Đồ Án Quy trình tinh sạch và bước đầu xác định một số tính chất của chế phẩm thu nhận được từ canh trường

CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU




Pectinase là tên gọi chung của hỗn hợp nhiều nhóm enzyme thủy phân các hợp chất pectic có trong các mô và thành tế bào thực vật. Pectinase được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp sản xuất nước quả, giấy và dệt vải. Ngoài ra, các enzyme này còn có vai trò quan trọng trong các lĩnh vực nghiên cứu thuộc ngành công nghệ sinh học như công nghệ dung hợp tế bào trần (protoplast fusion technology) và nghiên cứu về bệnh lý thực vật.
Những thành tựu mới nhất của ngành kỹ thuật vi sinh và hóa sinh đã mở ra triển vọng lớn để sản xuất các chế phẩm enzyme mới, nhờ đó có thể tăng cường và điều khiển những quá trình công nghệ khác nhau trong sản xuất nước quả, rượu vang và các loại thức uống không cồn. Trong đó, việc ứng dụng chế phẩm pectinase trong sản xuất các sản phẩm trên được xem là một trong những ứng dụng quan trọng nhằm nâng cao hiệu suất thu hồi dịch ép, cải thiện tính chất cảm quan cho thực phẩm và làm giảm lượng phế liệu.
Ở Việt Nam, ngành công nghiệp sản xuất enzyme nói chung vẫn còn khá mới mẻ. Các chế phẩm thương mại hầu hết được nhập từ nước ngoài nên làm tăng chi phí ứng dụng pectinase trong công nghiệp thực phẩm.
Trong những năm gần đây đã có rất nhiều nghiên cứu tinh sạch enzyme pectinase nhằm mục đích phân loại và khảo sát các tính chất đặc trưng của chúng. Nhiều kỹ thuật tinh sạch mới được khảo sát và triển khai ứng dụng để làm tăng hiệu suất thu hồi và độ tinh sạch của chế phẩm.
Từ những nhận định trên, chúng tôi thực hiện đề tài này với mục tiêu nghiên cứu quy trình tinh sạch để sản xuất các chế phẩm pectinase ở quy mô công nghiệp nhằm phục vụ cho nhu cầu sản xuất trong nước, đặc biệt trong công nghiệp sản xuất đồ uống và thực phẩm.
Từ năm 2005, tại Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Đại học Bách Khoa TpHCM, một số tác giả đã tiến hành khảo sát sàng lọc và lựa chọn chủng vi sinh vật sinh tổng hợp pectinase, tối ưu hóa thành phần môi trường và điều kiện nuôi cấy vi sinh vật cho quá trình sinh tổng hợp enzyme. [4, 6, 12]
Trong luận văn này, chúng tôi sẽ tiến hành khảo sát quy trình tinh sạch và bước đầu xác định một số tính chất của chế phẩm thu nhận được từ canh trường nuôi cấy Aspergillus awamori theo phương pháp bề sâu.
Chúng tôi hy vọng những kết quả đạt được sẽ góp phần mang lại những bước phát triển mới trong công nghệ sản xuất enzyme nói chung và phục vụ hiệu quả cho ngành công nghiệp sản xuất thực phẩm trong nước nói riêng.






TÓM TẮT LUẬN VĂN








Trong nghiên cứu này, quy trình tinh sạch chế phẩm endopolygalacturonase từ canh trường nuôi cấy bề sâu Aspergillus awamori được khảo sát bằng cách áp dụng kết hợp 2 phương pháp: kết tủa enzyme và sắc ký lọc gel. Kết quả nghiên cứu cho thấy, phương pháp kết tủa endopolygalacturonase bằng ammonium sulphate 70% (độ bão hòa) và kết hợp với sắc ký lọc gel (Sephadex G75) cho hiệu quả tinh sạch cao nhất. Tổng hiệu suất thu hồi hoạt tính enzyme đạt được là 68.60% và độ tinh sạch tăng lên 30.4 lần so với dịch enzyme thô.
Nghiên cứu đã bước đầu xác định một số tính chất của chế phẩm sau tinh sạch. Theo đó, nhiệt độ và pH tối thích của chế phẩm là 35oC và 4.5. Khoảng nhiệt độ thích hợp để enzyme hoạt động ổn định là 35-55oC. Hai thông số động học Km và Vmax của chế phẩm tương ứng là 2.30mg/mL và 0.36ph-1.






MỤC LỤC


Nhiệm vụ luận văn i
Nhận xét của cán bộ hướng dẫn ii
Lời cảm ơn iii
Tóm tắt luận văn iv
Mục lục v
Danh mục hình vẽ vii
Danh mục bảng ix
Danh sách các từ viết tắt xi
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 3
2.1 TỔNG QUAN VỀ PECTINASE VÀ PHƯƠNG PHÁP THU NHẬN 3
2.1.1 Hệ thống enzyme pectinase 3
2.1.2 Thu nhận pectinase từ vi sinh vật 13
2.1.3 Ứng dụng của pectinase trong công nghiệp 19
2.2 CÁC KỸ THUẬT TINH SẠCH CHẾ PHẨM ENZYME 21
2.2.1 Kỹ thuật siêu lọc 22
2.2.2 Kỹ thuật tinh sạch dựa trên sự khác biệt về độ hòa tan 23
2.2.3 Kỹ thuật tinh sạch enzyme bằng sắc ký 26
2.2.4 Một số kết quả trong lĩnh vực tinh sạch pectinase 33
CHƯƠNG 3: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 35
3.1 NGUYÊN LIỆU 35
3.1.1 Vi sinh vật 35
3.1.2 Môi trường nuôi cấy
3.1.3 Hoá chất 35
3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36
3.2.1 Sơ đồ nghiên cứu 36
3.2.2 Thuyết minh sơ đồ nghiên cứu 36
3.2.3 Các phương pháp phân tích 41
3.2.3 Các công thức tính toán 42
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 44
4.1 KHẢO SÁT TINH SẠCH PECTINASE BẰNG PHƯƠNG PHÁP KẾT TỦA 44
4.1.1 Kết tủa pectinase bởi các loại dung môi hữu cơ 44
4.1.2 Kết tủa pectinase bởi polymer hữu cơ 50
4.1.3 Kết tủa pectinase bởi các loại muối 52
4.1.4 Kết luận chung 55
4.2 KHẢO SÁT HIỆU QUẢ TINH SẠCH ENDO-PGase BẰNG SẮC KÝ LỌC GEL 58
4.2.1 Kết quả lọc gel đối với enzyme đã qua kết tủa với isopropanol 58
4.2.2 Kết quả lọc gel đối với enzyme đã qua kết tủa với ethanol 60
4.2.3 Kết quả lọc gel đối với enzyme đã qua kết tủa với ammonium sulphate 62
4.2.4 Kết luận chung 64
4.3 XÁC ĐỊNH MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA CHẾ PHẨM 67
4.3.1 Xác định nhiệt độ tối thích của chế phẩm 67
4.3.2 Xác định pH tối thích của chế phẩm 69
4.3.3 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ ổn định hoạt tính chế phẩm 70
4.3.4 Khảo sát ảnh hưởng của pH đến độ ổn định hoạt tính chế phẩm 71
4.3.5 Xác định các thông số động học của chế phẩm 73
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 76
5.1 KẾT LUẬN 76
5.2 ĐỀ NGHỊ 77
TÀI LIỆU THAM KHẢO 78
PHỤ LỤC A 88
PHỤ LỤC B 88
PHỤ LỤC C 91