BỘ CÔNG THƢƠNG

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

BÀI TIỂU LUẬN KĨ THUẬT THỰC PHẨM III

ĐỀ TÀI: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT

ENZYME PAPAIN

NHÓM SV THỰC HIỆN: MÃ SV:

1.NGUYỄN THỊ THÚY HỒNG 3005100260

2.NGUYỄN THỊ KIM TUYẾN 3005100886

3.NGUYỄN THỊ HỒNG VÂN 3005100905

4.ĐỖ THỊ HIỆP 3005100224

5.LÊ THỊ NGHĨ 3005100468

GVHD: TRẦN THỊ MINH HÀ

TP.Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm …..

Nhóm 4 Trang 1

BỘ CÔNG THƢƠNG

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

*****

BÀI TIỂU LUẬN KĨ THUẬT THỰC PHẨM III

ĐỀ TÀI: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT

ENZYME PAPAIN

Trình bày: Nguyễn Thị Thúy Hồng

Hình ảnh: Nguyễn Thị Kim Tuyến

Nhóm 4 Trang 2

MỤC LỤC

CHƯƠNG I : LỜI MỞ ĐẦU .................................................................................. .3

CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ ENZYME PAPAIN ...................................................... 4

2.1Giới thiệu về cây đu đủ.................................................................................. 4 2.1.1. Phân bố sinh thái của cây đu đủ ........................................................... 4 2.1.2.Hoạt tính sinh học và công dụng của một số chất có trong cây đu đủ ..... 5

2.2 Giới thiệu về enzyme papain......................................................................... 6

2.2.1 Nguồn gốc ............................................................................................ 6

2.2.2 Tính chất của papain ............................................................................. 6

2.2.2.1 Tính chất vật lý ........................................................................... 6

2.2.2.2 Tính chất hóa học ....................................................................... 7

a) Cấu tạo hóa học: ............................................................................................ 7

b) Cấu trúc không gian ....................................................................................... 8

c) Cấu trúc tâm hoạt động của papain ................................................................ 8

d) Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác của papain ................................ 11

CHƯƠNG III: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ENZYME PAPAIN ................... 13 3.1 Nguyên liệu ................................................................................................ 13

3.2 Thiết bị ………………………………………………………………………………………………………. 13

3.3 Quy trình công nghệ……………………………………………………………………………………. 13

3.3.1 Thu nhận papain………………………………………………………………................. 15

3.3.2 Sơ đồ quy trình công nghệ……………………………………………………………….. 16

3.4 Ứng dụng của enzyme papain……………………………………………………………………… 18

3.4.1 Trong y học………………………………………………………………………………………. 18

3.4.2 Trong công nghệ thực phẩm…………………………………………………………….. 18

3.4.3 Trong công nghệp khác ……………………………………………………………………. 18

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN……………………………………………………………………………………… 19

CHƯƠNG V: TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………………………. 20

Nhóm 4 Trang 3

CHƯƠNG I :

LỜI MỞ ĐẦU

Trong mủ đu đủ có ba enzyme chính bao

gồm: papain, chymopapain và peptidase.

Papain là một enzym đƣợc lấy ra từ mủ của

các quả đu đủ xanh. Ngoài ra, papain còn là

một loại men phân giải protein tồn tại trong

đu đủ. Enzym papain rất tốt cho hệ tiêu

hóa, giúp tiêu hóa các thức ăn giàu protein

một cách dễ dàng hơn. Nó có thể giúp phân

giải và loại bỏ những lớp da chết trên bề

mặt cơ thể. Papain có tác dụng tiêu hóa

protid, biến đổi các chất có albumin thành pepton, có tác dụng trên mỡ, trên các

hydrat carbon trong môi trƣờng hơi kiềm hay trung tính. Ở nhiệt độ thƣờng khi

cho tiếp xúc papain với lòng trắng trứng thì lòng trắng trứng bị mất tính sánh

sền sệt. Trung bình một trái đu đủ cho đƣợc 12g mủ, từ 4kg mủ đu đủ tƣơi cho

1kg papain khô và trồng đu đủ để khai thác lấy mủ chỉ hiệu quả trong vòng 3 - 4

năm tuy vòng đời của một cây đu đủ khoảng 20 năm.

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

phẩm enzyme đƣợc sản xuất ngày càng nhiều và đƣợc sử dụng hầu hết trong các

lĩnh vực nhƣ: chế biến thực phẩm, nông nghiệp, chăn nuôi, y tế… Khoảng 75%

chế phẩm là enzyme thủy phân đƣợc sử dụng cho việc thủy phân cơ chất tự

nhiên. Với những lợi ích và giá trị mà enzyme papain đem lại , nó đƣợc ứng

dụng rộng rãi và thƣờng đƣợc dùng trong lĩnh vực chế biến mỹ phẩm. Ngoài ra,

Papain rất cần cho nhiều lĩnh vực công nghiệp: dƣợc phẩm, hóa chất, kỹ nghệ tơ

sợi dệt may, thuộc da, thực phẩm...Và đó chính là nguyên nhân đã đƣa nhóm em

đến với đề tài trình bày về công nghệ sản xuất enzyme papain.

Nhóm 4 Trang 4

CHƯƠNG II:

GIỚI THIỆU VỀ ENZYME PAPAIN

2.1 Giới thiệu về cây đu đủ

Cây đu đủ còn đƣợc gọi thù đủ ở Huế, phiên mộc, cà lào, phiên qua, phan

qua thụ, lô hong phlê (Campuchia), mắc hung (Lào), má hống (Thái). Đu đủ

thƣờng là cây đồng chu, nhƣng đu đủ có thể xếp thành 3 loại trên phƣơng diện

giới tính: cây đực, cây lƣỡng tính và cây cái. Vài cây đu đủ cũng có thể trổ cả ba

loại hoa nói trên. Ngoài ra cũng có cây ra hoa không hẳn hoàn toàn đực, cái hay

lƣỡng tính mà lại pha lẫn nhiều ít đặc tính của ba loại hoa. Khuynh hƣớng thay

đổi giới tính phần lớn do thời tiết gây ra tỉ nhƣ khô hạn và thay đổi nhiệt độ.

Tên khoa học: Carica papaya L., thuộc họ đu đủ - Caricac.

Hoa lưỡng tính hoa cái hoa đực

2.1.1 Phân bố sinh thái của cây đu đủ.

Chi Carica L. có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới châu Mỹ. Ở vùng núi cao

(1500-3000m), từ Panama đến Bolivia, cây đu đủ trồng hiện nay rất có thể là

giống lai tự nhiên của loài C. peltata Hook & Ann. Vào khoảng thế kỷ 16, ngƣời

Tây Ban Nha đã đƣa đu đủ vào trồng ở vùng Caribê và một số nƣớc Đông Nam

Nhóm 4 Trang 5

Á. Từ các địa điểm này, cây tiếp tục đƣợc trồng rộng rãi ở Ấn Độ, Srilanca,

châu Đại Dƣơng và châu Phi.

Vườn cây đu đủ

2.1.2 Hoạt tính sinh học và công dụng của một số chất có trong cây đu đủ

1. Nhựa đu đủ có thể gây viêm da.

2. Ở Trung Mỹ, trong dân gian, ngƣời ta sử dụng đu đủ để điều trị bệnh

lyamip (Entamoeba histolytica), một loại ký sinh trùng gây tiêu chảy dạng lỵ và

biến chứng áp- xe gan.

3. Ở Samoa, ngƣời dân dùng phần dƣới vỏ thân cây đu đủ để chữa chứng

nhức răng.

4. Nhựa đu đủ có chứa papain, là một trong hai loại men tiêu hủy protein

(proteolytic enzymes) có tác dụng làm mềm thịt bắp. Chính do tác dụng này, khi

dùng đu đủ hầm chung với thịt, thịt sẽ mềm hơn. Ngƣời dân vùng Ca-ri-bê,

Trung Mỹ cho biết họ có thể dùng khẩu phần với số lƣợng lớn thịt cá nhƣng vẫn

không hề gì nếu ăn đu đủ xanh sau đó.

5. Phần cơm đu đủ là thành phần chính của các loại mỹ phẩm nhƣ kem nền

(mặt), kem đánh răng, xà bông gội đầu.

Nhóm 4 Trang 6

6. Các ứng dụng quan trọng trong y học của nhựa đu đủ là chiết xuất papain

để dùng trong phẫu thuật cột sống (là một loại "dao phẫu thuật tự nhiên" để mở

đĩa đệm). Nghiên cứu cho thấy chiết xuất papain có hoạt tính kháng sinh

(antibioticactivity) với tác dụng chống vi khuẩn gram dƣơng (gram-positive

bacteria). Nó còn đƣợc dùng để điều trị lở loét, làm tiêu giả mạc trong bệnh

bạch hầu, chống kết dính sau phẫu thuật, làm thuốc giúp tiêu hóa. Trong công

nghiệp, papain đƣợc dùng để tinh chế bia; xử lý len và lụa trƣớc khi nhuộm; là

phụ gia trong công nghệ chế biến cao su; khi tinh chế dầu gan cá tuna, ngƣời ta

tiêm papain vào gan trƣớc khi chiết xuất, làm cho thành phẩm giàu Vitamin A

và D hơn. Khoảng 1,500 quả đu đủ xanh cỡ vừa cho đƣợc khoảng 650g papain.

2.2 Giới thiệu về enzyme papain

2.2.1 Nguồn gốc

Enzyme papain đƣợc tách ra từ nhựa trái đu đủ xanh, thuộc nhóm enzyme

thủy phân có nguồn gốc thực vật đƣợc nghiên cứu nhiều nhất về tính chất và cơ

chế hoạt động. Papain là một sulfhydryl protease, lần đầu tiên đƣợc tách ra bởi

Bals và cộng sự của ông, sau đó bởi Kimmel va Smith từ nhựa khô. Trong nhựa

đu đủ ngoài enzyme papain còn có các loại protease khác nhƣ chymopapain,

caricain, glycyl endopeptidase và một số enzyme khác (Baines and Brock-

lehurst, 1979). Nhựa đu đủ có hàm lƣợng và hoạt tính papain cao nhất tập trung

ở vùng có nắng nóng và độ ẩm ổn định quanh năm.

2.2.2 Tính chất của papain

2.2.2.1 Tính chất vật lý

Bảng 1: Tính chất vật lý của papain

Tính chất vật lý Giá trị

Điểm đẳng điện pI = 8.75

Hằng số sa lắng S20 2.42 ± 0.04

Hằng số phân tán D20 (10-7giây.cm2) 10.27 ± 0.13

Phân tử lƣợng 20,700

Nhóm 4 Trang 7

Độ triền quang [α]D -66.70

Độ xoắn 17%

Vòng hiệu ứng cotton 290nm

Thể tích riêng phần V(mL/g) 0.724

Trị số ma sát f/fo 1.16

Bột màu vàng hay màu nâu nhạt, tùy thuộc phƣơng pháp sấy, không tan trong

hầu hết các chất hữu cơ nhƣng tan một phần trong H2O hay glycerine. Bền

nhiệt.

2.2.2.2. Tính chất hóa học

a) Cấu tạo hóa học:

Papain là một endoprotease có chứa 16% N và 1.2% S. Papain là một protease

thiol, theo nghiên cứu của R. L. Hill và E. L Smith, papain là một chuỗi

polypeptide gồm 185 amino acid, trọng lƣợng phân tử là 20.900 Dalton.

Bảng 2: Thành phần hóa học:

Amino acid Số lƣợng Amino acid Số lƣợng

Alanine 13 Lyeine 9

Arginine 10 Proline 4

Aspartic acid 17 Serine 9

Half – Cysteine 6 Threonie 11

Glutamid acid 17 Tryptophan 7

Glycine 23 Tyrosine 5

Histidine 2 Valine 17

Isoleucine 10 Methionine 15

Leucine 10 0

Tổng cộng: 185

Theo kết quả phân tích bằng tia X, phân tử papain đƣợc cấu tạo bởi 212 acid

amin trong đó không có chứa methionine. Phân tử lƣợng khoảng 23,350 Da,

phân tử là một mạch polypeptide với đầu N là isoleucine, đầu C là asparagine,

có 6 gốc cysteine tạo thành 3 cầu disulfur ở các vị trí 22-63, 56-95, 153-200

Nhóm 4 Trang 8

không có chức năng sinh học, chỉ làm tăng tính bền vững của cấu trúc và một

nhóm –SH tự do ở vị trí 25.

b) Cấu trúc không gian

Phân tử papain có dạng hình cầu với kích thƣớc 36x48x36Ao và mạch chính

bị gấp thành hai phần riêng biệt bởi một khe. Trung tâm hoạt động nằm tại bề

mặt của khe này, nhóm -SH hoạt động của cysteine 25 nằm bên trái khe và

nhóm histidine 159 nằm bên phải khe. Phần xoắn chiếm 20% toàn bộ các

amino acid có trong phân tử.

Cấu trúc không gian của enzyme papain

Hoạt tính của papain dựa trên hai tâm hoạt động là Cys25 và His159.

Khoảng pH hoạt động của papain khá rộng (3.5 – 8.0) tùy thuộc vào cơ chất.

Khi cơ chất là casein thì hoạt tính tối ƣu của papain trong vùng pH từ 5.7 – 7.0

và nhiệt độ thích hợp là 50 – 570C.

c) Cấu trúc tâm hoạt động của papain

Nhóm 4 Trang 9

- Tâm hoạt động của papain gồm có nhóm –SH của cysteine 25 và nitrogen

bậc 3 của histidine 159. Bên cạnh đó nhóm imidazole của His 159 cũng liên kết

với Asp 175 bởi liên kết hydrogen.

- Vùng tâm hoạt động của papain chứa mạch polypeptide với các amino acid

là:

Lys-Asp-Glu-Gly-Ser-Cys-Gly-Ser-Cys.

- Theo các nghiên cứu của Lowe, chuỗi polypeptide trong trung tâm hoạt

động của papain gần giống nhƣ của ficin hay trypsin, mặc dù chúng có nguồn

gốc khác nhau.

Ficin: Arg-Glu-Glu-Gly-Glu-Cys-Gly-Ser-Cys.

Trypsin: Lys-Asp-Ser-Cys-Glu-Gly-Gly-Asp-Ser.

Hoạt tính enzyme và cơ chất tác dụng:

Papain thủy phân peotein thành các polypeptide và các polypeptide và

các amino acid, đóng vai trò vừa nhƣ endopeptidase vừa nhƣ

exopeptidase.

Các endopeptidase thủy phân protein chủ yếu thành các peptid:

Nhóm 4 Trang 10

(-NH-CH(R)-CO-NH-CH(R)-CO-)n + HOH (-NH-CH(R)-COOH)I +

(H2N- CH(R)-CO-)k

i+k=n

Các exopeptidase thủy phân các peptide thành các amino acid

(H2N-CH(R )-CO-NH-CH(R )-CO-)n + HOH (H2N-CH(R)-

COOH)n` + (H2N-CH(R)-CO-)k

n`+k = n

So với các protease có nguồn gốc động vật và vi sinh vật khác thì papain

có khả năng thủy phân sâu hơn. Tính đặc hiệu cơ chất của papain rất

rộng vì nó có khả năng phân hủy hầu hết các liên kết peptide trừ các liên

kết với proline và các glutamic acid có nhóm carboxy tự do. Papain có

thể nhận biết 1 chuỗi gồm 7 amino aicd trên cơ chất peptide của mình và

sẽ ƣu tiên cắt liên kết peptide trên 1 chuỗi có phenylamine nhƣ sau: nếu

peptide có dạng X-Phe-Y-Z (X, Y, Z là các gốc amino acid) thì

papainsex cắt tại vị trí giữa Y và Z, nhƣng nếu peptide có dạng X-Phe-Y

( có Phe nằm ở vị trí thứ 2 trƣớc đầu tận cùng) thì không đƣợc thủy phân

bởi papain.

Ngoài ra papain còn có hoạt tính esterase, thiolesterase và trafnerase.

Hoạt hóa papain:

Papain chỉ thể hiện hoạt tính xác tác của mình khi nhóm –SH ở dạng tự

do. Vì vậy ta sử dụng chất hoạt hóa để đƣa papain từ trạng thái không hoạt động

sang trạng thái hoạt động. do trung tâm hoạt động của papain có tính khử nên

các chất hoạt hóa là các chất có tính khử nhƣ cysteine, glytation aicd,

hdrocyanic… trong đó cysteine là chất hay dùng nhất. hki có mặt các chất này

thì nhóm –SH của papain đƣợc phục hồi và làm tăng hoạt tính papain. Để thu

đƣợc hoạt tính cao nhất thì thích hợp là dùng hỗn hợp cysteine và EDTA, trong

đó cysteine đóng vai trò là chất hoạt hóa papain, còn EDTA đóng vai trò chất

liên kết tạo phức với ion kim loại nặng có trong nhựa đu đủ.

Bất hoạt:

Nhóm 4 Trang 11

Papain bị kìm hãm ( ức chế bất thuận nghịch) bởi các chất oxy hóa nhƣ:

O2, O3, H2O2, iodur acetate, cysteine và các hợp chất disufur khác. Các

chất này phản ứng với nhóm –SH ở tring tâm hoạt động của papain

làm phá vỡ cấu trúc tâm hoạt động của nó.

Papain bị bất hoạt thuận nghịch bởi không khí, cysteine ở nồng độ thấp.

papain tác dụng với chloromethul cetone của Phe và Lys thì mất hoàn

toàn hoạt tính. Tuy nhiên papain lại rất bền với các tác nhân biến tính

là dung môi hữu cơ ( độ quay cực của papain hầu nhƣ không biến đổi

trong ethanol 70% hay urea 6-8m).

d) Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác của papain

Nhiệt độ: Papain là enzyme chịu đƣợc nhiệt độ tƣơng đối cao. Ở dạng

nhựa khô papain không bị biến tính trong 3 giờ ở 1000C. Còn ở dạng dung dịch

papain bị mất hoạt tính sau 30 phút ở 82.50C và nếu nhiệt độ tăng cao hơn

(>1000C) thì nó sẽ bị mất hoàn toàn hoạt tính kể cả khi thêm lƣợng lớn chất hoạt

hóa vào dung dịch.

Điều này là do ở dạng dung dịch khi tăng lên đến nhiệt độ lớn hơn 1000C

thì cấu trúc tâm hoạt động của papain bị phá hủy hoàn toàn. Điều đáng lƣu ý là

sau khi đã đƣợc tinh sạch và ở trạng thái tinh thể thì papain có độ bền nhiệt thấp

hơn papain ở trong nhựa, do trong nhựa còn chứa các protein khác có tác dụng

bảo vệ papain.

Papain trong dung dịch NaCl giữ ở 40C bền trong nhiều tháng. Trong

dung dịch dẫn xuất thủy ngân, papain cũng không mất hoạt tính trong nhiều

tháng. Trong khi đó hầu hết các enzyme mất hoạt tính mỗi ngày 1-2% do sự

phân hủy hoặc oxy Khi thủy phân các protein khác nhau, thì tùy thuộc vào cơ

chất mà nhiệt độ thích hợp cho papain cũng khác nhau chẳng hạn đối với cơ

chất là casein thì nhiệt độ tối ƣu cho phản ứng là 370C. Papain dạng ổn định ở

trạng thái khô có thể chịu nhiệt độ sấy ở 1150C trong thời gian 2 giờ mà hoạt

tính vẫn duy trì đƣợc 90%.

Nhóm 4 Trang 12

pH: Papain hoạt động trong khoảng pH tƣơng đối rộng từ 4.5-8.5 nhƣng

lại dễ biến tính trong môi trƣờng acid có pH < 4.5 hoặc trong môi trƣờng kiềm

mạnh có pH > 12. Khi phản ứng với cơ chất thì tùy thuộc vào bản chất của cơ

chất mà pH tối ƣu sẽ khác nhau. Chẳng hạn, papain phản ứng với casein ở pH

tối ƣu là 7-7.5. Papain dạng ổn định tức là dạng mà cấu trúc không gian của

enzyme đƣợc ổn định, có thể chịu đƣợc các pH = 1.5 và pH = 8.5 trong 90 phút.

Dung môi: Papain không thay đổi độ quay quang học trong dung môi là

methanol 70% và không thay đổi độ nhớt trong dung môi methanol 50%. Trong

dung dịch dimethylsulfoxide chứa 20% dung môi hữu cơ và urea 8M không làm

giảm hoạt tính cũng nhƣ thay đổi cấu hình của papain. Các chất gây biến tính

mạnh nhƣ TCA 10%, guanidine hydrochloride 6M làm biến đổi bất thuận

nghịch về độ quay quang học và hoạt tính của papain.

Nhóm 4 Trang 13

CHƯƠNG III:

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ENZYME

PAPAIN

3.1 nguyên liệu

- Nguyên liệu chính thức và

cần hàm lƣợng lón nhất là nhựa trái

đu đủ thu nhận từ các vƣờn đu đủ.

- Celite.

- NaOH

- Cát sạch

- (NH4)2SO4

- Muối NaCl (rắn và lỏng)

vườn đu đủ trồng lấy nhựa

3.2 thiết bị

- Cối

- Thiết bị lọc

- Thiết bị lắng

- Thiết bị sấy

3.3 Quy trình công nghệ

Nhựa cây đu đủ nằm trong các ống dẫn nhựa trải rộng khắp toàn bộ cây,

ngoại trừ rễ. nhựa là hỗn hợp enzyme chứa các protease sau: papain,

chymopapain A( gốc amino acid cuối là glutamic acid), chymopapain B(gốc

amino aicd là tyrosine), proteinase III, proteinase IV, thilprotesase, trong đó

papain chiếm tới 95%.

Nhóm 4 Trang 14

Điều kiện lấy nhựa :

- Cây đang sinh trƣởng tốt,

không bị sâu bệnh,thân cây

mập mạp cho nhựa nhiều.

- Quả : lấy ở những quả còn

xanh,vỏ mịn,từ 0.3 – 1kg,độ

10 tuần tuổi là tốt nhất.

- Thời gian lấy nhựa : sáng

sớm

Cách tiến hành :

- Lấy nhựa ở quả xanh còn ở trên cây,dùng dao inox đầu nhọn rạch

vài đƣờng dọc theo quả ở chỗ đƣờng kính cao nhất,các lác khía

cách nhau 3 -5cm(không rạch sâu quá 2cm để dịch nƣớc và tinh bột

từ quả không bị trộn lẫn vào nhựa làm giảm chất lƣợng nhựa).

- Hứng lấy nhựa chảy ra bằng lọ thủy tinh màu miệng rộng 4-6 phút,

lấy nhựa xong phải đậy nắp kín, giữ trong tối và bảo quản lạnh

trong thời gian chờ các công đoạn xử lý tiếp theo. Mục đích của

giai đoạn này là tránh không cho nhựa tiếp xúc lâu với không khí,

đảm bảo hoạt tính papain có trong nhựa. Khi lấy nhựa cần tránh

không cho các chất bẩn hoặc côn trùng lẫn vào.

Lƣu ý :

- Không nên trộn nhựa khô và nhựa tƣơi vì sẽ làm giảm chất lƣợng

nhựa

- Quả có thể đƣợc ƣớp nhựa trong suốt 4 – 7 ngày, lần đầu có thể chỉ

cần một rạch là đủ, những lần thu nhựa sau rạch 2 – 3 đƣờng giữa

những đƣờng rạch trƣớc đó.

- Cần tránh không cho nhựa tƣơi tiếp xúc vào da vì nó sẽ gây

bỏng.không nên để nhựa tiếp xúc với các dụng cụ làm từ kim loại

nặng nhƣ sắt, đồng,…vì sẽ làm biến màu và giảm hoạt tính

Nhóm 4 Trang 15

enzyme. Lọ, dao, muỗng,…phải đƣợc làm bằng nhựa hoặc thép

không rỉ.

- Nhựa tƣơi không bền vì thế nên sấy khô 5 % ẩm.

3.3.1 Thu nhận papain

Chuẩn bị:

Do trong nhựa đu đủ ngoài papain, chymopapain còn có 1 số enzyme,

protein, chất nhựa, chất cao su, chất béo và các tạp chất khác để có đƣợc quy

trình tách và làm sạch papain từ nhựa đu đủ có hiệu quả thì có quy trình hòa tan

nhựa đu đủ nhằm loại bỏ tạp chất. cách làm nhƣ sau:

Trộn 180g nhựa đu đủ với 100g cetile và 150g cát sạch, nghiền kĩ trong cối ở

nhiệt độ phòng với 200-300mL dung dịch cysteine 0.04M (hòa tan 6.3g cysteine

hydrochloride trong 1000mL dung dịch NaOH 0.054M, kiềm đƣợc sử dụng để

đƣ pH dịch chiết tới 5.7)

Khi nhựa tạo thành thể huyền phù thì gạn bỏ lớp nổi ở trên. Quá trình nghiền

và trích đƣợc lặp lại với 300mL dung dịch cysteine. Rửa cối với dung dịch

cysteine để điều chỉnh thể tích chiết lên 11.

Dịch huyền phù sau cùng đƣợc lọc lạnh (có thể hút nhẹ) trên giấy lọc

Whatman số 1, thời gian lọc có thể rất dài. Nƣớc lọc có màu trắng sữa hoặc

vàng xanh, pH gần 5.7.

Các bƣớc còn lại của quá trình tinh sạch enzyme đƣợc tiến hành trong điều

kiện lạnh.

Loại bỏ các chất không tan pH9:

Thêm từ từ và khuấy đều 1 lƣợng khoảng 110ml dung dịch NaOH 1M để

điều chỉnh pH của dịch chiết thu đƣợc ở trên lên pH 9. Lọc hoặc ly tâm ở 2600

vòng/phút trong 1 giờ để loại bỏ tủa xám tạo thành (tủa gây biến tính protein),

thu dịch trích trong.

Quá trình phân đoạn bằng (NH4)2SO4:

Cho (NH4)2SO4 vào dịch enzyme đến 40% độ bão hòa, sau 1-2 giờ, ly tâm ở

2500 vòng/ phút. Thu nhận tủa, bỏ dịch lỏng hoặc có thể giữ lại lấy

Nhóm 4 Trang 16

chymopapain. Tủa đƣợc rửa lại 1 lần nữa với 400-500ml dung dịch (NH4)2SO4

40% độ bão hòa.

Quá trình phân đoạn bằng NaCl:

Hòa tan trong 600mL dung dịch cysteine 0.02M, dung dịch thu đƣợc có pH

7- 7.5 sau đó thêm từ từ 60g NaCl rắn. Sau 1 giờ, ly tâm ở 2500 vòng/phút trong

1 giờ để thu tủa, bỏ dich lỏng.

Kết tinh

Hòa tan tủa với 400mL dung dịch cysteine 0.002M ở nhiệt độ phòng đƣợc 1

dung dịch huyền phù có pH = 6.5. Giữ ở nhiệt độ phòng trong 30 phút để tinh

thể tạo thành, duy trì ở 40C qua đêm, sau đó ly tâm lạnh ở 2500 vòng/ phút

trong 4-5 giờ để thu nhận tinh thể.

Tái kết tinh:

Hòa tan tinh thể thu đƣợc ở bƣớc trên trong nƣớc cất nhiệt độ phòng tạo

dung dịch có nồng độ protein khoảng 1%. Sau đó cho vào từ từ ( đồng thời

khuấy đều) dung dich NaCl bão hào ( 10mL/ 300mL dung dịch protein). Khi

75% thể tích dung dịch NaCl đã cho vào, papain bắt đầu kết tinh ở nhiệt độ

phòng. Dịch huyền phù đƣợc giữ ở 40C qua đêm, sau đó ly tâm lạnh 2500 vòng/

phút trong 4-5 giờ thu nhận tinh thể. Hoạt động riêng của enzyme có thể tăng

nhẹ nếu tiến hành tái kết tinh thêm 1 lần nữa nhƣ trên.

Để tăng hoạt tính enzyme, trƣớc khi tái kết tinh có thể hòa tan tinh thể

papain trong dung dịch đệm phosphate chứa cysteine, sau đó tiến hành siêu lọc

với màng lọc 4000A0 và đem kết tinh dịch lỏng thu đƣợc sau siêu lọc.

Sấy chân không

Sấy chân không ở nhiệt độ 400C thu nhận papain tinh chế.

3.3.2 Sơ đồ quy trình công nghệ

Nhóm 4 Trang 17

200-300m dd cysteine

0.04M

pH: 5.7

Thời gian: 1-2 giờ

400-500ml (NH4)2SO4

pH : 7-7.5

thời gian: 1 giờ

pH: 6.5

Thời gian: 30phút

t: 370C

t: 400C

sơ đồ quy trình công nghệ

Nguyên liệu

180g nhựa đu đủ

Nghiền

Trích ly

Lọc

Chỉnh pH

Lọc

Kết tủa phân đoạn 1

Ly tâm 1

Kết tủa phân đoạn 2

Ly tâm 2

Kết tinh

Tái kết tinh

Sấy chân không

Papain.

Celite(100g)

Cát sạch(150g)

Bã

Bã

110mlNaOH 1M

Tủa xám

(NH4)2SO4

Dịch lỏng

Dịch lỏng

60g NaCl rắn

dd NaCl bão

hòa

Nhóm 4 Trang 18

3.4 ứng dụng của enzyme papain.

3.4.1 Trong y học:

Chữa bệnh giun kim, gium đũa.

Dùng tiêu diệt các dị vật thừa, các protein chết trong cơ thể. Hỗn hợp

papain-bromelin-celluloza đƣợc sử dụng hiệu quả để phá sỏi thận.

Làm thành phần chính của các loại thuốc trị bệnh biếng ăn, ăn không tiêu.

Làm 1 sổ vi trùng gram (+) và gram (-) ngƣng phát triển, vi trùng thƣơng

hàn, Staphylococus rất nhạy cảm với papain.

Papain có tác dụng giảm độc tố với toxin và toxabumin:

Dung dịch papain cysteine salicilate có công dụng chữa bỏng.

Papain có tác dụng lên hệ mạch dùng trị bệnh bạch cầu, viêm họng…

3.4.2 Trong công nghiệp thực phẩm:

- Protease, trong đó có papain đƣợc sử dụng rất rộng rãi trong chế biến thịt,

cá và đã mang lại hiệu quả kinh tế cao. Với phƣơng pháp này, ngƣời ta có thể

biến đổi những loại thịt cá rẻ tiền, khô cứng, những phần không ngon thành các

chế phẩm có tính chất tốt hơn.

- Papain còn đƣợc dùng để thủy phân protein và ngăn ngừa vi khuẩn gây

thối, do nhiệt độ tối ƣu của nó là 700C.

- Papain đƣợc dùng để làm mềm thịt, dùng để thủy phân gan cá ngừ làm

thuốc bổ. Papain còn đƣợc dùng trong sản xuất bia vì nó giúp tiêu hóa các

protein còn hòa tan trong bia.

3.4.3 Trong các ngành công nghiệp khác:

- Papain đƣợc dùng làm mềm da trong ngành công nghiệp thuộc da, dùng tẩy

các vết máu trên quần áo.

- Trong công nghiệp mỹ phẩm, papain đƣợc dùng để tẩy các vết nám, tàn

nhang trên da làm cho da mềm mại hơn.

Nhóm 4 Trang 19

Loại mặt nạ dưỡng da chế phẩm enzyme

có chứa enzyme papain

và những dưỡng chất

của đu đủ

CHƯƠNG IV:

KẾT LUẬN

Việc sản xuất chế phẩm enzyme các loại đã và đang phát triễn mạnh mẽ trên

qui mô công nghiệp. Hiện tại đã có hàng nghìn chế phẩm enzyme bán trên thị

trƣờng thế giới, Các chế phẩm enzyme phổ biến nhƣ amylase, protease,

catalase,cellulase,lipase,glucoseoxydase…

Chế phẩm enzyme không chỉ đƣợc ứng dụng trong y học mà còn đƣợc ứng

dụng trong nhiều lãnh vực công nghiệp khác nhau, trong nông nghiệp, trong hóa

học… “ý nghĩa của việc sử dụng enzyme trong các lãnh vực thực tế không kém

so với ý nghĩa của việc sử dụng năng lƣợng nguyên tử”. Đã có những nghiên

cứu ứng dụng của enzyme papain trong thủy phân đậu nành, trong chế biến thịt,

trong sản xuất mỹ phẩm…

Nhóm 4 Trang 20

CHƯƠNG V:

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. http://www.docsachonline.vn/thu-nhan-enzyme-papain-tu-du-du

2. http://tailieu.vn/xem-tai-lieu/bao-cao-ung-dung-enzyme-papain-trong-

thuy-phan-banh-dau-dau-phong-nham-tao-san-pham-co-gia-tri-

din.659842.html

3. http://tailieu.vn/tinh-chat-hoa-hoc-cua-enzyme-papain

4. http://vho.vn/cac-duoc-pham-co-papain

5. Bài giảng Kĩ thuật thực phẩm III-trƣờng Đại Học Nông Lâm tp.HCM-

TS.Bùi Anh Việt.