môn học

Cấc chất vô cơ như nhôm, silic, thủy tinh xốp, đất sét, bentonite,... chất hữu cơ như
cellulose, tinh bột, than hoạt tính, nhựa trao đổi ion,... được sử dụng làm chất mang hấp phụ
trong cố định enzym. Hơn nữa có thể xử lí thêm với glutaraldehyde để tăng sự ổn định.
Enzym ß-galactosidase từ K. fragilis và K. lactis được cố định trên chitosan có hoạt
độ riêng 0.9-2.2 u/mg trọng lượng khô của tế bào. Hoạt tính của enzym được cố định từ K.
fragilis thì cao hơn nhưng độ ổn định của enzym cố định từ A. oryzae thì cao hơn 5-14 lần
tùy thuộc vào phương pháp cố định. Khi dùng phương pháp hấp phụ người ta nhận thấy hoạt
tính cao nhất thu được khi dùng enzym từ nấm men với chất mang là Ostsorb-DEAE. Hơn
nữa, sự cố định tối đa đạt được ở pH 5.5 và kết quả tối ưu thu được khi có mặt dung dịch
đệm citrate/phosphate trong suốt quá trình cố định /?-galactosidase từ E. coli bằng phương
pháp hấp phụ vật lí trên chromosorb-W. Một thiết bị phản ứng mới chứa /?-galactosidase từ
B. circulans được cố định trên màng có gờ làm từ PVC và silica được sử dụng để thủy phân
lactose trong sữa gầy. Việc cố định yổ-galactosidase từ Bullera singularis trên hạt Chitopearl
BCW 3510 (970 GƯ/g nhựa) bằng phương pháp hấp phụ đơn giản cũng được thực hiện.
Các nghiên cứu về động học của enzym ß-galactosidase từ Kluyveromces marxianus
(Saccharomyces) lactis được cố định trên những chất mang khác nhau như nhôm và silica đã

cho thấy rằng hoạt tính của enzym cố định phụ vào bản chất hóa học tự nhiên và cấu trúc vật
lí của chất mang. Khi kích thước lỗ của các hạt chất mang tăng thì hoạt tính của enzym giảm
mạnh. Sự cố định ß- galactosidase từ Thermus sp. diễn ra rất nhanh trên PEI-Sepabeads và
DEAE-Agarose. Tuy nhiên, độ mạnh hấp phụ thì cao hơn trong trường họp của PEISepabeads.

/V 16


Chương 2: ửng dụng

Đồ án môn học

Enzym ß-galactosidase từ B. stearothermophilus chịu nhiệt được cố định trên chitosan sử
dụng Tris (hydroxymethyl) phosphine (THP) và glutaraldehyde dùng để thủy phân đường
lactose trong sữa. Khả năng chịu nhiệt và hoạt tính của enzym ß-galactosidase được cố định
trên THP thì vượt trội hơn so với enzym tự do và enzym được cố định bằng glutaraldehyde.
Enzym ß-galactosidase được cố định trên THP cho thấy hoạt tính cao hơn enzym tự do khi
có mặt ion Ca2+ và ổn định trong suốt thời gian bảo quản ờ 4°c trong 6 tuần, trong khi
enzym tự do bị mất 31% hoạt tính trong cùng điều kiện. Hai phương pháp quy hoạch thực
nghiệm là phương pháp “Response surfacemethodology” (RSM) và “Centre composite
design” (CCD) được dùng để tối ưu sự cố định enzym ß-galactosidase từ Pisum sativum trên
hai vật liệu khung mạng: Sephadex G-75 và hạt chitosan. Hiệu suất cố định đạt được 75.66%
và 75.19% tương ứng với Sephadex G-75 và chitosan.
Enzym ß-galactosidase từ A. oryzae được cố định trên một chất mang rẻ tiền
concanavalin A-cellulose. Chế phẩm ß-galactosidase được hấp phụ và hên kết chéo bằng
Concanavalin A-cellulose, giúp giữ lại 78% hoạt tính ban đầu. Nhiệt độ tối ưu của enzym cố
định tăng từ 50°c lên 60°c. Enzym cố định bằng phương pháp hấp phụ và liên kết chéo giữ
được 93% hoạt tính sau 1 tháng bảo quản trong khi enzym tự nhiên chỉ giữ được 63% hoạt
tính.
Phươns pháp bao eói

Khung mạng sử dựng để cố định thường được làm từ các nguyên liệu như Caalginate, agar, k-carragenin, polyacrylamide và collagen. Tuy nhiên, một vài khung mạng
rắn như than hoạt tính, ceramic,... cũng có thể dùng để cố định. Các loại màng dùng để nhốt
enzym được sử dụng phổ biến là nylon, cellulose, polysulfone, và polyacrylmide.
Enzym ß-galactosidase từ nấm sợi được cố định trong gel polyvinyl alcohol có tính
chịu nhiệt cao hơn enzym tự do, giữ được 70% hoạt tính sau 24h ở 50°c. Các tế bào K.
bulgarìcus có chứa enzym ß-galactosidase được xử lí với glutaraldehyde được nhốt trong
alginate sử dụng dung dịch BaCỈ2. Cấc hạt alginate thu được sau khi xử lí tiếp theo với
polyethyleneimine thì đạt được độ ổn định cao. Enzym ß-galactosidase của E. coli cũng
được cố định trong gel polyacrylamide thông qua việc chuẩn bị các dẫn xuất hên kết chéo
của enzym với bisimidoesters.
Tế bào K. marxianus có chứa lactase hoạt động được nhốt toong gel calcium pectate
(CPG) và toong gel calcium alginate (CAG) được làm cứng bằng polyethyleneimine và
glutaraldehyde. Các tế bào được cố định trong CPG đã thủy phân hơn 80% lactose trong quá
trình liên tục và bán hên tục.
~ 17


Chương 2: ửng dụng

Đồ án môn học

So sánh các phương pháp cố định enzym ß-galactosidase từ Thermus aquaticus cho
thấy rằng việc cố định bằng hên kết chéo sau đó nhốt enzym toong hạt agarose có thể cho
hiệu suất hoạt động tốt hơn. Việc nhốt enzym ß-galactosidase từ A. oryzae trong gel
polyvinyl alcohol lạnh xốp sẽ tăng cường độ ổn định với nhiệt độ, pH, lực ion hơn so với
enzym tự do. Khung dạng sợi được làm từ alginate và gelatin được bổ sung chất làm cứng là
glutaraldehyde cổ thể giữ được 56% hoạt tính của enzym trong 35 ngày mà không có bất kì
sự giảm hoạt tính.
Người ta nhận thấy rằng chế phẩm ß-galactosidase được liên kết chéo bằng canavalin
A có thể thủy phân lactose vượt trội trong hàng loạt quá trình so với các chế phẩm khác vì

chúng vẫn giữ được hoạt tính cao, cụ thể là giữ được 95% hoạt tính sau 7 lần sử dụng, và giữ
được 93% hoạt tính sau 2 ngày bảo quản ở 4°c.
Phương pháp liên kấ cone hóa tri
Các phân tử enzym liên kết với chất mang thông qua cấc nhóm chức năng không
nằm trong trung tâm hoạt động của enzym như amino, carboxyl, hydroxyl, và sulfydryl. Các
nhóm chức năng trên chất mang thường được hoạt hóa bằng cách sử dụng các chất hóa học
như cyanogen bromide, carbodimide, và glutaraldehyde.
Enzym từ A. oryzae được cố định trên bột nylon-6 và zeolite. Zeolite thì không lý
tưởng vì lượng liên kết tạo thành ft trong khi đó nylon-6 tạo ra được khung mạng ổn định.
Các dẫn xuất thu được hoạt hóa bằng diazo hoặc bằng carbodiimide cho thấy hoạt tính cao
nhất trong suốt quá trình cố định enzym trên thủy tinh xốp có phủ lóp glycophase.
Enzym ß-galactosidase từ E. coli được cố định trên gelatin sử dụng chất hoạt hóa là
chromium (III) acetate và glutaraldehyde vẫn giữ được tương ứng 25% và 22% hoạt tính.
Enzym được cố định trên silica-alumina ổn định hơn enzym tự do ở pH acid.
Các dẫn xuất ß-galactosidase cố định cho thấy nhiều sự cải thiện nhưng hoạt tính
khấc nhau sau khi được tạo điều kiện cho liên kết cộng hóa trị đa điểm bằng cách ủ trong
dung dịch kiềm một thời gian dài, enzym được cố định trên Sepabeads-epoxy-boronic được
xem là ổn định nhất. Dan xuất tốt nhất rất hoạt động trong việc thủy phân lactose thậm chí ờ
70°c.
Gần đây sự liên kết ngang của ß-galactosidase trên các hạt từ tính có nguồn gốc khác
nhau được thực hiện với sự có mặt của glutaraldehyde. Ket quả là hoạt tính của enzym cố
~ 18


Chương 2: ửng dụng

Đồ án môn học

định được tăng lên.
Khi cố định ß-galactosidase chịu nhiệt trên

Nguồn
Sepabeads
P-galactosidase
để thủy phân lactoseTác
người
nhân
ta cố
nhận
định
thấy sự ức chế enzym do sản phẩm tạo ra giảm, điều này hữu dụng trong việc cải thiện hiệu
K. fragilis and
lactis
Chitosan
suất hoạt động của enzym trong công nghiệp.Bàng
2.1:K.
Tóm
tắt các phương pháp
cố định
enzym ịỉ-galactosỉdase
A. oryzae
Phenol-formaldehyde resin
E. coli
Hấp phụ vật lý

B. circulans

Polyvinyl chloride, Silica gel

B. stearothermophilus

Chitosan

A. niger

Porous ceramic monolith

K. fragilis
K. lactỉs

Chitosan beads
CPC-silica, agarose

K. bulgaricus
E. coli
Bao gói

Chromosorb-W

Alginate using BaCỈ3
Polyacrylamide gel

A. oryzae

Nylon-6 and zeolite

Thermus aquaticus YT-1

Agarose bead

Pénicillium expansum F3

Calcium alginate
K. lactis
Poly(vinylalcohol) hydrogel
L. bulgarìcus

Egg shells
Calcium alginate

s. anamensỉs
Liên kết cộng hóa trị

E. coli
K. latỉs
A. nỉger

Hen egg white
Cotton fabric
Magnetic polysiloxane- polyvinyl

A. oryzjae

2.1.1.4.

ứng dụng của enzym p-galactosidase cố định

2.1.1.4.1.

Thủy phân lactose trong sữa và lactoserum [2]

alcohol

Silica

Sữa được thủy phân lactose được sử dụng cho việc chế biến hưcrag liệu sữa, phô
mai, và sữa chua. Sự thủy phân lactose trong sữa và dùng sữa chế biến thực phẩm cũng ngăn ngừa
sự kết tinh lactose khi đông lạnh sữa và sàn phẩm sữa cô đặc. Hơn nữa việc sử dụng sữa
đã thủy phân trong sản xuất sữa chua và pho mát sẽ làm tăng quá trình acid hóa, bởi vì
~ 19


Chương 2: ửng dụng

Đồ án môn học

thủy phân lactose thường là bước làm chậm tốc độ của quá trình, làm giảm thòi gian
đông đặc của sữa chua và tăng tốc độ phất triển cấu trúc và hương vị cho phó mat. Chất
lượng của sữa đông lạnh và kem làm từ sữa cũng được cải thiện đáng kể khi thêm enzym
lactase. Nó chống
lại sự kết tinh đường lactose bằng cách thủy phân thành glucose và galactose và làm giảm cấu trúc cát
sạn.
Thủy phân lactose trong whey là một ứng dụng quan trọng khác của ßgalactosidase trong ngành công nghiệp chế biến sữa. Whey thủy phân và cô đặc hay
whey thu được qua lọc màng có thể được sử dụng như chất tạo ngọt trong sản xuất sữo
rau quả đóng họp và nước giải khất.
yổ-galactosidase từ nấm (Miles Chemie) được cố định trong gel polyvinyl
alcohol được nhận thấy là bền nhiệt hon so với enzym tự do, giữ được 70% hoạt tính sau
24h ở 50°c và 5% hoạt tính ở 60 °c. Thủy phân được 75% lactose trong 5-6h và mức độ
chuyển đổi giảm 50% sau 30 lần sử dụng. Các nghiên cứu về thủy phân lactose sử dụng
enzym cố định ß- galactosidase (Aspergillus niger) trên nhựa phenol formaldehyde cho
thấy nhiệt độ tối ưu phụ thuộc vào thời gian thực hiện quá trình nhưng không phụ thuộc
vào nồng độ và sự chuyển đổi lactose. Enzym /?-galactosidase từ A. niger thủy phân
được 70% lactose trong sữa gầy ở 40°c trong 10 phút. Enzym ^-galactosidase có nguồn

gốc từ nấm cố định trên hydrogel được dùng để thủy phân whey, sau 7h thủy phân được
70-75% whey. Sự cố định enzym yổ-galactosidase từ A. niger trên silica gel đã được
kích hoạt, kết quả là hầu hết các chế phẩm enzym cố định sử dụng silica gel được kích
hoạt bằng TÌCI3 và FeCỈ3 sẽ thủy phân được 81% đến 84% trong dung dịch chứa 4%
lactose.
Enzym ß-galactosidase từ K. lactis được cố định trên CPC-silica (đã được silan
hóa và kích hoạt với glutaraldehyde) và agarose (được kích hoạt bằng tác nhân cyanua)
chuyển đổi được 90% lactose trong thiết bị phản ứng “packed bed minireactor”. yểgalactosidase được nhốt trong gel đồng polymer hóa N-isopropylacrylamide và
acrylamide có hiệu quả trong quấ trình thủy phân lactose ờ 5°c cho quấ trình sản xuất sửa
nghèo lactose. Mô hình động học sử dụng cho enzym yổ-galactosidase từ K. lactis cũng
được khảo sất. Enzym cố định có thể hoạt động ở nhiệt độ thấp và áp dựng được cho sản
xuất các sản phẩm sữa đông lạnh, ngăn chặn sự kết tinh của lactose, tăng khả năng tiêu
~ 20


Chương 2: ửng dụng

Đồ án môn học

hóa và tạo hưcmg vi cho sản phẩm sữa. Enzym ß- galactosidase từ K. lactỉs cố định trên
vải cotton sử dụng glutaraldehyde làm tác nhân liên kết chéo được dùng để thủy phân
lactose toong sữa nguyên kem và chuyển đổi được 95% lactose trong 2h toong thiết bị
phản ứng gián đoạn, và khi được cố định bằng hên kết cộng hóa trị với polysiloxanepolyvinyl alcohol, sử dụng glutaraldehyde như là tác nhân liên kết chéo cho thấy độ hoạt
động cao hon và độ ổn định nhiệt cao hon so với enzym hòa tan. Vì thế enzym này được
sử dụng có hiệu quả trong thủy phân lactose từ sữa. yổ-galactosidases từ K. lactìs cũng
được cố định trên viên nang LentiKats polyvinylalcohol hydrogel dạng thấu kính được
dụng để sản xuất D-galactose từ lactose (200 g. L_1) trong một quá trình gián đoạn vừa đường hóa
vừa lên men đồng thời.
yổ-galactosidase từ A. oryzae cố định trên chất mang concanavalin A-cellulose
được sử dụng để thủy phân liên tục lactose từ whey và sữa. Người ta nhận thấy rằng pH tối

ưu của enzym hòa tan và enzym cố định là 4.8 nhưng nhiệt độ tối ưu tăng từ 50°c lên 60°c
đối với enzym cố định. Enzym cố định có sự ổn định nhiệt cao hơn ở 60°c. Gần đây thiết bị
phản ứng packed bed cùng với tế bào có tính thấm được nhốt ừong alginate được sử dụng để
thủy phân lactose trong sữa trong hệ thống liên tục, đạt hiệu suất 87.2%. ß- galactosidase từ
A. oryzae được cố định bằng 3 kĩ thuật khấc nhau: hấp phụ trên celite, hên kết cộng hóa trị
với chitosan, hoặc kết họp lại với nhau bằng liên kết chéo. Các chế phẩm enzym cũng được
so sánh với nhau về hiệu suất cố định, đặc tính của enzym, độ ổn định, và hiệu quả tổng hợp
oligosaccharide. Các enzym ß-galactosidase được kết họp lại với nhau bằng hên kết chéo
được cho là có hiệu quả trong việc thủy phân lactose, đạt hiệu suất 78% trong 12h. ßgalactosidase từ A. oryzae được cố định trên silica, hoạt tính cũng như độ ổn định của enzym
đã được thẩm định, và kết quả cố định tốt nhất thu được bằng cấch sử dụng glutaraldehyde
như chất hỗ trợ hoạt hóa và ổn định cho enzym. Trong các phương pháp xử lí whey khác
nhau (vi lọc, siêu lọc, xử lí nhiệt), siêu lọc được xem là phương pháp tốt nhất đối với dung
dịch cơ chất để cho vào thiết bị phản ứng.
Bảng 2.2: Thủy phân lactose sử dụng các kỹ
thuật
Tác
nhâncổcốđịnh
địnhkhác nhau
Nguồn vsv

HiệuThòi
suất gian thủy phân
thủy

Fungal galactosỉdase Polyvinyl-alcohol
E. coli
Polyacrylamide gel
K. lactis
~ 21

Thiosulfinate/thiosulfonae

75% phân
47%

5-6 h
6h

85%90%

2.5 h


Chương 2: ửng dụng
K. fragilis
K. lactis

Đồ án môn học
Cellulose beads
Cotton fabric

Fungal ß-galactosidase Hydrogels
K. marxianus
Calcium alginate
A. oryzae

>90%
95%
84.8%

5h
2h
70%75%

7h
2.5 h

89%

3h

>80%

2h

Concanavalin A layered calcium
alginate-starch hybrid
Bacillus stearothermophilus
Chitosan
2.I.I.4.2.

Tổng hợp Galacto-Oligosaccharides (GOSs) [2]

Bên cạnh hoạt động thủy phân, enzym yổ-galactosidase còn có tác dụng chuyển
nhóm
bằng cách thủy phân và sản xuất ra nhiều oligosaccharide, các oligosaccharide tác dụng có lợi cho các
vi sinh vật có ít trong đường ruột. Hơn nữa, phản ứng chuyển nhóm có thể được dùng để gắn
galactose vào họp chất hóa học khác, kết quả tạo thành galacto-oligosaccharide. Do đó cho
thấy tiềm năng trong việc sản xuất các thành phần thực phẩm, dược phẩm, và các họp chất
có hoạt tính sinh học khác. Các điều kiện của phản ứng chuyển nhóm galactose nên có nồng

độ lactose cao, nâng nhiệt độ và giảm hoạt độ nước trong môi trường phản ứng. Nhiệt độ,
nồng độ cơ chất và nguồn gốc enzym đóng vai ữò quan ừọng trong việc tổng họp
oligosaccharide. Tuy nhiên ảnh hưởng của nồng độ lactose ban đầu thì lớn hơn. Nói chung
với nồng độ lactose ban đầu càng cao thì càng nhiều galacto-oligosaccharide được tổng họp.
Nhiệt độ cao cũng có thể làm tăng hiệu suất tổng họp oligosaccharide. Hiệu suất cao hơn ở
nhiệt độ cao hơn là một lợi thế bổ sung khi tiến hành phản ứng ở nồng độ lactose ban đầu
cao. Do đó, enzym p-galactosidase nên được ổn định ờ nhiệt độ cao hàm lượng nước thấp để
làm cho hoạt động chuyển nhóm galactose tăng lên.
Việc tổng họp galacto-oligosaccharide bằng yổ-galactosidase từ A. oryzae được tối
ưu hóa bởi nồng độ lactose, enzym, ti lệ cơ chất. Trong quá trình sản xuất gián đoạn liên tiếp
galacto-oligosaccharide, hiệu quả xúc tác tăng lên 190% đối với enzym tự do trong dung
dịch, và 8500g galacto-oligosaccharide trên lg enzym được sản xuất trong 10 đợt. Enzym Pgalactosidase từ A. oryzae được cố định trên Fe304-chitosan cho kết quà hiệu suất tổng họp
galacto-oligosaccharide cao nhất là 15,5%. Việc tổng họp galacto-oligosaccharide sử dụng
~ 22


Chương 2: ửng dụng

Đồ án môn học

ịì- galactosidase từ A. oryzae cố định trên polysiloxane-polyvinyl alcohol (mPOS-PVA) đã
được thực hiện. Lượng galacto-oligosaccharide đạt được khoảng 26% (w/v) so với lượng
đường tổng, có khoảng 55% lactose được chuyển đổi từ dung dịch có nồng độ lactose là
50% (w/v) ờpH 4,5 và nhiệt độ 40°c. Trisaccharides chiếm hơn 81% tổng lượng GOS được
sản xuất. Việc hình thành GOS không bị ảnh hưởng đáng kể bởi nhiệt độ và pH.
Hệ thống enzym cố định dùng polyethyleneimine, ghỉtaraldehyde, và cotton được
nghiên cứu và so sánh sự sản xuất galacto-oligosaccharide trong hệ thống siêu lọc enzym tự
do và hệ thống sử dụng enzym cố định. Trong quá trinh cố định sử dụng kết họp PEI và GA,
người ta nhận thấy khoảng 50% đến 90% enzym bị hoạt hóa. Hệ thống enzym tự do và
enzym cố định tương đương cho thấy quá trình sản xuất GOS rất giống nhau, xấp xỉ 22%

(w/v) và 20% (w/v) trong thời gian khoảng 15 - 17 phút, và chuyển đổi được 50% lactose.

~ 23


Chương 2: ửng dụng
Chương 2: ửng dụng

Đồ án môn học
Đồ án môn học

P-galactosidase tinh khiết từ Buttera singularis ATCC 24193 được cố định trên hạt
Chitopearl BCW 3510 được sử dụng cho phản ứng tổng họp galacto-oligosaccharide (GOSs)
từ lactose trong thiết bị phản ứng packed bed, kết quả tổng họp được 55% GOS với năng
suất 4.4 g/(L-h) hoạt động trong 15 ngày. Năng suất GOS đạt cao nhất khi nồng độ lactose
ban đầu là 27% (w/w), 50% lactose được chuyển đổi với nồng độ ban đầu là 500 g/L.
Trisaccharides là một sản phẩm được tạo ra nhiều nhất, chiếm hơn 70% tổng lượng GOS
được tạo ra. yổ-galactosidase từ A. oryzae được cố định trên hạt chitosan tạo ra lượng
trisaccharides cao nhất (17,3% trong tổng lượng đường), sử dụng 20% (w/v) lactose trong
vong 2h so với đối với enzym tự do và 4,6 % đối với tập họp enzym có liên kết chéo.
2.1.2.
Enzym lipase
2.1.2.1.

Giói thiệu về enzym lipase

Lipase (EC 3.1.1.3) là một họ các enzym mà trong môi trường tự nhiên chúng xúc tác
cho các phản ứng thủy phân chất béo. Tuy nhiên, trong các điều kiện phản ứng phù họp
lipase còn cho thấy khả năng xúc tác các phản ứng ester hóa, chuyển ester và phản ứng
alcoholysis [4].

Sự phát triển nhanh chóng của công nghệ enzym đã mang lại sự quan tâm đáng kể
đến việc ứng dụng enzym lipase trong ngành công nghiệp dầu béo. Cấc phản ứng sử dụng
enzym lipase mang lại nhiều lợi thế hơn các phản ứng hóa học thông thường. Lipase có thể
sử dụng một cách có hiệu quả và kinh tế trong điều kiện ôn hòa. Đây là đặc điểm quan trọng
bởi vì điều kiện khắc nghiệt sẽ gây ra cấc phản ứng trùng họp chất béo và sinh ra nhiều sản
phẩm phụ. Do đó, việc sử dụng lipase sẽ làm giảm nhu cầu loại bỏ cấc họp chất màu và các
sản phẩm phụ bằng cách phương pháp tốn kém năng lượng [3].
Tuy nhiên, việc ứng dụng enzym lipase vẫn còn nhiều trở ngại do chi phí cao. vấn đề
này có thể được khắc phục bằng cách sử dụng enzym cố định, khi đó enzym lipase có thể
được tái sử dụng dễ dàng và qui trình sản xuất có thể được vận hành liên tục [3].
2.1.2.2.

Nguồn thu nhận enzym lipase

Enzym lipase thương mại thường được thu nhận từ động vật (tuyến tụy hoặc dạ dày
của động vật nhai lại) hoặc từ nấm sợi như (Pénicillium spp., Aspergillus spp., Rhizopus
spp., Rhizomucor spp., Mucor spp. or Candida spp...). Enzym lipase từ động vật có tính đặc
hiệu cao trong việc giải phóng các acid béo ở vị trí số 1 và số 3 trong phân tử triglyceride,
trong khi đó các lipase từ nguồn vi sinh vật có khả năng hoạt động và tính đặc hiệu rộng hơn
[5].
Tính chất
enzym
Bảng 2.3: Nguồn vsv thu nhận enzym lipase và tính chất enzyme
lipase
[6]
Nguồn vsv
Nhiệt độ tối ưu
pH tối ưu
Bacillus acidocaldarỉus

/V 24
/V 24

70

-


Chương 2: ửng dụng
Chương 2: ửng dụng

Đồ án môn học
Đồ án môn học

Bacillus sp.

50

8.0-9.0

Bacillus strìn

60

8.0
-

Bacillus
stearothermophìlus
Bacillus

thermocatenletus
Bacillus
thermoleovorans
Geobacillus sp.

68
60-70

8.0-9.0

70-75

7.5

70

9.0

Pseudomonas sp.

65

9.6

Pseudomonas sp.

90

11.0
-

Pyrobaculum
calidifontis
Pyrococcus ỷurìosus

90

-

Pyrococcus horikoshii

100
97

5.6

Pyrococcus horikoshii

95

7.0

2.I.2.3.

Các phương pháp cố định enzym lipase

Phươns pháp hấp ữhu vât lí
Đây là phương pháp đơn giản nhất liên quan đến sự tương tác bề mặt thuận nghịch
giữa enzym và chất mang. Lực liên kết chủ yếu là các tương tác kỵ nước. Phương pháp này
có ưu điểm là chi phí thấp, quấ trình thực hiện đơn giản và nhanh chóng; không có sự biến

đổi về mặt hóa học enzym cũng như chất mang, đây là sự cố đinh thuận nghịch. Nhược điểm
của phương pháp này là sự giải hấp enzym ra khỏi chất mang, sự cản trờ về mặt không gian
của chất mang và sự hình thành các liên kết không đặc hiệu. Các vật liệu vô cơ như than
hoạt tính, silica,... và vật liệu hữu cơ như các polymer tự nhiên hoạt tổng họp có thể được
dùng làm chất mang cố định enzym upase [7].

/V 25
/V 25