Nghiên cứu quá trình cố định Enzyme Amylase trên một số chất mang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỞ TP HỒ CHÍ MINH

--------

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH CỐ ĐỊNH

ENZYME AMYLASE TRÊN MỘT SỐ CHẤT MANG.

MÃ SỐ:18

Bình Dƣơng, tháng 04 năm 2018

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỞ TP HỒ CHÍ MINH

--------

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH CỐ ĐỊNH

ENZYME AMYLASE TRÊN MỘT SỐ CHẤT MANG.

MÃ SỐ : 18

Chủ nhiệm đề tài : Trần Thị Ngọc Trƣờng

Khoa : Công nghệ sinh học

Các thành viên : Trần Trung Hậu

Hồ Thị Ngọc

Trần Thị Hải Yến

Ngƣời hƣớng dẫn : Ths. Lý Thị Minh Hiền

Bình Dƣơng, tháng 04 năm 2018

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG ......................................................................................................I

DANH MỤC HÌNH ....................................................................................................III

ĐẶT VẤN ĐỀ.................................................................................................................1

CHƢƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU........................................................................3

1.1. CÁC ENZYME THỦY PHÂN TINH BỘT (AMYLOLYTIC ENZYME)............3

1.2. ΑLPHA-AMYLASE ...............................................................................................5

1.2.1 Khái niệm............................................................................................................5

1.2.2 Phân loại, danh pháp α-amylase........................................................................5

1.2.3 Cấu trúc phân tử.................................................................................................5

1.2.4 Tính chất α-amylase ...........................................................................................6

1.2.5 Cơ chế xúc tác. ...................................................................................................7

1.2.6 Ứng dụng của α-amylase....................................................................................8

1.3. GIỚI THIỆU ENZYME TERMAMYL.................................................................9

1.3.1 Giới thiệu: ..........................................................................................................9

1.3.2 Đặc điểm : ..........................................................................................................9

1.3.3 Hoạt động :.........................................................................................................9

1.3.4 Các ứng dụng:....................................................................................................9

1.4. ENZYME CỐ ĐỊNH..............................................................................................9

1.4.1 Lịch sử nghiên cứu và phát triển........................................................................9

1.4.2 Định nghĩa........................................................................................................10

1.4.3 Đặc điểm của enzyme cố định ..........................................................................11

1.4.4 Ưu và nhược điểm của enzyme cố định............................................................11

1.4.5 Một số phương pháp cố định enzyme ...............................................................11

1.4.6 Những yếu tố ảnh hưởng ..................................................................................14

1.5. NHỮNG NGHIÊN CỨU VỀ AMYLASE CỐ ĐỊNH.........................................15

1.6. VẬT LIỆU CỐ ĐỊNH. .........................................................................................15

1.7. HẠT MÍT..............................................................................................................19

1.7.1. Đặc điểm và thành phần của hạt mít ...............................................................19

1.7.2. Tinh bột hạt mít ................................................................................................20

1.8. MALTODEXTRIN...............................................................................................21

1.8.1. Định nghĩa........................................................................................................21

1.8.2. Ứng dụng ..........................................................................................................21

CHƢƠNG II VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP.......................................................23

2.1. ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN THỰC HIỆN........................................................23

2.2. NGUYÊN LIỆU ...................................................................................................23

2.2.1 Enzyme α-amylase ............................................................................................23

2.2.2 Enzyme Termamyl ............................................................................................23

2.2.3 Chất mang ........................................................................................................23

2.3. HÓA CHẤT VÀ DỤNG CỤ ................................................................................23

2.4. SƠ ĐỒ NGHIÊN CỨU........................................................................................24

2.5. PHƢƠNG PHÁP CỐ ĐỊNH ENZYME..............................................................25

2.6. BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM........................................................................................26

2.6.1CỐ ĐỊNH ENZYME ALPHA AMYLAE TRÊN CELITE BẰNG PHƢƠNG

PHÁP HẤP PHỤ..........................................................................................................26

2.6.1.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ giữa enzyme và chất mang đến

quá trình cố định enzyme...............................................................................................26

2.6.1.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian cố định đến quá trình cố

định enzyme. ..................................................................................................................27

2.6.1.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình cố định enzyme.....28

2.6.1.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát chu kỳ tái sử dụng enzyme cố định. ...........................29

2.6.1.5 Thí nghiệm 5: Khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình thủy phân tinh bột 30

2.6.1.6 Thí nghiệm 6: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình thủy phân

tinh bột...........................................................................................................................31

2.6.1.7 Thí nghiệm 7: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến quá trình

thủy phân tinh bột..........................................................................................................32

2.6.2. CỐ ĐỊNH ENZYME TERMAMYL TRÊN NATRI ALGINATE.....................33

2.6.2.1 Thí nghiệm 8: Khảo sát ảnh hưởng khả năng tạo hạt đến cấu trúc và độ bền

hạt . .........................................................................................................................34

2.6.2.2. Thí nghiệm 9: Khảo sát ảnh hưởng nồng độ dung dịch enzyme đến hoạt tính

cố định. ..........................................................................................................................35

2.6.2.3. Thí nghiệm 10: Khảo sát ảnh hưởng của kích thước hạt gel đến hoạt tính

enzyme cố định...............................................................................................................36

2.6.2.4. Thí nghiệm 11: Khảo sát chu kỳ tái sử dụng của enzyme cố định. ..................37

2.6.2.5. Thí nghiệm 12: Khảo sát nhiệt độ trong quá trình thủy phân tinh bột. ..........38

2.6.2.6. Thí nghiệm 13: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến quá trình

thủy phân tinh bột..........................................................................................................38

CHƢƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN............................................................40

3.1. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM CỐ ĐỊNH ENZYME α-AMYLASE. .......................40

3.1.1 Xác định hàm lượng protein, hoạt tính enzyme tự do. .....................................40

3.1.2 Thí nghiệm 1: Khảo sát tỷ lệ enzyme:chất mang lên quá trình cố định

enzyme. ..........................................................................................................................40

3.1.3 Thí nghiệm 2: Khảo sát của thời gian cố định lên khả năng cố định enzyme .41

3.1.4 Thí nghiệm 3: Khảo sát của pH lên khả năng cố định enzyme ........................42

3.1.5 Thí nghiệm 4: Khả năng tái sử dụng enzyme cố định. .....................................43

3.1.6 Thí nghiệm 5: Khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình thủy phân tinh

bột. ..........................................................................................................................44

3.1.7 Thí nghiệm 6: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình thủy phân

tinh bột ..........................................................................................................................45

3.1.8 Thí nghiệm 7: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến quá trình

thủy phân tinh bột..........................................................................................................46

3.2. QUÁ TRÌNH CỐ ĐỊNH ENZYME TERMAMYL TRÊN NATRI

ALGINATE...................................................................................................................47

3.2.1 Thí nghiệm 8: khảo sát ảnh hưởng khả năng tạo hạt đến cấu trúc và độ bền

hạt. ..........................................................................................................................47

3.2.2 Thí nghiệm 9: khảo sát ảnh hưởng nồng độ dung dịch enzyme lên hoạt tính

cố định của enzyme cố định...........................................................................................49

3.2.3 Thí nghiệm 10: khảo sát ảnh hưởng của kích thước hạt gel đến hoạt tính

enzyme cố định...............................................................................................................51

3.2.4 Thí nghiệm 12: khảo sát nhiệt độ trong quá trình thủy phân tinh bột. ............53

3.2.5. Thí nghiệm 13: khảo sát ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến quá trình

thủy phân tinh bột hạt mít: ............................................................................................55

CHƢƠNG IV KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................57

4.1. Kết luận.................................................................................................................57

4.2. Đề nghị..................................................................................................................57

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

i

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Phân loại enzyme dùng trong sản xuất syrup tinh bột, maltodextrins và

cyclodextrins....................................................................................................................4

Bảng 1.2 Độ bền nhiệt của amylase từ các nguồn khác nhau. ......................................7

Bảng 1.3. Thành phần hóa học của hạt mít . .................................................................20

Bảng 2.1 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị sử dụng...............................................................24

Bảng 2.2 Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ enzyme và chất mang đến quá

trình cố định enzyme. ....................................................................................................26

Bảng 2.3 Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của thời gian cố định đến quá trình

cố định enzyme..............................................................................................................27

Bảng 2.4 Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình cố định

enzyme...........................................................................................................................28

Bảng 2.5 Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của pH ...............................................30

Bảng 2.6 Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ .......................................31

Bảng 2.7 Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của thời gian thủy phân tinh bột........32

Bảng 2.8: Bảng bố trí ảnh hưởng khả năng tạo hạt của gel alginate đến cấu trúc và

độ bền hạt.......................................................................................................................34

Bảng 2.9. Bảng bố trí ảnh hưởng nồng độ dung dịch enzyme đến hoạt tính cố định ...36

Bảng 2.10. Bảng bố trí ảnh hưởng của kích thước hạt gel đến hoạt tính enzyme cố

định ................................................................................................................................36

Bảng 2.11. Bảng bố trí nhiệt độ thủy phân tinh bột ......................................................38

Bảng 2.12. Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của thời gian thủy phân tinh bột.....38

Bảng 3.1 Hàm lượng protein và hoạt tính của enzyme amylase tự do..........................40

Bảng 3.2 Hiệu suất cố định và hoạt tính của enzyme α-amylase cố định ở các tỷ lệ

giữa enzyme và chất mang khác nhau...........................................................................40

Bảng 3.3 Hiệu suất cố định và hoạt tính của enzyme α-amylase cố định ở các thời

gian khác nhau...............................................................................................................41

Bảng 3.4 Hiệu suất cố định và hoạt tính của enzyme amylase cố định ở các mức pH

khác nhau.......................................................................................................................43

Bảng 3.5 Khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình thủy phân tinh bột......................45

Bảng 3.6. Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến quá trình thủy phân tinh bột. ...................45

Bảng 3.7 Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của thời gian thủy phân tinh bột.......46

Bảng 3.8 Bảng hàm lượng protein và hoạt tính của enzyme Termamyl tự do..............47

Bảng 3.9: Bảng bố trí ảnh hưởng khả năng tạo hạt của gel alginate đến cấu trúc và

độ bền hạt.......................................................................................................................47

ii

Bảng 3.10. Bảng hoạt tính và hiệu suất hoạt tính cố định enzyme Termamyl ở các tỷ

lệ enzyme:natri alginate khác nhau. ..............................................................................50

Bảng 3.11: Bảng hoạt tính và hiệu suất hoạt tính của enzyme Termamyl cố định ở

các kích thước hạt khác nhau: .......................................................................................51

Bảng 3.12: Bảng hàm lượng đường khử ở các nhiệt độ thủy phân khác nhau. ............54

Bảng 3.13. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian thủy phân tinh bột ................................55

iii

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Các enzyme thủy phân tinh bột. ................................................................. 3

Hình 1.2: Vị trí hoạt động của enzyme thủy phân tinh bột. ....................................... 4

Hình 1.3. Cấu trúc không gian của α-amylase. .......................................................... 6

Hình 1.4 Amylase từ các nguồn khác nhau............................................................... 7

Hình 1.5. Vị trí cắt của α-amylase trên phân tử tinh bột. ........................................... 8

Hình 1.6. Chất mang celite ....................................................................................... 15

Hình 1.7: Công thức cấu tạo của 2 acid cấu tạo nên acid alginic............................. 17

Hình 1.8: Cấu trúc đặc biệt của Alginic theo đơn vi monomer................................ 18

Hình 1.9. Cây mít ..................................................................................................... 19

Hình 1.10. Hạt mít .................................................................................................... 19

Hình 1.11. Hình chụp cấu hình phân tử tinh bột hạt mít.......................................... 21

Hình 1.12. Bột maltodextrin..................................................................................... 21

Hình 2.1. Sơ đồ nghiên cứu...................................................................................... 24

Hình 2.2. Sơ đồ quy trình cố định enzyme bằng pương pháp hấp phụ. ................... 25

Hình 2.3. Sơ đồ quy trình cố định enzyme Termamyl trên natri alginate................ 33

Hình 3.1. Sơ đồ biểu diễn số lần tái sử dụng enzyme α-amylase cố định................ 44

iv

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỞ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

1. Thông tin chung:

- Tên đề tài: Nghiên cứu quy trình cố định amylase trên một số chất mang.

- Sinh viên thực hiện: Trần Thị Ngọc Trường

- Lớp: DH14SH03 Khoa: Công nghệ sinh học Năm thứ: 4 Số năm đào tạo: 4

- Người hướng dẫn: Ths. Lý Thị Minh Hiền

2. Mục tiêu đề tài:

- Khảo sát khả năng cố định của 2 enzyme : α amylase, Termamyl trên chất mang

bằng một số phương pháp khác nhau.

- Tối ưu hóa quy trình và thông số cố định.

3. Tính mới và sáng tạo:

Nghiên cứu cố định enzyme amylase, sử dụng nguồn nguyên liệu hạt mít để sản

xuất maltodextrin.

4. Kết quả nghiên cứu:

Sản xuất maltodextrin ứng dụng vào sản phẩm thực tế .

5. Đóng góp về mặt kinh tế - xã hội, giáo dục và đào tạo, an ninh, quốc phòng

và khả năng áp dụng của đề tài:

Sản phẩm của đề tài có khả năng ứng dụng vào các nhà máy, các công ty sản xuất

thực phẩm để phục vụ con người.

6. Công bố khoa học của sinh viên từ kết quả nghiên cứu của đề tài (ghi rõ tên

tạp chí nếu có) hoặc nhận xét, đánh giá của cơ sở đã áp dụng các kết quả nghiên

cứu (nếu có):

Ngày tháng năm

Sinh viên chịu trách nhiệm chính

thực hiện đề tài

(ký, họ và tên)

Nhận xét của ngƣời hƣớng dẫn về những đóng góp khoa học của sinh viên thực

hiện đề tài (phần này do người hướng dẫn ghi):.........................................................

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

Ngày tháng năm

Xác nhận của đơn vị

(ký tên và đóng dấu)

Ngƣời hƣớng dẫn

(ký, họ và tên)