luan an tien si, sinh hoc, chuyen nganh, hoa sinh,nghien cuu, co dinh, protease va, ung dung, trong linh vuc, cong nghe, thuc pham, mai ngoc dung
NGHIÊN CỨU CỐ ĐỊNH PROTEASE VÀ ỨNG DỤNG TRONG LĨNH VỰC CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
Enzyme thủy phân (Hydrolase) Là một trong nhóm enzyme quan trọng trong công nghệ thực phẩm, nước giải khát, dệt, thuộc da, dược phẩm … Trong công nghệ thực phẩm nhóm enzyme được sử dụng nhiều nhất gồm có: Amylase được ứng dụng trong thủy phân tinh bột và tạo ra sản phẩm glucose dùng làm nguyên liệu lên men cho công nghệ rượu bia.. . Protease được sử dụng nhiều trong công nghệ thịt đóng hộp, fromage… Invertase được ứng dụng trong thủy phân saccharose tạo siro đường nghịch đảo phục vụ cho công nghệ bánh kẹo, nước giải khát… Gluco-isomerase chuyển đổi glucose thành fructose để tăng độ ngọt của sản phẩm đường. Ngoài các enzyme thủy phân vừa nêu trên còn có các enzyme thủy phân khác như lactase, lipase… được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau của công nghệ thực phẩm.
Đầu thế kỷ 20, Nelson và Griffin đã nghiên cứu thành công việc cố định invertase trên than hoạt tính và từ đó đã mở ra một lĩnh vực mới về enzyme cố định. Kể từ 1916 cho tới nay, các công trình nghiên cứu về enzyme cố định và chất mang không ngừng phát triển. Ngày nay, enzyme cố định được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực công nghệ khác nhau như thực phẩm, dược phẩm, nước giải khát, xử lý nước thải.. . Nhóm enzyme tan và cố định được sử dụng nhiều nhất cho công nghệ thực phẩm thuộc nhóm enzyme thủy phân. Các enzyme cố định được sản xuất và thương mại hóa kể từ thập niên 1980 đến nay bao gồm invertase, gluco-isomerase, gluco-amylase, lactase, aminoacylase, hydantoinase, fumarase và aspartase.
Protease là enzyme thủy phân được sử dụng khá phổ biến trong công nghệ thực phẩm. Hiện nay protease cố định vẫn còn được tiếp tục nghiên cứu nhưng chủ yếu là ứng dụng cho lĩnh vực xét nghiệm sinh học và một phần dược phẩm.
Việc ứng dụng protease cố định cho công nghệ thực phẩm còn rất nhiều hạn 2 chế, các công trình nghiên cứu protease cố định được công bố hiện nay thường tập trung vào lĩnh vực dược phẩm hoặc nghiên cứu khả năng cố định của protease trên các vật liệu mới.
Qua những vấn đề vừa nêu ở trên, chúng tôi chọn đề tài “NGHIÊN CỨU CỐ ĐỊNH PROTEASE VÀ ỨNG DỤNG TRONG LĨNH VỰC CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM” với mục đích là tuyển chọn loại protease (pepsin, chymotrypsin, mucorrennin, ferment và bromelain) Có hoạt độ thủy phân cao nhất và tỷ lệ hoạt độ đông tụ sữa trên hoạt độ thủy phân cao nhất để cố định trên các chất mang khác nhau. Ứng dụng chế phẩm protease cố định trong quá trình thủy phân protein và đông tụ sữa theo phương pháp bán liên tục và liên tục.
Các bước thí nghiệm bao gồm:
- Tuyển chọn protease thương phẩm.
- Tuyển chọn chất mang cố định đạt hiệu suất cố định cao nhất.
- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cố định protease.
- Ứng dụng chế phẩm các chế phẩm protease cố định trong quá trình thủy phân protein và đông tụ sữa.
- Xác định nhiệt độ và thời gian bảo quản các chế phẩm protease cố định.
Kết quả nghiên cứu đã cho thấy pepsin và mucorrennin được cố định trên bề mặt hạt calcium alginate hoạt hóa có hoạt độ cao nhất trong các chế phẩm protease cố định. Những thành công mới trong luận án là tạo được hạt calcium alginate hoạt hóa dùng làm chất mang để cố định pepsin và mucorrennin, xác định được thời gian tối ưu của phase1 trong quá trình đông tụ sữa và ứng dụng thành công trong việc tái sử dụng chế phẩm enzyme cố định trong quá trình đông tụ sữa mà protease–hòa tan hoàn toàn không có khả năng này.
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Lược sử về enzyme cố định
Enzyme cố định là những enzyme có thể liên kết với chất mang và có khả năng xúc tác phản ứng chuyển đổi các phân tử cơ chất thành các sản phẩm. Năm 1916 khi Nelson và Griffin thành công trong nghiên cứu cố định invetrase trên than ho[1]t tính và Al (OH) 3 bằng phương pháp hấp phụ, từ năm 1940 – 2005 các nhà nghiên cứu đã tìm kiếm các vật liệu mới và phương pháp trong nghiên cứu cố định enzyme với mục đích nâng cao hoạt tính enzyme cố định so với enzyme hòa tan.
Hiện nay enzyme cố định được sử dụng khá phổ biến trong công nghiệp thực phẩm, nước giải khát, dược phẩm… vì chúng có những ưu điểm như sau: Khả năng dễ tách ra khỏi hỗn hợp phản ứng do đó không sợ trộn lẫn vào sản phẩm cuối cùng (ưu điểm chính), có thể ngừng quá trình phản ứng ở bất kỳ giai đoạn nào khi tách enzyme cố định ra khỏi cơ chất. Ví dụ khi muốn thu hồi các dịch thủy phân các mức độ khác nhau của protein [6] ta có thể ngừng phản ứng bằng cách tách enzyme cố định ra khỏi cơ chất.
Enzyme cố định có khả năng tái sử dụng, có độ bền vững tương đối cao vì vậy chúng rất thuận lợi trong quá trình sử dụng liên tục và tự động hóa. Tuy nhiên enzyme cố định có những nhược điểm như sau: Giá thành enzyme cố định cao hơn so với enzyme hòa tan, hoạt độ riêng của enzyme cố định thấp hơn hoạt 5 độ riêng của enzyme hòa tan và công nghệ sản xuất sẽ bị thay đổi một phần hoặc gần như toàn bộ khi sử dụng enzyme cố định trong quy trình sản xuất [6], [75].
2.2. Các nghiên cứu cố định protease
2.2.1. Các nghiên cứu cố định protease ở Việt Nam Ở Việt Nam, những nghiên cứu cố định enzyme mới bắt đầu ở những năm của thập niên 1990. Riêng các nghiên cứu cố định protease chỉ dừng lại ở mức nghiên cứu các chất mang có khả năng cố định enzyme và tái sử dụng theo tiêu chí xác định hoạt độ chung. Nguyễn Anh Dũng (Luận án Tiến sĩ, Đại học Khoa học Tự nhiên TpHCM, 1999) Đã thành công trong việc cố định urease, trypsin và cellulase trên vật liệu là tinh bột dựa trên kỹ thuật chiếu xạ để ghép acrylamide với tinh bột với mục đích là nghiên cứu chế tạo chất mang mới và rẻ tiền. Các công trình nghiên cứu khác chủ yếu là bước đầu cố định enzyme trên các chất mang khác nhau như: Lâm Kim Châu (Đề tài cấp trường Đại học Khoa học Tự nhiên, 2002) Bước đầu khảo sát sự cố định bromelain trên chất mang như diatomite, CMC. Nguyễn Ngọc Mai (Luận văn Thạc sĩ, Đại học Khoa học Tự nhiên TpHCM, 2005) Bước đầu khảo sát sự cố định amylase và protease được tách chiết từ canh trường nấm mốc trên các chất mang như diatomite, chitosan. Trần Anh Phước (Luận văn Thạc sĩ, Đại học Khoa học Tự nhiên TpHCM, 2005) Bước đầu khảo sát sự cố định protease được tách chiết từ canh trường nấm mốc trên các chất mang như diatomite, CMC, chitosan.
2.2.2. Các nghiên cứu cố định protease ở nước ngoài
Các công trình nghiên cứu ở nước ngoài thường tập trung vào lĩnh vực chế tạo chất mang mới với enzyme cố định là protease hoặc ứng dụng trong dược phẩm như: Sarah Afaq và Jawaid Iqbal (2001) Đã nghiên cứu cố 6 định papain trên gel chelating sepharose được hoạt hóa bằng ion Cu2+ Với mục đích là nghiên cứu khả năng cố định papain cao nhất trên một lượng chất mang ít nhất nhưng về mặt ứng dụng thì tác giả không đề cập tới mà chỉ quan tâm tới giá thành của chất mang khi ứng dụng cố định enzyme [11]. Renato Froidevaux, Nama Nedjar-Arroume, Luc Choisnard, Didier Guillochon và Muriel Bigan (2001) Đã nghiên cứu khả năng thủy phân hemoglobin của pepsin cố định với mục đích là so với pepsin hòa tan.
Việc so sánh chủ yếu là sản phẩm tạo thành có phân đoạn theo yêu cầu của công trình nghiên cứu là LVV-haemorphin-7 và VV-haemorphin-7 [36]. Sun Sufang, Yang Gengliang, Liu Haiyan, Sun Hanwen và Liu Cuifen (2002) Đã nghiên cứu cố định papain trên gel aminopropylsilica với mục đích thí nghiệm là tìm ra một một loại chất mang mới khá rẻ tiền, có khả năng ứng dụng để cố định các loại enzyme khác và ứng dụng trong tách chiết dược phẩm ở mức độ công nghiệp [74]. Liang Ding, Zihua Yao, Tong Li, Qiang Yue và Jia Chai (2002) Đã nghiên cứu cố định papain trên hạt resin methyl methacrylate-divinyl benzene được hoạt hóa bởi glutaraldehyde với mục đích là so sánh papain cố định trên các chất mang khác như hạt silica, chitin và chitosan [31].
Mayur G. Sankalia, Rajshree C. Mashru, Jolly M. Sankalia và Vijay B. Sutariya (2005) Đã nghiện cứu cố định papain trong hạt alginate bằng phương nhốt và ứng dụng trong dược phẩm [70]. Samia A. Ahmed, Shireen A. Saleh và Ahmed F. Abdel-Fattah (2007) Đã nghiên cứu tính ổn định protease kiềm tính của Bacillus licheniformis ATCC 21415 cố định và cải biến với mục đích thí nghiệm là so sánh hiệu suất cố định, hoạt độ cố định … của các chế phẩm protease cố định [12].
------------------------------------
MỤC LỤC
Lời cam đoan
Lời cám ơn
Bảng chữ viết tắt
Danh mục bảng
Danh mục đồ thị và biểu đồ
Chương 1: Mở đầu
Chương 2: Tổng quan tài liệu
2.1. Lược sử về enzyme cố định
2.2. Các nghiên cứu cố định protease
2.2.1. Các nghiên cứu cố định protease ở Việt Nam
2.2.2. Các nghiên cứu cố định protease ở nước ngoài
2.3. Sơ lược về các phương pháp và vật liệu cố định enzyme
2.3.1. Tính chất của chất mang dùng để cố định enzyme
2.3.2. Các phương pháp cố định enzyme
2.4. Protease trong công nghiệp thực phẩm
2.5. Sơ lược quy trình sản xuất fromage
2.6. Tính chất của một số protease thương phẩm (sử dụng trong đề tàinghiên cứu)
Chương 3: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu
Sơ đồ nghiên cứu
3.1. Vật liệu và thiết bị
3.2. Các phương pháp nghiên cứu
Các phương pháp bố trí thí nghiệm
3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH lên hoạt độ protease thương phẩm
3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ lên hoạt độ protease thươngphẩm
3.2.4. Khảo sát khả năng bền nhiệt của protease theo thời gian
3.2.5. Cố định enzyme theo phương pháp hấp phụ (Adsorption method)
3.2.6. Cố định enzyme theo phương pháp nhốt (Entrapment method)
3.2.7. Cố định enzyme lên hạt calcium alginate hoạt hóa theo phương pháp liên kết đồng hóa trị (Covalent binding)
3.2.8. Xác định hiệu suất cố định enzyme
3.2.9. Nghiên cứu khả năng tái sử dụng protease cố định
3.2.10. Nghiên cứu tốc độ dòng chảy của cơ chất ảnh hưởng lên hoạttính enzyme cố định
3.2.11. Nghiên cứu sự ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian bảo quản lên hoạt tính enzyme tự do và enzyme cố định tương ứng. Các phương pháp phân tích
3.2.12. Xác định hàm lượng protein theo phương pháp Lowry
3.2.13. Xác định hoạt độ protease theo phương pháp đo OD ở bướcsóng UV với? = 280 nm 40
3.2.14. Xác định hoạt độ đông tụ sữa
3.2.15. Xác định nitrogen tổng số “NT” theo phương pháp Kjeldahl
3.2.16. Xác định nitrogen formol “NF” (phương pháp Sorensen)
3.2.17. Xác định sự tương quan giữa giá trị OD (? = 280 nm) Với các nồng độ protein-enzyme khác nhau của protease thương phẩm
Chương 4: Kết quả và Biện luận
4.1. Một số nghiên cứu sinh hóa của protease thương phẩm
4.1.1. Xác định hàm lượng protein-hòa tan của 5 loại protease thương phẩm
4.1.2. Xác định hoạt độ thủy phân albumin 2% (w/ v) Của 5 loạiprotease thương phẩm
4.1.3. Ảnh hưởng pH lên hoạt độ thủy phân albumin 2% của 5 loạiprotease thương phẩm
4.1.4. Ảnh hưởng nhiệt độ lên hoạt độ thủy phân albumin 2% của 5 loại protease thương phẩm
4.1.5. Khả năng bền nhiệt của pepsin, chymotrypsin và bromelain theo thời gian
4.1.6. Xác định hoạt độ đông tụ sữa của 5 loại protease thương phẩm
4.1.7. Tuyển chọn protease ứng dụng cho thủy phân protein và đông tụ sữa
4.2. Khảo sát sự cố định pepsin trên các chất mang khác nhau
4.2.1. Xây dựng đồ thị biểu thị sự phụ thuộc nồng độ protein–enzymecủa pepsinTP và mucorrenninTP vào giá trị OD với? = 280 nm
4.2.2. Cố định pepsin trên chất mang vô cơ theo phương pháp hấp phụ
4.2.3. Cố định pepsin trên chất mang hữu cơ theo phương pháp nhốt
4.2.4. Cố định pepsin trên hạt calcium alginate hoạt hóa bởi muối periodate theo phương pháp liên kết đồng hóa trị
4.2.5. Ảnh hưởng pH và nhiệt độ của cơ chất lên hoạt độ chế phẩm
IP-2 (Pepsin đã cố định trong hạt calcium alginate đã được oxidehóa)
4.2.5.1. So sánh ảnh hưởng pH của cơ chất lên hoạt độ chế phẩm
IP-2 và pepsin thương phẩm dạng hòa tan (SP)
4.2.5.2. So sánh ảnh hưởng nhiệt độ của dung dịch cơ chất lênhoạt độ chế phẩm IP-2 và SP
4.2.5.3. Nghiên cứu khả năng tái sử dụng của chế phẩm IP-2trong thủy phân protein
4.3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng pH của DdE tới hiệu suất cố địnhprotein của chế phẩm IM-2 (Mucorrennin đã cố định trong hạtcalcium alginate đã được oxide hóa)
4.3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ protein của DdE tới hiệu suấtcố định protein của chế phẩm IM-2
4.3.3. Xác định hiệu suất cố định HĐĐTS của chế phẩm IM-2
4.4. Nghiên cứu khả năng tái sử dụng của chế phẩm IM-2 và IP-2trong quá trình đông tụ sữa
4.4.1. Nghiên cứu khả năng tái sử dụng của chế phẩm IM-2 trong quátrình đông tụ sữa theo phương pháp bán liên tục
4.4.2. Nghiên cứu khả năng tái sử dụng của chế phẩm IP-2 trong quátrình đông tụ sữa theo phương pháp bán liên tục
4.4.3. So sánh hiệu quả đông tụ sữa bán liên tục giữa chế phẩm IM-2với chế phẩm IP-2
4.4.4. Nghiên cứu khả năng đông tụ sữa liên tục của chếphẩm IM-2
4.4.5. So sánh hiệu quả của hai phương pháp đông tụ sữa liên tụcvà bán liên tục của chế phẩm IM-2
4.5. So sánh ảnh hưởng thời gian và nhiệt độ bảo quản lên hoạt độ củacác chế phẩm enzyme cố định và enzyme hòa tan
4.5.1. Chế phẩm IM-2 và SM thương phẩm
4.5.2. Chế phẩm IP-2 và SP thương phẩm
Chương 5: Kết luận và đề nghị
-----------------------------------
keyword: download luan an tien si, sinh hoc, chuyen nganh, hoa sinh,nghien cuu, co dinh, protease va, ung dung, trong linh vuc, cong nghe, thuc pham, mai ngoc dung
linkdownload: LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC
Nhận xét
Đăng nhận xét