ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
Bộ MÔN CÔNG NGHỆ THựC PHẨM
C5S CQ ỈO

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

CÔNG NGHỆ CỐ ĐỊNH ENZYM
YÀ ỨNG DỤNG
SVTH

:

NGUYỄN BẢO Dư

MSSV

:

60700443

GYHD

:

TS. TRẦN BÍCH LAM

TP Hồ Chí Minh, 6/2011





Đồ án môn học
MỤC LỤC
TRANG BÌA...................................................................................................................................i
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN .........................................................................ii
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................................. iii
MỤC LỤC ....................................................................................................................................iv
DANH MỤC HÌNH ......................................................................................................................vi
DANH MỤC BẢNG.....................................................................................................................vi
Chương 1:

TỒNG QUAN .........................................................................................................1

1.1.

Lịch sử phát triển của enzym cố định.............................................................................1

1.2.

Sơ lược về enzym cố định ..............................................................................................2
1.2.1.

Định nghĩa ..............................................................................................................2

1.2.2.

Đặc điểm của enzym cố định ..................................................................................2

1.2.3.

2.1.1.2.

Nguồn thu nhận enzym ß-galactosidase ..........................................................9

2.1.1.3.

Các phương pháp cố định enzym ß-galactosidase .........................................10

2.1.1.4.

ứng dụng của enzym ß-galactosidase cố định................................................13

2.1.1.4.1.

Thủy phân lactose trong sữa và lactoserum .............................................13

2.1.1.4.2.

Tổng họp Galacto-Ohgosaccharides (GOSs)...........................................16

2.1.2.

Enzym lipase .........................................................................................................17

2.L2.1. Giới thiệu về enzym hpase..................................................................................17
2.L2.2. Nguồn thu nhận enzym lipase.............................................................................17
2.1.2.3.

Các phương pháp cố định enzym lipase ........................................................18


Cách phương pháp cố định enzym a-galactosidase........................................ 23

2.L3.4.

ứng dụng của enzym riffinase cố định ........................................................... 26

ứng dụng trong phân tích........... ................................................................................27
2.2.1.

Tổng quan về cảm biến sinh học (biosensor).......................................................27

2.2.1.1.

Giới thiệu về cảm biến sinh học .................................................................... 27

2.2.1.2.

Lịch sử phát triển cảm biến sinh học ............................................................. 27

2.2.1.3.

Phân loại......................................................................................................... 28

2.2.1.4.

Các yếu tố sinh học ........................................................................................ 29

2.2.1.4.

L .......................................................................................................Enzym


Giới thiệu........................................................................................................ 31

2.2.2.2.

Phương pháp thí nghiệm ................................................................................ 31

2.2.2.2.1.

Các hóa chất sử dụng .............................................................................. 31

2.2.2.2.2.

Sự cố định enzym .... .............................................................................. 31

2.2.2.23.

Điện cực ................................................................................................. 32

2.2.2.2A

Thử nghiệm ............................................................................................ 32

2.2.2.2.5.

Quá trinh phản ứng ................................................................................. 33

2.2.2.2.

Ó.Cấu

Hình 2.2: Mô hình cảm biến sinh học phân tích MSG dùng L-GLOD-L-GLDH cố định......... 32
Hình 2.3: Đường hiệu chỉnh vận tốc tiêu thụ Oxy theo nồng độ MSG của cặp L-GLOD-LGLDH cố định trong cảm biến sinh học .................................................................................... 33
Hình 2.4: pH ở nhiệt độ 25 ± 2 °c có mặt 2mM NADPH và lOmM ammonium với nồng độ
MSG 1.2mg/L ....... ......’ ......................... .’ ............................................................................... 34
Hình 2.5: Nhiệt độ ở pH 7.0 với nồng độ MSG 12mg/dL ......................................................... 34
Hình 2.6: Hoạt túứi của enzym cố định trên cảm biến sinh học trong thời gian 60 ngày:
LGLOD 25U-L-GLDH 143.2U; L-GLOD 25U-L-GLDH 35U; L-GLOD 25U .................... ..... 35

DANH MỤC BẢNG
•

Bảng 1.1: Ưu - Nhược điểm của các phưorng pháp cố định enzyme ........................................... 4
Bảng 2.1: Tóm tắt các phưcmg pháp cố định enzym P-galactosidase ........................................ 13
Bảng 2.2: Thủy phân lactose sử dụng các kỹ thuật cố định khác nhau....................................... 15
Bảng 2.3: Nguồn vsv thu nhận enzym lipase và tứứi chất enzyme lipase ................................. 18


Chương 1: Tổng quan

Đồ án môn học

Chương 1:
1.1.

TỔNG QUAN

Lịch sử phát triển của enzym cố định [1]
- Năm 1916, Nelson và Griffin quan sát và cho thấy rằng enzym invertase của nấm men

(EC.3.2.1.2.6) khi hấp thụ vào than có khả năng thủy phân đường saccharose. Sau đó ữên thế giới


1


Chương 1: Tổng quan

Đồ án môn học

chống ô nhiễm môi trường và cả trong y học.
1.2.

Sơ luợc về enzym cố định

1.2.1. Định nghĩa [1]
Enzym cố định có thể hiểu theo 2 nghĩa:
- Nghĩa hẹp: enzym không hòa tan là enzym được đưa vào những pha riêng rẽ, pha này có
thể tách riêng vói môi trường dung dịch phàn ứng. Pha enzym không hòa tan trong nước và được
gắn với các polymer ưa nước có trọng lượng phân tử lớn.
- Nghĩa rộng: cắc chất xúc tác cố định là các enzym, tế bào, cơ thể sống ờ trạng thái cho
phép sử dụng lại. Như vậy, theo nghĩa rộng, enzym không hòa tan bao gồm cả enzym được cố
định vào một chất mang, cả enzym có trong tế bào sống, chúng được cố định trong các bình phản
ứng sinh học có sự gắn kết vào một chất mang cho phép ta sử dụng nhiều lần.
- Enzym không hòa tan hay enzym cố định thường là những enzym hòa tan được gắn vào
một chất mang bằng nhiều kỹ thuật khác nhau. Nhờ quấ trình gắn này mà enzym từ trạng thái hòa
tan chuyển sang không hòa tan.
1.2.2. Đặc điểm của enzym cố định [1]
Enzym cố định có đặc điểm như sau:
- Hoạt tính của enzym cố định thường nhỏ hơn hoạt tính của enzym tự do cùng loại. Sở dĩ có
sự thay đổi hoạt tính riêng của enzym cố định là do những nguyên nhân sau:
•

1.2.3. Ưu nhược điểm của enzym cố định [1]
Ưu điểm:
- Enzym cố định có thể tái sử dụng nhiều lần trong thời gian dài.
- Enzym cố định không lẫn vào trong sàn phẩm cuối của phản ứng enzym, do đó nó không
gây ảnh hường xấu đến chất lượng sản phẩm, hay nói cách khác chúng ta không tốn chi phí cho
việc tách enzym ra khỏi sản phẩm
- Có thể ngừng phản ứng khi cần thiết bằng cách tách hệ chất mang - enzym ra khỏi dung
dịch cơ chất.
- Enzym cố định tương đối bền với các tác nhân vật lý và hóa học hơn enzym tự do.
- Dễ dàng tiến hành quá trình sản xuất theo phương pháp liên tục.
Nhươc điểm:
- Sự có mặt của chất mang có thể làm giảm hoạt tính của enzym.
- Trong đa số trường họp, enzym có thể bị giảm hoạt mất hoạt tính sau quấ trình cố định.
- Tuy nhiên, những hạn chế trên là không đáng kể so với những lợi ích mà enzym cố định
mang lại. Do vậy, ngày càng có nhiều nghiên cứu về cố định enzym cũng như ứng dụng enzym cố
định vào sản xuất công nghiệp.
1.2.4. Các phương pháp cố định enzym [1]
Các phương pháp cố định enzym được chia thành 2 nhóm: hóa học và vật lý.

/V

3


Chương 1: Tổng quan

Đồ án môn học

Bảng 1.1: Ưu - Nhược điểm của các phương pháp cổ định enzyme [1]
Phương pháp hóa học


Nhược điểm

Phương pháp gắn enzym lên
chất mang bằng tác nhân vật Thao tấc thực hiện đơn giản.

Do lực tương tác giữa enzym và

lý

chất mang yếu nên dễ xảy ra

Điều kiện tiến hành cố định enzym
ôn hòa nên không làm mất hoạt tính
của enzym trong quá trình cố định.
Có khả năng tái sử dụng chất mang.

Phương pháp nhốt enzym

Thao tác đơn giản.

hiện tượng nhả hấp phụ trong
quá trình sử dụng enzym cố định
do khuấy trộn hay do thay đổi
nhiệt độ, pH của môi trường.

Chỉ thích họp cho phản ứng với
cơ chất có khối lượng phân tử

Không đòi hỏi phải có các nhóm tạo

phân hủy, nhưng việc gắn với enzym thường khó khăn hơn.
- Một số chất mang vô cơ thông dụng như: thủy tinh xốp, cấc oxid kim loại như oxid nhôm,
oxid mangan, oxid magie, Silicagel...

Vât liêu hữu cơ:
- Đặc điểm: chất mang hữu cơ thường có các nhóm hoạt động hóa học như: -NH2, - COOH,
-OH, -SH,... nên dễ kết gắn với enzym nhưng độ bền với tác động của môi trường không cao, đặc
biệt các polymer sinh học rất dễ bị vi sinh vật xâm nhập và tấn công.
• Các polymer tư nhiên:
- Tinh bột là vật liệu phong phú rẻ tiền. Tinh bột dùng để đóng mạch, diethanolamin tinh bột
đã được dùng làm chất mang cố định enzym như lipase, glucoisomerase, trypsin, amylase. Nhược
điểm của tinh bột là độ trương kém, thiếu các nhóm chức năng nên khả năng cố định và hoạt tính
enzym còn thấp. Tinh bột thường được ghép copolymer với các vinyl monomer ưa nước như
acrylamide, acrylic acid để cải thiện tính chất cơ lý, độ trương nở và tạo các nhóm chức năng trên
bề mặt.
- Cellulose và dẫn xuất của Cellulose là CM-cellulose, DEAE-cellulose, nitrocellulose... là
những vật liệu rẻ hơn so với agarose nhưng lại không đồng nhất, thường chỉ sử dụng ở dạng sợi,
và dạng tinh thể (microcrystalline). Cellulose là vật liệu được nghiên cứu cố định enzym đầu tiên,
các quy trình cố định trên vật liệu này được nghiên cứu khá hoàn chỉnh. Cellulose thường được
dùng để hấp thụ, hên kết ion, Mên kết cộng hóa trị với enzym hoặc nhốt trong gel.
- Chitin là họp chất được Braconnot phân lập từ năm 1811 và Odier đặt tên là chitin từ năm

/V

5


Chương 1: Tổng quan

Đồ án môn học

6~


Chương 1: Tổng quan

Đồ án môn học

• Các polymer tone hơp:
- Cấc polymer tổng họp được sử dụng làm chất mang cố định enzym như polyacrylamide,
polyester,

polyvinylalcohol,

polyvinylacetate,

polyacrylic,

polyhydroxyethylacrylate,

polystyrene,...
- Ưu điểm chung của các polymer tổng họp này là bền, tính chất cơ lý tốt, hoàn toàn trơ
với sự tấn công của vi khuẩn, độ trương tốt, một số polymer có thể điều chỉnh kích thước siêu lỗ.
- Nhược điểm là một số polymer có giá thành cao, khả năng tương họp sinh học kém,
không thể phân hủy trong môi trường tự nhiên nên gây ô nhiễm môi trường.
1.2.6. Một số yếu tố ảnh hưởng đến sự cố định enzyme [1]
Ảnh hưởne của chất mans
- Cấc tính chất lý học của chất mang như tính hòa tan, tính bền cơ hóa, diện tích, tính háo
nước và kỵ nước,.. .đều có ảnh hưởng nhất định đến lượng enzym được liên kết, đến tính bền và
hoạt tính sinh học của các chất dẫn xuất enzym không tan.
- Bản chất hóa học của chất mang cũng ảnh hưởng đến khả năng tạo thành dẫn xuất enzym

do đó ft ảnh hường đến hoạt tính. Nhưng do phương pháp này sử dụng các liên kết yếu như liên kết
kị nước, liên kết hydro,... nên enzym dễ bị giải hấp phụ.
- Khi cố định bằng phương pháp liên kết cộng hóa trị sẽ có độ ổn định cao khi sử dụng dưói
các điều kiện như nhiệt độ, pH, có khả năng chống chịu cao đối với sự ảnh hường của các dung môi
hữu cơ và các tác nhân vật lí khác. Tuy nhiên, liên kết cộng hổa trị sẽ làm thay đổi mạnh mẽ cấu trúc
không gian của enzym nên hoạt tính của enzym cố định thường bị giảm đi đáng kể.
- Khi cố định bằng phương pháp bao gói, quá trình hoạt động của enzym phụ thuộc vào hai
yếu tố chính là kích thước chất mang polyme và trọng lượng của phân tử cơ chất. Hai yếu tố này sẽ
làm giảm tốc độ khuếch tán của cơ chất, sản phẩm và các chất khác. Hơn nữa, cùng với hoạt tính xúc
tác cao của enzym sẽ làm xuất hiện gradient nồng độ của cơ chất và sản phẩm của dung dịch và chất
mang chứa enzym cố định. Điều này làm cho các thông số công nghệ thay đổi, đó là điều cần để ý
khi thiết lập quy mô của quá trình.
Chương 2: ỨNG DỤNG CỦA ENZYM CỐ ĐỊNH
2.1.

ứng dụng trong công nghệ thực phẩm

2.1.1. Enzym p-galactosidase
2.1.1.1. Giói thiệu về enzym Ịỉ-galactosỉdase [2]
Enzym P-galactosidase (EC.3.2.1.23) là một lactase thủy phân đường lactose thành
các monomer là glucose và galactose. Việc sử dụng P-galactosidase để thủy phân lactose trong sữa
và whey là một trong những ứng dụng tiềm năng trong công nghiệp chế biến thực phẩm và các sàn
phẩm từ sữa. Enzym này có thể được sử dụng dưới dạng hòa tan hoặc dạng cố định nhưng dạng hòa
tan chỉ có thể sử dụng trong qui trình sản xuất gián đoạn, còn dạng cố định có lợi thế hon là có thể sử
dụng tốt cho cả hai qui trình sản xuất gián đoạn và liên tục.
Mặc dù hầu hết các ngành công nghiệp vẫn thủy phân lactose với enzym tự do, nhưng việc
sử dụng enzym P-galactosidase cố định là một lĩnh vực đáng quan tâm vì những tiềm năng của nó.
2.1.1.2. Nguồn thu nhận enzym p-galactosỉdase [2]
Enzym P-galactosidase có thể được thu nhận từ nhiều nguồn khác nhau như vi sinh
vật, thực vật, và động vật. Tuy nhiên, tính chất của enzym được thu nhận từ các nguồn khấc nhau có


sp.,Thermus rubus, T. aquaticus, Trichoderma reesei, Vibrio cholera, Xanthomonas campestris.
Fungí: Alternaría alternate, A. palmi, Aspergillus foelidis, A. fonsecaeus, A. fonsecaeus, A.
Carbonarius, A. Oryzae, Auerobasidium pullulans, Curvularia inaequalis, Fusarium monilliforme,
F. oxysporum, Mucor meihei, M. pusillus, Neurospora crassa, Penicillum canescens, p.
chrysogenum, p. expansum, Saccharopolyspora rectivergula, Scopulariapsis sp, Streptomyces
violaceus.
Yeast: Bullera singularis, Candida pseudotropicalis, Saccharomyces anamensis, s. lactis,
S.fragilis, Kluyveromyces bulgaricus, K.fragüis, K. lactis, K.marxianus.
2.1.1.3. Các phương pháp cố định enzym ß-galactosidase [2]
Phươns pháp hấữ phu vât lý
Cấc chất vô cơ như nhôm, silic, thủy tinh xốp, đất sét, bentonite,... chất hữu cơ như
cellulose, tinh bột, than hoạt tính, nhựa trao đổi ion,... được sử dụng làm chất mang hấp phụ trong cố
định enzym. Hơn nữa có thể xử lí thêm với glutaraldehyde để tăng sự ổn định.
Enzym ß-galactosidase từ K. fragilis và K. lactis được cố định trên chitosan có hoạt độ riêng
0.9-2.2 u/mg trọng lượng khô của tế bào. Hoạt tính của enzym được cố định từ K. fragilis thì cao hơn
nhưng độ ổn định của enzym cố định từ A. oryzae thì cao hơn 5-14 lần tùy thuộc vào phương pháp
cố định. Khi dùng phương pháp hấp phụ người ta nhận thấy hoạt tính cao nhất thu được khi dùng
enzym từ nấm men với chất mang là Ostsorb-DEAE. Hơn nữa, sự cố định tối đa đạt được ở pH 5.5
và kết quả tối ưu thu được khi có mặt dung dịch đệm citrate/phosphate trong suốt quá trình cố định
/?-galactosidase từ E. coli bằng phương pháp hấp phụ vật lí trên chromosorb-W. Một thiết bị phản
ứng mới chứa /?-galactosidase từ B. circulans được cố định trên màng có gờ làm từ PVC và silica
được sử dụng để thủy phân lactose trong sữa gầy. Việc cố định yổ-galactosidase từ Bullera
singularis trên hạt Chitopearl BCW 3510 (970 GƯ/g nhựa) bằng phương pháp hấp phụ đơn giản
cũng được thực hiện.
Các nghiên cứu về động học của enzym ß-galactosidase từ Kluyveromces marxianus
/V

9~


chitosan.
Enzym ß-galactosidase từ A. oryzae được cố định trên một chất mang rẻ tiền concanavalin Acellulose. Chế phẩm ß-galactosidase được hấp phụ và hên kết chéo bằng Concanavalin A-cellulose,
giúp giữ lại 78% hoạt tính ban đầu. Nhiệt độ tối ưu của enzym cố định tăng từ 50°c lên 60°c. Enzym
cố định bằng phương pháp hấp phụ và liên kết chéo giữ được 93% hoạt tính sau 1 tháng bảo quản
trong khi enzym tự nhiên chỉ giữ được 63% hoạt tính.
Phươns pháp bao eói
Khung mạng sử dựng để cố định thường được làm từ các nguyên liệu như Ca-alginate, agar,
k-carragenin, polyacrylamide và collagen. Tuy nhiên, một vài khung mạng rắn như than hoạt tính,
ceramic,... cũng có thể dùng để cố định. Các loại màng dùng để nhốt enzym được sử dụng phổ biến
là nylon, cellulose, polysulfone, và polyacrylmide.
Enzym ß-galactosidase từ nấm sợi được cố định trong gel polyvinyl alcohol có tính chịu
nhiệt cao hơn enzym tự do, giữ được 70% hoạt tính sau 24h ở 50°c. Các tế bào K. bulgarìcus có chứa
enzym ß-galactosidase được xử lí với glutaraldehyde được nhốt trong alginate sử dụng dung dịch
BaCỈ2. Cấc hạt alginate thu được sau khi xử lí tiếp theo với polyethyleneimine thì đạt được độ ổn
định cao. Enzym ß-galactosidase của E. coli cũng được cố định trong gel polyacrylamide thông qua
việc chuẩn bị các dẫn xuất hên kết chéo của enzym với bisimidoesters.
Tế bào K. marxianus có chứa lactase hoạt động được nhốt toong gel calcium pectate (CPG)
và toong gel calcium alginate (CAG) được làm cứng bằng polyethyleneimine và glutaraldehyde. Các
tế bào được cố định trong CPG đã thủy phân hơn 80% lactose trong quá trình liên tục và bán hên tục.
So sánh các phương pháp cố định enzym ß-galactosidase từ Thermus aquaticus cho thấy rằng
việc cố định bằng hên kết chéo sau đó nhốt enzym toong hạt agarose có thể cho hiệu suất hoạt động
tốt hơn. Việc nhốt enzym ß-galactosidase từ A. oryzae trong gel polyvinyl alcohol lạnh xốp sẽ tăng
cường độ ổn định với nhiệt độ, pH, lực ion hơn so với enzym tự do. Khung dạng sợi được làm từ
alginate và gelatin được bổ sung chất làm cứng là glutaraldehyde cổ thể giữ được 56% hoạt tính của
enzym trong 35 ngày mà không có bất kì sự giảm hoạt tính.
Người ta nhận thấy rằng chế phẩm ß-galactosidase được liên kết chéo bằng canavalin A có
~ 11


Chương 2: ửng dụng


12 ~


Chương 2: ửng dụng

Đồ án môn học

Bàng 2.1: Tóm tắt các phương pháp cố định enzym ịỉ-galactosỉdase
Phương pháp cố định
Nguồn P-galactosidase
K. fragilis and K. lactis

Hấp phụ vật lý

Chitosan

A. oryzae
E. coli

Phenol-formaldehyde resin
Chromosorb-W

B. circulans

Polyvinyl chloride, Silica gel

B. stearothermophilus
A. niger
K. fragilis


L. bulgarìcus

Egg shells

s. anamensỉs

Calcium alginate

E. coli
K. latỉs
A. nỉger

A. oryzjae

2.1.1.4.

Hen egg white
Cotton fabric
Magnetic polysiloxane- polyvinyl
alcohol
Silica

ứng dụng của enzym p-galactosidase cố định

2.1.1.4.1. Thủy phân lactose trong sữa và lactoserum [2]
Sữa được thủy phân lactose được sử dụng cho việc chế biến hưcrag liệu sữa, phô
mai, và sữa chua. Sự thủy phân lactose trong sữa và dùng sữa chế biến thực phẩm cũng ngăn
ngừa sự kết tinh lactose khi đông lạnh sữa và sàn phẩm sữa cô đặc. Hơn nữa việc sử dụng sữa đã
thủy phân trong sản xuất sữa chua và pho mát sẽ làm tăng quá trình acid hóa, bởi vì thủy phân

Enzym ß-galactosidase từ K. lactis được cố định trên CPC-silica (đã được silan hóa và
kích hoạt với glutaraldehyde) và agarose (được kích hoạt bằng tác nhân cyanua) chuyển đổi được
90% lactose trong thiết bị phản ứng “packed bed minireactor”. yể-galactosidase được nhốt trong
gel đồng polymer hóa N-isopropylacrylamide và acrylamide có hiệu quả trong quấ trình thủy
phân lactose ờ 5°c cho quấ trình sản xuất sửa nghèo lactose. Mô hình động học sử dụng cho
enzym yổ-galactosidase từ K. lactis cũng được khảo sất. Enzym cố định có thể hoạt động ở nhiệt
độ thấp và áp dựng được cho sản xuất các sản phẩm sữa đông lạnh, ngăn chặn sự kết tinh của
lactose, tăng khả năng tiêu hóa và tạo hưcmg vi cho sản phẩm sữa. Enzym ß- galactosidase từ K.
lactỉs cố định trên vải cotton sử dụng glutaraldehyde làm tác nhân liên kết chéo được dùng để
thủy phân lactose toong sữa nguyên kem và chuyển đổi được 95% lactose trong 2h toong thiết bị
phản ứng gián đoạn, và khi được cố định bằng hên kết cộng hóa trị với polysiloxane-polyvinyl
alcohol, sử dụng glutaraldehyde như là tác nhân liên kết chéo cho thấy độ hoạt động cao hon và
độ ổn định nhiệt cao hon so với enzym hòa tan. Vì thế enzym này được sử dụng có hiệu quả
trong thủy phân lactose từ sữa. yổ-galactosidases từ K. lactìs cũng được cố định trên viên nang
LentiKats polyvinylalcohol hydrogel dạng thấu kính được
dụng để sản xuất D-galactose từ lactose (200 g. L_1) trong một quá trình gián đoạn vừa đường hóa
vừa lên men đồng thời.
/V

14 ~


Chương 2: ửngdụng

Đồ án môn học

yổ-galactosidase từ A. oryzae cố định trên chất mang concanavalin A-cellulose được sử
dụng để thủy phân liên tục lactose từ whey và sữa. Người ta nhận thấy rằng pH tối ưu của enzym hòa
tan và enzym cố định là 4.8 nhưng nhiệt độ tối ưu tăng từ 50°c lên 60°c đối với enzym cố định.
Enzym cố định có sự ổn định nhiệt cao hơn ở 60°c. Gần đây thiết bị phản ứng packed bed cùng với

E. coli

Polyacrylamide gel

47%

6h

85%-90%

2.5 h

Cellulose beads
Cotton fabric

>90%
95%

5h
2h

Hydrogels
Calcium alginate

70%-75%
84.8%

7h
2.5 h



2.I.I.4.2. Tổng hợp Galacto-Oligosaccharides (GOSs) [2]
Bên cạnh hoạt động thủy phân, enzym yổ-galactosidase còn có tác dụng chuyển nhóm
bằng cách thủy phân và sản xuất ra nhiều oligosaccharide, các oligosaccharide tác dụng có lợi cho
các vi sinh vật có ít trong đường ruột. Hơn nữa, phản ứng chuyển nhóm có thể được dùng để gắn
galactose vào họp chất hóa học khác, kết quả tạo thành galacto-oligosaccharide. Do đó cho thấy tiềm

/V

15


Chương 2: ửng dụng

Đồ án môn học

năng trong việc sản xuất các thành phần thực phẩm, dược phẩm, và các họp chất có hoạt tính sinh
học khác. Các điều kiện của phản ứng chuyển nhóm galactose nên có nồng độ lactose cao, nâng nhiệt
độ và giảm hoạt độ nước trong môi trường phản ứng. Nhiệt độ, nồng độ cơ chất và nguồn gốc enzym
đóng vai ữò quan ừọng trong việc tổng họp oligosaccharide. Tuy nhiên ảnh hưởng của nồng độ
lactose ban đầu thì lớn hơn. Nói chung với nồng độ lactose ban đầu càng cao thì càng nhiều galactooligosaccharide được tổng họp. Nhiệt độ cao cũng có thể làm tăng hiệu suất tổng họp
oligosaccharide. Hiệu suất cao hơn ở nhiệt độ cao hơn là một lợi thế bổ sung khi tiến hành phản ứng
ở nồng độ lactose ban đầu cao. Do đó, enzym p-galactosidase nên được ổn định ờ nhiệt độ cao hàm
lượng nước thấp để làm cho hoạt động chuyển nhóm galactose tăng lên.
Việc tổng họp galacto-oligosaccharide bằng yổ-galactosidase từ A. oryzae được tối ưu hóa
bởi nồng độ lactose, enzym, ti lệ cơ chất. Trong quá trình sản xuất gián đoạn liên tiếp galactooligosaccharide, hiệu quả xúc tác tăng lên 190% đối với enzym tự do trong dung dịch, và 8500g
galacto-oligosaccharide trên lg enzym được sản xuất trong 10 đợt. Enzym P- galactosidase từ A.
oryzae được cố định trên Fe304-chitosan cho kết quà hiệu suất tổng họp galacto-oligosaccharide cao
nhất là 15,5%. Việc tổng họp galacto-oligosaccharide sử dụng ịì- galactosidase từ A. oryzae cố định
trên polysiloxane-polyvinyl alcohol (mPOS-PVA) đã được thực hiện. Lượng galacto-oligosaccharide


Enzym lipase

2.1.2.1. Giói thiệu về enzym lipase
Lipase (EC 3.1.1.3) là một họ các enzym mà trong môi trường tự nhiên chúng xúc tác cho
các phản ứng thủy phân chất béo. Tuy nhiên, trong các điều kiện phản ứng phù họp lipase còn cho
thấy khả năng xúc tác các phản ứng ester hóa, chuyển ester và phản ứng alcoholysis [4].
Sự phát triển nhanh chóng của công nghệ enzym đã mang lại sự quan tâm đáng kể đến việc
ứng dụng enzym lipase trong ngành công nghiệp dầu béo. Cấc phản ứng sử dụng enzym lipase mang
lại nhiều lợi thế hơn các phản ứng hóa học thông thường. Lipase có thể sử dụng một cách có hiệu
quả và kinh tế trong điều kiện ôn hòa. Đây là đặc điểm quan trọng bởi vì điều kiện khắc nghiệt sẽ
gây ra cấc phản ứng trùng họp chất béo và sinh ra nhiều sản phẩm phụ. Do đó, việc sử dụng lipase sẽ
làm giảm nhu cầu loại bỏ cấc họp chất màu và các sản phẩm phụ bằng cách phương pháp tốn kém
năng lượng [3].
Tuy nhiên, việc ứng dụng enzym lipase vẫn còn nhiều trở ngại do chi phí cao. vấn đề này có
thể được khắc phục bằng cách sử dụng enzym cố định, khi đó enzym lipase có thể được tái sử dụng
dễ dàng và qui trình sản xuất có thể được vận hành liên tục [3].
2.1.2.2. Nguồn thu nhận enzym lipase
Enzym lipase thương mại thường được thu nhận từ động vật (tuyến tụy hoặc dạ dày của động
vật nhai lại) hoặc từ nấm sợi như (Pénicillium spp., Aspergillus spp., Rhizopus spp., Rhizomucor
spp., Mucor spp. or Candida spp...). Enzym lipase từ động vật có tính đặc hiệu cao trong việc giải
phóng các acid béo ở vị trí số 1 và số 3 trong phân tử triglyceride, trong khi đó các lipase từ nguồn vi
sinh vật có khả năng hoạt động và tính đặc hiệu rộng hơn [5].

/V

17