1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÁI NGUYÊN
KHOA CNSH-CNTP
o0o
Bài tiểu luận
Tìm hiểu về enzym Mannanase và
Ứng dụng trong ngành công nghiệp giấy Giảng viên: TS.Nguyễn Văn Duy
Lớp: K42- CNTP
Nhóm thực hiện: 6
Chuyên đề: 7 Thái Nguyên, 10/2012

2

Danh sách thành viên nhóm:

1.Trần Huy Hoàng
2.Nguyễn Thị Hồng (DTN1053170024)

III. Kết luận
IV. Tài liệu tham khảo 4

PHẦN I. ĐẶT VẤN ĐỀ

Mannanases là hydrolases glycoside làm suy giảm mannans và
heteromannans. Hydrolases glycoside là một nhóm phổ biến rộng rãi của các
enzym thủy phân polysaccharides.
Enzym endo- beta-1,4-mannanase là một thành viên trong gia đình
mannase đã có nhiều ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm và đồ uống, công
nghiệp sản xuất thức ăn gia súc, công nghiệp khai thác dầu mỏ và khí đốt, trong
xử lý ô nhiễm môi trường. Ngoài ra enzyme này còn được ứng dụng rộng rãi
trong công nghiệp sản xuất bột giấy và giấy.
Công nghiêp giấy là một ngành kinh tế quan trọng cần được ưu tiên phát
triển phù hợp với đường lối đổi mới của nền kinh tế, với tiến trình công nghiệp
hóa hiện đại hóa của đất nước.
Bên cạnh đó, với thực trạng hiện nay và trước tình hình mới, vấn đề đáp
ứng các yêu cầu về bảo vệ môi trường của công nghiệp giấy đang hết sức cấp
bách. Vì vậy song song với áp dụng các biện pháp kịp thời về sử lý chất thải,
việc cải tiến công nghệ nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế và giảm thiểu ảnh
hưởng đến môi trường cần được quan tâm đúng mức.
Để hiểu thêm về mannanase và khả năng ứng dụng của nó trong ngành
công nghiệp sản xuất giấy. Chúng em xin được làm bài tiểu luận “ enzym
mannanase và ứng dụng của enzym trong ngành công nghiệp giấy”.

mục tiêu quá trình thủy phân các polysaccharides phức tạp trong mô thực vật
thành các phân tử đơn giản như: Manno-oligosaccharides và mannoses.

6

Endo-beta-1,4- mannanase là enzyme thủy phân liên kết 1,4-beta-
manopyranozit trong mạch chính của mannan và heteropolysaccharide có chứa
đường mannanose, galactomanna, glucomanna.
Sự thủy phân manna có chứa các polysaccharide bằng beta-mannanase tạo
ra các mano-oligosaccharide và một chuỗi các oligosaccharide chứa D-manose,
D-glucose và D-galactose.
2.1 Nguồn gốc
Nguồn thu mannanase rất phong phú: từ vi khuẩn, nấm mốc, nấm men, tảo
nước ngọt, tảo biển, hạt nảy mầm và cả động vật.
Trên thế giới mannanase được sản xuất trên quy mô công nghiệp nhằm
phục vụ cho nhiều ngành như: công nghiệp giấy, thức ăn chăn nuôi, dược
phẩm Ngoài ra, còn có cả sản xuất cà phê hòa tan.
Mặc dù một số mannanase sản xuất từ nguồn vi khuẩn có sẵn, chỉ có một
ít được khai thác thương mại để làm giống tự nhiên hoặc tái tổ hợp, trong số
này, những cái quan trọng là: Bacillus sp, Streptomyces, Caldibacillus
cellulovorans, Caldicellulosiruptor Rt8B, Caldocellum saccharolyticum.
Tuy nhiên, việc sử dụng mannanase trong các ngành công nghiệp còn hạn
chế do hiệu suất sinh tổng hợp enzym này của vi sinh vật tự nhiên còn thấp, chi
phí sản xuất enzym còn cao. Mặt khác, các chủng sinh tổng hợp mannanase
trong tự nhiên thường đồng thơi sinh tổng hợp nhiều loại enzym khác làm ảnh
hưởng đến hiệu quả sử dụng enzym.
Ngày nay, cùng với sự tiến bộ của khoa học, đặc biệt là sự phát triển của
các kĩ thuật sinh học phân tử tạo ra tiềm năng lớn để sản xuất mannanase từ vi
sinh vật. Công nghệ gen cung cấp khả năng để hiện thị chỉ một loại enzym
mong muốn trong các vật chủ mà không sinh tổng hợp enzym có liên quan, do


Hình 2.2: Cấu tạo phân tử manan

9

Mannanase (beta-1,4-mannan mannohydrolase) phân cắt liên kết beta-1,4-
mannosit trong mạch mannan do vậy nó xúc tác thủy phân mannan,
glucomannan, galactomannan và galatoglucomannan tạo thành mannobiose,
mannotriose và hỗn hợp các oligosaccarit. Quá trình này phụ thuộc vào cấu tạo
của cơ chất và lượng sản phẩm tạo thành.
Hình 2.3: Cơ chế tác dụng của endo-beta-1,4-mannanase 10

2.4: Một số tính chất của endo-beta-1,4-mannanase

Endo-beta-1,4-mannanase có đặc tính khác nhau, tùy thuộc vào nguồn
gốc thu nhận. Ví dụ:
bang ). Tuy nhiên chỉ có một số cho hiệu quả tương đối cao mới được sử dụng. 13
Loại bột giấy Chiều dài (mm) Đường kính (mm) Tỷ lệ(L/D)
Gỗ mềm
Gỗ cứng
4
2
40
22
100
90
Bột rơm, rạ:
Rơm, lúa
Cỏ

0,5
1,1

9
10

6
110
Bã mía 1,7 20 80
Tre, lứa 2,8 15 180 Để biến gỗ thành bột giấy, cần làm mềm hoặc hoà tan phần lignin (chất kết
dính các bó sợi tạo nên cầu trúc chặt chẽ của gỗ), từ đó các bó sợi sẽ được giải
phóng. Dưới tác dụng của hoá học hoặc cơ học, các sợi xenlulô sẽ được tách rời
ra và tạo nên huyền phù đồng nhất trong nước. 15
2. Vai trò của endo-beta-1,4-mannanase trong công nghiệp sản xuất giấy
2.1 Quy trình tẩy trắng bột giấy gỗ bằng enzym endo-beta-1,4-mannanase
16

Phần lớn tiềm năng ứng dụng của mannanase là trong việc sử dụng enzyme
đó để tấy trắng bột giấy. Để bột gỗ được hòa tan trước tiên phải tách và loại bỏ
lignin. Trước đây việc loại bỏ là phá hủy mối liên kết lignin trong
hemicelluloses, được tiến hành trong dung dịch kiềm. Mặt hạn chế của phương
pháp này là chỉ đạt hiệu quả cao với bột gỗ mềm và nó cũng gây vấn đề ô
nhiễm đến môi trường. Việc sử dụng enzyme mananase trong tẩy trắng bột giấy
không những mang lại kết quả tốt như việc sử dụng dịch kiềm để loại bỏ lignin
mà còn khắc phục được những vấn đề về ô nhiễm môi trường. Đây là lợi ích to
lớn mà công nghệ tẩy trắng bột giấy cần quan tâm. Nó thực sự khả thi, tuy
19

2.2.3: Ảnh hưởng của nhiệt độ
20 2.2.4: Ảnh hưởng của thời gian thủy phân 21 PHẦN III. KẾT LUẬN
Mannanase có nhiều ứng dụng trong các quá trình công nghiệp, nhu cầu
sử dụng enzym này trong từng lĩnh vực là rất lớn. Enzym mananase là enzym
sử dụng chính trong việc cải thiện chất lượng của thực phẩm, thức ăn chăn
nuôi. Đặc biệt là trong công nghệ tẩy trắng sản phẩm từ gỗ như giấy.
Trước đây, việc loại bỏ là phá huỷ mối liên kết lignin trong hemicellulose,
được tiến hành trong dung dịch kiềm. Mặt hạn chế của phương pháp này là chỉ

4. Đặng Thị Thu, Lê Ngọc Tú, Tố Kim Anh, Phạm Thị Thu Thủy,Nguyễn Thị
Xuân Sâm. Công nghệ enzyme. NXB Khoa Học & Kỹ Thuật Hà Nội, 2003.
5. Hồ Sỹ Tráng. Cơ sở khoa học gỗ và xenlulose. Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật.
6. KS.Nguyễn Tôn Quyền. KS.Huỳnh Thạch. KS.Vũ Bảo, Cẩm nang ngành lâm
nghiệp. 2006