Đặt vấn đề để tạo thành peptide ngắn hơn và các amino acid. Protease có tiềm năng ứng dụng to lớn trong nhiều lĩnh vực nên thu hút được nhiều mối quan tâm của nhiều nhà khoa học và các công ty hóa dược trên thế giới. Protease cũng được ứng dụng trong việc xử lý môi trường, giúp phân giải protein có trong các loại rác thải sinh hoạt, rác thải được thải ra từ các khu chợ như các loại phụ, phế phẩm cả cá tra, v. Các enzyme phân giải protein xuất hiện phô biến được tìm thấy trong tat cả các sinh vật sóng và rat cần thiết cho sự phát triển của tế bao.
Các protease ngoại bào các giá trị thương mại và có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau. Mặc dù nguồn vi sinh vật dé sản xuất protease có rất nhiều nhưng chỉ một số it được công nhận dé sản xuất protease ở quy mô công nghiệp (Gupta và ctv, 2002). Trong đó, Bacillus nhw Bacillus subtilis, Bacillus velezensis, Bacillus licheniformis, Bacillus megaterum, chiêm ưu thé trong lĩnh vực công nghiệp, là nguyên liệu thích hợp để sản xuất protease ở quy mô lớn nhờ việc thu nhận sản phẩm dé dàng, điều kiện nuôi cấy đơn giản và có tính 6n định ở điều kiện pH và nhiệt độ cao. Tuy nhiên, trong tự nhiên năng suất sinh enzyme protease của Bacillus không cao vi vậy việc tạo ra các vi khuẩn có khả năng sinh enzyme protease cao bằng xử lý chiếu xạ gamma là một lựa chọn thích hợp (Olajuyigbe và Ajele, 2005).
Trong tự nhiên, tỉ lệ đột biến phụ thuộc vào điều kiện phát triển của vi sinh vật và nằm trong khoảng từ 10''9° đến 10°. Tỉ lệ nay có thé tăng một cách rõ rệt bằng cách sử dụng các tác nhân gây đột biến thực nghiệm và thực tế có thé lên đến 10° đến 10 (Davati và ctv, 2013). Có hai loại đột biến thực nghiệm là đột biến ngẫu nhiên và đột biến định hướng. Đột biến ngẫu nhiên thường được tạo ra bằng các phương pháp vật lý và hóa học (Malik, 1997).
Các tác nhân vật lý như: các tia X, tia y, a, B, neutron có bước sóng ngăn nên có kha năng ion hóa va khả nang xuyên sâu cao. Các tia phóng xạ có thể gây đột biến bằng cách làm đứt gãy DNA, thay đôi cấu trúc của DNA hoặc hình thành các hợp chat có hoạt tính không 6n định làm biến đổi DNA. Bức xạ ion hóa có thé tạo ra đột biến tại những vị trí xác định nhằm cải thiện hoạt tính của vi sinh vat (Awan, 2011). Trong nghiên cứu năm 1999, Yoon ki-Hong và ctv đã chiếu xạ chủng Bacillus sp.
79 - 23 bằng bức xạ gamma trên nguồn Co-60 với dai liều từ 0,5 đến 5 kGy. Kết quả 7 chủng đột biến có khả năng sinh CMCase đã được lựa chọn sau chiếu xạ. Hoạt tính enzyme CMCase của những chủng đột biến thu được thường cao hơn chủng thuần từ 1,5 đến 2 lần. Như vậy, việc xử lý chiếu xạ có thé giúp tăng khả năng sinh tổng hop enzyme protease cao hơn so với chủng thuần, giúp tăng khả năng ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu.
vì lý do đó, mà tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Khảo sát ảnh hưởng của liều chiếu xạ gamma tới khả năng sinh enzyme protease của vi khuẩn Bacillus sp. Mục tiêu của đề tài Sang lọc được chủng Bacillus có khả năng sinh tổng hợp enzyme protease cao bằng chiếu xạ gamma. Nội dung thực hiện Sang lọc một số chủng vi khuẩn Bacillus có hoạt tính sinh enzyme protease. Đánh giá hiệu quả của xử lý chiếu xạ tới Bacillus và khả năng sinh tổng hợp enzyme protease.
TONG QUAN TÀI LIEU 2. Giới thiệu chung về enzyme protease 2. Enzyme protease Protease là enzyme thủy phan liên kết peptide giữa các amino acid của phân tử protein tạo thành peptide mạch ngắn hơn và amino acid (Hình 2. Protease đã được nghiên cứu và ứng dụng sớm và rất nhiều trên thế giới, trong đó sớm nhất là protein tiêu hóa.
Từ thế kỷ 18, nhà tự nhiên học người Pháp, Reaumur đã bắt đầu nghiên cứu khả năng tiêu hóa thịt trong dạ dày và sau đó Schwann đã gọi chất này là pepsin, sau đó loại protease thứ hai được tìm thấy trong dịch tụy là trysin. DIPEPTIDES > eve a oO PROTEIN POLYPEPTIDE TRIPEPTIDES AMINO CHAIN ACIDS Hinh 2. Protease thuy phan protein thanh cac amino acid. Phan loai enzyme protease Protease đã được chia thành hai loại: endopeptidase va exopeptidase (López-Otín và Matrisian, 2007).
Exopeptidase: Dựa vào vi trí tác động trên mach polypeptide được chia thành hai loại: Aminopeptidase: xúc tác thủy phân liên kết peptide ở đầu amine tự do của chuỗi polypeptide đề phóng ra các amino acid đơn lẻ, dipeptide hoặc tripeptide. Carboxypeptidase: xúc tác thủy phân liên kết peptide ở đầu cacboxyl của chuỗi polypeptide và giải phóng ra các amino acid đơn lẻ hoặc dipeptide. Endopeptidase: Dựa vào động học của cơ chế xúc tác, exopeptidase được chia thành 5 nhóm: Serine protease là những protease có gốc xúc tác trong trung tâm hoạt động là -OH của serine. Nhóm này bao gồm hai nhóm nhỏ: chymotrypsin và subtilisin.
Nhóm chymotrypsin gồm các enzyme động vật như chymotrypsin, trypsin, elastase (Lopez-Otin và Matrisian, 2007). Nhóm subtilisin gồm hai loại enzyme là subtilisin Carlsberg và subtilisin BPN. Các serine protease thường hoạt động mạnh ở pH 9 — 11 và có tính đặc hiệu cơ chất tương đối rộng. Cysteine protease là các protease có gốc xúc tác trong trung tâm hoạt động là cysteine.
Nhóm này bao gồm protease thực vật như papayin, bromelin, một vài protease động vật và protease ký sinh trùng (López-Otín và Matrisian, 2007). Các cysteine protease thường hoạt động ở pH trung tính, có đặc hiệu co chất rộng. Aspartic protease: Hầu hết thuộc nhóm pepsin. Nhóm pepsin bao gồm các enzyme tiêu hóa như: pepsin, chymosin, cathesin, rennin (Lopez-Otin và Matrisian, 2007).
Các aspartic protein thường có hai gốc aspartic acid bảo thủ tham gia xúc tác nằm trong trung tâm hoạt động và thường hoạt động ở pH axit. Threonine protease: Cac threonine protease tương tự như serine protease nhưng chúng chứa gốc xúc tac là amino acid threonine trong trung tâm hoạt động. Cơ chế phân cắt các liên kết peptide của chúng dựa trên việc tạo ái lực với protein thông qua các amino acid quan trọng trong trung tâm hoạt động tạo ra các amino acid đơn lẻ hoặc dipeptide (Lopez-Otin và Matrisian, 2007). Metallo protease: Là nhóm protease được tìm thấy ở vi khuan, nam mốc cũng như các vi sinh vật bậc cao hơn.
Phân biệt với các enzyme khác, metallo protease chỉ hoạt động khi liên kết với ion kim loại, chủ yếu là kẽm nên còn có tên là zinc metallo protease. Số it protease khác thuộc nhóm này liên kết với coban thay vì kẽm khi tham gia phản ứng xúc tác. Metallo protease hoạt động ở pH trung tính và hoạt độ giảm mạnh dưới tác dụng của EDTA (Fox và ctv, 1991). Ngoài ra, protease còn được phân loại thành ba nhóm: Acidic protease: là các protease hoạt động ở pH 2 — 4; chúng có nhiều ở tế bào động vật, nắm men, nhưng it thấy ở vi khuẩn (Fox và ctv, 1991).
Protease trung tính là các protease hoạt động ở pH 7 — 8 như papain từ du đủ, bromelain từ dứa, va hau hét protease có nguôn gôc động vat. Protease kiềm là các protease hoạt động ở pH 9 — 11 như alkaline protease, serine protease, protease ở Bacillus spp. Nguồn thu enzyme protease Protease được thu từ nhiều nguồn khác nhau, va xuất hiện trên nhiều đối tượng từ động vật, thực vật tới vi sinh vật. Ở động vat, protease thường có ở hệ tiêu hóa như tuyến tụy, niêm mặc da dày, niêm mạc ruột non (Shafee và ctv, 2005).
Pepsin từ niêm mac dạ dày và dịch vi của động vật có vú, chim, ba sát, lưỡng cư. thường sử dụng dé hỗ trợ tiêu hóa. Ở thực vật, protease có thể được thu từ phần thân, lá và đặc biệt trong quả, tuy nhiên do nồng độ enzyme có trong mô thực vật còn thấp nên sử dụng nguồn nguyên liệu thực vật rất lớn đề có thé thu được protease. Có nhiều loại vi khuẩn, xạ khuẩn và sợi nắm có khả năng tông hợp protease.
Protease vi sinh vật có thể có trong tế bào hoặc tiết ra môi trường nuôi cấy. Các vi khuẩn được sử dụng để tổng hop protease là B. sinh ra protease trung tính. thermophilus tông hop protease chịu nhiệt, các loài xạ khuẩn tổng hop protease gồm S.
Nam sợi tong hợp protease gồm có A. một số loài Penicilium và Zhyzopus (N Jisha va ctv, 2013). Vi sinh vật được xem là đối tượng thích hợp nhất dé sản xuất protease ở quy mô lớn nhờ các ưu điêm sau: Chủ động được quá trình sản xuất enzyme do quá trình sinh trưởng, phát triển và sinh tong hợp enzyme của vi sinh vật không phụ thuộc vào điều kiện biên ngoài. Vi sinh vật có thé tổng hợp được nhiều loại enzyme khác nhau và enzyme thu được thường có hoạt tính cao.
Quá trình sinh trưởng ngắn do đó có thể tăng năng suất thu hồi sản phẩm. Có thé điều khiển được quá trình sinh tổng hợp enzyme. Giá thành rẻ nhờ quá trình nuôi cấy đơn giản, dé tổ chức nuôi cấy. Ứng dụng của enzyme protease Protease được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như công nghiệp.
nông nghiệp, y tế, môi trường,. Ứng dụng trong công nghiệp Trong sản xuất bia, thường dùng các enzyme a- amylase, B- amylase, các protease, pentosanase và B- glucanase, các enzyme này có vai trò chuyển hóa cá polysaccharide đại mạch, các hợp chất đạm khó tan đảm bảo cho hoạt động sống bình thường của nắm men. Các chế phẩm protease có ý nghĩa quan trọng trong việc làm tăng độ bền của bia và rút ngắn thời gian lọc. oryzae được dùng dé thủy phân protein trong hạt ngũ cốc, tạo điều kiện xử lý bia tốt hơn (Lê Ngọc Tú và ctv, 2011).
Trong công nghiệp thịt, có thé sử dụng các chế phẩm protease dé làm mềm thịt. Chế phẩm enzyme dé làm mềm thịt thường chứa papain hay hỗn hợp papain VỚI protease của vi sinh vật. Kết quả là chất lượng thị được tăng cao, có thể chuyền thịt loại thấp thành thịt có phâm chat cao (Lê Ngọc Tú va ctv, 2011). Trong công nghiệp thuộc da, protease của vi sinh vật cũng có tầm quan trọng trên hai quá trình: làm mềm và tách lông (Lê Ngọc Tú vả ctv, 2011).
Protease có khả năng làm mềm da nhờ thủy phân một phần của da, chủ yếu là collagen, giúp da thu được có độ mềm nhất định và trong quá trình thuộc da, tính chất này lại được củng cô thêm (Lê Ngọc Tú và ctv, 2011). Hiện nay, việc đưa các protease tach từ vi khuân (B. subtilis), nam mốc (Aspergillus oryzae, A. flavus) và xạ khuẩn vào công nghiệp thuộc da đã đem lại nhiều kết quả và dần chiếm vị trí quan trọng (Ogino va ctv, 2008).