cHUYÊN ĐỀ VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG

Bài thảo luận – Vi sinh ứng dụng trong CNMT - Quá trình phân giải pectin trong môi trường để tạo thành CO2 và H2O

Bài thảo luận:
VI SINH ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
NHÓM 4
Đề tài: Trình bày quá trình phân giải pectin trong môi trường để tạo
thành CO2 và H2O
Danh sách:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.

Đào Thành Đô
Bùi Ngọc Hiếu
Nguyễn Thị Hậu
Nguyễn Thị Huế
Nguyễn Thị Thu Hiền
Nguyễn Tiến Huỳnh
Nguyễn Văn Nhẫn
Đặng Thị Huyền Nhi

Nguyễn Thị Kim Oanh
Lê Thị Phương
Nguyễn Văn Thanh
Phạm Đức Toàn
Hà Thanh Vân
Nguyễn Đức Việt

MỤC LỤC
1. GIỚI THIỆU CHUNG
GVGD: Phạm Hương Quỳnh
SVTH: NHÓM 4 – 44X

1


Bài thảo luận – Vi sinh ứng dụng trong CNMT - Quá trình phân giải pectin trong môi trường để tạo thành CO2 và H2O

1.1. Nguồn gốc
1.2. Cấu tạo của pectin
1.3. Tính chất của pectin
1.4. Ứng dụng của pectin
2. SỰ PHÂN GIẢI CỦA PECTIN TRONG MÔI TRƯỜNG
2.1. Cơ chế chuyển hóa
2.2. Quá trình chuyển hóa acid galacturonic, pentoza, galactoza thành acid
pyruvic
2.3. Oxi hóa hoàn toàn acid pyruvic

2.4. Phân giải CH3OH và CH3COOH
3. VI SINH VẬT PHÂN GIẢI PECTIN
4. KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Bài giảng Vi sinh ứng dụng trong CNMT
2. Bài giảng Hóa sinh ứng dụng trong CNMT
3. />GVGD: Phạm Hương Quỳnh
SVTH: NHÓM 4 – 44X

2


Bài thảo luận – Vi sinh ứng dụng trong CNMT - Quá trình phân giải pectin trong môi trường để tạo thành CO2 và H2O

1. GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. Nguồn gốc
Pectin chứa nhiều trong các loại quả của trái cây: Táo, mận, cam, chanh, cà
rốt, sơn trà, lê, cà chua…
Trong quá trình phát triển và già chín của rau quả, hàm lượng pectin luôn biến
đổi. Thường cao nhất khi chín tới sau đó giảm dần do bị demetoxin hóa và
depolymer hóa. Khi bị thối rửa thì hàm lượng pectin bị phân hủy.
Với chủng loại khác nhau thì hàm lượng pectin cũng khác nhau:
Ví dụ:
- Khoai tây 0,7 %
GVGD: Phạm Hương Quỳnh
SVTH: NHÓM 4 – 44X

3


Bài thảo luận – Vi sinh ứng dụng trong CNMT - Quá trình phân giải pectin trong môi trường để tạo thành CO2 và H2O

- Cải bắp 0,3 %
- cà rốt 0,1 % …
Pectin được thu nhận từ dịch chiết của các nguyên liệu thực vật.
Pectin là hợp chất gluxit cao phân tử.
Các chất pectin đóng vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất khi
chuyển hóa các chất và trong quá trình chín của rau quả.
Pectin trong rau quả tồn tại hai dạng: pectin hòa tan và pectin không hòa tan.
1.2. Cấu tạo của pectin
- Polysaccaride dị thể, mạch thẳng, là dẫn xuất methyl của acid pectic.
Acid pectic là một polymer của acid D-galacturonic, liên kết với nhau bằng liên
kết 1-4 glucoside. Mỗi chuỗi gồm khoảng 10000 phân tử Galacturonic tạo
thành một phân tử pectin M = 10000 -100000.
- Công thức cấu tạo của một chuỗi pectin:

1.3. Tính chất của pectin
- Dạng bột màu trắng hoặc hơi vàng, hơi xám, hơi nâu.
- Có khả năng tạo gel bền.
- Pectin hòa tan: methoxyn polygalacturonic.
- Pectin không hòa tan: Protopectin-là dạng kết hợp của pectin-araban.
- Trong cồn và dung dịch muối thì pectin bị kết tụ.
- Bị phá hủy khi đun nóng ở nhiệt độ cao trong thời gian dài làm giảm tính
đông của sản phẩm khi cô đặc.

GVGD: Phạm Hương Quỳnh
SVTH: NHÓM 4 – 44X

4


Bài thảo luận – Vi sinh ứng dụng trong CNMT - Quá trình phân giải pectin trong môi trường để tạo thành CO2 và H2O

- Pectin tan trong nước tạo thành dung dịch có tính keo cao. Keo pectin
có độ nhớt và độ bền rất lớn nên gây khó khăn trong quá trình làm trong khi cô
đặc nước quả.
- Trong quá trình chín, dưới tác dụng của enzim pectinaza hoặc với sự
tham gia của acid hữu cơ, protopectin bị thủy phân thành pectin hòa tan
cường lực liên kết giữa các tế bào giảm.
- Khi quả chín pectin hòa tan thành acid pectic.
- Các dạng pectin trong trái cây tồn tại cùng một lúc.
Hiểu rõ được quy luật thay đổi của pectin là điều rất quan trọng để xử lý
và khống chế nó trong quá trình chế biến.
- Pectin không tan trong dung dịch ethanol.
- Tính chất quan trọng của pectin là có thể tạo đông ở nồng độ thấp(11,5%) khi có mặt đường 60-70% và acid 1%. Khả năng tạo đông phụ thuộc
vào nguồn pectin, mức độ metoxin hóa và phân tử lượng của pectin.
- Pectin lấy từ nguồn gốc khác nhau thi khả năng tạo gel khác nhau.
1.4. Ứng dụng của pectin
- Pectin là một loại phụ gia quý và vô hại.
- Pectin là chất tạo gel quan trọng nhất được sử dụng để tạo ra cấu trúc gel
cho thực phẩm. Khả năng tạo gel của nó được sử dụng trong những thực
phẩm cần có sự ổn định của nhiều pha. Tác dụng tạo gel của pectin được sử
dụng chủ yếu trong các sản phẩm mứt trái cây và mứt đông.
- Tác dụng của pectin là tạo ra cấu trúc mứt đông và mứt trái cây không bị
thay đổi trong quá trình vận chuyển, tạo ra mùi vị thơm ngon cho sản phẩm và
giảm sự phá vở cấu trúc.
2. SỰ PHÂN GIẢI CỦA PECTIN TRONG MÔI TRƯỜNG
2.1. Cơ chế chuyển hóa:
Pectin tồn tại ở hai dạng:
- Tan: Hydratpectin;
- Và không tan: protopectin (do các gốc COOH bị metyl hoá > 75%).
Pectin có thể phân giải yếm khí hoặc hiếu khí tạo thành sợi xelulose

Cơ chế chuyển hoá:

GVGD: Phạm Hương Quỳnh
SVTH: NHÓM 4 – 44X

Araban (35%) (Pentoza)
5

pectinaza


Bài thảo luận – Vi sinh ứng dụng trong CNMT - Quá trình phân giải pectin trong môi trường để tạo thành CO2 và H2O

Protopectin
Protopectinaza

Hydratpectin

pectine

Thủy phân

Hydratpectin

4 galacturonic
2 Pentoza(Arabinoza và
xyloza)
1 Galactoaza
2 CH3 COOH
2CH3 OH

2CO2

2.2. Quá trình chuyển hóa acid galacturonic, pentoza, galactoza thành
acid pyruvic
 Acid galacturonic:
Acid Galacturonic là một acid đường,
một dạng oxy hóa của galactose. Nó là thành
phần chính của pectin , trong đó nó tồn tại như
là các polymer acid polygalacturonic. Nó có
một nhóm aldehyde tại C1 và một nhóm axit
cacboxylic ở C6.

COOH

OH

COOH
Decacboxylaza

+ CO2 + H2

H2O

Acid galacturonic

galactoza

 Quá trình phân giải pentoza, galactoza thực chất là phân giải glucoza:
GVGD: Phạm Hương Quỳnh
SVTH: NHÓM 4 – 44X

6


Bài thảo luận – Vi sinh ứng dụng trong CNMT - Quá trình phân giải pectin trong môi trường để tạo thành CO2 và H2O

- Quá trình đường phân:
Quá trình phân cắt glucose yếm khí để tạo ra pyruvate gọi là đường
phân (glycolysis)
Ðường phân là giai đoạn đầu của hô hấp yếm khí và nó xảy ra ở các tế
bào sống và không cần sự hiện diện của O2.
- Đường phân trải qua 3 giai đoạn(10 phản ứng):

+ Giai đoạn 1: Hoạt hóa Glucô:
O

HO
OH
H

O
O

HH
OH
OH

H

H

G.P kinaza

OH ATP ADP
OH

P OH

H

O

HH
OH

H

H
OH

OH

OH
isomeraza P* O*
OH

Fructoza.6.P

OH

ATP
Fructaza.P.Kinaza

G. 6.P

Glucoza

OH

O

OH

ADP
OH

P*

P* O*

O

O

OH

Fructoza.1.6.P
+ Giai đoạn 2: Đứt mạch:
P O CH2 O CH2

O P

Lipaza
Fructoza.1.6.P

H2C O P
CH OH

CHO
3.P.andehitglyxeric

+ Giai đoạn 3: Oxi hoá khử:

GVGD: Phạm Hương Quỳnh
SVTH: NHÓM 4 – 44X

Tri.P isomeraza

7

H2C O P
C O
CH2OH

Dioxiaxetol.P

O


Bài thảo luận – Vi sinh ứng dụng trong CNMT - Quá trình phân giải pectin trong môi trường để tạo thành CO2 và H2O

CH2 - O ~

ATP
P

CH2 - O ~

ADP

CH2 – OH

CH2 – OH

CHO

COO ~
NAD

CH2 – O ~

H2O

P.Glyxeric mutaza

CHO ~

Glyxeric Enolaza

P

COOH

H2O

A.2.P.glyxeric

3.P.Glyxeric

CH2

ADP

ATP

P
P. pyruvat kinaza

CH3
C= O
COOH
A. pyruvate
2.3. Oxi hóa hoàn toàn acid pyruvic
a) Chuyển hoá pyruvate thành acetyl-CoA.

GVGD: Phạm Hương Quỳnh
SVTH: NHÓM 4 – 44X

COOH
A.Enolpyruvat

A.2.P.enolpyruvat

Pyruvat isomeraza

CH2
C – OH

COOH

ATP

P

CH2 - OH

COOH

C- O ~

ADP

Axit1.3.di.P

NADH2

P

CH2 – OH

P

8


Bài thảo luận – Vi sinh ứng dụng trong CNMT - Quá trình phân giải pectin trong môi trường để tạo thành CO2 và H2O

CoA-SH

CH3CO COOH

CH3CO-S-CoA + CO2
Acetyl CoA

NADH

NAD+

b) Oxy hóa acetyl- coA thông qua chu trình Krebs (chu trình citric acid) gồm 8
phản ứng:
* CHU TRÌNH KREBS:

citrate synthase

(1) Acetyl – CoA gắn với oxaloaxetate

citrate.

H2O

CoA-SH

aconitate

(2) citrate

isocitrat.
isocetrate dehydrogenase

(3) isocitrat

α - cetoglutarate + CO2
NAD(P+)

NAD(P)H2+

α cetoglutarate dehydrogenaza

(4) α - cetoglutarate

CoA-SH NAD+

sucinyl - CoA + CO2 NAD+

NADH+

Sucinyl - CoA synthase

(5) sucinyl CoA

sucinate
GDP+Pi

(6) sucinate

GTP

sucinate dehydrogenaza

FAD

fumarate

FADH2

fumarase

(7) fumarate
GVGD: Phạm Hương Quỳnh
SVTH: NHÓM 4 – 44X

malate.

9


Bài thảo luận – Vi sinh ứng dụng trong CNMT - Quá trình phân giải pectin trong môi trường để tạo thành CO2 và H2O

malate dehydrogenases

(8) malate

oxaloaxetate.
NAD+

NADH 2+

* Ý NGHĨA CỦA CHU TRÌNH KREBS :
- Chu trình krebs là giai đoạn cuối cùng của con đường ôxy hóa - khử
glucid. Acid pyruvic khi đưa vào chu trình krebs sẽ bị ô xy hóa hoàn toàn như
sau:
CH3COCOOH + 3H2O → 3CO2 + 5H2
5H2 + 4NAD → 4NADH2 + FADH2
Cứ 1 phân tử NADH2 tổng hợp được 3ATP, 1FADH2 tổng hợp được
2ATP . Vì vậy khi ôxy hóa hoàn toàn 1 phân tử pyruvic thì sẽ thu được 15
ATP.
Nếu tính từ glucose thì được 2 pyruvic + 8ATP. Tức là khi ô xy hóa hoàn
toàn 1 phân tử glucose trong điều kiện đủ ôxy thì glucose bị ô xy hóa hoàn
toàn thành CO2 và H2O. Đồng thời cơ thể sẽ giữ lại được năng lượng tương
đương 38 ATP.
Nếu tính mỗi ATP cho ta 31 KJ/mol thì ta sẽ nhận được 1178 KJ/mol.
Vì vậy chu trinh krebs là con đường trao đổi và tích lũy năng lượng ở
sinh vật chung cho cả động vật và thực vật.

3.4. Phân giải CH3OH và CH3COOH
O2,
* CH3OH, CH3COOH

CO2 + H2O + NL

vsv

* CH3OH → HCHO → HCOOH
HCOOH, CH3COOH → Phân hủy theo acid béo (ᵦ oxi hóa

4. VI SINH VẬT PHÂN GIẢI PECTIN
- Tổng hợp pectinaza, và lên men.
GVGD: Phạm Hương Quỳnh
SVTH: NHÓM 4 – 44X

10


Bài thảo luận – Vi sinh ứng dụng trong CNMT - Quá trình phân giải pectin trong môi trường để tạo thành CO2 và H2O

- Clostridium pectinovomen: có bào tử, ưa nóng, nhiệt độ từ 55-60 0C sử dụng
trong xử lý chất thải hữu cơ và trong sản xuất đay bằng ngâm nước.
- Bacillus masecrans: phân giải pectin ở 35-370C.
- Vi khuẩn dạng cơ pansen bacterium ( phân giải pectin và xenlulo).
- Nấm mốc Aspergillusniger.
4. KẾT LUẬN
Như vậy ta có thể tóm tắt toàn bộ quá trình như sau:
Pectin

Hydratpectin(tan)
Propectin(không tan)Thủy phân

Araban (35%) (Pentoza)

Hydratpectin(tan)

4.1. Phân giải Galaturonic,Pentoza,Galactoza:
Galaturonic,
Pentoza,

Đường phân

Pyruvate

Oxi hóa

CO2 + H2O + NL

Galactoza
4.2. Oxi hóa CH3OH, CH3COOH:
* CH3OH, CH3COOH

GVGD: Phạm Hương Quỳnh
SVTH: NHÓM 4 – 44X

VSV

CO2 + H2O + NL

O2

11


Bài thảo luận – Vi sinh ứng dụng trong CNMT - Quá trình phân giải pectin trong môi trường để tạo thành CO2 và H2O

GVGD: Phạm Hương Quỳnh
SVTH: NHÓM 4 – 44X

12