- Trang Chủ
- Sinh học
- Bài giảng Công nghệ sinh học - Chuyên đề 4: Công nghệ sản xuất enzyme
Xem mẫu
- Chuyên đề 4
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ENZYME
TS. Bùi Xuân Đông, PhD in ingeneering
1
science
- 4.1. CN THU CHẾ PHẨM ENZYME TỪ
VSV
TS. Bùi Xuân Đông, PhD in ingeneering
2
science
- CÁC CÔNG ĐOẠN CHÍNH
A - Phân lập, tuyển chọn và cải
tạo giống VSV
B - Nuôi cấy VSV sinh tổng hợp
Enzyme
C -Tách và tinh chế enzyme
TS. Bùi Xuân Đông, PhD in ingeneering
3
science
- A-PHÂN LẬP, TUYỂN CHỌN, CẢI TẠO
GIỐNG
TS. Bùi Xuân Đông, PhD in ingeneering
4
science
- PHÂN LẬP VÀ TUYỂN CHỌN
• Phân lập: nghiên cứu kĩ các tài liệu về khả
năng sinh enzyme cần tách chiết, sau đó tiến
hàng phân lập từ đất, nước, không khí, từ một
số thực vật, từ một số SP,…
• Tuyển chọn: Từ bộ sưa tập giống của đơn vị,
tỉnh, quốc gia nhằm tuyển chọn được chủng
VSV có khả năng sinh trưởng nhanh, sinh TH
enzyme cao, ổn định
TS. Bùi Xuân Đông, PhD in ingeneering
5
science
- CẢI TẠO GIỐNG VSV = TÁC NHÂN ĐỘT BIẾN
• Đột biến bằng tác nhân vật lý, hóa học:
- Dùng tia X (rownghen), tia , tia UV (hiệu quả
nhất)
• Đột biến bằng phương pháp SHPT:
- Biến nạp ADN: TB nhận tiếp xúc trực tiếp với dịch
chiết TB cho, không cần tiếp xúc giữa các TB
- Tiếp hợp gen: AND được truyền đi từ TB cho đến
TB nhận khi 2 TB tiếp xúc với nhau
- Tải nạp ADN: được chuyền từ TB cho đến TB nhận
nhờ vai trò trung gian của thực khuẩn thể (Phage)
TS. Bùi Xuân Đông, PhD in ingeneering
6
science
- BIẾN NẠP ADN
TS. Bùi Xuân Đông, PhD in ingeneering
7
science
- TIẾP HỢP ADN
TS. Bùi Xuân Đông, PhD in ingeneering
8
science
- TẢI NẠP
TS. Bùi Xuân Đông, PhD in ingeneering
9
science
- B-NUÔI CẤY VI SINH VẬT
TS. Bùi Xuân Đông, PhD in ingeneering
10
science
- PHƯƠNG PHÁP NUÔI CẤY BỀ MẶT
• Chuẩn bị môi trường dinh dưỡng
• Tiệt trùng
• Điều chỉnh hàm ẩm
• Gieo giống và điều khiển quá trình lên men
Ƣu, nhược điểm của phương pháp:
+Nồng độ enzyme thu được cao hơn phương pháp nuôi cấy
chìm
+canh trường sau khi sấy khô vận chuyển dễ dàng
+tránh được nhiễm trùng toàn bộ khối canh trường và tốn ít
năng lượng
+ chiến diện tích nuôi cấy, TB làm việc gián đoạn, khó cơ giới
hóa, năng suất thấp, tốn nhiều công lao động
TS. Bùi Xuân Đông, PhD in ingeneering
11
science
- PHƯƠNG PHÁP NUÔI CẤY CHÌM
VSV phát triển trong môi trường dinh dưỡng lỏng (C, N, muối khoáng và vitamin), có
sục khí: sự tiết E vào môi trường xảy ra trong suốt quá trình lên men.
• Chuẩn bị môi trường dinh dưỡng
• Tiệt trùng
• Điều chỉnh pH, t
• Cấy giống
• Lên men
• Ưu, nhược điểm:
- LM liên tục tiết kiệm được diện tích SX
- Dễ cơ giới hóa và tự động hóa, năng suất cao
- E thu được ít nhiễm tạp
- Nồng độ E trong canh trường thấp ->cô đặc->giá thành cao
- Tốn nhiều điện năng do sục khí. Không đảm bảo được vô trừng tuyệt đối thì dễ xảy
ra sự tạp nhiễm toàn bộ khối MT
- Thường được áp dụng ở các nước đã phát triển
TS. Bùi Xuân Đông, PhD in ingeneering
12
science
- CÁC THÔNG SỐ CẦN KIỂM SOÁT
TRONG TB LÊN MEN
• Các thông số vật lý:
-Nhiệt độ: 2-106 kcal/giờ -> làm nguội TBLM
-pH: cần được điều chỉnh liên tục bằng điện cực nhậy và vô trùng
(NaOH, KOH, amoniac, a. phosphoric, a. sulfuric)
- Bọt: do sục khí, khuấy đảo -> phá bọt, thu hồi bọt
- Oxy: khí cần được tiệt trùng và chọn tốc độ sục khí
• Các thông số sinh lý:
- Cân bằng năng lượng: làm lạnh, tận dụng Q ->lên men
- Áp suất CO2: có lợi với VSV yến khí (Bac. Subtilis)/có hại
- Áp suất O2: có lợi cho lên men E. coli và TH E penicillinacylase
- Cảm ứng, ức chế: ví dụ cellulase cảm ứng tốt với T. vinide
- Khả năng trích ly: Tỷ lệ nucleotid cao sẽ làm tăng độ nhớt -> khó
trích ly enzyme
TS. Bùi Xuân Đông, PhD in ingeneering
13
science
- C- TÁCH CHIẾT ENZYME TỪ VSV
TS. Bùi Xuân Đông, PhD in ingeneering
14
science
- PHÁ VỠ TẾ BÀO BẰNG SIÊU ÂM
- Tạo ra một áp lực lớn xuyên
qua dung môi và tác động đến
tế bào vật liệu
- Tăng khả năng chuyển khối
tới bề mặt phân cách phase
- Phá vỡ màng tế bào trên bề
mặt và bên trong khối vật liệu
giúp quá trình thoát chất tan
dễ dàng
- Có thể làm biến đổi cấu trúc
một số E và phá hủy E do oxy
hóa các gốc tự do (N2O); TB
bào vỡ tạo các mảnh nhỏ khó
xử lý sau này TS. Bùi Xuân Đông, PhD in ingeneering
15
science
- PHÁ VỠ TẾ BÀO BẰNG MÁY ĐỒNG HÓA
- Các tế bào bị va
chạm nén lại rồi bị nổ
vỡ và giải phóng các
chất chứa trong TB khi
làm giảm áp đột ngột
qua van kiểm tra.
- Áp suất sử dụng và
giảm áp suất đột ngột
qua van kiểm tra là
nhân tố chủ yếu phá
vỡ màng TB
- Các lực làm biến
dạng TB không gây
ảnh hưởng đến
enzyme tự do trong
dung dịch Manton – Goulin APV
TS. Bùi Xuân Đông, PhD in ingeneering
16
science
- PHÁ VỠ MÀNG TẾ BÀO BẰNG CÁCH NGHIỀN HOẶC
KHUẤY VỚI CÁC BỘT/HẠT THỦY TINH/THÉP
- Khi huyền phù TB
được lắc cùng với hạt
thủy tinh hoặc hạt thép
nhỏ (d=0,2-1,0 mm) thì
TB sẽ bị phá vỡ do lực
cắt của chất lỏng cao và
do va chạm với các hạt
này.
- Bất kì kiểu sinh khối
nào dạng sợi hay đơn
bào đều có thể phá vỡ
bằng máy nghiền bi
dựa trên nguyên lí này
TS. Bùi Xuân Đông, PhD in ingeneering
17
science
- SỐC THẨM THẤU
• Có thể làm dung giải tế bào bằng sốc thẩm thấu
khi cho một huyền phù đậm đặc các tế bào vào
trong một môi trường ưu trương (20% saccarose)
trong nước ở 40C, thì sẽ làm giải phóng ra một số
hợp phần của tế bào.
• Kỹ thuật này rất nhẹ nhàng, không làm biến tính
các protein, song do có nhiều vi sinh vật chống
chịu được sốc thẩm thấu, nên kỹ thuật này chỉ
dành sử dụng cho các vi khuẩn gram âm (-) như
E.coli để trích ly các enzyme thủy phân có trong
xoang periplasmic (ngoại sinh chất).
TS. Bùi Xuân Đông, PhD in ingeneering
18
science
- XỬ LÝ KIỀM
• Xử lý kiềm (ở pH giữa 11,5 và 12,5) sẽ làm
thủy phân màng tế bào và do đó sẽ giải phóng
các enzyme.
• Kỹ thuật này chỉ áp dụng nếu enzyme bền
được trong môi trường kiềm ít nhất cũng từ
20-30 phút. Người ta thường dùng phương
pháp này để trích ly Asparaginase từ Erwinia
chrysanthemi.
TS. Bùi Xuân Đông, PhD in ingeneering
19
science
- SỬ DỤNG CHẤT TẨY RỬA
• Trong điều kiện pH, lực ion và nhiệt độ xác định,
các chất tẩy rửa ở dạng ion như laurylsulfatnatri
hoặc như tween 20 và triton sẽ tổ hợp với
lipoprotein màng tạo ra các mixen do đó sẽ làm
cho màng tế bào trở nên có tính thấm, song cũng
làm biến tính enzyme.
• Các chất tẩy rử như triton x-100 sử dụng riêng rẽ
hoặc cùng với các chất khác như guanidine- HCl
được dùng để trích ly các enzyme liên kết màng
rất có hiệu quả (cholesteroloxydase từ Nocardia
spescies).
TS. Bùi Xuân Đông, PhD in ingeneering
20
science
nguon tai.lieu . vn