Bài giảng
Công nghệ Enzim
CÔNG NGH ENZIM GVC: Ths. Trn Xuân Ngch
Trang: 1
c lc
Chng 1: NGUYÊN LIU THU ENZIM VÀ PHÂN B....................................................................3
1.1. Ngun ng vt:........................................................................................................................................3
1.2. Ngun gc thc vt:..................................................................................................................................4
1.3. Ngun vi sinh vt:......................................................................................................................................4
Chng 2: N XUT CÁC CH PHM ENZIM T VI SINH VT............................................5
2.1. u hoà quá trình sinh tng hp enzim trong môi trng nuôi cy vi sinh vt..............................5
2.2. Tuyn chn và ci to ging vi sinh vt cho enzim có hot lc cao:...............................................11
2.3. Phng pháp bo qun ging vi sinh vt :..........................................................................................12
2.4. Môi trng nuôi cy vi sinh vt sinh tng hp enzim:......................................................................13
2.5. Các phng pháp nuôi cy vi sinh vt:................................................................................................17
2.6. Tách và làm sch ch phm enzym :....................................................................................................22
Chng 3: THUT SN XUT CH PHM T HT CC NY MM (MALT).........24
3.1. Nguyên liu i mch:............................................................................................................................24
3.2. Làm sch và phân loi ht:.....................................................................................................................25
3.3. a, sát trùng và ngâm ht:....................................................................................................................26
3.4. y mm:.................................................................................................................................................28
3.5. y malt:....................................................................................................................................................34
3.6. Tách mm, r, bo qun malt:...............................................................................................................37
tripxin, kimotripxin, cacboxy pectidaza A và B, ribonucleaza, amilaza, lipaza.
+ Tripxin y hc phi là loi tinh ch.
+ ng dng u tiên ca ch phm tripxin là làm mn da lt da, kh các vt nt
trên da.
+ Sn xut sn phm thu phân protein y hc (dch truyn y t) và môi trng nuôi cy
vsv.
+ Ch phm dch tu y hc cha bnh v tu (ri lon chc nng, b ct b tu).
+ Sn xut ch phm enzim ty ra (vt bn, màu khó tan) nhit va phi, không
thích hp vi nhit cao và pH thay i.
1.1.2. Màng nhy d dày ln:
Là ngun enzim pepxin A, B, C, D, gastrisin. Các enzim này c tit ra ngoài t bào
cùng vi dch v ( khi tiêu hoá thc n). i vi các typ pepxin có pH
opt
=1.3÷2.2.
1.1.3. dày bê:
Trong ngn th t ca d dày bê có tn ti enzim thuc nhóm Proteaza tên là renin.
Enzim này ã t lâu c s dng ph bin trong công ngh phomat. Renin làm bin i
cazein thành paracazein có kh nng kt ta trong môi trng sa có nng Ca
2+
.
ây là quá trình ông t sa rt n hình, c nghiên cu và ng dng y nht.
Trong thc t nu ch phm renin b nhim pepxin (trong trng hp thu ch phm renin
bê quá thì. Khi ó, d dày bê ã phát trin y có kh nng tit ra pepxin) thì kh
ng ông t sa kém i.
n ây có nghiên cu sn xut proteaza t vsv có c tính renin nh các loài
Eudothia Parasitica và Mucor Purillus.
1.1.4. Các loi ni tng khác:
Gan, lá lách, thn, phi, c hoành tim, d con, huyt. Các loi này u có cha enzim,
a s tn ti trong t bào. Ch có mt s loi c sn xut di dng ch phm nh: gan,
tim ln tách aspartat-glutamat aminotransferaza, huyt tng (t huyt) tách ra
Ch phm enzim Polyphenoloxydaza (EPPO): n hình nht là eppo ca lá chè, ca
i nh ht ca cao ti, nc ép qu nho. Ch phm loi này ph bin hn c là loi “bt
axeton”.
1.2.5. t cc và mt s loi c cha tinh bt:
Trong ht cc ny mm (malt) và mt s loi c ny mm (n hình là khoai lang) có
t h enzim rt phong phú c ngi ta s dng t rt lâu trong các lnh vc: mt tinh
t (mch nha), ru và bia (thm chí có mt phng pháp sn xut ru etylic mang tên là
phng pháp maltaza hay phng pháp malt)
1.3. Ngun vi sinh vt:
ây là ngun enzim phong phú nht, có hu ht các loài vi sinh vt nh: nm mc,
vi khun và mt s loài nm men. Có th nói vi sinh vt là ngun nguyên liu thích hp
nht sn xut enzim qui mô ln dùng trong công ngh và i sng. Dùng ngun vi
sinh vt có nhng li ích chính nh sau:
+ Chng v nguyên liu nuôi cy vi sinh vt và ging vi sinh vt.
+ Chu k sinh trng ca vi sinh vt ngn: 16÷100 gi nên có th thu hoch nhiu ln
quanh nm.
+ Có thu khin sinh tng hp enzim d dàng theo hng có li (nh hng s
ng và tng hiu sut tng thu hi).
+ Giá thành tng i thp vì môt trng tng i r, n gin, d t chc sn xut.
Tuy nhiên trong mi trng hp cn lu ý kh nng sinh c t (gây c, gây bnh)
có bin pháp phòng nga, x lý thích hp.
CÔNG NGH ENZIM GVC: Ths. Trn Xuân Ngch
Trang: 5
sn xut ch phm enzim, ngi ta có th phân lp các ging vi sinh vt có trong t
nhiên hoc các ging t bin có la chn theo hng có li nht, ch tng hp u th
t loi enzim nht nh cn thit nào ó.
Chng 2: SN XUT CÁC CH PHM ENZIM T VI SINH VT
2.1. u hoà quá trình sinh tng hp enzim trong môi trng nuôi cy vi
sinh vt
i mc ích nuôi cy thu hi enzim vi hiu sut cao, cn phi nhn r quá trình u
cht ban u sinh tng hp izolxin. Do ó quá trình sinh tng hp axit
t
ch b trn
áp khi c treonin và izolexin t nng cao vt quá nhu cu ca t bào. Có th minh
ho c ch trn áp này theo s:
CÔNG NGH ENZIM GVC: Ths. Trn Xuân Ngch
Trang: 6
al
am
at
A B C D Methionin
E
G
Lizin
Treonin
Izoloxin
Ghi chú: A – C cht Aspartic ban u.
B, C, D, G là các sn phm trung gian có tác dng trn áp.
Nh vy ây s trn áp ch xy ra khi có s hp ng tác dng ca c 2 sn phm.
u trn áp hp ng này cùng xy ra i vi quá trình sinh tng hp enzym ging nhau
xúc tác cho các phn ng song song to thành 2 sn phm cui cùng khác nhau. Ví d:
quá trình sinh tng hp valin và izolxin do 4 enzym ging nhau xúc tác theo s sau:
Valin
Izoloxin
432
1
Hin nay ngi ta cho rng ARN mi là yu t trn áp thc s cho quá trình sinh tng
p các enzym xúc tác tng hp các axit amin tng ng.
+ Hin tng cm ng (induction): là hin tng ngc li vi hin tng trn áp làm
ng lng enzym ca t bào
Trong s các enzim do vi sinh vt tng hp, có nhng enzim bình thng chc
ng hp rt ít i nhng khi thêm mt s cht nht nh vào môi trng nuôi cy thì hàm
ng ca chúng có th tng lên rt nhiu ln. Monod và Cohn (1925) gi các enzim này
là enzim cm ng, cht gây nên hiu qu này là gi là cht cm ng. Các enzim cm ng
thng là nhng enzim xúc tác cho quá trình phân gii nh: Proteinaza, amylaza,
pectinaza, penixilinaza, _galactosidaza t bào E. coli. Khi nuôi cy E. coli trong môi
trng glucoza và glyxerin, vi khun ch tng hp khong 10 phn t_galactosidaza/t
bào. Nu nuôi cy trên môi trng lactoza là ngun các bon duy nht thì hàm lng
enzim là 6÷7% tng hp lng protein ca t bào. Trích ra t t bào cha n 6000 phn
enzim, ngha là tng lên gn 1000 ln so vi khi nuôi cy trong môi trng c.
cm ng thng có tính cht dây chuyn. Trong h thng gm nhiu phn ng, c
cht u tiên ca h thng có th cm ng quá trình sinh tng hp tt c các enzim xúc
tác cho quá trình chuyn hoá ca nó. u này c thc hin theo c ch sau: Trc ht
cht cm ng làm tng quá trình sinh tng hp enzim tng ng, sau ó sn phm này li
m ng tng hp enzim phá hu nó, tip theo sn phm th 2 này li cm ng tng
p nên enzim th 3,…
Ví d: Histidin có tác dng cm ng hàng lot các enzim xúc tát cho quá trình chuyn
hoá nó thành axít glutamic (Chasin và Magasamil (1968)).
+ C chu hòa theo kiu trn áp và cm ng:
Zocob và Monod ã ra mô hình gii thích c ch ca 2 hin tng trn áp và cm
ng trên c s di truyn. Theo mô hình này, s trn áp và cm ng sinh tng hp enzim
c thc hin theo cùng mt c ch chung da trên c su hoà hot ng ca các
gene di tác dng ca các cht phân t thp. Nhng cn c chính ca thuyt này nh
sau:
1) Có s phân hoá chc nng ca các giai n khác nhau trong phân t AND trong
nhim sc th, da vào chc phn ca chúng trong qui trình sinh tng hp Protein có th
chia thành các loi gene sau:
- Gene cu trúc (ký hiu: S
1
,S
D
ARNtt
+ Có repressor (sn phm cui cùng):
Phiên mã
CÔNG NGH ENZIM GVC: Ths. Trn Xuân Ngch
Trang: 9
R P
O S1 S2 S3
ADN
: ARN-polymeraza
: Repressor
: coreressor
R: Gene u hoà, P: Gene promotor, O: Gene Operator,
S1, S2, S3: Các gene cu trúc.
2) Trong trng hp u hoà sinh tng hp enzim theo c ch trn áp, repressor do
gene u hoà tng hp còn dng không hot ng (aporepessor) cha có kh nng kt
p vi gene operator nên quá trình sao chép các gene cu trúc tin hành bình thng.
Các enzim c tng hp xúc tác cho các phn ng to thành các sn phm cui cùng,
n phm cui cùng này li có kh nng kt hp vi aporepessor và hot hoá nó.
Aporepessor ã c hot hoá s kt hp vi operator ngn cn quá trình sao chép các
gene cu trúc, làm ngng vic tng hp ARN
tt
tng ng do ó ình ch quá trình sinh
ng hp các enzim tng ng. Trong trng hp này các sn phm mi c coi nh là
cht trn áp (repressor).
3) i vi trng hp cm ng:
+ Không có cht cm ng
R P O S1 S2 S3 ADN
+ Có cht cm ng:
CÔNG NGH ENZIM GVC: Ths. Trn Xuân Ngch
này ã c nghiên cu nhiu i vi operon lactoza. Theo nhiu tác gi, tác dng kích
thích ca AMP
v
i vi quá trình sao chép mã c thc hin nh mt protein c bit
làm trung gian gi là protein nhn AMP
v
, hay còn gi là protein hot hoá gene phân gii
CAP (catabolite gene activator protein). Khi AMP
v
kt hp vi CAP to thành phc hp
có tác dng hot hoá gene promotor làm cho ARN-polymeraza d dàng kt hp vi nó
t u quá trình sao chép mã. Nh vy AMP
v
có tác dng làm tng cng quá trình sao
chép. Cng có ý kin cho rng phc hp AMP
v
-CAP-ARN-polymeraza cho phép bt u
quá trình sao chép mã.
CÔNG NGH ENZIM GVC: Ths. Trn Xuân Ngch
Trang: 11
CAP
P
O Zi
i ZO
ARN-Polymeraza
CAP
a)
b)
c)
i ZO
do glucoza và các
ng khác
2.2. Tuyn chn và ci to ging vi sinh vt cho enzim có hot lc cao:
chn ging vi sinh vt có kh nng sinh tng hp enzim cao, ngi ta có th phân
p t môi trng t nhiên hoc có th dùng các tác nhân gây t bin tác ng lên b
máy di truyn hoc làm thay i c tính di truyn to thành các bin chng có kh
ng tng hp c bit hu hiu mt loi enzim nào ó, cao hn hn chng gc ban u.
2.2.1. Phng pháp gây t bin:
ây là phng pháp hay c dùng nht nhm :
- To nhng t bin b gim kh nng sinh tng hp repressor hoc tng hp
repressor có ái lc thp vi gene opertor.
- To nhng t bin tng hp enzim có cu trúc bc 1 thay i do ó có th gim
thay i vi kiu kìm hãm theo c ch liên h ngc.
u vào
Min bt u vào
CÔNG NGH ENZIM GVC: Ths. Trn Xuân Ngch
Trang: 12
u s thay i cu trúc bc 1 xy ra vùng trung tâm hot ng hoc gn ó thì có
th làm thay i rõ rt hot tính ca enzim.
- Gây t bin n gene hot hoá promotor làm tng áp lc ca nó i vi ARN-
polymaraza do ó làm tng tc sao chép mã.. Dùng bin pháp này có th làm tng
ng glucoza-6-phosphatdehydrogenaza lên 6 ln.
Hin tng t bin thng liên h vi s thay i mt gene, chng hn b “li” mt
baz khi tái to phân t ADN. Ví d mt v trí nào ó trên gene có th t nucleotit là
G-X, nu nó b thay th bng A-T, T-A hoc X-G thì phân t ARN
tt
c tng hp trên
n gene b li này cng s khác vi ARN
tt
bình thng v trí tng ng vi ch “li”
truyn ca t bào nhn.
2.3. Phng pháp bo qun ging vi sinh vt :
Khi s dng vi sinh vt sn xut enzim cn chn ging thun chng, ã c kim
tra y v các c tính hoá sinh, vi sinh, nuôi cy và cn c bit lu ý n u kin
o qun ging. Thc t khi bo qun ging gc trong mt thi gian dài có th to ra các
bin d ngu nhiên không mong mun do ó nh k phi cy chuyn và kim tra li các
c tính ban u.
CÔNG NGH ENZIM GVC: Ths. Trn Xuân Ngch
Trang: 13
2.3.1. Phng pháp cy chuyn:
ây là phng pháp ph bin nht d thc hin bng cách gi ging trên môi trng
thch (thch nghiêng, hp petri,…) vi thành phn môi trng nuôi cy và u kin nuôi
y thích hp cho ging vi sinh vt ó. Sau khi ging ã mc tt cn bo qun nhit
nh 3-4
0
C và sau mi tun phi cy chuyn li. Khi cy chuyn ch ly bào t hoc
khun lc mà không nên ly c môi trng dinh dng bo m không chuyn các sn
phm trao i cht vào môi trng mi (có th gây nên nhng bin i bt li không th
ng ht c). Nu là x khun thì không nên bo qun ging trên môi trng thch
mà nên gi trong t ã kh trùng.
kéo dài thi gian bo qun ging t hàng tháng n 1 nm, ngi ta ph mt lp
paraphin lng ã tit trùng trên b mt ging hn ch s phát trin ca nó. Cn lu ý
ch ph lp du sau khi cy vi sinh vt t n chín sinh lý.
Phng pháp cy chuyn rt có hiu qu bo qun các ging nm men, vi khun và
t hu hiu, d dàng trin khai ging ra sn xut ln, hn ch các tai bin có th dn n
hng ging gc.
2.3.2. Phng pháp làm khô:
ng cách gi ging trên cát, t, silicagen trong u kin khô ráo (tt cu c
kh trùng cn thn). Trong u kin nh vy s hn ch s phát trin tip tc ca ging
khi bo qun. Phng pháp này rt hay c s dng bo qun nm mc, x khun,
amylaza t hiu qu cao. Chng hn hiu sut sinh tng hp trên môi trng gluxit khác
nhau vi mt s loi enzim amylaza nh sau:
+ i vi -amylaza:
Tinh bt > dextrin > mantoza > glucoza > saccaroza > galactoza > manit > avabinoza.
+ i vi Oligo-1,6-glucoridaza (dextrinaza):
Tinh bt > dextrin > mantoza > saccaroza > glucoza > lactoza > galactoza > orabinoza
> manit.
+ i vi -1,4-amyloglucoridaza :
Tinh bt > dextrin > mantoza > saccaroza, glucoza, lactoza, orabinoza > rabinoza >
lactoza > manit.
Khi nuôi cy theo phng pháp b mt nu dùng cám thì không cn b sung tinh bt,
ngun tinh bt rt ph bin, ngoài cám có th dùng bt ngô, bt mì, bo bo.
n chú ý trong a s trng hp, mt s loi ng, n hình nht là ng glucoza
i kìn hãm sinh tng hp các enzim thu phân nói chung (chng hn theo c ch trn áp
phân gii do làm giàu lng AMP
v
trong t bào).
i vi các h vi sinh vt sinh enzim Proteaza:
Có mt s ngun gluxit khi dùng nuôi cy nm mc có kh nng sinh tng hp enzim
Proteaza có hot lc cao, chng hn theo th t sau:
+ i vi Asp. Flavus 74: fructoza > glucoza > saccaroza > ramnoza > mantoza >
galactoza > orabinoza > lactoza.
+ i vi Asp. Awamori 200: fructoza > manit > saccaroza > orabinoza > galactoza >
lactoza.
+ i vi Asp. Oryae 79: fructoza > saccaroza > mantoza > glucoza > manit >
orabinoza > galactoza > lactoza.
Tinh bt là ngun cácbon ca nhiu chng vi khun sinh tng hp enzim proteaza. Ví
: Vi khun Bac. Subtilis có kh nng sinh tng hp proteaza môi trng tinh bt
>8%, ging x khun a nhit Micromonospora vulgaricus sinh tng hp proteaza trong
môi trng 0.15-0.25% tinh bt.
+ Trong s các axit hu c thì axit lactic hay c vi sinh vt hp th tng hp
enzim. Tuy nhiên ngi ta thng không b sung trc tip axit này vào môi trng nuôi
y mà ch b sung loi nguyên liu hay ch phm có cha nó hoc s gây sinh ra nó
trong quá trình nuôi cy.
2.4.2. Ngun nit:
- i vi h vi sinh vt sinh enzim amylaza:
nhiu loài nm mc, ngun nit tt nht là NaNO
3
và NH
4
NO
3
, nng nit di
c 0.05% nm mc vn phát trin c nhng sinh tng hp amylaza rt kém.
l ti u gia tinh bt và NaNO
3
trong môi trng Zapec nuôi cy nm mc sinh
ng hp amylaza t hiu qu cao nht là 18:1.
Các mui amoni vô c (NH
4
H
2
PO
4
, (NH
4
)
2
SO
4
+ Các axit amin có nh hng rõ rt nht n quá trình sinh tng hp enzyme vsv nói
chung. Chng hn glyxin, alanin, metionin, lxin làm tng hot lc proteaza ca chng
t bin Asp. Oryzae 251-90 lên 16% và chng nguyên thu Asp. Oryzae 132-63 lên 7 -
14%. Nhiu axit amin li có tác dng c ch sinh tng hp enzyme nh: valin, axit
glutamic, izolxin, treonin. Nói chung có khong 10 axit amin nh vy. Axit amin có tác
ng kích thích sinh tng hp enzyme khi trong t bào vsv không t tng lng lng
axit amin t do so vi môi trng nuôi cy.
+ Ngoài ra, các baz purin nh A (adenin), G (guanin) và các dn xut ca chúng,
ARN và các sn phm thu phân cng làm tng áng k sinh tng hp proteinaza vsv.
- i vi h vsv sinh tng hp enzyme pectinaza:
ng ging nhi vi h vsv sinh tng hp enzyme proteaza, nu dùng kt hp nit
u c và vô c s có tác dng tt n quá trình sinh tng hp pectinaza. Tuy nhiên,
mui nitrat kim loi kim li kim hãm enzyme này. i vi Asp. Niger, ngun nit tn
kém nht sinh tng hp pectinaza la NH
4
H
2
PO
4
. i vi Asp. Awamori thì li là
(NH
4
)
2
SO
4
. Trong khi ó thì N t pepton, cazein thu phân là hoàn toàn c ch s to
thành enzyme.
- i vi nm mc Asp. Foetidus thì (NH
4
2+
có tác dng sinh tng hp và n nh các enzyme có hot tính nhit
cao. c bit Ca
2+
có trong thành phn ca α-amylaza (trong 1 phân t gam α-amylaza
a Asp. Oryzae có 20g Ca, ca Bac. Subtilis có 4g Ca). Trong môi trng nuôi cy Ca2+
nâng cao kh nng tng hp α-amylaza, bo v enzyme này khi s nh hng ca
proteaza.
-Lu hunh S vi ngun ch yu là các axit amin cha S nh metionin, cystein, sistin,
và các mui sunphat (CuSO
4
). Các mui khoáng có Fe, Mn, Zn, B, Mo, Cu nh hng
CÔNG NGH ENZIM GVC: Ths. Trn Xuân Ngch
Trang: 17
n kh nng sinh tng hp xenlulaza. Trong a s trng hp biotin (VTM H) và mt s
VTM cng rt cn thit cho quá trình sinh tng hp enzyme .
Khi la chn môi trng cn chú ý n c thành phn nh tính và nh lng sao cho
quá trình sinh tng hp enzyme mong mun là cao nht. Mun vy ngi ta có th s
ng mt s phng pháp sau:
1) Phng pháp ti u hoá quy hoch thc nghim toàn phn ( yu t): òi hi
nhiu thi gian và không c chính xác lm.
2) Phng pháp toán hc mô hình hoá thc nghim: cho phép xác nh nhanh chóng
và úng n t l các thành phn môi trng nuôi cy và các yu t công ngh bo m
cho hot ng sng và sinh tng hp enzyme cao nht.
2.4.4. Các loi môi trng nuôi cy vi sinh vt sinh tng hp enzyme :
Có th chia làm 2 loi: môi trng tng hp và môi trng t nhiên (phc hp).
- Môi trng tng hp: là môi trng bao gm các cht vi liu lng xác nh (qua
tìm hiu, nghiên cu), chng hn ngun cacbon có th là tinh bt, xenlulolaza, ng,
axit, ru, ngun Nit vô c hoc hu c (axit amin, peptin...). Loi môi trng này
c s dng cho mc ích nghiên cu (có khi nó mang tên nhà nghiên cu ra nó:
- Phng pháp này rt thích hp nuôi cy các loi nm mc (sinh tng hp các h
enzyme amylaza, xenlulaza, pectinaza, proteaza) do kh nng phát trin nhanh, mnh,
nên ít b tp nhim. Khi nuôi, nm mc phát trin bao ph b mt ht cht dinh dng
n, các khun ty cng phát trin âm sâu vào lòng môi trng ã c tit trùng, làm m
(khun ty c cht). i vi mt s mc ích c bit, ngi ta nuôi vsv trc tip trên b
t ht go (sn xut tng), ht u tng (u tng lên men - misô) ã c nu chín
trn ht cc còn sng (làm men thuc bc, men dân tc, làm tng).
- Ngi ta thng dùng cám mì, cám go, ngô mnh, bt ngô, mnh ht bo bo có cht
ph gia là tru. Cám, tru, có b mt tip xúc ln, mông, to c xp nhiu, không
có nhng cht gây nh hng xu n s phát trin ca nm mc. T l các cht ph gia
(cht n) phi bo m so cho hàm lng tinh bt trong khi nguyên liu không c
thp hn 20%, có th b sung thêm ngun nit vô c ((NH
4
)
2
SO
4
, (NH
4
)
2
CO), photpho
(P
2
O
5
, H
3
PO
4
Khi môi trng va hp xong còn nóng và dính bt. Vì vy phi làm ngui và làm
i thun tin cho vic gieo ging và phân phi vào các dng c nuôi. Yêu cu thi
gian này phi ngn hn ch nhim khun t bên ngoài. Nhit yêu cu t c
gieo ging là 35-39
0
C.
+ Nuôi cy nm mc ging:
Nhm lng bào t ging cho toàn b môi trng nuôi cy. Quy trình công ngh
thc hin tng t nh trong sn xut ln nhng phi thc hin các u kin k thut
c bit và khc khe hn nh: nguyên liu phi tt, giàu cht dinh dng hn, u kin
nuôi cy khng ch nghiêm ngt hn, thi gian nuôi cy dài hn (gn gp ôi) nm
c hình thành nhiu bào t và u.
+ Tin hành quá trình nuôi cy :
Sau khi gieo ging và phân phi vào các dng c nuôi (mành hay khay c l) ri
chuyn vào phòng nuôi có u chnh nhit và m tng i ca không khí (ϕ)
ng nh mc thông khí. Quá trình nuôi cy nm mc kéo dài 33-48h/mc tri
qua 3 giai n:
*Giai n 1: T khi nuôi cy mc gng n gi nuôi th 10-12. Xy ra s trng n
bào t và xut hin cung nm. bo m s ny mm nhanh và hn ch nhim tp,
n gim nguyên liu 55-60%, ϕ=96-100%, T=30-32
o
C.
*Giai n 2: kéo dài trong 10-18h. Nm mc phát trin mnh, lan khp b mt và
trong toàn khi môi trng trng (khun ty n sâu vào c cht) dn n hin tng kt
bánh. Quá trìnhhô hp và to nhit mnh làm môi trng trng b khô xp, tng hàm
ng CO
2
, nhit phòng nuôi tng lên n 38-40
o
C. khng ch nhit thích hp
t ngô mn :1,5-2 phn
c ng hoá t ngô16% : 5-10 phn
(NH
4
)
2
SO
4
: 0,4-0,5 phn
P
2
O
5
: 0,4-0,5 phn
MgO : 0,15-0,20 phn
u chnh pH t 5-5,5
- Phng pháp nuôi cy b sâu òi hi phi c vô trùng tuyt i các khâu v sinh
ng hp, thanh trùng thit b, thanh trùng môi trng dinh dng, thao tác nuôi cy ,
không khí cung cp cho quá trình nuôi cy .
Các giai n ca quá trình nuôi cy chìm 1 bc (1pha) gm: chun b môi trng
nuôi cy, nuôi cy nm mc ging, nuôi cy nm mc sn xut.
+ Chun b môi trng nuôi cy :
Sau khi ã phi trn úng t l các thành phn sc khuy trn k ri thanh trùng
ng hi nhit (trc tip hay gián tip bng ni 2 v), nhit 118-125
o
C, thi gian 15-
60phút, sau ó c làm ngui n nhit 30
o
C thì tin hành gieo cy nm mc ging
vào.
cho sinh tng hp. Nu ngun NaNO
3
thì
khi vi sinh vt s dng NO
3
-
s còn li Na
+
s kim hoá môi trng, lúc ó li phi dùng
axit trung hoà. Tr s pH ban u ca môi trng nuôi cy có nh hng nht nh n
CÔNG NGH ENZIM GVC: Ths. Trn Xuân Ngch
Trang: 21
to thành enzym. Ví d: i vi enzym -amylaza thì pH
opt
ca cácloi vi khun là 7,
a các loi nm mc là 5.6–5.7.
2.5.3. Phng pháp nuôi cy chìm 2 bc: (lên men 2 pha)
Vi sinh vt c nuôi trong thit bu tiên (giai n u, bc u tiên, pha th
nht) phát trin n mc cn thit, sau ó c chuyn sang thit b lên men tip
theo (giai n sau, bc th hai, pha th hai) có thành phn khác vi thit bu sinh
ng hp enzym.
Pha th nht c gi là pha sinh trng (trophophase), pha th hai c gi là pha
ch to enzym (idiophase).
n hình cho phng pháp này xut phát t vic phát minh quá trình lên men cht
kháng sinh streptomixin bi x khun streptomyces griseus vào nm 1944 bi Schatz,
Bugie và Waksman.
Ngun gluxit mà ging x khun này ng hoá c sinh tng hp streptomixin là:
glucoza, tinh bt, dextrin, mantoza, galactoza, mannoza. Ngun Nit c s dng là
protein ca bt u nành, bt cá, men khô, bt ht bông, gluten bt mì (nhóm x khun
sinh tng hp kháng sinh streptomixin nói chung u có hot lc proteaza rt mnh
5kg ch phm nm mc b mt nhng phi cn n 100lít nm mc chìm ã lc bã và t
bào vi sinh vt.
+ Ch phm d dàng sy khô mà không làm gim áng k hot tính enzym, ch phm
khô, d bo qun, vn chuyn, nghin nh hoc s dng trc tip nu không cn khâu
tách và làm sch enzym.
CÔNG NGH ENZIM GVC: Ths. Trn Xuân Ngch
Trang: 22
+ Tn ít nng lng (n, hi nc, công nhân) thit b, dng c nuôi cy n gin,
có th thc hin qui mô gia ình, trang tri cng nh qui mô ln n 20T/ngày.
+ Nuôi cy trong u kin không cn vô trung tuyt i và trong quá trình nuôi cy
u có nhim trùng phn nào, khu vc nào thì ch cn loi b canh trng phn ó.
+ Tuy nhiên phng pháp b mt có nng sut thp, khó c khí hoá, tng hoá, cn
din tích nuôi ln, cht lng ch phm các m không ng u.
- Phng pháp nuôi cy b sâu có nhng u nhc m sau:
+ Phng pháp nuôi cy hin i (công ngh cao) d c khí hoá, tng hoá, nng
sut cao, d t chc sn xut tit kim din tích sn xut.
+ Có th nuôi cy d dàng các chng vi sinh vt t bin có kh nng sinh tng hp
enzym cao và la chn ti u thành phân môi trng, các u kin nuôi cy, enzym thu
c tinh khit hn, m bo u kin v sinh, vô trùng.
+ Tuy nhiên do thu c canh trng có nng enzym thp nên khi tách thu hi
enzym s có giá thành cao (có t trc). Tn n nng cho khuy trn, nu không bo
m vô trùng s b nhim hàng lot, toàn b gây tn tht ln.
2.6. Tách và làm sch ch phm enzym :
(xem s tng quát trang 200 ca giáo trình)
- Mc ích yêu cu: Các ch phm enzym c s dng các dng khác nhau theo
c tinh khit (hot riêng). Trong mt s trng hp, canh trng nuôi cy vi sinh
t có cha enzym c s dng trc tip di dng thô không cn tách tp cht nu
chúng không gây nh hng áng kn sn phm và quy trình công ngh sau này (Ví
: sn xut ru, nc chm thc vt, da). Cng có khi ngi ta cn s dng ch phm
enzym tinh khit trong công nghip dt, công nghip mch nha, y hc, nghiên cu khoa
2.6.2. Thu nhn ch phm k thut:
Ch phm k thut là ch phm enzym cha c tinh ch; có th cha mt vài loi
enzym ch yu, mt s loi protein không phi enzym, các cht n nh và các tp cht
khác. Dch enzym thu c trên thng có nng cht khô thp 4-6g/l, bc u
ngi ta cô c chân không nhit 35
0
C n nng 15-20g/l ri tip tc x lý nh
sau:
- Tip tc cô c chân không nhit 40-45
0
C t nng cht khô 30-35g/l,
sung thêm cht bo qun nh NaCl, glyxerin, sorbitol, benzoat ta s thu c
ch phm enzym k thut dng có th bo qun nhit thng c 1-2 nm.
- sung thêm các cht n nh t nng cht khô 30-40g/l ri sy phun
nhiêt 120
0
C (nhit khí thi 60
0
C), ch phm k thut thu c dng bt .
- t ta enzym bng các dung môi thích hp nh: dung môi hu c (etanol,
izopropanol, axeton), dùng mui trung tính ph bin nht là (NH
4
)
2
SO
4
dung dch
bão hoà. Sau khi li tâm tách kt ta có th trn thêm các cht n nh ri sy khô
và nghin mn thu c ch phm dng bt.
2.6.3. Thu ch phm enzym tinh khit:
Sau khi làm sch cn sy khô chân không nhit thp hoc sy thng hoa. Enzym
tinh khit có hot tính cao hn nhiu so vi ch phm ban u. Nhng do quá trình làm
ch rt khc khe và tn kém nên loi này chc dùng trong y hc, trong nghiên cu
khoa hc xác nh khi lng phân t, cu trúc enzym.
CÔNG NGH ENZIM GVC: Ths. Trn Xuân Ngch
Trang: 24
Chng 3: K THUT SN XUT CH PHM T HT CC NY
M (MALT)
Malt là loi ht hoà tho (ht cc) ny mm trong nhng u kin nhân to (nhit ,
m, thi gian) xác nh gi tc là quá trình malt. Mc ích chính trong quá trình
malt là trích luc mt lng ln các enzym (ch yu là enzym amylaza) trong ht,
c s dng trong các lnh vc sau:
- Trong công nghip sn xut ru etylic (cn, ru etylic) t nguyên liu tinh bt.
Malt là tác nhân ng hoá tinh bt (phng pháp sn xut ru này có tên là
phng pháp maltaza hay phng pháp malt). Có th dùng các loi ht nh: i
ch, lúa mch en, yn mch, kê, ngô sn xut malt loi này.
- Trong công nghip sn xut bia malt va là tác nhân ng hoá tinh bt va là
nguyên liu chính (cùng vi hoa houblon và nc) và có th có nguyên liu thay
th (Không phi malt i mch). Malt bia ch yu c sn xut ti mch, ngoài
ra ngi ta có th dùng mt t l malt thay th nh thóc mm.
- Trong công nghiêp sn xut mt tinh bt (ng nha, mch nha): malt va là tác
nhân ng hoá tinh bt va là nguyên liu chính. Malt loi này c sn xut t
lúa, lúa mì, ngô, i mch, kê thm chí t c khoai lang ny mm. Mch nha sn
xut t malt vn là ngon nht, cho cht lng tt nht.
- Trong mt s ngành sn xut thc n sinh dng, thc n kiên (cho ngi bnh,
ngi già, tr em, gia xúc, gia cm non). Malt c dùng phi ch vào thc n
a thc n.
Quá trình sn xut malt bao gm các khâu sau:
Thu nhn, x lý, làm sch, phân loi và bo qun ht,
a, xát trùng và ngâm ht.