Sản xuất glucoamylase theo phương pháp lên men bề mặt - Ngô Hoàng Hiền Triết

Sản xuất glucoamylase theo phương pháp lên men bề mặtNgô Hoàng Hiền TriếtTrần Tấn LộcBùi Thiên DuyVũ Minh TriếtĐinh Viết ĐệNỘI DUNG THUYẾT TRÌNH2. QUY TRÌNH VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH1. NGUYÊN LIỆU3. SẢN PHẨMVi Sinh vật- Giống Aspergillus: có khoảng 200 loài :Aspergillus niger, Aspergillus oryzae, Aspergillus sojae,có giá trị sử dụng trong sản xuất enzyme, rượu, axit hữu cơ- Chủng nấm mốc Aspergillus niger phân lập từ hạt chứa nhiều dầu như: hạt đậu nành, đậu phộng, hạt ngũ cốc, hạt bắp; Aspergillus niger cũng được phân lập từ các sản phảm lên men cổ truyềnĐặc điểm sinh học của Aspergillus niger+ Nhiệt độ sinh trưởng: tối ưu 28 – 350C+ Độ ẩm môi trường: 60 – 65% + Sinh trưởng và phát triển khi có mặt O2 ở pH tối ưu là 4 – 6.5Vi Sinh vậtKiểu sinh sản Asp.niger + Sinh sản sinh dưỡng+ sinh sản vô tính bằng bào tử+ sinh sản hữu tính.Nguồn cơ chất dùng cho Asp.niger + Nguồn C: Thường là hợp chất hữu cơ trong đó chủ yếu là gluxit+ Nguồn Nitơ: Muối vô cơ hoặc các axit amin có nguồn gốc từ dịch thủy phân protein+ Nguồn khoáng và các chất kích thích sinh trưởng: Các muối khoáng có Fe, Mn, Zn, + Nguồn P,S: Từ các muối vô cơVi Sinh vậtTiêu chí chọn giống+ Khả năng sinh tổng hợp enzyme glucoamylase mạnh với số lượng lớn, hoạt tính cao+ Khả năng sử dụng các nguyên liệu rẻ tiền, dễ kiếm + Chế phẩm enzyme cần thu nhận dễ dàng tách ra khỏi các tạp chất môi trường và sinh khối của nấm mốc giống+ Giống phải có tính thích nghi cao+ Giống phải có tốc độ sinh sản và phát triển rất mạnh + Tốc độ trao đổi chất mạnh + Giống phải ít bị thoái hóa trong quá trình bảo quản Vi Sinh vậtThành phần chính: Cám mì và cám gạo+ Tỉ lệ cám mì/Cám gạo = 7/3+ Tiêu chuẩn chất lượng cám mì, cám gạo theo qui định của Bộ Nông nghiệp – phát triển nông thônMôi trường lên menChất bổ sung% (Khối lượng)K2HPO40.001MgSO40.005FeSO4.7H2O0.1NaNO30.9Mùn cưa10Môi trường nhân giốngCơ chấtHàm lượngPepton5g/lGlucose10g/l(NH4)2SO45g/lMgSO4.7H2O2g/lCaCl2.H2O2g/lKH2PO41,5g/lK2HPO40,1g/lNước cất1000mlNhân giốngNấm mốcTrích liNướcBãSấy thăng hoaPhối trộnĐóng góiChế phẩm enzymeLi tâmBãTrộnTiệt trùngCấy giốngLên menNghiềnSiêu lọc UFQuá trình nhân giống+ Mục đích công nghệ: chuẩn bị cho quá trình cấy giống+ Thiết bị: Sử dụng các thiết bị nhân giống trong phòng thí nghiệm và thiết bị nhân giống hình trụ có cánh khuấy+ Nhiệt độ môi trường nhân giống: 28 – 32oC+ Độ ẩm môi trường: 60 – 65%Cơ chấtHàm lượngPepton5g/lGlucose10g/l(NH4)2SO45g/lMgSO4.7H2O2g/lCaCl2.H2O2g/lKH2PO41,5g/lK2HPO40,1g/lNước cất1000mlTrộn+ Mục đích công nghệ: chuẩn bị cho quá trình lên men+ Các biến đổi của nguyên liệu:Thiết bị phối trộn dạng thùng quayThông số công nghệ+ Nguyên liệu cho vào với thể tích khoảng 50 – 60% thể tích thùng+ Tỉ lệ phối trộn: cám mì/cám gạo = 7/3+ Tốc độ quay của thùng = 1/2 tốc độ giới hạn+ Nhiệt độ phối trộn: 28 – 30oC+ Thời gian phối trộn: 15 phútTiệt trùng+ Mục đích: Chuẩn bị cho quá trình lên men+ Các biển đổi của nguyên liệu:+Thiết bị: Thiết bị tiệt trùng dạng nằm ngang+ Thông số công nghệ: Nhiệt độ: 1210C Thời gian: 20 – 30 phútCấy giống+ Mục đích công nghệ: Chuẩn bị cho quá trình lên men thu nhận chế phẩm enzyme glucoamylase + Các biến đổi của nguyên liệu: không có biến đổi đáng kể+Thiết bị: Thiết bị phun bào tử vi sinh vật+ Thông số công nghệ: -Tỉ lệ giống cấy: 5 - 10% v/vLên men+ Mục đích công nghệ: Khai thác, lên men nhằm thu nhận chế phẩm enzyme glucoamylase+ Các biến đổi diễn ra trong quá trình lên men:+ Các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình lên men: Môi trường lên men: pH, khối lượng cơ chất Điều kiện nuôi cấy: Độ ẩm, nhiệt độ, hàm lượng khí Oxi, thời gian lên men Giống nấm mốcThiết bị: Sử dụng buồng nuôi cấy bề mặt+ Thông số công nghệ: Nhiệt độ không khí: 22 – 32oC Độ ẩm không khí: 96 – 98% Thời gian nuôi cấy: 54hNghiền+ Mục đích công nghệ: chuẩn bị cho quá trình trích ly+ Các biến đổi của nguyên liệu:+ Thiết bị: Thiết bị nghiền đĩa dạng pin-disc :+ Thông số công nghệ: Vận tốc quay của dĩa: 5000-7000rpm Kích thước nguyên liệu vào: Kích thước sản phẩm ra:Trích li+ Mục đích công nghệ: khai thác+ Các biến đổi của nguyên liệu:+ Thiết bị: Thiết bị trích ly 1 bậc+ Thông số công nghệ: Nhiệt độ: tnước = 25 – 280C Tỉ lệ nguyên liệu/dung môi (nước) = 1/2 (v/v)Li tâm+ Mục đích công nghệ: Khai thác tách sinh khối ra khỏi dung dịch sau trích ly+ Những biến đổi trong quá trình ly tâm+Thiết bị: Thiết bị ly tâm dạng dĩa+ Thông số công nghệ Nhiệt độ : 15 – 20 oC Thời gian : 4 – 5 phútSiêu lọc UF+ Mục đích công nghệ:- Chuẩn bị: cho quá trình sắc ký trao đổi ion.- Khai thác: sau quá trình phân riêng, nồng độ enzyme trong dung dịch sẽ tăng+ Các biến đổi của nguyên liệu + Thiết bị: thiết bị mô hình sợi sử dụng màng siêu lọc (UF)Thiết bị phân riêng bằng mô hình sợi Thông số kỹ thuật: + Nhiệt độ làm việc: 28-30oC + Dải pH làm việc: 2~13 + Khả năng chịu Clo: 100ppm + Hàm lượng Clo quá mức: 200ppm + Áp lực làm việc lớn nhất: 0.25 Mpa + Độ đục sau lọc < 0.1NTU + Loại bỏ tạp chất:100%Sấy thăng hoa + Mục đích- Chế biến: : quá trình sấy sẽ tách bớt nước ra khỏi bán thành phẩm - Bảo quản: giảm giá trị hoạt độ của nước, ức chế hoạt động của enzyme + Các biến đổi của nguyên liệu:-Vật lí: Nhiệt độ nguyên liệu giảm, các tính chất vật lí của nguyên liệu như hình dạng, kích thước, khối lượng, tỉ trọng, độ giòn, sẽ thay đổi-Hóa học: không có biến đổi đáng kể-Hóa lí: sự chuyển pha của nước từ lỏng thành rắn và từ rắn thành hơi-Sinh học: không có biến đổi đáng kể. -Hóa sinh: không có biến đổi đáng kể+ Thiết bị: thiết bị sấy thăng hoaBuồng chân khôngBộ phận gia nhiệt bằng bức xạBộ phận gia nhiệt bằng phương pháp dẫn nhiệtNguyên liệu cần sấyBộ phận ngưng tụCửa kết nối với hệ thống chân không+ Thông số công nghệ:- Áp suất trong bình thăng hoa : 27-133 Pa- Nhiệt độ: không quá 40-50oC- Độ ẩm nguyên liệu: tùy từng loại nguyên liệuPhối trộn+ Mục đích:- Hoàn thiện: giai đoạn này ta trộn các chất bảo quản và chất ổn định hoạt tính enzyme vào để bảo quản và hoàn thiện sản phẩm.+ Các biến đổi của nguyên liệu:+ Thiết bị: Thiết bị trộn bột khô hình chữ V.+ Thông số công nghệ:- Nhiệt độ: nhiệt độ thường- Thời gian trộn: 10 – 15 phút- Tốc độ quay: 15 vòng/phútĐóng gói+ Mục đích: hoàn thiện sản phẩm, dễ dàng trong bảo quản và vận chuyển, thương mại + Các biến đổi của nguyên liệu+ Thiết bị: thiết bị đóng gói dạng bột, hạt rời.Sản phẩmChế phẩm glucoamylase dạng rắn+ Chỉ tiêu vật lý: Trạng thái rắn. Độ ẩm:+ Nhiệt độ hoạt động tối ưu: 58 – 600C. + Chỉ tiêu hóa học: pH hoạt động tối ưu: 4+ Chỉ tiêu hóa sinh: hoạt độ 150,000 U/g. + Các thông tin khác: 25 kg/túi. + Phạm vi sử dụng: là tác nhân đường hóa trong quá trình sản xuất cồn, rượu bia,...Bảo quản enzyme Nhiệt độThêm phụ gia bảo quảnTài liệu tham khảoLê Văn Việt Mẫn, Công nghệ chế biến thực phẩm, Nhà xuất bản đại học quốc gia Tp. Hồ Chí Minh, 2010.Lê Ngọc Tú và cộng sự, Hóa sinh cộng nghiệp, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2004, 443 trangNguyễn Đức Lượng, Vi sinh vật học công nghiệp, tập 1, 2, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, 2002.Nguyễn Thị Lệ Ngọc, Nghiên cứu Các điều kiện tối ưu cho hoạt động của enzyme glucoamylase từ một số chủng nấm mốc và ứng dụng, Tp.Hồ Chí Minh, 2010Hoàng Bá Thanh Hải, Nghiên cứu sự tổng hợp các đặc tính và ứng dụng của enzym glucoamylase ở dạng hòa tan và dạng cố định thu nhận từ canh trường một số chủng nấm mốc, Tp.Hồ Chí Minh, 2010PGS.TSKH Lê Văn Hoàng, Các Quá Trình Và Thiết Bị Công Nghệ Sinh Học Trong Công Nghiệp, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 356 trangCảm ơn thầy và các bạn đã theo dõi