Giáo án điện tử chuyên đề Sinh học 10 kết nối Bài 6: Quy trình công nghệ sản xuất enzyme

CHÀO MỪNG CẢ LỚP

QUAY TRỞ LẠI MÔN SINH HỌC!

KHỞI ĐỘNG

Trong đời sống, nhiều ngành sản xuất ứng dụng công nghệ enzyme với quy mô lớn như: công nghiệp thực phẩm, công nghiệp dệt, mĩ phẩm,...

Câu hỏi

Với quy mô sản xuất lớn phải cần một lượng lớn enzyme. Vậy enzyme được dùng trong các ngành sản xuất có nguồn gốc từ đâu và quy trình để tạo ra các enzyme tinh sạch được tiến hành như thế nào?

BÀI 6: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ENZYME

NỘI DUNG BÀI HỌC

I.

QUY TRÌNH TỔNG QUÁT

II.

QUY TRÌNH SẢN XUẤT VÀ THU NHẬN MỘT SỐ ENZYME

I.

QUY TRÌNH TỔNG QUÁT

Hình 6.1. Quy trình sản xuất enzyme

Tạo nguồn thu enzyme

Tách chiết enzyme

Tạo chế phẩm enzyme

Quy trình

Giai đoạn 1: Tạo nguồn thu enzyme

• Bước 1. Chọn nguồn nguyên liệu cung cấp enzyme
• Bước 2. Nuôi cấy vi sinh vật được lựa chọn
• Bước 1. Phá vỡ cấu trúc tế bào
• Bước 2. Tách chiết enzyme

Giai đoạn 2 : Tách chiết enzyme

Giai đoạn 3 : Tạo chế phẩm enzyme

Enzyme sau khi được tinh sạch và cô đặc cần được lưu giữ trong điều kiện phù hợp để đảm bảo hoạt tính của enzyme không bị biến tính trong suốt quá trình bảo quản và sử dụng.

Chế phẩm enzyme có nhiều dạng khác nhau: dạng dung dịch, dạng huyền phù, dạng bột khô, dạng viên nhỏ.

Nghiên cứu nội dung mục I trong SCĐ tr.35, thảo luận nhóm đôi trả lời các câu hỏi:

1. Trong sản xuất chế phẩm enzyme, người ta thường lựa chọn đối tượng nào làm nguồn cung cấp chính? Hãy nêu một số lí do sử dụng nguồn cung cấp đó.

2. Nêu những yếu tố ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng enzyme thu được khi nuôi cấy vi sinh vật.

3. Hãy nêu những lưu ý quan trọng khi thực hiện tách chiết enzyme.

Enzyme có thể thu được từ nhiều nguồn khác nhau, trong đó nguồn thu chính là vi sinh vật.

Trả lời câu hỏi 1

Giải thích: vi sinh vật có chu kì sinh trưởng ngắn, tốc độ sinh trưởng nhanh, nuôi cấy trong điều kiện nhân tạo với chi phí thấp, enzyme vi sinh vật có hoạt tính mạnh, hệ enzyme đa dạng.

Câu 2. Những yếu tố ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng enzyme thu được khi nuôi cấy vi sinh vật:

Câu 2. Những yếu tố ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng enzyme thu được khi nuôi cấy vi sinh vật:

• Ngoài ra: nồng độ oxygen của môi trường, thời gian nuôi cấy cũng ảnh hưởng đến sự sinh trưởng, sinh sản của vi sinh vật → Ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng enzyme.
• Lưu ý: Để tăng sự tổng hợp enzyme, người ta thường dựa vào hiện tượng cảm ứng → Chất cảm ứng tổng hợp enzyme cho thêm vào môi trường nuôi thường là cơ chất tương ứng của enzyme cần tổng hợp.
• Ví dụ: Muốn tách enzyme a - amylase ở nấm mốc (Asp. oryzae), người ta bổ sung vào môi trường nuôi cấy tinh bột.

Câu 3. Lưu ý

Đối với nguồn thu enzyme là vi sinh vật: thu enzyme trong môi trường nuôi cấy (thu enzyme ngoại bào).

Đối với nguồn thu là động vật, thực vật: hầu hết enzyme nằm trong tế bào chất của tế bào, nên để thu enzyme nội bào cần phá vỡ cấu trúc tế bào.

Để thu được enzyme động vật: phải cắt bỏ hết các mô liên kết để đảm bảo khi nghiền tế bào được hiệu quả.

Câu 3. Lưu ý

Khi tách chiết enzyme: khâu chiết rút và kết tủa phải thực hiện ở nhiệt độ thấp và thao tác rất nhanh để tránh làm biến tính enzyme.

Nếu dịch chiết có lẫn nhiều tạp chất: thêm giai đoạn thẩm tích dịch chiết để thu được chế phẩm enzyme.

II.

QUY TRÌNH SẢN XUẤT VÀ THU NHẬN MỘT SỐ ENZYME

Vòng 1: Nhóm chuyên gia

THẢO LUẬN NHÓM

Nhóm 1

• Hãy cho biết amylase là gì?
• Nêu quy trình sản xuất enzyme amylase.
• Cho biết nguồn thu trong quy trình sản xuất các loại enzyme amylase trong môi trường lên men nổi.

Tìm hiểu về quy trình sản xuất amylase theo phương pháp nuôi cấy nổi.

Vòng 1: Nhóm chuyên gia

THẢO LUẬN NHÓM

Nhóm 2

• Hãy cho biết protease là gì ?
• Cho biết nguồn thu enzyme đối với phương pháp nuôi cấy chìm là rỉ đường ?
• Nêu quy trình sản xuất enzyme protease

Tìm hiểu về quy trình sản xuất enzyme protease theo phương pháp nuôi cấy chìm

Vòng 1: Nhóm chuyên gia

THẢO LUẬN NHÓM

Nhóm 3

• Nêu một số loại protein tái tổ hợp
• Trình bày quy trình sản xuất enzyme protease tái tổ hợp?

Tìm hiểu quy trình sản xuất enzyme protease tái tổ hợp.

Vòng 1: Nhóm chuyên gia

THẢO LUẬN NHÓM

Nhóm 4

• Urease là gì?
• Để thu enzyme urease người ta làm thế nào? Nêu quy trình thu nhận enzyme urease.

Tìm hiểu về quy trình thu nhận enzyme urease.

Vòng 2: Nhóm mảnh ghép

THẢO LUẬN NHÓM

Dừng lại và suy ngẫm

Sản xuất enzyme protease tái tố hợp có ưu điểm gì so với sản xuất protease bằng phương pháp nuôi cấy chìm ? Giải thích.

1. Quy trình sản xuất amylase theo phương pháp nuôi cấy nổi

Khái niệm

Amylase là một nhóm enzyme rất phổ biến trong giới sinh vật, thuộc hệ enzyme thủy phân, xúc tác phân giải liên kết nội phân tử trong nhóm polysaccharide

1. Quy trình sản xuất amylase theo phương pháp nuôi cấy nổi

Môi trường dùng trong sản xuất protease đối với phương pháp nuôi cấy chìm: rỉ đường.

Nguồn thu enzyme: nấm mốc hoặc vi khuẩn, thường dùng nấm mốc Aspergillus niger có khả năng tổng hợp enzyme (amylase, protease, cellulose, lipase).

2. Quy trình sản xuất enzyme protease theo phương pháp nuôi cấy chìm

Protease là enzyme xúc tác cho các phản ứng thuỷ phân protein và các chuỗi polypeptide đến sản phẩm cuối cùng là amino acid.

Hình 6.3.Sơ đồ quy trình sản xuất enzyme protease

3. Quy trình sản xuất enzyme protease tái tổ hợp

Công nghệ DNA tái tổ hợp và kĩ thuật nuôi cấy vi sinh vật là cơ sở sản xuất nhiều loại protein tái tổ hợp: vaccine, hormone và enzyme.

Quy trình sản xuất enzyme protease tái tổ hợp trải qua nhiều công đoạn, đòi hỏi kĩ thuật cao, nghiêm ngặt hơn quy trình sản xuất theo phương pháp truyền thống.

3. Quy trình sản xuất enzyme protease tái tổ hợp

4. Quy trình thu nhận enzyme urease

Urease là enzyme thủy phân urea, được ứng dụng nhiều trong sản xuất và đời sống.

Để thu enzyme urease: có thể dùng nguyên liệu là vi sinh vật hay thực vật như đậu nành, đậu rựa.

Hình 6.6.Sơ đồ quy trình thu nhận enzyme urease

Dừng lại và suy ngẫm

Sản xuất enzyme protease tái tổ hợp thu được lượng enzyme lớn hơn phương pháp nuôi cấy chìm do vi sinh vật sử dụng làm nguồn thu được cấy gene mã hoá tổng hợp enzyme protease vào DNA tế bào chủ, giúp tăng lượng enzyme khi nuôi cấy vi sinh vật.

Sản xuất enzyme protease từ vi sinh vật bằng phương pháp nuôi cấy chìm chưa đáp ứng được việc mở rộng quy mô sản xuất và ứng dụng nhóm enzyme này trong đời sống.

--------------- Còn tiếp ---------------