TRÍCH LY ENZYME FICIN TỪ MỦ CÂY SUNG

Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 34 - 2011 Trường ĐHCT

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU

1.1. Đặt vấn đề

Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của Công nghệ sinh học, công

nghiệp sản xuất các chế phẩm enzyme cũng ngày càng phát triển và có ứng dụng to

lớn trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Trong những năm gần đây, giá trị thương mại của các enzyme công nghiệp trên

toàn thế giới đạt khoảng 2 tỷ USD, trong đó chủ yếu là các enzyme thủy phân (75%),

và protease là nhóm enzyme được ứng dụng nhiều nhất (60%).

(http://ir.cftri.com:8080/417/1/T-1952.pdf)

Protease là nhóm enzyme thủy phân liên kết peptide trong phân tử protein, rất

cần thiết cho các sinh vật sống nên có mặt trên nhiều đối tượng từ vi sinh vật (vi

khuẩn, nấm, virus...) đến động vật (gan, dạ dày bê...) và thực vật (đu đủ, dứa, sung...)

rất đa dạng về chức năng từ mức độ tế bào, cơ quan đến cơ thể.

So với protease động vật và vi sinh vật, protease thực vật có những đặc điểm rất

khác biệt khó có thể thay thế được. Có 3 loại protease thực vật phổ biến nhất là

bromelain, papain và ficin. Bên cạnh 2 loại enzyme đã được nghiên cứu rõ ràng và có

nhiều ứng dụng cụ thể là bromelain và papain thì ficin cũng là một enzyme quan trọng

có nhiều ứng dụng cần được đầu tư nghiên cứu.

Ficin được sử dụng nhiều nhất trong một số ngành sản xuất như: chế biến thực

phẩm (làm formage, làm mềm thịt, bổ sung để chống lại hiện tượng tủa protein trong

quá trình làm trong bia, ngăn cản sự hóa nâu rau củ, xử lý phụ phế phẩm trong chế

biến thực phẩm…), trong y học như làm thuốc hỗ trợ tiêu hóa, tẩy giun...Ngoài ra, có

nhiều ứng dụng đang được nghiên cứu như sản xuất thuốc làm tan máu bầm, trị bệnh

ngoài da, mụn nhọt.

Có thể thấy, sung là một loại cây dễ trồng, phát triển nhanh và enzyme ficin

được trích từ mủ sung là một loại enzyme có nhiều ứng dụng to lớn do đó đề tài “Trích

ly enzyme ficin từ mủ cây sung” được thực hiện nhằm tạo cơ sở cho các nghiên cứu

ứng dụng về sau.

1.2. Mục tiêu đề tài

Khảo sát khả năng thu nhận enzyme ficin.

Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến hoạt độ enzyme ficin.

Khảo sát khả năng bất hoạt sự hóa nâu ở rau quả sơ chế.

Chuyên ngành Công nghệ sinh học Viện NC&PT Công nghệ sinh học

1

Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 34 - 2011 Trường ĐHCT

CHƯƠNG 2. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1. Enzyme protease

2.1.1. Sơ lược enzyme protease

Nhóm enzyme protease (peptide – hydrolase 3.4) xúc tác quá trình thuỷ phân

liên kết peptide R1-CO-NH-R2 trong phân tử protein và polypeptide tạo sản phẩm là

pepton, di-, tri-peptide, amino acid và là một trong những nhóm enzyme quan trọng

phổ biến có nhiều ứng dụng trong công nghiệp và có thể thu nhận từ nhiều nguồn khác

nhau: protease thực vật (papain, bromelain, ficin), động vật (pepsin, trypsin,

pancretin,...), vi sinh vật (protease từ nấm mốc, vi khuẩn...). (Đồng Thị Thanh Thu,

1996)

Ngoài ra, nhiều protease cũng có khả năng thuỷ phân liên kết este và vận

chuyển acid amin.

Protease (peptidase) thuộc nhóm chính 3, nhóm phụ 4 (EC.3.4)

Hình 1. Sơ đồ phân loại nhóm enzyme thủy phân protein

Protease được phân chia thành hai nhóm: endopeptidase và exopeptidase.

 Exopeptidase: cắt cầu nối peptidic ở đầu mạch (carboxipeptidase,

aminopeptidase, dipeptidase…). Dựa vào vị trí tác động trên mạch polypeptide,

exopeptidase được phân chia thành hai loại:

o Aminopeptidase: xúc tác thủy phân liên kết peptide ở đầu N tự do của

chuỗi polypeptide để giải phóng ra một amino acid, một dipeptide hoặc một tripeptide.

Chuyên ngành Công nghệ sinh học Viện NC&PT Công nghệ sinh học

2

Protease

(EC.3.4)

Exopeptidase

(E.C. 3.4.11-17)

Endopeptidase

(E.C. 3.4.21-99)

Aminopeptidase

Carboxypeptidase

Serine proteinase

Cystein proteinase

Aspartic proteinase

Metallo proteinase

Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 34 - 2011 Trường ĐHCT

o Carboxypeptidase: xúc tác thủy phân liên kết peptide ở đầu C của chuỗi

polypeptide và giải phóng ra một amino acid hoặc một dipeptide.

 Endopeptidase: tác dụng vào các phần trung tâm của mạch polypeptid (pepsin,

tripsin, chymotripsin, papain…). Dựa vào động học của cơ chế xúc tác, endopeptidase

được chia thành bốn nhóm:

o Serin protease: là những protease chứa nhóm –OH của gốc serine trong

trung tâm hoạt động và có vai trò đặc biệt quan trọng đối với hoạt động xúc tác của

enzyme. Nhóm này bao gồm hai nhóm nhỏ: chymotrypsin và subtilisin. Nhóm

chymotrypsin bao gồm các enzyme động vật như chymotrypsin, trypsin, elastase.

Nhóm subtilisin bao gồm hai loại enzyme vi khuẩn như Subtilisin carlsberg, Subtilisin

BPN. Các serine protease thường hoạt động mạnh ở vùng kiềm tính và thể hiện tính

đặc hiệu cơ chất tương đối rộng.

o Cysteine protease: Các protease chứa nhóm –SH trong trung tâm hoạt

động. Cystein protease bao gồm các protease thực vật như papain, bromelin, một vài

protein động vật và protease ký sinh trùng. Các cystein protease thường hoạt động ở

vùng pH trung tính, có tính đặc hiệu cơ chất rộng.

o Aspartic protease: Hầu hết các aspartic protease thuộc nhóm pepsin.

Nhóm pepsin bao gồm các enzyme tiêu hóa như: pepsin, chymosin, cathepsin, renin.

Các aspartic protease có chứa nhóm carboxyl trong trung tâm hoạt động và thường

hoạt động mạnh ở pH trung tính.

o Metallo protease: Metallo protease là nhóm protease được tìm thấy ở vi

khuẩn, nấm mốc cũng như các vi sinh vật bậc cao hơn. Các metallo protease thường

hoạt động vùng pH trung tính và hoạt độ giảm mạnh dưới tác dụng của EDTA.

Ngoài ra, protease được phân loại một cách đơn giản hơn thành ba nhóm:

- Protease acid: pH 2-4

- Protease trung tính: pH 7-8

- Protease kiềm: pH 9-11

Nguồn thu nhận enzyme protease:

a. Protease vi sinh vật

Hầu hết các nhóm vi khuẩn, nấm mốc và xạ khuẩn đều có khả năng tổng hợp

protease. Các chủng có khả năng tổng hợp mạnh protease là Bacillus subtilis, B.

mesentericus, B. Thermorpoteoliticus, Aspergillus oryzae, A. terricola, A. fumigatus,

Chuyên ngành Công nghệ sinh học Viện NC&PT Công nghệ sinh học

3

Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 34 - 2011 Trường ĐHCT

A. saitoi, Penicillium chysogenum, A. candidatus, P. cameberti, P. roqueforti…) (Lê

Ngọc Tú, 1982)

b. Protease động vật

Nguồn protease từ động vật đã được ứng dụng từ lâu đời với nguồn gốc từ nội

tạng như pepsin, tripsin, từ dạ dày bê như renin, và cả protease được trích từ ruột cá

basa.

c. Protease thực vật

Có 3 loại protease thực vật phổ biến nhất là bromelain, papain và ficin. Papain

thu được từ nhựa của lá, thân, quả đu đủ (Carica papaya) còn bromelain thu từ quả,

chồi, và vỏ dứa (Pineapple plant) và ficin thu được từ nhựa cây họ sung (Ficus).

2.1.2. Ứng dụng của enzyme protease

Protease được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau:

- Trong công nghiệp thực phẩm:

 Trong công nghiệp thịt, đồ hộp: làm mềm thịt, tăng hương vị và

giá trị thịt sau khi chế biến.

 Trong công nghiệp chế biến sữa: dùng các protease làm đông tụ

sữa (renin), protease vi sinh vật khác (Bacillus mensentericus, Mucor…) trong sản xuất

fomage.

 Công nghiệp nước giải khát: làm trong bia, rượu, nước quả.

 Công nghiệp nước chấm, nước mắm: rút ngắn quá trình thủy

phân, chế biến nước mắm, muối cá, sản xuất bột cá…

- Trong y học: thuốc tiêu hóa, dùng cô đặc tinh chế huyết thanh miến dịch, thuốc

điều trị nghẽn tĩnh mạch, tiêu mủ vết thương…

- Trong công nghiệp nhẹ:

 Mỹ phẩm: dùng trong sản xuất xà phòng, dầu gôi, kem bôi da…

 Bột giặt: tăng khả năng tẩy rửa các vết bẩn.

 Thuộc da: làm sạch lông, mềm da.

 Tơ tằm: có thể sử dụng để làm bóng và tách rời các sợi tơ tằm do thủy phân

lớp sericine làm dính bết các sợi tơ tự nhiên. (Lê Ngọc Tú, 2004)

2.2. Enzyme ficin

Enzyme ficin hay còn gọi là ficain là một thiol-protease có trong dịch nhựa của

các loài sung,vả thuộc giống Ficus, họ Moraceae. Tương tự các protease thực vật khác

Chuyên ngành Công nghệ sinh học Viện NC&PT Công nghệ sinh học

4