PHƯƠNG PHÁP THU NHẬN, TÁCH CHIẾT, xác ĐỊNH HOẠT hóa vả ỨNG DỤNG ENZYME AMYLASE TRONG NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VIỆN CƠNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: PHƯƠNG PHÁP THU NHẬN, TÁCH CHIẾT, XÁC ĐỊNH HOẠT HÓA VẢ ỨNG DỤNG ENZYME AMYLASE TRONG NGÀNH CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM NHĨM SINH VIÊN THỰC HIỆN: NHĨM 1 NGUYỄN THANH DIỆU 14085431 TRẦN NGỌC DUYÊN 14071141 TRẦN VĂN HOAN 14027061 LÊ THỊ BẢO NGÂN 14087681 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN : NGUYỄN THỊ TRANG MÃ HP: 210543202 Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI CẢM ƠN Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến toàn thể Quý thầy cô Viện Công nghệ Sinh học Thực phẩm - Trường Đại học Cơng nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh thư viện trường tạo điều kiện, giúp đỡ chúng em trình học tập nghiên cứu Đặc biệt, chúng em xin chân thành cảm ơn cô Nguyễn Thị Trang, người nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ, giải đáp thắc mắc cho chúng em suốt q trình học tập nghiên cứu hồn thành tiểu luận Tập thể nhóm Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỤC LỤC GIỚI THIỆU, TỔNG QUAN VỀ ENZYME AMYLASE: 1.1 ENZYME: 1.2 ENZYME AMYLASE: 1.2.1 Khái niệm: 1.2.2 Đặc tính: 1.3 LỊCH SỬ ENZYME AMYLASE: PHÂN LOẠI: 2.1 ENDOAMYLASE (Nội bào): 2.1.1 α-Amylase (α-1,4-glucanohydrolase) (EC 3.2.1.1) 2.1.2 Nhóm Enzyme khử nhánh 2.2 EXOAMYLASE( Ngoại bào): 2.2.1 β-Amylase (EC 3.2.1.2): 2.2.2 γ-Amylase (EC 3.2.1.3): NGUỒN THU NHẬN ENZYME AMYLASE: 3.1 Thu nhận enzyme amylase từ nguồn thực vật: 3.1.1 Malt đại mạch 3.1.2 Lúa 3.2 Thu nhận enzym từ nguồn động vật: 3.2.1 Thu nhận enzyme amylase từ tuyến tụy gà: 3.3 Thu nhận enzym từ nguồn vi sinh vật: 3.3.1 Vai trị giống vi sinh vật cơng nghệ enzyme 3.3.2 Sản xuất amylase từ Aspergillus oryzae: 3.3.3 Sản xuất amylase từ Bacillus subtilis: TÁCH CHIẾT, TINH CHẾ ENZYME AMYLASE: Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 4.1 Tinh Enzyme Amylase phương pháp sắc ký 4.2 Tinh Enzyme Amylase phương pháp điện di gel polyacrylamide (polyacrylamide Gel Electrophoresis – PAGE) XÁC ĐỊNH HOẠT ĐỘ ENZYME AMYLASE: 5.1 Đơn vị đo hoạt độ: 5.2 Xác định hoạt độ Enzyme α-Amylase theo Rukhliadeva: 5.3 Xác định hoạt độ Enzyme glucoamylase ( γ-Amylase) 5.3.1 Phương pháp vi lượng V.Y.Rodzevich, O.P.Korenbiakina 5.3.2 Phương pháp sử dụng Enzyme glucosidase: 5.4 Điều kiện cần đủ để thu nhận chế phẩm Amylase có hoạt lực cao 5.4.1 Chủng giống vi sinh vật: 5.4.2 Môi trường dinh dưỡng: 5.4.3 Điều kiện nuôi cấy ỨNG DỤNG ENZYME AMYLASE: 6.1 Ứng dụng Enzyme amylase y học dược phẩm : 6.2 Ứng dụng Enzyme amylase công nghiệp : 6.2.1 Ứng dụng công nghiệp dệt 6.2.2 Ứng dụng công nghiệp tẩy trắng giấy 6.2.3 Ứng dụng sản xuất cồn 6.3 Ứng dụng công nghiệp thực phẩm: 6.3.1.Ứng dụng Enzyme amylase sản xuất siro sản phẩm chứa đường 6.3.2 Ứng dụng enzyme công nghệ sản xuất bánh mì 6.3.3 Ứng dụng enzyme cơng nghệ sản xuất bánh kẹo 6.3.4 Ứng dụng enzyme công nghệ sản xuất bột 6.3.5 Ứng dụng enzyme công nghệ sản xuất bia TÀI LIỆU THAM KHẢO: Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GIỚI THIỆU, TỔNG QUAN VỀ ENZYME AMYLASE: 1.1 ENZYME: Enzyme hay gọi men chất xúc tác sinh học có thành phần protein, khơng có ý nghĩa cho trình sinh trưởng, sinh sản sinh vật mà cịn đóng vai trị quan trọng công nghệ chế biến thực phẩm, y học, kỹ thuật phân tích, cơng nghệ gen bảo vệ môi trường Trong sống sinh vật xảy nhiều phản ứng hóa học, với hiệu suất cao, điều kiện bình thường nhiệt độ, áp suất, pH Sở dĩ có diện chất xúc tác sinh học gọi chung enzym Như vậy, enzym protein xúc tác phản ứng hóa học Trong phản ứng này, phân tử lúc bắt đầu trình gọi chất, enzym biến đổi chúng thành phân tử khác Tất trình tế bào cần enzym Enzym có tính chọn lọc cao chất 1.2 ENZYME AMYLASE: 1.2.1 Khái niệm: Amylase hệ enzyme phổ biến giới sinh vật Các enzyme thuộc nhóm enzyme thủy phân, xúc tác phân giải liên kết nội phân tử nhóm polysaccharide với tham gia nước: RR’ + H-OH Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase RH + R’OH Page LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Amylase thủy phân tinh bột, glycogen dextrin thành glucose, maltose,… 1.2.2 Đặc tính: - Thủy phân tinh bột, glycogen dextrin thành glucose,mantose dextrin hạn chế - Enzyme Amylase có nước bọt, dịch tiêu hóa người động vật, hạt nảy mầm,nấm sợi, xạ khuẩn, nấm men vi khuẩn - Dễ tan nước, dung dịch muối rượu loãng 1.3 LỊCH SỬ ENZYME AMYLASE: 1814: Kirchoff, Saint Petercburg chứng minh hạt lúa mạch nảy mầm có tác dụng chuyển hóa tinh bột thành đường nhiệt độ từ 4000C – 6000C 1833: Payen Perso (Pháp) thêm cồn vào dịch chiết này, thu kết tủa có khả phân giải tinh bột thành đường, đặt tên Diastase (xuất phát từ tiếng Hy Lạp, diastatics, có nghĩa phân giải, Amylase) Sau theo đề nghị Duclo, Enzyme phân giải tinh bột gọi Amylase 1851: Leuchs phát nước bọt có khả phân giải tinh bột thành đường Sau đó, Enzyme Amylase nước bọt, dịch tiêu hóa người động vật, hạt nảy mầm, nấm mốc, nấm men vi khuẩn bắt đầu quan tâm nghiên cứu 1862: Danilevxki tách Amylase tuyến tụy phương pháp hấp thụ chọn lọc 1949: Schwimmer xác định số chu chuyển α-Amylase 19000 1950: Englard Singer cho biết số chu chuyển b-Amylase 250000 1952: người ta thu 72 Enzyme trạng thái kết tinh có Enzyme α-Amylase 1971: Uxtinilov cộng phương pháp điện di gel poliacrylamid xác định có mặt lượng lớn α-Amylase glucoamylase canh trường nấm mốc lượng nhỏ phân đoạn có hoạt lực dextrinase transglucosilase Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com PHÂN LOẠI: Hiện nay, có sáu loại Enzyme Amylase xếp vào nhóm:  Endoamylase ( Enzyme nội bào )  Exoamylase ( Enzyme ngoại bào ) 2.1 ENDOAMYLASE (Nội bào): Gồm có - α-Amylase (EC 3.2.1.1) + Nhóm Enzyme khử nhánh Nhóm chia thành hai loại:  Khử trực tiếp pullulanase ( hay α-dextrin 6-glucanohydrolase ) (EC 3.2.1.41);  Khử gián tiếp transglucosylase (hay oligo-1,6-glucosidase) (EC 3.2.1.20) amylo-1,6-glucosidase (EC 3.2.1.10) Các Enzyme thủy phân liên kết bên chuỗi polysaccharide Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 2.1.1 α-Amylase (α-1,4-glucanohydrolase) (EC 3.2.1.1) Amylase có khả phân cắt liên kết 1,4-glucoside chất cách ngẫu nhiên α-amylase khả phân hủy hồ tinh bột mà cịn có khả phân hủy hạt tinh bột nguyên vẹn 2.1.1.1 Cấu tạo Enzyme α-Amylase: Enzyme α-Amylase protein có phân tử lượng thấp, thường nằm khoảng 50.000 đến 60.000 Dal Có số trường hợp đặc biệt α-Amylase từ loài vi khuẩn Bacillus macerans có phân tử lượng lên đến 130.000 Dal Đến người ta biết rõ chuỗi acid amin 18 loại α-Amylase có loại α-Amylase takaAmylase từ Apergillus orysee α-Amylase tụy lợn nghiên cứu kỹ hình thể khơng gian cấu trúc bậc Mới nghiên cứu tính đồng chuỗi mạch acid amin vùng kị nước cho thấy chuỗi mạch acid amin tất Enzyme αAmylase có cấu trúc bậc tương tự Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 2.1.1.2 Các giai đoạn trình thủy phân tinh bột α-Amylase: + Giai đoạn dextrin hóa: Tinh bột dextrin phân tử lượng thấp + Giai đoạn đường hóa: Dextrin tetra trimaltose di & monosaccharide Amylase oligosacharide poliglucose Maltose maltotriose maltotetrose 2.1.1.3 Đặc tính α-Amylase: α-Amylase từ nguồn khác có thành phần amino acid khác nhau, loại α-Amylase có tổ hợp amino acid đặc hiệu riêng α-Amylase protein giàu tyrosine, tryptophan, acid glutamic aspartic Các glutamic acid aspartic acid chiếm khoảng ¼ tổng lượng amino acid cấu thành nên phân tử Enzyme:  α-Amylase có methionine có khoảng 7-10 gốc cysteine  Trọng lượng phân tử α-Amylase nấm mốc: 45.000-50.000 Da ( Knir 1956; Fisher, Stein, 1960 )  Amylase dễ tan nước, dung dịch muối rượu loãng Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Quá trình đường hóa đóng vai trị định đến khả lên men hiệu suất cồn thu Các chế phẩm Enzyme sử dụng sản xuất cồn bao gồm chế phẩm thô thu nhận từ phương pháp ni cấy bề mặt, ni chìm chế phẩm đậm đặc, tinh khiết Chủ yếu sử dụng chế phẩm dạng thơ tính chất kinh tế Vì sử dụng chế phẩm dạng thơ, để tránh phản ứng khơng mong muốn q trình đường hóa, trước đường hóa phải xác định họat tính Enzyme lọai Enzyme từ điều chỉnh họat động cuả chúng Trong giai đoạn dịch hóa Enzyme α-Amylase tham gia thực phản ứng sinh hóa cần thiết định đến hiệu suất sản xuất cồn Trong giai đọan Enzyme β-amylase lại tạo sản phẩm không mong muốn, làm cản trở trình lên men + Trong giai đoạn đường hóa dịch đường, Enzyme α-Amylase tham gia thực phản ứng sinh hóa cần thiết định đến hiệu suất sản xuất cồn Còn Enzyme βamylase tham gia biến đổi cơ chất để tăng cường q trình chuyển hóa Khi thủy phân tinh bột, Enzyme α-Amylase tác động vào liên kết α-1,4 glucoside sản phẩm tạo mantose dextrin mà mạch chúng gần C6 Các dextrin sau phân hủy chủ yếu theo  C6 C5 + C1  C7 C6 + C1 hay C5 + C2  C8 C6 + C2 hay C5 + C3 Enzyme α-Amylase vi khuẩn thủy phân tinh bột tạo lượng glucose maltose theo tỷ lệ : 5,45 Enzyme α-Amylase nấm sợi thủy phân tinh bột tạo lượng glucose maltose theo tỷ lệ : 3,79 Enzyme α-Amylase vi khuẩn nấm sợi khơng có khả phân giải α-1,6 glucoside chất Như vậy, vai trò α-Amylase sản xuất rượu, cồn làm dịch hóa nhanh giai đoạn nấu giai đoạn đầu đường hóa, dextrin hóa tích tụ đường Vai trò glucoamylase thủy phân liên kết α-1,4 glucoside Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page 31 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com polysaccharide Ngồi glucoamylase cịn có khả phân cắt liên kết α-1,6 glucoside Sản phẩm cuối tạo thành glucose 6.3 Ứng dụng công nghiệp thực phẩm: 6.3.1.Ứng dụng Enzyme amylase sản xuất siro sản phẩm chứa đường Hiện nay, nước châu Âu châu Mĩ sản xuất siro đường fructose từ bột bắp phương pháp enzyme phát triển mạnh Theo phương pháp này, phôi bắp xử lý SO2 vi khuẩn lactic để hạt tinh bột mềm khỏi khối bột ly tâm.Enzyme sử dụng sau bột hòa vào nước Chế phẩm enzyme sử dụng bao gồm cellulose, glucanase, protease, pectinase Công nghệ sản xuất siro fructose trình bày sau: Dầu glutin & thành phần khác Bắp, SO2 Tách(ép) α-amylase Dịch hóa lần 105-1500C pH: 5,5-6,5 α-amylase DE 2-5 Nitrro, cation, anion Chất béo, protein Magiesium,chất tẩy màu Isomer hóa 55-600C pH 7-8 Trao đổi ion than hoạt tính bốc Lọc Dịch hóa lần 90-950C DE 15-20 Amyloglucosidase Đường hóa 56-650C pH 4-4,5 Tái xử lý olygosaccharide làm giàu fructose Trao đổi ion than hoạt tính Bốc Sản phẩm Fructose 55% Hình 3:Q trình chuyển hóa tinh bột bắp thành siro fructose Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page 32 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Dung dịch tinh bột bắp điều chỉnh pH = hồ hóa nhiệt độ cao vả thực theo phương pháp liên tục Ở giai đoạn gia nhiệt này, người ta cho lượng nhỏ α-amylase để dịch tinh bột có độ nhớt thấp, tránh tượng cháy khét Tiếp theo người ta cho lượng enzyme lại vào Đây giai đoạn đường hóa mạnh để đạt giá trị DE (dextrose equivalents) 15-20 Trong cơng nghệ đường hóa liên tục , thời gian để đạt DE 15-20 phải hai Ngồi tinh bột bắp, người ta cịn sử dụng tinh bột khoai tây, tinh bột mì, tinh bột sắn Tùy theo nguồn nguyên liệu tinh bột mà người ta áp dụng kỹ thuật cho phù hợp Enzyme sử dụng công nghệ sản xuất siro fructose phải enzyme chịu nhiệt.Thường thu nhận từ vi khuẩn Bacillus licheniformis, Bacillus stearothermophilus Ngoài ra, người ta sử dụng α-amylase từ nhiều vi sinh vật khác St Enzyme t Nguồn Khoả Enzyme ng pH nhiệt độ nhiệt độ hoạt phổ biến hóa α-Amylase Asp.niger nấm sợi 4-6 Khoảng 50-70 pH, Chất 4,5-6,5 Thủy phân Asp.orysee hạn chế tinh Asp.awamori α-Amylase Bac.subtilis Chức bột 6-7 40-80 6-7,5 Ca2+ Thủy phân vi khuẩn Bac.amylo hạn chế tinh ưa ẩm liquefaciens bột α-Amylase Bac.lichenifor 5,5- 90-120 5,8 ; Ca2+ Thủy phân vi khuẩn mis 6,5 100 tinh bột t0 ưa nhiệt Bac.stearothe 4,5- ; 115 cao rmo-philus 6,5 ; 60 Tao siro co β-Amylase Bac.polymyxa 4,7 55-75 DE thấp Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page 33 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Pullulase Bacillus sp 3,5- 55-65 ; 60 4,5 Amylogluc Asp.niger 3-4,5 Ca2+ Phân cắt mạch nhánh 55-65 ; 60 o-sidase Đường hóa, phân cắt lk 1,4 glucoside Bảng 2: Đặc tính Enzyme từ nguồn VSV khác Đặc điểm quan trọng enzyme amylase chúng hoạt động pH gần trung tính (pH:6) Đặc điểm giúp thực trình đường hóa dễ dàng Sản phẩm đường siro fructozo ứng dụng để pha trộn với siro bắp (100% glucose) để tạo thành HFCS (High Fructose Corn Syrup) thành phần đường sản phẩm CocaCola Pepsi Hình 3: Hai loại nước uống có sử dụng HFCS sản xuất 6.3.2 Ứng dụng enzyme công nghệ sản xuất bánh mì Các loại hạt ngũ cốc lúa mì, lúa nước, bắp, khoai mì nguồn ngun liệu để làm bánh Trong đó, có bột từ lúa mì ngun liệu để sản xuất bánh mì Bánh mì loại lương thực nước châu Mỹ Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page 34 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com châu Âu Trong vài thập niên gần đây, bánh mì coi phần lương thực Việt Nam Trong sản xuất bánh mì, enzyme xem chất phụ gia cho vào trình làm bánh để làm tăng chất lượng bánh mì, người ta sừ dụng enyme amylase nhằm giải vấn đề sau:  Làm tăng nhanh thể tích bánh  Làm màu sắc bánh đẹp  Làm tăng mùi thơm cho bánh Sự tác động tương hỗ khả chuyển hóa enzyme cho vào q trình chế biến hoạt động nấm men làm tăng nhanh chất lượng bánh đảm bảo nhựng mục đích Trong sản xuất bánh mì, người ta sử dụng α-amylase β-amylase Các loại enzyme tham gia thủy phân tinh bột để tạo thành đường Nhờ nấm men Saccharomyces cerevisiae dễ dàng chuyển hóa chúng thành cồn, CO2, làm tăng thể tích bánh tạo màu sắc, hương vị tốt cho bánh Nguồn enzyme amylase thường sử dụng từ malt Tuy nhiên năm gần đây, nguồn nguyên liệu malt thay nguồn nguyên liệu từ nấm sợi Các chế phẩm enzyme từ nấm sợi có ưu điểm chế phẩm khơng chứa amylase mà cịn chứa protease số enzyme khác có lợi cho q trình lên men Trong đó, malt chủ yếu chứa amylase cịn protease enzyme khác không đáng kể Chế phẩm enzyme từ nấm sợi chủ yếu thu nhận từ Aspergillus oryzae Enzyme amylase từ nấm sợi có pH hoạt động tối ưu 4,5-5,5 Ngồi ra, người ta cịn sử dụng enzyme lipoxygenase từ đậu nành để tăng khả làm trắng bột, phospholipase từ nguồn động vật, hemicellulose để làm tăng chất lượng bột Tùy theo hoạt tính enzyme điều kiện xử lý bột, người ta thường cho lượng enzyme khác Thông thường lượng enzyme cho vào bột để làm bánh mì, bánh nổ 2g/100kg bột, bánh biscuit 15g/100kg bột Tiêu chuẩn enzyme đưa vào xử ký loại bột để làm bánh sau:  Khả dextrin hóa : 2000uI/g Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page 35 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com  Khả đường hóa: 150uI/g  Khả phân giải protein: 7uI/g Trong trình sử dụng chế phẩm enzyme, người ta cho sulfat amon vào bột chất đệm cho enzyme hoạt động amylase Trong trường hợp muốn protease hoạt động mạnh, người ta lại sử dụng chất đệm ammonium phosphate Người ta thường tạo chất đệm cho amylase cách trộn lượng amylase tinh bột theo tỷ lệ 1:1 Hỗn hợp có tác dụng làm ổn định hoạt tính enzyme Theo cách hoạt tính enzyme không thay đổi năm bảo quản Hỗn hợp enzyme ammonium sulfate cho vào bột để làm bánh, chất lượng bánh tăng lên nhiều ( tăng thể tích, độ xốp, tăng khả giữ hình bánh, tăng mức ổn định cấu trúc ruột bánh làm giảm q trình làm khơ bánh) Ngoài ra, sử dụng chế phẩm enzyme làm giảm tiêu hao nấm men lỏng đến 20% Các kết nghien cứu động học phản ứng xảy sản xuất bánh mì cho thấy rằng, lượng đường có sẵn bột mì khơng đủ cho chuyển hóa hóa học chuyển hóa sinh học để đảm bảo chất lượng bánh mì Mặt khác, chất lượng bánh mì khơng phụ thuộc vào lượng CO2 tạo nhiều hay ít, mà cịn phụ thuộc vào động thái q trình tạo Nếu lượng khí CO2 tạo từ lượng đường có sẵn bột mì lượng CO2 đạt cực đại thứ q trình lên men, sau lượng khí giảm, bánh mì khơng đảm bảo chất lượng Trong cơng nghệ sản xuất bánh mì, lượng CO2 phải tạo liên tục từ đến cuối trính sản xuất Đặc biệt trình tạo CO phải ổn định 10-15 phút đầu đưa bánh mì vào lị nướng Khi bột có β-amylase hoạt động tạo thành CO2 trình chuẩn bị bột nhào xảy theo chiều hướng tăng đạt cực đại thứ tư trình lên men Quá trình thuận lợi hoàn toàn phù hợp với yêu cầu kỹ thuật sản xuất bánh mì Như vậy, trì tạo thành khí liên tục hoạt động enzyme amylase ta đưa vào bột trình nhào bột Điều hoàn toàn khác với trường hợp cho đường vào bột nhào Nếu cho đường vào bột nhào trình lên men xảy mãnh liệt giai đoạn đầu trình lên men Sau đó, lượng khí giảm dần Sự lên men mạnh giai đoạn đầu làm Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page 36 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com thay đổi cấu trúc vật lý khối bột tạo màu, mùi không tốt cho sản phẩm Ở cần làm rõ ảnh hưởng loại đường tạo hoạt động enzyme chất lượng bánh Trong q trình chuyển hóa tinh bột có bột mì, loạt đường tạo thành glucose, fructose, maltose Trong đó, maltose có ý nghĩa quan trọng chất lượng bánh mì Ý nghĩa quan trọng việc sử dụng chế phẩm enzyme sản xuất bánh mì ta sử dụng enzyme, nhờ hoạt động mà lượng đường tạo thành từ từ, không tập trung nhiều giai đoạn đầu giai đoạn cuối q trình nhào bột Chính thế, enzyme chất điều hịa có hiệu cho q trình lên men, tạo CO2 suốt trình kỹ thuật Như vậy, góc độ ta sử dụng enzyme sản xuất bánh mì yếu tố điều khiển kỹ thuật cho trình sản xuất Các enzyme thủy phân protein (Protease) ứng dụng tác nhân làm giảm độ nhớt bột nhào Nhờ bột nhào có đủ điều kiện thuận lợi cho phát triển nấm men trình tạo CO2 vừa ổn định vừa cao, đảm bảo cho việc tạo thành phản ứng melanoidin vỏ bánh, nướng bánh đẹp mẫu bánh khơng có protease Tuy nhiên cần lưu ý , ta sử dụng protease có hoạt tính mạnh, cấu trúc gluten bị phá hủy khả giữ CO2 giảm, cấu trúc bánh dễ bị thay đổi, bánh có nở nhanh chóng teo lại nhiệt độ bánh trở nhiệt độ thường phòng Trong sản xuất bánh mì, người ta thường sử dụng protease acid nấm sợi Cũng chế phẩm protease nấm sợi, protease nấm sợi từ phương pháp nuôi cấy bề mặt có ưu điểm protease nấm sợi ni cấy bề sâu ( ni cấy chìm) Cơng nghệ sản xuất bánh mì số nước có sử dụng chế phẩm enzyme sau:  Ở Nga, người ta sử dụng chế phẩm có tên thương mại Amilorizin-P810X  Ở Mỹ, hầu hết xí nghiệp sản xuất bánh mì có sử dụng enzyme Các chế phẩm enzyme Mỹ thường có dạng hạt Hãng sản xuất chế phẩm enzyme dùng cho bánh mì lớn Mỹ hang Rom Khaac Hãng sản xuất chế phẩm enzyme có tên thương mại GUMASE NR-150 Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page 37 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com  Ở Anh, người ta sử dụng chế phẩm enzyme amylase chủ yếu từ nấm sợi Aspergillus oryzae phương phap ni cấy chìm Các enzyme protease amylase thường tách riêng biệt Khi sử dụng, họ thường sử dụng liều lượng xác loại enzyme  Ở Nhật, bánh mì khơng phải dạng lương thực sở sản xuất bánh mì ứng dụng enzyme hiệu Điểm đặc biệt cơng nghệ sản xuất bành mì Nhật nước không nước châu Á sử dụng enzyme mà nước sử dụng nhiều loại enzyme Các chế phẩm enzyme sử dụng để sản xuất bánh mì tai Nhật thường hỗn hợp enzyme amylase protease 6.3.3 Ứng dụng enzyme cơng nghệ sản xuất bánh kẹo Mục đích việc sử dụng enzyme vào sản xuất loại bánh quy làm tăng mùi vị bánh Khi chế biến bột thành loại bánh quy enzyme protease amylase bột hoạt động làm tăng hàm lượng amino acid tự làm tăng lượng đường khử Đường khử amino acid có khối bột tham gia vào phản ứng oxy hóa-khử kết tạo cho bánh quy có mùi, vị màu hấp dẫn Tuy nhiên, tận dụng lượng enzyme có sẵn bột phản ứng diễn không mạnh, sử dụng loại bột xấu để làm bánh Do người ta thường cho thêm enzyme amylase protease trình sản xuất bánh Khi lượng đường khử lượng amino acid tự tăng lên, phản ứng oxy-hóa khử tăng cường Trong công nghệ sản xuất sản phẩm từ đường, người ta thường sử dụng enzyme thủy phân saccharose Các sản phẩm trình sản xuất gồm kẹo viên, bánh quy kem với nhân trái cây, loại kẹo mềm Ở Nga, sản xuất sản phẩm bánh kẹo từ đường, người ta sử dụng chế phẩm invectin (tên thương mại emzyme invertase) 6.3.4 Ứng dụng enzyme công nghệ sản xuất bột Hiện công ty bột VeDan, Ajinomoto Người ta áp dụng công nghệ vi sinh để trước hết tạo axit Glutamic, sua dùng NaOH nồng độ cao sản xuất bột ( muối glutamate natri) Để lên men sản xuất glutanmic, người ta dùng nguyên liệu chủ yếu dịch có rỉ đường nguồn nguyên liệu tinh bột qua giai đoạn đường hóa Trong thực tế sản xuất, Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page 38 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com người ta dùng rỉ đường ( phần lại dung dịch đường tách phần đường kết tinh) làm môi trường lên men thay cho cao bắp Rỉ đường thường pha loãng 13- 14% trùng trước lên men Nếu nguyên liệu chưa tinh bột, tinh bột phải thủy phân ( q trình dịch hóa đường hóa) nhờ enzyme α-amylase β-amylase sau bổ sung thêm dinh dưỡng vào môi trường lên men Trao đổi ion than hoạt tính Bốc Fructose 55% Sản phẩm Enzyme amylase sử dụng công đoạn thủy phân tinh bột thành đường-cơ chất cho vi sinh vật phát triển Ngồi ra, người ta dùng α-amylase hay β-amylase hạt nảy mầm hay nấm mốc để thủy phân tinh bột thành đường.Sau trình sản xuất bột ngọt: Nguyên liệu có bột Thủy phân (sử dụng α -amylase β-amylase) Phố chế dịch lên men Dịch đường Thanh trùng Lên men Trao đổi ion Dịch acid glutamic Bổ sung NaOH Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page 39 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tạo dịch mì Sấy tinh thể Tinh thể Kết tinh Phân loại đóng gói Thành phẩm Hình 4:Sơ đồ q trình sản xuất bột 6.3.5 Ứng dụng enzyme công nghệ sản xuất bia Bia loại đồ uống có độ cồn thấp, giàu dinh dưỡng Ngoài việc cung cấp lượng calori lớn, bia chứa hệ Enzyme phong phú, đặc biệt nhóm Enzyme kích thích tiêu hóa Nguyên liệu sử dụng : Ngũ cốc , hoa Houblon, nước , Nấm men, chất phụ gia Các chủng vi sinh vật sử dụng:  Saccharomyces cerevisisae ( Lên men nổi)  Saccharomyces cerevisidae (Lên men chìm) Tinh bột thành phần chiếm vị trí số hạt đại mạch số lượng lẫn vai trị sản xuất bia Trong cơng nghệ sản xuất bia, người ta thường sử dụng Enzyme Amylase có mầm đại mạch Ngồi ra, cịn sử dụng Enzyme khác có mầm đại mạch để thủy phân chuyển hố chất khơng tan sang trạng thái tan chuyển protein, cellulose… sang amino acid glucose Các q trình cơng nghệ thực nhiều nước giới So với loại Enzyme Amylase từ nguồn khác, Amylase từ thóc đại mạch nảy mầm sử dụng với số lượng nhiều Trong malt lượng enzym amylase vừa đủ để phân hủy lượng tinh bột có hạt Như cần nhiều mầm đại mạch để sản xuất bia qui mô lớn, dẫn đến chi phí cao cho sản xuất sản phẩm Chính thế, để khắc phục điều này, người ta bổ sung enzyme amylase để giảm bớt lượng malt, khơng phải sử dụng 100% malt đại mạch bổ sung nguồn tinh bột cho trình lên men Giảm giá thành giữ đặc trưng cho bia, giúp phát triển sản xuất bia quy mô công nghiệp Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page 40 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com A Giai đoạn đường hóa nguyên liệu: Nguyên liệu: Malt nguyên liệu cung cấp tinh bột Amylase cho đường hóa Malt: tên gọi ngũ cốc nảy mầm ( Đại mạch, tiểu mạch, thóc gạo, lúa mì đen, thóc nếp…) Trong sản xuất bia, người ta dùng chủ yếu đại mạch nảy mầm Hạt đại mạch nguồn cung cấp nguyên liệu cho đường hóa , tạo đường cho lên men sau Trong q trình nảy mầm hạt tích tụ nhiều men mới, tăng hoạt tính hàng loạt men Amylase tăng hoạt tính đáng kể, cần thiết cho q trình đường hóa Hoạt lực α-Amylase ghi nhận vào thời điểm q trình ươm mầm, cịn đến ngày thứ ba ngày thứ tư hoạt lực chúng tăng cách đáng kể Thời gian để α-Amylase đạt hoạt lực cực đại phụ thuộc vào nhiệt độ ươm mầm Ví dụ nhiệt độ 12 – 140C hoạt lực đạt cực đại sau 11 – 12 ngày đêm, nhiệt độ 18 – 200C hoạt lực đạt cực đại sau – ngày đêm Còn nhiệt độ 25 – 280C cần sau ngày Enzyme đạt hoạt độ tối đa Ngoài Amylase hoạt độ protease, sitase, maltase, phosphatase tăng lên Q trình oxy hóa – khử lượng men tạo thành tập trung phần lớn gần phôi nội nhũ Phần nội nhũ chứa 25% lượng men có malt Trong q trình nảy mầm có số q trình sinh hóa xảy sau: Thủy phân phần tinh bột ( 20 – 25% ) đường đơn giản Đường oligo - polysaccharide có bị phân giải phần thành monosaccharide trisaccharide Lipase thủy phân phần lipid thành acid béo glycerine.Do việc tạo thành acid hữu vô nên độ chua hạt mầm tăng cao , pH 5,6 – 5,9 B Đường hóa: Đường hóa cơng đoạn sản xuất bia quan trọng, lượng đường tạo thành định khả lên men chất lượng bia sau Chính thế, nhiều nhà máy bia giới cho thêm Enzyme với số lượng lớn giai đoạn Các Enzyme vào giai đoạn Enzyme vi khuẩn chịu nhiệt Biến đổi sinh hóa trình đường hóa thủy phân tinh bột thành dextrin đường đơn giản (maltose, glucose…) dễ tan lên men tác dụng Amylase malt, nhiệt độ pH tối ưu Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page 41 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Có q trình thủy phân protid – peptid, peptone, acid amin hòa tan dung dịch nhờ Enzyme protease, peptidase có malt Cellulose, peptin bị thủy phân, tạo thành sản phẩm hòa tan dung dịch, tamin bị oxy hóa tạo Flobafel tạo thêm màu cho bia Malt xay nhỏ trộn với nước thành dịch hồ, nâng nhiệt độ lên 60 – 700C giữ 30 đến 40 phút, sau nâng lên nhiệt độ 750C giữ nhiệt độ đường hóa xong (PH 4,6 - 5,8 ) Hiện có nhiều phương pháp đường hóa, nâng nhiệt độ nhiều đợt - lần nâng nhiều đợt phần riêng pha trộn lẫn Với nguyên liệu fi-malt giàu bột (ngũ cốc) trước đường hóa trộn malt cần xay nhỏ trộn nước nấu sơ bột thành hồ cháo loãng, dung dịch đường hóa gọi dịch đường maltose, lọc xong ta có nước “mout” Nước “mout” đun sơi với hoa houblon ( 18 -26g/10 lít bia Việt Nam) Trong nước “mout”, sau đường hóa có chứa 90% chất Carbohydrate, số có đến 75% đường có khả lên men Phần cịn lại 25% loại dextrin mạch thẳng mạch nhánh Trong nhiều trường hợp, lượng đường tạo thành không đạt mức độ nhiều nguyên nhân Trong ngun nhân chất lượng malt Có ba cách để làm tăng lượng đường nước “mout”:  Kéo dài thời gian đường hóa  Sử dụng thêm đường  Sử dụng Enzyme để đường hóa hết lượng tinh bột Trước người ta thường áp dụng hai cách Sau này, việc sử dụng Enzyme thường sử dụng Người ta thường sử dụng loại chế phẩm Enzyme sau: Loại Enzyme vi sinh sản xuất Điều kiện sử dụng Kiểu tác động pH C sản phẩm tạo a) B.subtillis 6,5 85 Endo, nối α-1,4 b) B.licheniformis 6,5 105/95 Dextrin Amylase vi khuẩn α-Amylase nấm mốc Endo, nối α-1,4 5,0 Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase 55 Maltoz Page 42 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Asp.orysee Amylglucosidase 4,3 6,0 Exo, nối α-1,4; α- Asp.niger Pullulnase 1,6 Glucoz 4,3 60 Endo, nối α-1,6 Loài Bacillus Glucose isomerase Dextrin 8,0 60 B.coaglucanz Endo, nối α-1,4 Glucoz + Fructoz Bảng : Các loại Enzyme thủy phân tinh bột sử dụng sản xuất bia Các loại Enzyme cho thêm vào sản xuất bia thường nhằm vào mục đích sau:  Nâng cao chất lượng dịch đường hóa  Nâng cao khả lên men bia  Nâng cao chất lượng ổn định chất lượng bia  Giảm giá thành sản phẩm tiến hành thay malt nguyên liệu phi malt Những ưu điểm Enzyme từ nguồn VSV sử dụng sản xuất bia sau:  Các chế phẩm Enzyme từ VSV thường có hoạt tính xúc tác mạnh chứa đầy đủ loại Enzyme cần thiết cho chuyển hóa tinh bột thành loại đường, đặc biệt tạo loại đường có khả lên men với số lượng lớn  Các chế phẩm Enzyme từ VSV thường có khả hoạt động nhiệt độ cao Điều thuận lợi cho việc vận hành q trình dịch hóa đường hóa C Lên men bia Là giai đoạn quan trọng định cho chất lượng bia hiệu suất sản xuất Cơ sở sinh hóa ( Saccharomyces cerevisiae ) C6H12O6 C2H5OH + CO2 Quá trình tạo acid hữu tạo rượu cao tác dụng với tạo ester ảnh hưởng đến mùi vị bia.Trong trình lên men PH giảm dần , lúc đầu dịch lên men 5,3 -5,6 sau lên men cịn 4,2 – 4,4 Quá trình sinh lý đặc trưng giai đoạn đầu thời kỳ lên men sinh trưởng , tăng sinh khối Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page 43 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com TÀI LIỆU THAM KHẢO: Công nghệ Enzyme – Nguyễn Đức Lượng –NXB Đại học Quốc gia TP.HCM - 2004 Công nghệ sản xuất Malt Bia – Hồng Đình Hồi Nhà xuất Khoa Học – Kỹ Thuật – 2005 http://www.hoahocngaynay.com/vi/nghien-cuu-giang-day/quy-trinh-hoa-hoc/50620112010.pdf Công nghệ lên men ứng dụng Công Nghệ Thực Phẩm – Bùi Ái Nhà xuất Đại Học Quốc Gia Tp.HCM – 2008 Công nghệ vi sinh-Tập 2: Vi sinh vật Công Nghiệp – Nguyễn Đức Lượng Nhà xuất Đại Học Quốc Gia Tp.HCM – 2008 Hóa học Thực Phẩm – Hoàng Kim Anh Nhà xuất Khoa Học – Kỹ Thuật – 2007 Hóa sinh học - Phạm Thị Trân Châu, Trần Thị Áng Nhà xuất Giáo dục Việt Nam Enzyme xúc tác sinh học – Nguyễn Hữu Chấn Nhà xuất Y học – 1983 Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page 44 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page 45 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... Ứng dụng Enzyme amylase công nghiệp : 6.2.1 Ứng dụng công nghiệp dệt 6.2.2 Ứng dụng công nghiệp tẩy trắng giấy 6.2.3 Ứng dụng sản xuất cồn 6.3 Ứng dụng công nghiệp thực phẩm: 6.3.1 .Ứng dụng Enzyme. .. 6.3.5 Ứng dụng enzyme công nghệ sản xuất bia TÀI LIỆU THAM KHẢO: Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Thu nhận, tách. .. sản phẩm tạo thành thời gian định ứng với nồng độ Enzyme định  Đo thời gian cần thiết để thu lượng biến thiên định chất hay sản phẩm ứng với nồng độ Enzyme định Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt