Luận văn thạc sĩ công nghệ thực phẩm nghiên cứu cố định enzyme lipase trên chất mang hydrotalcite mg

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu công nghệ thực phẩm nghiên cứu cố định enzyme lipase trên chất mang hydrotalcite mg, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện pháp hoàn

• Tác giả: Nguyen Thi Dung
• Người hướng dẫn: TS. Phan Ngoc Hoa
• Trường học: Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP. HCM
• Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm — Đồ uống
• Đề tài: Nghiên cứu cố định enzyme lipase trên chất mang hydrotalcite Mg/Al làm xúc tác cho phản ứng thủy phân dầu thực vật
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• TÓM TẮT LUẬN VĂN
• 1. CHƯƠNG 1: ENZYME LIPASE
• 1.1. Định nghĩa
• 1.2. Cấu trúc của enzyme lipase Porcine pancreas (LPP)
• 1.3. Phân tử lượng của LPP
• 1.4. pH đăng điện của enzyme LPP
• 1.5. Hoạt tính của enzyme LPP
• 2. CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
• 2.1. Nguyên liệu, hóa chất và thiết bị
• 2.2. Bố trí thí nghiệm
• 2.3. Khảo sát tính chất của chất mang và enzyme
• 2.3.1. Khảo sát tính chất của chất mang
• 2.3.2. Khảo sát tính chất của enzyme
• 2.4. Khảo sát điều kiện cố định enzyme lipase lên chất mang LDHs
• 2.4.1. Xác định tỷ lệ Mg/Al tối ưu
• 2.4.2. Xác định tỷ lệ enzyme/chất mang tối ưu
• 2.4.3. Xác định pH cố định tối ưu
• 2.4.4. Xác định nhiệt độ cố định tối ưu
• 2.4.5. Xác định tốc độ lắc tối ưu
• 2.4.6. Thời gian cố định tối ưu
• 2.5. Phương pháp chế tạo LDHs
• 2.6. Phương pháp xác định điểm đắng điện của enzyme
• 2.7. Phương pháp cố định enzyme lên LDHs
• 2.8. Phương pháp phân tích
• 2.9. Phương pháp định lượng
• 2.10. Phương pháp xác định hoạt tính enzyme
• 2.11. Công thức tính toán
• 2.12. Hiệu suất cố định của CT1Z
• 2.13. Xác định tốc độ thủy phân của enzyme cố định
• 2.14. Xác định mức độ thủy phân của enzyme
• 2.15. Xác định hệ số ức chế và thời gian bán hủy của enzyme cố định
• 2.16. Xác định năng lượng hoạt hóa của enzyme cố định
• 2.17. Phương pháp xử lý số liệu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Khảo sát tính chất của chất mang và enzyme
• 3.1.1. Khảo sát tính chất của chất mang
• 3.1.2. Khảo sát tính chất của enzyme lipase Porcine pancreas
• 3.2. Nghiên cứu cố định enzyme lipase lên chất mang LDHs
• 3.2.1. Xác định tỷ lệ mol Mg/Al tối ưu
• 3.2.2. Xác định tỷ lệ enzyme/chất mang tối ưu
• 3.2.3. Xác định pH tối ưu cho quá trình cố định enzyme
• 3.2.4. Xác định nhiệt độ tối ưu cho quá trình cố định enzyme lipase lên LDHs
• 3.2.5. Xác định tốc độ lắc tối ưu cho quá trình cố định enzyme lipase lên LDHs
• 3.2.6. Xác định thời gian cố định tối ưu
• 3.3. Khảo sát tính chất và hoạt tính xúc tác của hệ enzyme cố định
• 3.3.1. Khảo sát tính chất của enzyme cố định
• 3.3.2. Độ bền pH và thời gian bán hủy
• 3.3.3. Độ bền nhiệt độ và thời gian bán hủy
• 3.3.4. Khảo sát hoạt tính xúc tác của hệ enzyme cố định
• 3.3.5. Ảnh hưởng của pH
• 3.3.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ
• 3.3.7. Ảnh hưởng của tỷ lệ dầu/nước
• 3.3.8. Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme/cơ chất
• 3.3.9. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy
• 3.3.10. Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến mức độ thủy phân của enzyme lipase tự do và cố định trên dầu oliu và dầu dừa
• 3.3.11. Năng lượng hoạt hóa
• 3.3.12. Số lần tái sử dụng của enzyme lipase cố định
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Giới thiệu về enzyme lipase và hydrotalcite Mg

Enzyme lipase là một enzyme xúc tác thủy phân và tổng hợp các este từ triglyceride và acid béo. Hydrotalcite Mg là một chất mang có cấu trúc lớp, được sử dụng để cố định enzyme nhờ tính chất vật lý và hóa học phù hợp. Sự kết hợp giữa enzyme lipase và hydrotalcite Mg mang lại nhiều lợi ích trong công nghệ thực phẩm, đặc biệt là trong quá trình thủy phân dầu thực vật. Nghiên cứu này tập trung vào việc cố định enzyme lipase lên chất mang hydrotalcite Mg để tối ưu hóa hiệu suất và ứng dụng trong sản xuất thực phẩm.

1.1. Cấu trúc và tính chất của enzyme lipase

Enzyme lipase từ Porcine pancreas có cấu trúc không gian gồm hai vùng chính: vùng N-terminal và vùng C-terminal. Vùng N-terminal chứa bộ ba xúc tác Ser, Asp, và His, trong khi vùng C-terminal tương tác với colipase. Enzyme lipase có phân tử lượng khoảng 50 kDa và pH đẳng điện là 4.4. Hoạt tính của enzyme được xác định thông qua lượng cơ chất bị thủy phân hoặc sản phẩm được tạo thành. Enzyme lipase có tính ổn định cao và hoạt động hiệu quả trong môi trường liên pha dầu-nước.

1.2. Tính chất của hydrotalcite Mg

Hydrotalcite Mg là một vật liệu có cấu trúc lớp, với khoảng cách giữa các lớp được xác định bởi tỷ lệ mol Mg/Al. Vật liệu này có bề mặt xốp và dạng vảy, phù hợp để cố định enzyme. Hydrotalcite Mg có pH đẳng điện khoảng 9, tạo điều kiện thuận lợi cho việc cố định enzyme lipase trong môi trường bazơ. Tính chất vật lý và hóa học của hydrotalcite Mg giúp tăng cường độ bền và hiệu suất của enzyme sau khi cố định.

II. Quy trình cố định enzyme lipase trên hydrotalcite Mg

Quy trình cố định enzyme lipase lên chất mang hydrotalcite Mg bao gồm các bước khảo sát và tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng như tỷ lệ enzyme/chất mang, pH, nhiệt độ, tốc độ lắc và thời gian cố định. Kết quả nghiên cứu cho thấy, tỷ lệ Mg/Al 2/1 là tối ưu, với hiệu suất cố định đạt 82%. Enzyme lipase cố định trên hydrotalcite Mg có độ bền cao hơn so với enzyme tự do, đặc biệt trong điều kiện pH và nhiệt độ khắc nghiệt.

2.1. Tối ưu hóa tỷ lệ enzyme chất mang

Tỷ lệ enzyme lipase và chất mang hydrotalcite Mg được khảo sát để đạt hiệu suất cố định cao nhất. Kết quả cho thấy, tỷ lệ tối ưu là 0.5 mg enzyme/mg chất mang. Tỷ lệ này đảm bảo sự hấp phụ hiệu quả của enzyme lên bề mặt chất mang mà không gây lãng phí enzyme. Hiệu suất cố định đạt 82%, với hoạt tính tương đối của enzyme được duy trì ở mức cao.

2.2. Ảnh hưởng của pH và nhiệt độ

pH và nhiệt độ là hai yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình cố định enzyme lipase. Nghiên cứu chỉ ra rằng, pH tối ưu cho quá trình cố định là 8.5, trong khi nhiệt độ tối ưu là 40°C. Enzyme lipase cố định trên hydrotalcite Mg có độ bền cao hơn so với enzyme tự do, đặc biệt trong điều kiện pH và nhiệt độ khắc nghiệt. Điều này giúp tăng khả năng ứng dụng của enzyme trong các quy trình sản xuất thực phẩm.

III. Ứng dụng enzyme lipase cố định trong công nghệ thực phẩm

Enzyme lipase cố định trên hydrotalcite Mg được ứng dụng trong quá trình thủy phân dầu thực vật, đặc biệt là dầu oliu và dầu dừa. Kết quả thử nghiệm cho thấy, enzyme lipase cố định có hiệu suất thủy phân cao hơn so với enzyme tự do, với mức độ thủy phân đạt 88% sau 6 giờ. Enzyme lipase cố định cũng có khả năng tái sử dụng nhiều lần mà vẫn duy trì được hoạt tính, mang lại hiệu quả kinh tế cao trong công nghệ thực phẩm.

3.1. Thủy phân dầu oliu

Enzyme lipase cố định trên hydrotalcite Mg được sử dụng để thủy phân dầu oliu. Kết quả cho thấy, pH tối ưu cho hoạt động của enzyme là 8.5, và nhiệt độ tối ưu là 40°C. Tỷ lệ dầu/nước tối ưu là 1:1, với tốc độ khuấy 350 vòng/phút. Sau 6 giờ thủy phân, mức độ thủy phân đạt 88%, cao hơn so với enzyme tự do. Enzyme lipase cố định cũng có độ bền cao hơn trong điều kiện pH và nhiệt độ khắc nghiệt.

3.2. Thủy phân dầu dừa

Thử nghiệm thủy phân dầu dừa bằng enzyme lipase cố định trên hydrotalcite Mg cho thấy, mức độ thủy phân đạt 71% sau 6 giờ. Kết quả này cho thấy tiềm năng ứng dụng của enzyme lipase cố định trong công nghệ thực phẩm, đặc biệt là trong sản xuất các sản phẩm từ dầu dừa. Enzyme lipase cố định có khả năng tái sử dụng nhiều lần mà vẫn duy trì được hoạt tính, giúp giảm chi phí sản xuất.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển công nghiệp thực phẩm và dược phẩm, enzyme lipase đóng vai trò quan trọng trong xúc tác phản ứng thủy phân chất béo, tạo ra các acid béo tự do có giá trị dinh dưỡng và ứng dụng đa dạng. Theo ước tính, enzyme lipase Porcine pancreas (LPP) có phân tử lượng khoảng 50 kDa, với pH đăng điện là 4.4 và hoạt tính ban đầu đạt 59.18 U/mg enzyme. Tuy nhiên, việc sử dụng enzyme tự do trong công nghiệp gặp nhiều hạn chế như khó tách khỏi sản phẩm, chi phí cao và độ bền thấp. Do đó, kỹ thuật cố định enzyme lên chất mang hydrotalcite Mg/Al (LDHs) được nghiên cứu nhằm nâng cao tính ổn định, khả năng tái sử dụng và hiệu quả xúc tác.

Luận văn tập trung nghiên cứu cố định enzyme lipase Porcine pancreas lên chất mang hydrotalcite Mg/Al acetate với tỷ lệ mol Mg/Al lần lượt là 2/1, 3/1 và 4/1, khảo sát các điều kiện cố định tối ưu như tỷ lệ enzyme/chất mang, pH, nhiệt độ, tốc độ lắc và thời gian cố định. Phản ứng thủy phân dầu oliu và dầu dừa được thực hiện để đánh giá hoạt tính xúc tác của enzyme cố định so với enzyme tự do. Nghiên cứu được thực hiện tại Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh trong khoảng thời gian từ tháng 2 đến tháng 6 năm 2012.

Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển công nghệ enzyme cố định ứng dụng trong sản xuất thực phẩm chức năng, mỹ phẩm và dược phẩm, góp phần giảm chi phí sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm thông qua việc tăng độ bền enzyme và khả năng tái sử dụng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai khung lý thuyết chính: enzyme lipase và chất mang hydrotalcite (LDHs). Enzyme lipase (EC 3.3) là protein xúc tác thủy phân triglyceride thành glycerol và acid béo tự do, hoạt động hiệu quả tại liên pha dầu – nước. Cấu trúc enzyme lipase Porcine pancreas gồm hai vùng chính với bộ ba xúc tác Ser152, Asp176 và His263, có phân tử lượng khoảng 50 kDa và pH đăng điện 4.4. Enzyme này có hoạt tính cao nhất ở pH kiềm và nhiệt độ 35-40°C.

Chất mang hydrotalcite Mg/Al acetate là vật liệu lớp kép có cấu trúc bát diện, có khả năng trao đổi anion và tái cấu trúc sau nung nhờ hiệu ứng “trí nhớ”. LDHs có diện tích bề mặt lớn, độ xốp cao và pH đăng điện khoảng 9, phù hợp làm chất mang cho enzyme lipase có pH tối ưu kiềm. Việc cố định enzyme lên LDHs giúp cải thiện độ bền pH, nhiệt độ và khả năng tái sử dụng enzyme.

Ba cơ chế cố định enzyme lipase lên LDHs được áp dụng: hấp phụ bề mặt, trao đổi anion và đi vào lớp xen giữa nhờ hiệu ứng “trí nhớ”. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cố định gồm pH môi trường, nhiệt độ, tỷ lệ mol Mg/Al, kích thước hạt và thời gian cố định.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là enzyme lipase Porcine pancreas dạng bột (hoạt tính riêng 158 U/mg protein) và chất mang hydrotalcite Mg/Al acetate được tổng hợp tại Viện Công Nghệ Hóa Học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Dầu oliu nhập khẩu từ Italia và dầu dừa nguyên chất được sử dụng làm cơ chất thủy phân.

Phương pháp nghiên cứu bao gồm:

• Khảo sát tính chất enzyme và chất mang: phân tử lượng enzyme xác định bằng điện di SDS-PAGE; pH đăng điện và cấu trúc chất mang xác định bằng XRD, SEM và đo pH.
• Cố định enzyme lên LDHs bằng phương pháp hấp phụ trao đổi ion, khảo sát các điều kiện tối ưu: tỷ lệ mol Mg/Al (2/1, 3/1, 4/1), tỷ lệ enzyme/chất mang, pH cố định, nhiệt độ, tốc độ lắc (300 vòng/phút) và thời gian cố định (6 giờ).
• Đánh giá hoạt tính enzyme cố định và tự do qua phản ứng thủy phân dầu oliu và dầu dừa, khảo sát ảnh hưởng của pH, nhiệt độ, tỷ lệ dầu/nước, tỷ lệ enzyme/cơ chất, tốc độ khuấy và thời gian thủy phân.
• Xác định năng lượng hoạt hóa và khả năng tái sử dụng enzyme cố định qua 6 lần chu kỳ.
• Phân tích số liệu bằng các phương pháp thống kê phù hợp.

Thời gian nghiên cứu kéo dài từ tháng 2 đến tháng 6 năm 2012, với cỡ mẫu enzyme và chất mang được chuẩn hóa nhằm đảm bảo tính lặp lại và độ tin cậy của kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tính chất enzyme và chất mang: Enzyme lipase Porcine pancreas có phân tử lượng khoảng 50 kDa, pH đăng điện 4.4, hoạt tính ban đầu 59.18 U/mg enzyme. Chất mang hydrotalcite Mg/Al acetate có cấu trúc lớp với khoảng cách d-spacing lần lượt là 3.0 nm (Mg/Al 2/1), 3.1 nm (3/1) và 3.2 nm (4/1). pH đăng điện của LDHs là 9, bề mặt có nhiều lỗ xốp dạng vảy.

2. Điều kiện cố định enzyme tối ưu: Tỷ lệ mol Mg/Al 2/1 cho hiệu suất cố định protein và hoạt tính tương đối cao nhất, lần lượt đạt 82% và 78%. Tỷ lệ enzyme/chất mang tối ưu là 0.5 (w/w). pH cố định tối ưu là 7.7, nhiệt độ cố định 30°C, tốc độ lắc 300 vòng/phút và thời gian cố định 6 giờ.

3. Hoạt tính xúc tác thủy phân dầu oliu: pH tối ưu cho enzyme tự do và cố định là 8.5, nhiệt độ tối ưu 40°C. Enzyme cố định bền hơn với pH và nhiệt độ, duy trì hoạt tính trên 80% ở pH 9 và 50°C, trong khi enzyme tự do giảm xuống dưới 50%. Tỷ lệ dầu/nước tối ưu là 1:1.1 (w/v), tỷ lệ enzyme/cơ chất 0.5, tốc độ khuấy 350 vòng/phút. Sau 6 giờ thủy phân, mức độ thủy phân của enzyme cố định đạt 88%, cao hơn enzyme tự do 10%.

4. Khả năng tái sử dụng enzyme cố định: Sau 6 lần tái sử dụng, enzyme cố định còn giữ lại 62% hoạt tính ban đầu, cho thấy tính ổn định và khả năng ứng dụng trong quy trình sản xuất liên tục.

5. Thủy phân dầu dừa: Sau 6 giờ, mức độ thủy phân của enzyme cố định và tự do lần lượt là 71% và 65%, cho thấy enzyme cố định có hiệu quả xúc tác cao hơn trên cơ chất dầu dừa giàu acid béo bão hòa.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy việc cố định enzyme lipase Porcine pancreas lên chất mang hydrotalcite Mg/Al acetate với tỷ lệ mol 2/1 là tối ưu, phù hợp với đặc tính pH và cấu trúc bề mặt của enzyme. Hiệu suất cố định đạt 82% cho thấy quá trình hấp phụ trao đổi ion và hiệu ứng “trí nhớ” của LDHs đóng vai trò quan trọng trong việc giữ enzyme trên bề mặt chất mang.

Hoạt tính xúc tác của enzyme cố định vượt trội hơn enzyme tự do nhờ tăng độ bền pH và nhiệt độ, phù hợp với các điều kiện công nghiệp. Mức độ thủy phân dầu oliu và dầu dừa cao hơn enzyme tự do chứng tỏ enzyme cố định không chỉ giữ được hoạt tính mà còn cải thiện hiệu quả xúc tác. Khả năng tái sử dụng enzyme cố định sau nhiều lần chu kỳ giúp giảm chi phí và tăng tính bền vững trong sản xuất.

So sánh với các nghiên cứu trước đây, kết quả phù hợp với xu hướng nâng cao hiệu quả enzyme cố định trên các vật liệu có diện tích bề mặt lớn và khả năng trao đổi ion như LDHs. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của pH, nhiệt độ và thời gian cố định đến hoạt tính enzyme sẽ minh họa rõ ràng sự khác biệt giữa enzyme cố định và tự do, hỗ trợ cho việc tối ưu hóa quy trình.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Ứng dụng enzyme lipase cố định trong sản xuất thực phẩm chức năng: Khuyến nghị sử dụng enzyme cố định trên chất mang hydrotalcite Mg/Al acetate tỷ lệ mol 2/1 để xúc tác thủy phân dầu oliu và dầu dừa, nhằm tạo ra acid béo không bão hòa có lợi cho sức khỏe. Thời gian thực hiện đề xuất trong vòng 6 giờ, phù hợp với quy mô công nghiệp.

2. Tối ưu hóa quy trình cố định enzyme: Đề xuất áp dụng pH cố định 7.7, nhiệt độ 30°C, tốc độ lắc 300 vòng/phút và thời gian cố định 6 giờ để đạt hiệu suất cố định cao nhất. Chủ thể thực hiện là các phòng thí nghiệm công nghệ enzyme và nhà máy sản xuất enzyme.

3. Phát triển công nghệ tái sử dụng enzyme cố định: Khuyến khích xây dựng hệ thống tái sử dụng enzyme cố định ít nhất 6 lần nhằm giảm chi phí sản xuất và tăng hiệu quả kinh tế. Các doanh nghiệp công nghiệp enzyme nên đầu tư thiết bị và quy trình phù hợp.

4. Nghiên cứu mở rộng ứng dụng enzyme cố định: Đề xuất nghiên cứu thêm các loại dầu thực vật khác và các phản ứng xúc tác khác như este hóa, chuyển hóa sinh học để mở rộng phạm vi ứng dụng enzyme cố định. Các viện nghiên cứu và trường đại học nên phối hợp thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Công nghệ Thực phẩm – Đồ uống: Luận văn cung cấp kiến thức chuyên sâu về enzyme lipase, chất mang hydrotalcite và kỹ thuật cố định enzyme, hỗ trợ nghiên cứu và phát triển sản phẩm mới.

2. Doanh nghiệp sản xuất enzyme và thực phẩm chức năng: Thông tin về điều kiện cố định enzyme và ứng dụng trong thủy phân dầu thực vật giúp doanh nghiệp tối ưu hóa quy trình sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm chi phí.

3. Chuyên gia công nghệ enzyme và hóa học vật liệu: Nghiên cứu về cấu trúc, tính chất của LDHs và cơ chế cố định enzyme cung cấp cơ sở khoa học để phát triển vật liệu mang enzyme mới, cải tiến hiệu suất xúc tác.

4. Cơ quan quản lý và phát triển công nghệ sinh học: Luận văn góp phần định hướng chính sách hỗ trợ nghiên cứu ứng dụng enzyme cố định trong công nghiệp, thúc đẩy phát triển công nghệ xanh, thân thiện môi trường.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cần cố định enzyme lipase lên chất mang?
   Cố định enzyme giúp tăng độ bền pH, nhiệt độ, dễ dàng tách enzyme khỏi sản phẩm, tái sử dụng nhiều lần, giảm chi phí và nâng cao hiệu quả xúc tác trong sản xuất công nghiệp.

2. Tại sao chọn hydrotalcite Mg/Al làm chất mang?
   Hydrotalcite có cấu trúc lớp, diện tích bề mặt lớn, khả năng trao đổi anion và hiệu ứng “trí nhớ” giúp enzyme bám chắc, ổn định và hoạt động hiệu quả trong môi trường kiềm phù hợp với lipase.

3. Điều kiện cố định enzyme tối ưu là gì?
   Tỷ lệ mol Mg/Al 2/1, pH cố định 7.7, nhiệt độ 30°C, tốc độ lắc 300 vòng/phút và thời gian cố định 6 giờ được xác định là điều kiện tối ưu cho hiệu suất cố định và hoạt tính enzyme cao nhất.

4. Enzyme cố định có bền hơn enzyme tự do không?
   Có, enzyme cố định duy trì hoạt tính cao hơn ở pH và nhiệt độ cao, giảm mất hoạt tính khi tái sử dụng, phù hợp cho các quy trình sản xuất liên tục và điều kiện khắc nghiệt.

5. Khả năng tái sử dụng enzyme cố định như thế nào?
   Sau 6 lần tái sử dụng, enzyme cố định còn giữ lại khoảng 62% hoạt tính ban đầu, cho thấy tính ổn định và hiệu quả kinh tế trong ứng dụng công nghiệp.

Kết luận

• Enzyme lipase Porcine pancreas có thể được cố định hiệu quả lên chất mang hydrotalcite Mg/Al acetate với tỷ lệ mol 2/1, đạt hiệu suất cố định protein 82% và hoạt tính tương đối 78%.
• Enzyme cố định có pH tối ưu 8.5 và nhiệt độ tối ưu 40°C, bền hơn enzyme tự do về pH và nhiệt độ, phù hợp cho phản ứng thủy phân dầu oliu và dầu dừa.
• Mức độ thủy phân dầu oliu đạt 88% sau 6 giờ với enzyme cố định, cao hơn enzyme tự do khoảng 10%.
• Enzyme cố định có khả năng tái sử dụng ít nhất 6 lần với hoạt tính còn lại 62%, giảm chi phí và tăng hiệu quả sản xuất.
• Nghiên cứu mở ra hướng phát triển công nghệ enzyme cố định ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm, góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm và bảo vệ môi trường.

Tiếp theo, cần triển khai thử nghiệm quy mô pilot và đánh giá hiệu quả kinh tế trong sản xuất thực tế. Các doanh nghiệp và viện nghiên cứu được khuyến khích hợp tác phát triển công nghệ này. Hãy bắt đầu ứng dụng enzyme cố định để nâng cao giá trị sản phẩm và tối ưu hóa quy trình sản xuất ngay hôm nay!

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA GEOR NGUYEN THI DUNG Chuyên ngành: Công Nghệ Thực phẩm — Đồ uống Mã số học viên: 10110172 LUẬN VĂN THẠC SĨ Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2012. CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRUONG ĐẠI HỌC BACH KHOA —- DHQG-HCM Can bộ hướng dẫn khoa học: TS PHAN NGỌC HÒA Cán bộ nhận xét 1: TS.

NGUYEN TIEN THANG. Cán bộ nhận xét 2: TS. HUỲNH NGỌC OANH Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại trường Dai hoc Bach Khoa, DHQG Tp.HCM ngày 15/08/2012 Thành phân Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1. ĐỒNG THỊ ANH ĐÀO.

NGUYEN TIEN THANG 3. HUYNH NGỌC OANH 4.PHAN NGỌC HOA 5. LÊ THỊ THUY TIEN Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nêu có). Chú tịch Hội đồng đánh giá luận văn Bộ mon quản lý chuyên ngành ĐẠI HỌC QUOC GIA TP.HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập — Tự do — Hạnh phúc oOo oOo NHIEM VU LUAN VAN THAC SI Họ tên học viên: NGUYEN THI DUNG MSHV: 10110172 Ngày, tháng, năm sinh: 06/10/1984 Nơi sinh: Bình Định Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm — Đồ uống I.

TÊN DE TÀI: NGHIÊN CUU CO ĐỊNH ENZYME LIPASE TREN CHAT MANG HY DROTALCITE Mg/Al LAM XUC TAC CHO PHAN UNG THUY PHAN DAU THUC VAT. NHIEM VU VA NOI DUNG: — Nghiên cứu tính chat của enzyme lipase va chat mang hydrotalcite Mg/AI. — Cố định enzyme lipase lên chất mang hydrotalcite Mg/AI. — Thủy phân dầu oliu với hệ enzyme cô định.

— Thử nghiệm thủy phân hệ enzyme cô định trên cơ chất dầu dừa. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 06/02/2012 II. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VU: 30/06/2012 IV. CÁN BỘ HƯỚNG DÂN: TS.

PHAN NGỌC HÒA Tp. Hô Chí Minh, ngày 31/07/2012 CÁN BỘ HƯỚNG DÂN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký) PHAN NGỌC HÒA LÊ VĂN VIỆT MÂN TRƯỞNG KHOA (Họ tên và chữ ký) LỜI CẢM ƠN Hoàn thành luận văn này, bên cạnh sự nỗ lực hết mình của chính bản thân, tôi còn nhận được những ý kiến đóng góp hết sức quý báu và sự giúp đỡ, động viên nhiệt tình của Quý Thầy/Cô, gia đình cùng các bạn. Tuy nhiên, với kiến thức có giới hạn nên tôi không thé tránh khỏi những sai sót. Kính mong Quý Thay/c6 góp ý va sửa chữa dé luận văn được hoàn thiện hơn.

Với tắm lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin gửi lời cảm ơn đến: Cô: Phan Ngọc Hòa, giảng viên trường Đại học Bách Khoa, đã hướng dẫn và theo sát tôi trong suốt thời gian dài thực hiện luận văn, đồng thời hỗ trợ phân lớn kinh phí để tôi hoàn thành luận văn này. Cô: Nguyễn Thị Dung, công tác tại Viện Công Nghệ Hóa Học — Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, đã giúp đỡ và có những ý kiến đóng góp trong giai đoạn đầu của quá trình thực hiện luận văn và cung cấp vật liệu cỗ định để tôi có thể thực hiện đề tải này. Bạn: Trần Bội An, công tác tại Viện Công Nghệ Hóa Học — Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã giúp đỡ nhiệt tình trong việc tạo vật liệu cố định cho luận văn này. Cô: Đồng Thị Anh Đào, giảng viên trường Đại học Bách Khoa, đã động viên và giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn tại phòng thí nghiệm.

Quý Thây/Cô trong Bộ môn đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong việc thực hiện luận văn. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Ba mẹ, anh chị em và người thân trong gia đình đã động viên, cổ vũ tôi về mặt vật chất lẫn tinh than trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn. Hô Chi Minh, ngày 31 thang 07 năm 2012 Người viết NGUYÊN THỊ DUNG LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đ y là công tr nh nghiên cứu của riêng tôi Các so liệu, t quả nêu trong luận văn này đ u là trung thực. Học viên thực hiện Luận văn tốt nghiệp NGUYEN THỊ DUNG TOM TAT LUẬN VĂN Những năm gan đây, enzyme cố định đang ngày càng được quan tâm nghiên cứu để ứng dụng vào quy mô công nghiệp, thay thế cho enzyme tự do bởi chúng có nhiều ưu điểm như: bên với pH, nhiệt độ., dé tách ra khỏi sản phẩm dé tái sử dung; sản phẩm tinh khiết; giảm giá thành enzyme và có thé sử dụng cho quá trình sản xuất liên tục.

Trong luận văn này, chúng tôi tập trung nghiên cứu những van dé sau: 1. Nghiên cứu tính chất của enzyme lipase Porcine pancreas va vật liệu hydrotalcite Mg — Al — acetate với tỷ lệ mol Mg/AI là 2/1, 3/1, 4/1. — Kết qua khảo sát tinh chat enzyme như sau: enzyme lipase Porcine pancreas có phan tử lượng khoảng 50 kDa, pH đắng điện là 4.4, hoạt tính va hoạt tinh riêng ban đầu lần lượt là: 59.18U/mg enzyme và 208. — Kết quả khảo sát vật liệu hydrotalcite: hydrotalcite Mg — Al — acetate có cau trúc lớp, có khoảng cách giữa hai lớp hydroxyt (d-spacing) của Mg — AI — acetate 2/1, 3/1, 4/1 lần lượt là: 3.

Bề mặt vật liệu có nhiều lỗ xốp, dạng vảy. pH đăng điện của hydrotalcite với ty lệ Mg/AI 2/1, 3/1, 4/1 lần lượt là: 9. Nghiên cứu cố định enzyme lipase lên hydrotalcite. Trong phan này, chúng tôi khảo sát: chất mang tối ưu, tỷ lệ enzyme/chất mang, pH, nhiệt độ, tốc độ lắc và thời gian cố định tối ưu.

Kết quả đạt được: vật liệu hydrotalcite của Mg — AI — acetate với tỷ lệ Mg/AI 2/Icho gia tri tối ưu, hiệu suất và hoạt tính tương đối đạt được lần lượt là 82. Ty lệ enzyme/chất mang tối ưu là 0. Tốc độ lắc là 300 vòng/phút. Thời gian cố định tối ưu: 6 giờ.

Nghiên cứu hoạt tính xúc tác cho phản ứng thủy phân dau oliu của lipase tự do và cô định, từ đó, thử nghiệm thủy phân trên dau dừa. — Với cơ chất là dầu oliu, chúng tôi khảo sát: ảnh hưởng của pH và độ bên pH, ảnh hưởng của nhiệt độ và độ bền nhiệt độ đến hoạt tính của enzyme tự do và cô định; ảnh hưởng của tỷ lệ dầu/nước, ảnh hưởng của ty lệ enzyme/co chất, của tốc độ khuấy đến tốc độ thủy phân của enzyme cố định; ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến mức độ thủy phân của enzyme tự do và cố định; khảo sát năng lượng hoạt hóa; số lần tái sử dụng của enzyme cô định. Kết quả đạt được như sau: pH tối ưu cho hoạt động của enzyme tự do và cố định là 8.5, nhiệt độ tối ưu cho enzyme tự do và cố định là 40°C, tuy nhiên enzyme cô định bền với pH và nhiệt độ hơn so với enzyme tự do. Ty lệ dầu/nước, tỷ lệ enzyme/cơ chất, tốc độ khuấy tối ưu của enzyme cô định đạt được lần lượt là: 1.1 w/v và 350 vòng/phút.

Sau 6 giờ thủy phan, mức độ thủy phân cua enzyme cô định và tự do đạt được lần lượt là: 88. Năng lượng hoạt hóa của lipase tự do và cố định lần lượt là 71. Sau 6 lần tái sử dụng, hoạt tính của enzyme cô định còn lại là 62. — Với cơ chat là dầu dừa, chúng tôi thử nghiệm khảo sát thời gian thủy phân của enzyme tự do và cô định.

Kết quả cho thấy, sau 6 giờ thủy phân, mức độ thủy phân của enzyme cố định và tự do đạt được lần lượt là: 71. Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS. Phan Ngoc Hoa MUC LUC 1819060. i DANH MỤC BẢNG.

- tt 111912111 191119111 0 1110111111 1111211 ng nung vớ. V DANH MUC HINH 2. vi DANH MỤC TU VIET TẮT. S653 1E 311 1v 111 6E 1g xxx ri viii ÿ/I909700075 .90Ẽ 3 LL Enzyme ÏIDaS€.

- - G G Q0 nọ nọ re 3 1. Cau trúc của enzyme lipase Porcine pancreas (LPP). Cơ chế hoạt động của enzyme LLPP. Ứng dụng của enzyme lipase .Chat mang hydrotalcite (LDHS) .---- + + 25 S2 SE SE£E+E£EEEE£E£EESEEErxrxrkrree 11 1.

Tính chất của LDHS. Ứng dụng của LDHS. Kỹ thuật cô định CTZYMEC 27. Định nghĩa về enzyme CỐ định.

Tính chất của enzyme lipase cố định. Các phương pháp cố định enzyme. Cơ chế cô định enzyme lipase lên chất mang LDHS. Các yếu tổ ảnh hưởng đến quá trình cô định enzyme lipase lên LDHs.

Các kỹ thuật cố định lipase POrCII€ DAHCTF(S. Thủy phân dầu thực vật với hệ xúc tac enzyme lipase cố định trên chat mang 03102700) TA. Thủy phân dau thực vật với hệ xúc tac enzyme lipase cố định. 29 Trang 1 Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS.

Phan Ngoc Hoa CHUONG 2. NGUYEN LIEU VA PHƯƠNG PHAP. Nguyên liệu, hóa chất va thiét bị. Nguyên liệu, hóa chất.

Thiết bị sử dụng. Bồ trí thí nghiệm. Khảo sát tính chất của chất mang và ENZYME. Khảo sát tinh chất của chất mang.

Khảo sát tính chất của enZIme. Khảo sát điều kiện cố định enzyme lipase lên chất mang LHDs. Xác định tỷ lệ Mg/Al tối ưu. Xác định ty lệ enzyme/chat mang tối ưu.

Xác định pH cố định tối ưu. Xác định nhiệt độ cỗ định tối ưu. Xác định tốc độ lắc tối ưu. Thời gian cố định toi ưu.

Khảo sát tính chất và hoạt tính của enzyme cố định. Phương pháp chế tạo LDHS .---- - 2 2 2 ES+E2E2EE2E£E+E£EEEEEE£E+ErEeErrerkrerree 43 2. Phương pháp xác định điểm đắng điện của enzyme. Phương pháp cô định enzyme lên LDH.

Phương pháp phân tÍCHh. Phương pháp định lượng DTOf€IT. Phương pháp xác định hoạt tinh enzyme. Công thức tính †Oán.- c9 nọ nọ gà 47 2.

Hiệu suất cô định của CT1Z. Xác định tốc độ thủy phần của enzyme cố định. Xác định mức độ thủy phân của enZ. Xác định hệ số ức chế và thời gian bán hủy của enzyme cố định.

Xác định năng lượng hoạt hóa của enzyme C6 định. Phương pháp xử lý số liệu.----¿-©- ©5252 SE2E£E#E2EEEEEEEEEEEE5E121 7121712511 x xe. 50 Trang ii Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS. Phan Ngoc Hoa CHUONG 3.

KET QUA VÀ THẢO LUẬN. Khảo sát tinh chất của chất mang và ENZYME. Khảo sát tính chất của chất mang. Khảo sát tính chat của enzyme lipase Porcine panCr€đ$.

Nghiên cứu có định enzyme lipase lên chất mang LDHs. Xác định ty lệ mol Mg/AL tối Ưu. Xác định ty lệ enzyme/chất mang tối ưu. Xác định pH tối ưu cho quá trình cố định enzyme.

Xác định nhiệt độ tối ưu cho quá trình cố định enzyme lipase lên LDHs. Xác định tốc độ lắc tối ưu cho quá trình cố định enzyme lipase lên LDHs. Xác định thời gian cố định tối ưu. Khao sát tính chất va hoạt tinh xúc tác của hệ enzyme cố định.

Khảo sát tính chat của enzyme cố dinh. Độ bền pH va thời gian bán HUY wee cccseeesescsesessesessscsesesesssssesesees 68 3. Độ bên nhiệt độ và thời gian bán hủy .