Chuyên đề Ứng dụng enzyme glucoseisomerase không tan trong sản xuất xirô fructose

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Lệ Thủy CÔNG NGHỆ PROTEIN - ENZYME TỔNG QUAN XIRÔ FRUCTOSE QUY TRÌNH CỐ ĐỊNH ENZYME GLUCOSEISOMERASE ỨNG DỤNG ENZYME GLUCOSEISOMERASE KHÔNG TAN TRONG SẢN XUẤT FRUCTOSE Trước thập kỷ 70, fructose chưa được sản xuất theo qu mô công nghiệp. Năm 1973, Công ty Clinton Corn (Mỹ) lần đầu tiên áp dụng qui trình chuyển hóa glucose thành fructose trong công nghiệp bằng enzyme Glucoseisomerase cố định và đã trở thành ngành công nghiệp sử dụng enzyme cố định lớn nhất từ trước đến nay. Một số nước sản xuất xirô fructose lớn trên thế giới hiện nay: Mỹ, Nhật, Anh, Đan Mạch, Hà Lan, Trung Quốc… Xirô fructose Hỗn hợp đường glucose – fructose (xirô giàu fructose HFS – High Fructose Sirup, Iso – Glucose) Sản phẩm của phản ứng đồng phân hóa (isomer hóa) đường glucose thành fructose bằng enzyme Glucoseisomerase (GI) Các ưu điểm của đường fructose và HFS Fructose có nhiều trong táo, cà chua và chiếm một nữa thành phần mật ong. Vị ngọt dễ chịu, độ ngọt cao hơn đường ăn tới 60 – 70%. Trong hỗn hợp với glucose mật xirô HFS không kết tinh Được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp bánh kẹo, sản xuất mứt trái cây, nước trái cây, kem… Mức tiêu thụ đường tinh luyện bình quân đầu người tại Mỹ từ năm 1970 đến 2006 Enzyme glucoseisomerase tan Chế phẩm enzyme glucoseisomerase không tan Là enzyme glucoseisomerase tan được hấp phụ trên các loại nhựa trao đổi ion, hoặc trên các thể mang vô cơ, xốp hoặc còn nằm trong các thành phần tế bào đã được xử lý có định hướng. Có dạng hạt, dạng sợi hoặc thể vô định hình. Có tính bền nhiệt, tốc độ phản ứng lớn, dễ tổ chức ở mức độ tự động hóa cao và dễ ngừng phản ứng. Có thể sử dụng lại nhiều lần, dễ bảo quản. So sánh hiệu quả kinh tế sử dụng GI cố định và GI tan trong sản xuất HFS Nguồn thu nhận enzyme GI Streptomyces Wemorensis 21230 và Streptomyces Olivochromogensis 21114 (Lưu trữ tại Phân viện sinh học thực nghiệm - Mỹ) Actinomyces olivocinereus 154 (Nga) Nuôi cấy thu sinh khối pH: 7.0; Nhiệt độ: 28 – 30 oC Bán tinh sạch GI bằng kết tủa Aceton lạnh Xử lý Xilochrom B Hợp chất cao phân tử dạng hạt. Kích thước lỗ 2.400 Ao. Diện tích bề mặt 30 m2/g, số nhóm amin không dưới 0.021 – 0.3 mg. Xilochrom được trộn trong dung dịch Glutaraldehyd 2,5% trong đệm phosphat 0.05M, pH 7,6 (1g Xilochrom/10ml dd). Trộn hỗn hợp trong thiết bị cô hút chân không quay Rotadex. Rửa nhiều lần bằng dung dịch đệm phosphat 0.05M, pH 7,6 . Cố định GI trên Xilochrom B Tủa GI thu được bằng kết tủa Aceton hòa tan trở lại trong dung dịch phosphat bufer 0.1M; pH 7.6 Rót dung dịch thu được vào Xilochrom đã xử lý. Trộn đều trên máy Rotadex, ở nhiệt độ thường. Rửa lại nhiều lần bằng dung dịch phosphat bufer 0.1M; pH 7.6 Kiểm tra hoạt tính isomer hóa trên cột với GI không tan Nhồi các GI vào các cột thủy tinh 2 vỏ, dung dịch glucose có nồng độ ban đầu là 90g/l (9%), trong đệm phosphat 0,1M, pH 7,6 với 0,15g/l MgSO4. Nhiệt độ phản ứng là 60oC, tốc độ dòng chảy glucose trong cột là 60ml/giờ. Lượng fructose sinh ra được kiểm tra bằng phản ứng màu với acid thiobarbitiric trong điều kiện môi trường HCl đậm đặc. Một số chỉ tiêu sản phẩm Nguyễn Đức Lượng (chủ biên), Cao Đường, Nguyễn Ánh Tuyết, Lê Thị Thủy Tiên, Tạ Thu Hằng, Huỳnh Ngọc Oanh, Nguyễn Thùy Hương, Phan Thị Huyền, Công nghệ enzyme, Nhà xuất bản đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, 2004 Võ Hồng Nhân, Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất hỗn hợp đường Glucose-Fructose từ tinh bột khoai mì bằng phương pháp enzyme, Viện Sinh học nhiệt đới, 1995 GS.TSKH. Phạm Thị Trân Châu, PGS.TS. Phan Tuấn Nghĩa, Công nghệ sinh học tập 3, Enzyme và ừng dụng; Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam, 2009 Một số tài liệu và hình ảnh từ internet