TRƯỜNG ĐẠI HỌC THÀNH TÂY
Khoa công nghệ nông thực phẩm Lớp k2b-cnsh2

Đề tài:

ứng dụng công nghệ enzyme xử lý ô nhiễm ___
môi
trường
Ạ«

Nhóm trình bày:

NGUYỄN THANH LIÊM NGUYỄN MINH HIẾU NGUYỄN VẰN LUẨN vữ VĂN
PHƯƠNG

1


MỤC LỤC
IẽĐăt vấn đề

•

IIế Tổng quan
1Ề Khái niệm ôi nhiễm môi trường
2ề Thực trạng ô nhiễm môi trường tại việt nam
3. Cơ sở của việc ứng dụng công nghệ Enzyme

III. ứng dụng của các Enzyme trong xử lí môỉ trường
1Ề Enzyme Oxỉdoreductase
2ế Các enzyme Hydrolase trong xử lý môi trường



dụng cả ở vùng nồng độ chất ô nhiễm môi trường cao, một số Enzym riêng
biệt có tác dụng trên phạm vi rộng PH, nhiệt độ và độ mặn, không gây ra
những biến đổi bất thường, không gây ra các cản trở phá vỡ cân bằng sinh
thái.
Cho tới nay, người ta đã biết được khoảng 3000 Enzym , tất cả đều được
gọi tên và xếp vào hệ thống phân loại gồm 6 lớp trong đó còn các lớp phụ,
nhóm. Các chất độc hại trong môi trường thường là các chaatsb hữu cơ có
vòng thơm như các hợp chat phenol, amin vòng hoặc các họp chất
phospho.Để đạt được mục đích xử lí môi trường cần phải phá hủy hoặc loai
bỏ các chất độc nêu trên. Các Enzyme phẩn ứng oxi hóa khử thuộc lớp 1
(oxidoreducta.se) và các Enzyme xúc tác phản ứng thủy phân thuộc lớp
3(hidrolase) có vai trò tích cực trong việc này.
Với mục đích tìm hiểu rõ hơn về ứng dụng công nghệ Enzyme
trong xử lý môi trường chúng em thực hiện bài thảo luận : “ứng dụng công nghệ
enzyme vào xử lý ô nhiễm môi trường”


II TỔNG QUAN

lẳ Khái niệm ô nhiễm môi trường
Ô nhiễm môi trường là tình trạng môi trường bị ô nhiễm bởi các chất
hóa học, sinh họcẽẽẽ gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người, các cơ thể
sống khác.
Đề tài:
Ồ nhiễm môi trường là vấn đề cấp thiết và thu hút sự quan tâm của rất nhiều
cá nhân, tổ chức cũng như nhiều quốc gia trên thế giới. Các công nghệ xử lý rác
thải được sử dụng hiện nay đều vấp phải các vấn đề môi trường về lâu dài. Trong
khi đó xử lý ô nhiễm môi trường bằng biện pháp sinh học, đặc biệt là việc ứng

cũng như các sản phẩm của quá trình chuyển hóa enzym sẽ làm cơ sở cho việc
sản xuất các chế phẩm.

III. ứng dụng của các Enzyme trong xử lí môi trường

lẳ Enzyme Oxỉdoreductase
1ệ 1. Các enzyme peroxidase phân lớp EC 1 ễ 11
a.
Enzyme Catalase (ký hiệu EC 1 ễ 11 ễ 1.6):
Xúc tác phản ứng đặc hiệu phân huỷ H202.
Có thể phân huỷ formaldehyde, formic acid và alcohol - là những chất độc
hại với môi trường, được thải ra trong nước thải của các nhà máy chế biến sữa,
pho mát hoặc các nhà máy dệt, sợi.
This is the Enzyme Catalase

b.
Peroxidase củ cải ngựa (Horseradish peroxidase -HRP) có ký hiệu EC
1.11.1.7 Tác động như catalase, xúc tác phản ứng đặc hiệu.
HRP có thể xúc tác phản ứng oxy hoá các hợp chất thơm độc bao gồm
phenol, biphenol, aniline, benzidine, các hợp chất thơm dị vòng như
hydroxyquinoline và arylamine carcinogen như benzidine và naphthylamine =>
Sản phẩm phản ứng được polyme hoá hình thành các chất kết tủa có thể dễ dàng
loại bỏ khỏi nước thải nhờ quá ừìĩỉh lắng đọng hoặc lọc


HRP đặc biệt phù hợp với xử lý nước thải bởi nó giữ nguyên hoạt tính
ở phạm vi pH và nhiệt độ rộng.

c. Chloride peroxidase (ký hiệu EC 1.11.1.10)
* Xúc tác phản ứng đặc hiệu.

L-galactonolactone oxidase từ nấm men Candida norvegensỉs có thể được
dùng để biến galactose từ quá trình thủy phân lactose trong dịch sữa chua
thành axit L-ascorbic. Enzyme này đã được thử nghiệm xử lý nước thải của
nhà máy chế biến sữa.
lẻ3ẻ Một số enzyme phân lớp khác: Polyphenol oxidase
Gồm hai phân họ: tyrosinase và laccase. Hoạt tỉnh của
cả hai họ đều cần sự cỏ mặt của oxy phân tử nhimg
không cần cổ mặt các coenzyme.
Tyrosinase EC 1.14.18.1:
Còn gọi là polyphenol oxydase hay phenolase hay catecholase

*XÚC tác cho hai phản ứng liên tiếp:
Phản ứng thứ nhất phản ứng thuỷ phân monophenol nhờ oxy phân tử thành
các o-diphenol.
Phản ứng thứ hai: phản ứng dehydrogen hoá các o-diphenol nhờ oxy thành
các o-quinon. Các quinon thường không bền và bị polime hoá không cần
enzyme thu được các họp chất không tan trong nước và dễ dàng bị loại bỏ nhờ
quá trình kết tủa đơn giản.
Tyrosinase cố định trên chitosan cho kết quả xử lý họp chat phenol rất hiệu
quả (loại bỏ phenol 100%)
* Laccase (EC 1.10.3.2)
Là một enzyme kim loại xúc tác cho phản ứng oxy hoá hydroquinone
thành benzoquinone.
12


Trong trung tâm hoạt động của enzyme này có ion Cu2+ tham gia.
Dùng laccase cố định ừên chất mang để xử lý các thuốc nhuộm
anthraquinonic làm giảm tới 80% độ độc của các thuốc nhuộm này.


- Maltase cắt liên kết a(l~4) của maltose tạo thành glucose.
- a(l~6)~gluosidase cắt liên kết phân nhánh a(l-6) của amylopectin để tạo
thành các đoạn amylose.
=> Các enzyme này có ý nghĩa quan trọng ừong việc phân hủy phế thải chứa các
nguồn tinh bột từ các làng nghề làm bún, bánh đa, chế biến nông sản ngô khoai,
sắn
* Từ các phế thải lương thực này, nhờ các amylase có thể dùng để sản xuất
alcohol.
* Cũng nhờ các enzyme đường hoá a-amylase và glucoamylase, từ các phế thải
lương thực chứa tinh bột của các dây chuyền quy ứình chế biến thức ăn có thể
sản xuất màng bao gói có tính chất phân huỷ quang học và sỉnh học

14


2.2. Các enzyme phân huỷ cellulose
Có khả năng thủy phân chất thải chứa cellulose, chuyển hoá các hợp chất
kiểu lignocellulose và cellulose ừong rác thải tạo nguồn năng lượng thông qua
các sản phẩm đường, ethanol, khí sinh học hay các các sản phẩm giầu năng
lượng khác.

VD: từ các chất thải nhà máy giấy như các sản phẩm từ bột giấy và giấy có thể
thu nguồn năng lượng như ethanol.
Trong cấu trúc của cellulose chủ yếu là liên kết P"(l-4) glucosit. Để phá huy hoàn
toàn cấu trúc của polysaccharide cần có các Cellulase với những tác động đặc
trưng và riêng biệt.
2.3ẻ Các enzyme thủy phân pectin
Pectin là heterosaccharide của thành tế bào thực vật, có cấu tạo mạch dài tạo
15


Pseudomonas marỉnoglutỉnosa và Aeromonas hydrophỉla có thể cố định trong
canxi alginat để thực hiện các phản ứng liên tục thu được sản lượng cao trong các
phản ứng thủy phân thịt cá

Aeromonas hydrophila

Bacillus

2ế5ẵ Các enzyme phá huỷ hạp chất chứa halogen p y **
Có 2 loại haloalkane dehalogenase và haloacid dehalogenase.
Rất nhiều enzyme có vai trò trong việc khử chlo như: o 4chlorobenzoate dehalogenase o 4-chlorobenzoyl-CoA
dehalogenase o atrazine chlorohydrolase o 2-haloacid
dehalogenase o 2-haloacid dehalogenase
YD: Atrazine là một chất độc diệt cỏ (herbicid) hầu như hoàn toàn không tan
trong nước (33mg/lít), nồng độ cho phép trong nước là 0,2 mg/lít.
Một số chủng vi sinh như Pseudomonas sp. strain ADP có khả năng chuyển
hoá atrazine, tiết ra Atrazine chlorohydrolase xúc tác phản ứng chuyển hoá
17


atrazine.

Pseudomonas sp.

■=> Bằng phản ứng Atrazine chlorohydrolase, atrazine độc, không tan có thể
chuyển hoá các sản phẩm tan được và không độc
3. Các lóp enzyme khác 3.1.

Enzyme tham gia vào quá trình khử độc


giảm hiệu suất các chất cổ hoạt tính bề mặt xuống tới nồng độ 750 mgdm-3 Enzyme
này đặc hiệu với các gốc alkyl sulfate, và có thể phá huỷ hoàn toàn gốc alkyl sulfate,
alkyl ethoxy sulfate hoặc aryl sulfonate ừong các chất có hoạt tính bề mặt
Tuy nhiên, ừên thực tế, enzyme này không thể tấn công các alkane
sulfonateế

Alkylsulfatase

3.3. Enzyme xử lý chất thảỉ
xyanua
Mỗi năm có khoảng 3 triệu tấn xyanua được sử dụng ừên toàn thé giói vào các mục
đích công nghiệp khác nhau như các sản phâm hoá học trung gian, tổng hợp tơ sợi,
cao su và dược liệu cũng như các mỏ quặng và mạ kim
Ngoài ra, nhiều loài thực vật, vi sinh vật và côn trùng cũng có khả năng thải
ra HCN cùng với các enzyme thủy phân.
Xyanua sẽ ức chế quá trinh ừao đổi chất, có thể gây chết người và các sinh
vật khác.
=> Loại bỏ chúng trước khi thải ra môi trường.
Cyanide hydratase hay formamide hydrolyase là một enzyme có khả năng
chuyển hoá cyanide trong nước thải công nghiệp thành amoniac và formate thông
qua một bước phản ứng.

20


Cyanide hydratase được phân lập từ một vài loại nấm như Gloeocercospora
sprrghỉ, Stemphylỉum lotỉ.
Một số vi khuẩn Gram (-) như Alcalỉgenes denitrificans cũng tiết ra
cyanidase có ái lực độ bền cao và có khả năng loại xyanua ở nồng độ rất thấp.


một loạt các hợp chất thơm và béo. Trong số các chủng đó của chế phẩm có
các chủng có khả năng sống trong phổ PH rộng. Một số có khả năng phát triểm
trong điều kiện hảo khí hay hiếu khí. Như vậy chế phẩm có khả năng xử lý nước
thải trong các điều kiện khác nhauẽ
- Chế phẩm bao gồm các loài vi khuẩn sản xuất hiệu quả cao tại enzym thủy
phân để xúc tác thủy phân dầu mỡ, dầu, chất béo, (lipases) protein (protease) tinh
bột (amylases) và cellulose và ligno-cellulose (cellulase).
*Làm sạch khí than bang enzyme trong máu
Một loại enzyme có trong máu người có thể sẽ là chìa khóa để giải quyết bài
toán tách khí C02 từ các lò than. Carbozyme một công ty có trụ sở ở New Jersey
tuyên bố đang mô phỏng loại enzyme này. Neu thành công phương pháp mới sẽ
có giá thành rẻ gấp 3 các phương pháp truyền thốngẵ Carbonic Anhydrase tên
loại enzyme có trong máu người liên tục chuyển hóa khí C02 đồng thời với quá
trình hít thở của con người. Trước tiên khí C02 sẽ được bơm vào máu và bị các
enzyme chuyển hóa thành gốc HC03 vốn dễ dàng vận chuyển hơn cho máu. Khi
khối khí tới phổi vẫn loại enzyme này sẽ tái tạo lại C02 và khí C02 sẽ bị đẩy ra
ngoài. Carbonic Anhydrase làm việc rất hiệu quả có thể chuyển hóa khoảng gần
lkg C02 một ngày.
* Bằng việc bắt chước nguyên lí hoạt động của loại enzyme nói trên các kĩ sư từ
Carbozyme đã có thể “tóm” và tách riêng C02 từ hỗn hợp có nhiều khí khác
nhau giống như khí thải từ các lò than đốt. Khí C02 tách riêng thường được tống
xuống lòng đất giữa các lóp đá ba-zan cùng các loại khí nhà kính khác và thành
công của Carbozyme sẽ làm giảm đáng kể chi phí cho quá trình này. Ngoài ra
việc sử dụng enzyme tổng hợp cũng tránh được các hóa chất độc hại thường gặp
trong các phương pháp tách C02 khác.
* "Những enzyme và các vi khuẩn có vai trò quan trọng trong quá trình
chuyển hóa từ gỗ thành đường trong cơ thể của mối”
Quá trình được bắt đầu khi những hạt gỗ, giống như mùn cưa, được chuyển
vào ruột của mối. Tại đây, mối sẽ tiết ra các xúc tác protein (Enzyme). Sau đó,
gỗ sẽ được chuyển tới phần ruột cuối. Ở quá trình này, những hạt gỗ sẽ được