bài giangtài liệu cellulase

CELLULAZA
Cellulase là phức hệ enzym có tác dụng rất quan trong
trong việc thuỷ phân cellulose.Đây là enzym thuộc nhóm
enzym hydrolase thøng chỉ thấy ở vi sinh vật .
I-CELLULOSE: là polysaccarit chủ yếu của thành tế bào thực
vật ; trong bông chiếm
khoảng 90% ,còn trong gỗ chiếm hơn 50%.;Hằng năm cellulose
do thực vật tởng hợp khoảng 1011 tấn .Sự tạo cellulase chủ
yếu do thực vật còn phân huỷ nó thì chủ yếu do vi sinh
vật .
Cellulose có nhiều hơn tất cả các hợp chất hữu cơ
khác của cơ thể sống vì nó là nguyên liệu chính của
thành tế bào thực vật, giúp mô thực vật có độ bền
cơ học và tính đàn hồi.
Cellulose là chất được trùng hợp từ các đơn phân tử
glucose, mạch thẳng được tạo bởi β-D- glucose bằng liên
kết β-1,4 glucoside.
Cellulose là chất rắn, trắng , không mùi vò, không tan
trong nước ngay cả khi đem đun nóng, không tan trong các
dung môi hữu cơ thông thường (rượu, ether, benzen).
Trong tế bào thành cây xanh, các vi sợi cellulose sắp
xếp dưới dạng các lớp xen phủ, như thể tạo nên một
cấu trúc rất dai, và chắc. Đôi khi thành tế bào còn
được củng cố bằng một nguyên liệu gọi là lignin, chất
này chèn vào khoảng không giữa các vi sợi cellulose.


VỊ TRÍ TÁCH NƯỚC
CỦA LIÊN KẾT β

LIÊN KẾT β-1,4- GLUCOSIDE

Hình 1 – Liên kết β-1,4- glucoside
Cellulose không có ý nghóa về mặt dinh dưỡng của
người vì trong cơ thể người không có enzim phân huỷ
được cellulose. Động vật nhai lại có thể tiêu hoá dễ
dàng cellulose vì trong dạ dày chúng có chứa các vi
khuẩn có khả năng tiết ra enzym cellulase có tác dụng
thuỷ phân cellulose.

Thành tế bào thực vật
Cellulose là polysaccharide chủ yếu của thành tế bào
thực vật. Các đơn vò cấu tạo cellulose gắn với nhau nhờ
liên kết glucoside.


Trật tự sắp xếp của Fibril, Microfibril và Cellulose trong tế bào
thực vật

THÀNH TẾ BÀO

TẾ BÀO THỰC
VẬT

Mỗi đơn vò cấu trúc nên cellulose là một anhydride dglucose. Mỗi gốc glucose chứa ba nhóm – OH ở nguyên
tử Carbon thứ hai, thứ ba và thứ sáu (trong đó nhóm –
OH đính trên C6 là nhóm rượu bậc I, còn lại là nhóm
rượu bậc II)
Gốc anhydride d-glucose có vòng 6 cạnh piranose (nhờ 5
nguyên tử C và nguyên tử O) liên kết 1-4 glucoside.
Phân tử cellulose chứa từ 1.400 – 10.000 gốc glucose

không xoắn mà duỗi thẳng. Phân tử lượng của các
cellulose thu được từ các nguồn khác nhau xê dòch trong
giới hạn khá rộng (từ 5.104 – 106 hoặc cao hơn) .

Chuỗi phân tử Cellulose
Dùng phương pháp phân tích tia Rontgen, người ta xác
đònh được phân tử cellulose có dạng sợi.


Chuỗi phân tử Cellulose
Các dạng sợi của cellulose lại gắn vào nhau nhờ các
liên kết hydro tạo nên cấu trúc mixen của cellulose

Liên kết Hydro giữa các phân tử Cellulose tạo cấu trúc Micelle

các sợi celluose liên kết lại với
nhau tạo thành từng bó sợi, các bó sợi lại liên kết với nhau
tạo thành đại phân tử cellulose.
II-CELLULASE: là phức hệ hydrolase bao gồm từ C1 đến Cx và βglucozidase , có vai trò là thuỷ phân cellulose thành sản phẩm
cuối cùng là glucose.


Chế phẩm cellulase
Mô hình phân tử cellulase
*Cơ chế tác dụng của cellulase như sau:
Ở giai đoạn đầu dưới ảnh hưởng của enzym C1
,những mảnh polyanhydroglucose có kích thước lớn được tách
ra khỏi cellulose không hoà tan ban đầu ; sau đó dưói tác
dụng của enzym Cx mảnh vừa được tạo thành sẽ bò phân ly
thành oligosaccarit cho đến cellobiose .Như vậy , cellulase C1 tác

dụng trên cellulose nguyên thủy ,cellulase C2 tácdụng trên
cellulose đã biến hình nhưng vẫn không hoà tan ,cellulase Cx
tác dụng trên cellodextrin hoà tan hoặc các dẫn xuất hoà tan
,còn cellobiase thì tác dụng trên các disaccaritcellobiose để tạo
ra glucose .
Sơ dồ minh hoạ tổng quát cơ chế tácdụng cùa cellulase:

Mô hình cellulase tác dụng lên cơ chất cellulose


*Phức hệ cellulase nhiều cấu tử đã được tách ra từ một số
loại nấm .Ví dụ :nấm Morythesium verrucaia tạo cellulase sáu
cấu tử ;Polyporus versicolor tạo cellulase 4 cấu tử ;…
*Tính đặc hiệu của cellulase trên các liên kết glucoside rất
rộng rãi :chúng có thể thuỷ phân được xilan (β
-1,4);glucomanan(β -1,4);lichenin (β -1,3 va β –1,4);polysaccarit của
mật (α-1,2) ;laminarin (β -1,3);lutean(β -1,6) .

Các chế phẩm cellulaza thường được dung
để:
 Tăng chất lượng các sản phẩm thực phẩm và thức ăn gia súc
chúng ta đều biết, celluloza là hợp phần quaon trọng của vỏ tế bào thục vật. các ngun
liệu thực phẩm có nguồn gốc thực vật nếu được gia cơng bằng chế phẩm celluloza sẽ
được mềm ra, sẽ ăng hệ số đồng hóa và nói chung chất lượng được tăng lên. O đó rất bổ
ích khi chuẩn bị các thức ăn đặc hiệu cho trẻ con, cho người ăn kie6g cũng như khi chế
biến thức ăn gia súc.

 Tăng hiệu suất trích ly các chất khác nhau từ ngu liệu thực vật
Protein, acid amin, vitamin từ đậu tương, thạch từ rong, tinh bột từ bã, chất thơm và chất
hòa tan khi sản xuất chè xanh và cà phê hòa tan.

Chẳng hạn trong sản xuất bia dưới ảnh hưởng của phức hệ enzym xitaza (chủ yếu gồm 4
ezym cellulaza, hemicellulaza, ezym thủy phân chất gôm và ezymcellobiaza,…) thành tế
bào của hạt đại mạch bị phá hủy khiến cho các ezym proteaza và amilaza tác dụng dễ
dàng với protein và tinh bột chứa trong hạt đại mạch. Khi đó, lượng đường, dextrin và
các chất hòa tan khác tăng lên, tạo điều kiện để để khi gia sau này hình thành nên các
phẩm vật có màu và có mùi thơm đặc trưng của malt và bia.
Rong biển nếu được gia công từ chế phẩm cellulaza thì hiệu suất thạch sẽ được tăng lên.
Người ta cũng thấy, do ảnh hưởng của ezym hemicellulaza mà các chất mật, gôm,… vốn
không bị tác dụng của pectinaza cũng bị phân hủy một cách mạnh mẽ, nên kết quả là
ngăn cản được sự gelatin hóa khi chế biến các loại cà phê cô đặc

 Thủy phân gỗ và phế liệu gỗ
Các phế liệu này rẻ tiền và có thể dùng chế phẩm cellulaza để thủy phân thành các đường
đơn giản có thể chế biến làm thức ăn gia súc ezym cellulaza phổ biến rộng rãi trong các
nấm hiển vi và vi khuẩn.
Trong đa số trường hợp, người ta thu chế phẩm cellulaza từ canh trường bề mặt của nấm
mốc A. oryzae và A. awamori.

Nấm mốc A.oryzae