Công nghệ lên men thực phẩm - Sản xuất enzyme glucoamylase - Lê Văn Việt Mẫn

Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCMKhoa Kỹ Thuật Hóa HọcBộ Môn Công Nghệ Thực Phẩm Công nghệ Lên men Thực phẩm GVHD: PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN SVTH: Nguyễn Hồng Thái 60902436 Lê Anh Tuấn 60903085 Nguyễn Bảo Đăng 60900555 Nguyễn Văn Phước Nhẫn 60901826 Nguyễn Huy Lộc 60801164 SẢN XUẤT ENZYME GLUCOAMYLASE BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN BỀ SÂU KHOA HỌC VỀ NGUYÊN LIỆUQUY TRÌNH VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNHCHẾ PHẨM GLUCOAMYLASENỘI DUNG THUYẾT TRÌNHENZYME GLUCOAMYLASEGlucoamylase ( α – glucanglucohydrolase , EC.3.2.1.3 ) là một exoenzyme . Nó xúc tác thủy phân cả hai loại liên kết α – 1,4 glycoside và α – 1,6 glycoside từ đầu không khử trong phân tử amylase và amylopectin tạo ra sản phẩm là đường glucose Người ta còn gọi glucoamylase là amyloglucosidase hoặc γ – amylase .Phân tử lượng glucoamylase nằm trong khoảng 48 – 210kDa . NGUYÊN LIỆUNGUYÊN LIỆU 2. VI SINH VẬTTiêu chí lựa chọn giống để sản xuất ezyme glucoamylase :Không sinh tổng hợp độc tố. Khả năng sinh tổng hợp sản phẩm enzym glucoamylase với hàm lượng nhiều với hoạt tính cao . Khả năng thích nghi nhanh và tốc độ sinh trưởng mạnh. Điều kiện nuôi cấy: đơn giản. Môi trường nuôi cấy: rẻ tiền, dễ tìm. Dễ dàng tách được khỏi môi trường nuôi cấy lỏng để thu nhận enzyme ngoại bào .Chọn nấm mốc Aspergillus Niger NGUYÊN LIỆU 2. VI SINH VẬTVị trí , phân loạiAsp.niger có vị trí phân loại: giới Fungi , lớp Deuteromyces , bộ Moniliales , họ Moniliaceace , giống Aspergillus .NGUYÊN LIỆU 2. VI SINH VẬTb) Đặc điểm hình thái , sinh sảnKhuẩn ty phân nhánh , có vách ngăn , bào tử đính không nằm trong bọc bào tử, màu nâu đen .Asp.niger có nhiều kiểu sinh sản khác nhau : Sinh sản sinh dưỡng , sinh sản vô tính bằng bào tử hoặc sinh sản hữu tính .NGUYÊN LIỆU 2. VI SINH VẬT c) Nguồn cơ chấtNguồn cacbon : Ngoài tinh bột , môi trường cần chứa maltose và dextrinNguồn nitơ : muối vô cơ hay các hợp chất hữu cơ chứa nitơ .Nguồn S,P : photphat và sunphat vô cơ .Nguồn khoáng : các muối của mangan , magie , kẽm cùng các nguyên tố vi lượng khác .NGUYÊN LIỆU 2. VI SINH VẬT d) Điều kiện sinh trưởngNhiệt độ tối ưu : 28 - 35 oC .Độ ẩm tối ưu : 60 – 65% pH tối ưu : 4 – 6.5 NGUYÊN LIỆU  3. NGUYÊN LiỆU CHO MÔI TRƯỜNG NHÂN GiỐNG ( MITS College Of Pharmacy, Department Of Biotechnology, Kodad, Nalgonda, Andhra Pradesh, PIN-508206 , 2012 , Strain improvement of Aspergillus Niger for Glucoamylase by Physical and Chemicalmutagens ) Môi trường lỏng nhân giống nấm sợi Asp.Niger bao gồm các thành phần sau : Pepton : 5g/L ; Glucose : 10g/L ; (NH4)2SO4 : 5g/L ; MgSO4.77H2O : 2g/L ; CaCl2.H2O : 2g/L ; KH2PO4 : 1,5g/L ; K2HPO4 : 0,1g/L ; Nước cất : 1000ml. Môi trường được tiệt trùng ở nhiệt độ 1210C trong 20 phút , sau đó cấy chủng Asp.Niger vào thiết bị nhân giống theo từng cấp nhân giống .NGUYÊN LIỆU  4. NGUYÊN LiỆU CHO MÔI TRƯỜNG LÊN MEN Đối với Asp.Niger để lên men bằng phương pháp bề sâu , chọn môi trường có 65% bột ngô , 0,9% NaNO3 , 0,005% MgSO4 , và 10% nước chiết mầm mạch ( 100g/1l H2O) , và nước máy . SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GiẢI THÍCH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 1.NHÂN GiỐNGThông số kỹ thuật :Độ ẩm của môi trường : 60 – 65%. Nhiệt độ : 28 - 35 oCThời gian : 30 – 36 giờĐộ ẩm của không khí : 85 – 95%.Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nhân giống :Nhiệt độOxiSự khuấy trộnThời gianGiẢI THÍCH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 1.NHÂN GiỐNGNhân giống giai đoạn phòng thí nghiệm :Sau khi chuẩn bị môi trường, tiến hành tiệt trùng môi trường ở 1210C trong 20 phút. Môi trường sau khi tiệt trùng được lắc đều và làm nguội đến nhiệt độ phòng. Giống được nuôi liền trong môi trường đã được làm nguội , và giữ ở nhiệt độ phòng .Nhân giống giai đoạn phân xưởng :Sử dụng thiết bị nhân giống hình trụ đứng có cánh khuấy , bộ phận sục khí và có lớp vỏ áo để điều nhiệt .GiẢI THÍCH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 2.CHUẨN BỊ MÔI TRƯỜNG LÊN MEN Sau khi đã chuẩn bị , môi trường được phối trộn trong thùng phối trộn có cánh khuấy Mục đích : Chuẩn bị Biến đổi : Hóa lýThiết bị : Thùng phối trộn có cánh khuấy Thống số công nghệ :Nhiệt độ phối trộn Tốc độ cánh khuấyGiẢI THÍCH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 3. TIỆT TRÙNG MÔI TRƯỜNG Mục đích : Bảo quản : vô hoạt enzyme, ức chế vi sinh vật.Biến đổi :Biến đổi vật lý : Biến đổi hóa học : Biến đổi hóa lý : Biến đổi hóa sinh :Biến đổi sinh học : Biến đổi về mặt cảm quan :Thiết bị : Thiết bị tiệt trùng dạng bản mỏngThông số công nghệ :Nhiệt độ : 121oCThời gian : 20 – 30 phút Lưu ý : Sau khi tiệt trùng , môi trường được làm nguội bằng thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng để đưa môi trường về nhiệt độ thích hợp để lên men . GiẢI THÍCH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 4. LÊN MEN Mục đích : Khai thác: tạo điều kiện cho mốc phát triển đều trên môi trường nuôi cấy để hình thành hệ enzyme glucoamylase.Biến đổi :Biến đổi vật lý : Biến đổi hóa sinh :Biến đổi sinh học : Các yếu tố ảnh hưởng :Môi trường lên men : Hàm lượng chất khô , pH môi trườngĐiều kiện lên men : Lượng giống cấy , nhiệt độ , thời gian lên men , cung cấp oxyThiết bị : Thiết bị lên men liên tục hình trụ có cánh khuấy , có hệ thống sục khí , hệ thống điều chỉnh nhiệt độ , pH .Thông số công nghệ :Nhiệt độ : 28 – 35oC .Không khí cần sục vào môi trường: 30 – 40m3/m3×giờ GiẢI THÍCH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 5. LY TÂMMục đích : Khai thác: Tách sinh khối ra khỏi canh trường sau lên men.Biến đổi :Biến đổi hóa học: Biến đổi vật lý:Biến đổi hóa lý:Thiết bị : Thông số công nghệ :Nhiệt độ : 15 – 20 oCThời gian : 4 – 5 phút . GiẢI THÍCH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 6. TÁCH VÀ TINH SẠCH ENZYMEa) Siêu lọcMục đích : Khai thác: làm giảm hàm lượng các chất có phân tử lượng nhỏ ra khỏi dung dịch enzyme thô.Biến đổi :Biến đổi vật lýBiến đổi hóa họcThiết bị : Thiết bị membrane có dạng hình trụ, bên trong chứa nhiều ống trụ nhỏ đặt song song với nhauThông số công nghệ :Áp lực thẩm thấu: 6.9 bar.Nhiệt độ phòng .Đường kính mao quản trung bình từ 2 đến 50nm. GiẢI THÍCH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 6. TÁCH VÀ TINH SẠCH ENZYMEb) Tinh sạch enzyme bằng phương pháp lọc gelMục đích : Khai thác: tách các protein ra khỏi nhau để thu được enzyme tinh khiết.Biến đổi :Biến đổi vật lýBiến đổi hóa họcThiết bị : sử dụng gel sephadex làm vật liệu nhồi cộtThông số công nghệ :Chọn cột sắc ký Sephadex G-100 Cột có kích thước 2,6 x 60 cm Sử dụng dung dịch đệm sodium phosphate 0,03M , pH 7,2 để ổn địnhcột . GiẢI THÍCH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 6. TÁCH VÀ TINH SẠCH ENZYMEĐánh giá hiệu quả của quá trình tinh sạchPhương pháp xác định hoạt tính glucoamylase :Nguyên tắc: ta sẽ xác định hoạt tính của enzyme dựa vào cường độ màu với iod khi đo ở bước sóng 520nm. Hoạt tính glucoamylase được biểu thị bằng lượng glucose giải phóng bởi enzyme trong 1 phút ở 400C từ 1g tinh bột. Xác định độ tinh sạch của enzyme : bằng phương pháp điện di Điện di trên gel Sodium dodecyl sulfate – polyacryamide 10% (SDS PAGE) được thực hiện theo phương pháp của Laemmli (Tipton 1992) trên thiết bị điện di APLELEX với nguồn Electronforesis power supply ST 1006T. Mẫu chạy điện di phải giữ trong điều kiện -200 – 10C. GiẢI THÍCH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 7. SẤYMục đích : Chế biến : Tạo sản phẩm dạng bột.Bảo quản: Quá trình sấy làm giảm hàm ẩm, từ đó ức chế vi sinh vật.Biến đổi :Biến đổi vật lýBiến đổi hóa họcBiến đổi hóa lýThiết bị : Sử dụng thiết bị sấy phun có đáy hình nón .Thông số công nghệ :Độ ẩm của sản phẩm: <5%.Nhiệt độ khí đầu vào: 150 – 2500C. SẢN PHẨM Quy trình sản xuất sẽ tạo ra chế phẩm glucoamylase dạng rắn .Chỉ tiêu vật lý:Trạng thái vật lý: rắn.Nhiệt độ hoạt động tối ưu: 58 – 600C.Chỉ tiêu hóa học:pH hoạt động tối ưu: 4.Chỉ tiêu hóa sinh:Chế phẩm dạng rắn: 150,000 U/g.Các thông tin khác:Chế phẩm dạng rắn: 20 kg/túi.Phạm vi sử dụng : là tác nhân đường hóa trong quá trình sản xuất cồn, rượu bia, calci lactate Lê Bạch Tuyết (chủ biên), Các quá trình công nghệ cơ bản trong sản xuất thực phẩm, Trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh.Lê Ngọc Tú (chủ biên), Hóa sinh công nghiệp, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội, 2004.Lê Văn Hoàng , Các quá trình & thiết bị công nghệ sinh học trong công nghiệp, Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật, 2004.Lê Văn Việt Mẫn, Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa và thức uống – tập 1 – Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa, Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia thành phố Hồ Chí Minh, 2004.Nguyễn Đức Lượng (chủ biên), Công nghệ enzym, Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia thành phố Hồ Chí Minh, 2004.PTS. Nguyễn Đức Lượng – Nguyễn Chúc – Lê Văn Việt Mẫn, Thực tập vi sinh vật học thực phẩm, Trường Đại Học Bách Khoa TP. HCM.Mark C. Porter, Handbook of Industrial Membrane Technology, published in the United States of America by Noyes Publications, 1990.Nguyễn Đức Lượng , Công nghệ vi sinh – tập 2 - Vi sinh vật học công nghiệp , Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia thành phố Hồ Chí Minh, 2002.TÀI LIỆU THAM KHẢOCÁM ƠN THẦY VÀ CÁC BẠN ĐÃ CHÚ Ý LẮNG NGHE!