1.3.2.4. Các enzyme

Kết thúc quá trình nuôi, người ta thu nhận chế phẩm gibberelin 4 DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL dạng thô, đem trích ly bằng các dung môi và thu nhận dung dịch có chứa gibberellin. * Phương pháp lên men chìm: Môi trường sử dụng là môi trường Rolen – Tom, các thành phần trong 1 lít môi trường như sau: saccharose 40 – 60g; tactarat ammon 7g; KH2PO 2g; MgSO .7H2O 0,2g; K2SO44 0,2g; pH 5,5. Trong khi lên men thường bổ sung 0,5 cao ngô và hỗn hợp vi lượng sẽ làm tăng khả năng sinh tổng hợp gibberellin. Môi trường được thanh trùng và tiến hành lên men trong các thiết bị lên men có cánh khuấy và hệ thống thổi khí. Nhiệt độ lên men 260C – 280C, pH duy trì 5,0 – 5,5, thời gian lên men 160 – 190 giờ. Quá trình lên men gồm hai pha: + Pha thứ nhất là pha tạo ra hệ sợi hay pha tăng sinh, kéo dài 45 – 90 giờ đầu của quá trình lên men. Ở pha này, chất dinh dưỡng giảm rất nhanh, pH đột nhiên tăng lên sau đó trở về pH ban đầu. Cuối pha này lượng gibberellin được tạo ra rất ít. + Pha thứ hai: hệ sợi không tăng, pH tăng nhanh, giberelin được tạo ra rất nhiều. Trong nhiều cơ sở sản xuất, người ta thường bổ sung nguồn carbon trong pha này. Tùy thuộc vào đặc điểm sinh lý của chủng sản xuất mà hoạt động điều khiển quá trình lên men không giống nhau đặc biệt là thời gian lên men. Dịch sau khi lên men được ly tâm để tách sinh khối và những thành phần có kích thước lớn, không ra khỏi dung dịch. Dung dịch sau ly tâm đem đi làm sạch để thu nhận gibberellin. 1.3.2.4. Các enzyme + Enzyme ngoại bào: protease, amylase, cellulase, pectinase,... + Enzyme nội bào: asparaginase, penicilinase, lipase,... Tế bào vi sinh vật có khoảng trên 1000 enzyme khác nhau. Phần lớn các enzyme ở trong tế bào (enzyme nội bào) và khi cần thiết mới tiết enzyme ra ngoài tế bào (enzyme ngoại bào) để phân hủy những cơ chất tương ứng. Ví dụ amylase thủy phân tinh bột, pectinase phân hủy pectin,... vi sinh vật có khả năng sử dụng cơ chất khác nhau cho sinh trưởng và thích ứng với các điều kiện rất khác nhau. Sở dĩ như vậy là do tế bào chỉ

111

tổng hợp một số enzyme trong những điều kiện cần thiết. Trong sản xuất DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL enzyme cần điều khiển quá trình lên men, thực chất là điều khiển sự trao đổi chất của tế bào vi sinh vật sao cho enzyme tổng hợp được càng nhiều càng tốt. a. Bản chất hóa học của enzyme Enzyme có tất cả các thuộc tính hóa học của các chất protein. Về hình dạng phân tử: đa số enzyme có dạng hình cầu (dạng hạt). Tỷ lệ giữa trục dài và trục ngắn của phân tử vào khoảng 1 - 2 hoặc 4 - 6. Về khối lượng phân tử: các enzyme có khối lượng phân tử lớn, thay đổi rất rộng từ 12000 dalton đến 1.000.000 dalton hoặc lớn hơn. Ví dụ: ribonuclease có khối lượng phân tử là 2700, glutamat dehydrogenase có khối lượng phân tử là 1.000.000. Đa số enzyme có khối lượng phân tử từ 20.000 đến 90.000 hoặc vài trăm nghìn. Do kích thước phân tử lớn, các enzyme không đi qua được màng bán thấm. Enzyme tan trong nước, khi tan tạo thành dung dịch keo; chúng cũng tan trong dung dịch muối loãng, glycerin và các dung môi hữu cơ có cực khác. Enzyme không bền và dễ dàng bị biến tính dưới tác dụng của nhiệt độ cao. Enzyme bị biến tính thì mất khả năng xúc tác. Mức độ giảm hoạt tính của enzyme tương ứng với mức độ biến tính của protein trong chế phẩm. Kiềm, acid mạnh, kim loại nặng cũng làm cho enzyme biến tính. Cũng như protein, enzyme cũng có tính chất lưỡng tính. b. Thành phần cấu tạo của enzyme Cũng như protein, enzyme có thể là protein đơn giản hoặc protein phức tạp. Trên cơ sở đó, người ta thường phân enzyme thành hai nhóm: enzyme một thành phần (enzyme một cấu tử) và enzyme hai thành phần (enzyme hai cấu tử). Trường hợp enzyme là một protein đơn giản gọi là enzyme một thành phần. Trường hợp enzyme là một protein phức tạp nghĩa là ngoài protein đơn giản còn có một nhóm ngoại nào đó không phải protein gọi là enzyme hai thành phần. Phần protein của enzyme hai thành phần được gọi là apoprotein hay apoenzyme, còn phần không phải protein gọi là nhóm ngoại hoặc coenzyme. Phần không phải protein thường là những chất hữu cơ đặc hiệu có thể gắn chặt vào phần protein hoặc có thể chỉ liên kết lỏng lẻo

112

và có thể tách khỏi phần protein khi cho thẩm tích qua màng. Coenzyme DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL là phần không phải protein của enzyme trong trường hợp khi nó dễ tách khỏi phần apoenzyme khi cho thẩm tích qua màng bán thấm và có thể tồn tại độc lập. Phần không phải protein của enzyme được gọi là nhóm ngoại hay nhóm prosthetic, khi nó liên kết chặt chẽ với phần protein của enzyme bằng liên kết đồng hóa trị. Một phức hợp hoàn chỉnh gồm cả apoenzyme và coenzyme được gọi là holoenzyme. Một coenzyme khi kết hợp với các apoenzyme tạo thành các holoenzyme khác nhau xúc tác cho quá trình chuyển hóa các chất khác nhau nhưng giống nhau về kiểu phản ứng. Coenzyme trực tiếp tham gia phản ứng xúc tác, giữ vai trò quyết định kiểu phản ứng mà enzyme xúc tác và làm tăng độ bền của apoenzyme đối với các yếu tố gây biến tính. Còn apoenzyme có tác dụng nâng cao hoạt tính xúc tác của coenzyme và quyết định tính đặc hiệu của enzyme. Các coenzyme thường là các dẫn xuất của các vitamin hòa tan trong nước. Cần chú ý là sự phân biệt coenzyme và nhóm ngoại chỉ là tương đối, vì khó có thể có một tiêu chuẩn thật rành mạch để phân biệt “liên kết chặt chẽ” và “liên kết không chặt chẽ”, nhất là trong những năm gần đây, người ta đã chứng minh rằng, nhiều coenzyme cũng kết hợp vào apoenzyme của chúng bằng liên kết đồng hóa trị. Do đó, ngày nay người ta ít chú ý đến sự phân biệt coenzyme và nhóm ngoại. Ngoài ra, trong thành phần cấu tạo, rất nhiều enzyme có chứa kim loại. Thuộc loại enzyme hai thành phần gồm có hầu hết các enzyme của các lớp 1, 2, 4, 5, 6. Các enzyme thủy phân (lớp 3) thường là enzyme một thành phần có chứa ion kim loại hoặc đòi hỏi ion kim loại làm cofactor (đồng yếu tố). c. Tính chất lý - hoá của protein enzyme - Khối lượng và hình dạng phân tử protein: Protein có khối lượng phân tử tương đối lớn và thay đổi trong một dải rộng từ hơn 10000 đến hàng trăm nghìn dalton. Các phân tử lớn này có thể có dạng cầu (hình hạt, bầu dục) hay dạng sợi. - Tính tan của protein: Các loại protein khác nhau có khả năng hoà tan dễ dàng trong một số loại dung môi nhất định, chẳng hạn như albumin dễ tan trong nước;

113