(TIỂU LUẬN) ứng dụng enzyme amylase trong công nghiệp thực phẩm và nguồn thu nhận

EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM KHOA KĨ THUẬT HÓA HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỀ TÀI : ỨNG DỤNG ENZYME AMYLASE TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM VÀ NGUỒN THU NHẬN NHĨM SVTH : Nguyễn Bích Thùy Dương Nguyễn Diệp Đăng Khoa Nguyễn Khánh Tiến Huỳnh Hoàng Tú Lâm Mỹ Thúy Vy Trần Nhựt Hoàng Yến GVHD : TS TRẦN BÍCH LAM EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ THÁNG 11 / 2009 MỤC LỤC : Lời mở đầu Phần : TỔNG QUAN VỀ ENZYME AMYLASE I Định nghĩa II Phân loại 2.1 Endoamylase 2.2 Exoamylase III.Các enzyme amylase 3.1 – amylase 3.2 – amylase 3.3 γ –amylase 3.4 Oligo-1,6-glucosidase 3.5 α-glucosidase 3.6 Transglucosidase Phần : ỨNG DỤNG ENZYME AMYLASE TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM I Ứng dụng enzyme amylase sản xuất mì 10 1.1 Nguyên liệu sử dụng 10 1.2 Sự tham gia enzyme amylase 12 1.3 Ưu nhược điểm 13 II Ứng dụng enzyme amylase sản xuất bia 13 2.1 Nguyên liệu sử dụng chủng vi sinh vật 13 2.2 Nguồn enzyme thường dùng 14 2.3 Sự tham gia enzyme amylase 14 III Ứng dụng enzyme amylase sản xuất cồn 16 3.1 Nguyên liệu sử dụng 16 3.2 Sự tham gia enzyme amylase 16 IV Ứng dụng enzyme amylase sản xuất siro 18 4.1 Nguyên liệu sử dụng 18 4.2 Sự tham gia enzyme amylase 18 V Ứng dụng enzyme amylase sản xuất bánh mì 21 5.1 Nguyên liệu sử dụng 21 5.2 Sự tham gia enzyme amylase 22 VI Ứng dụng enzyme amylase sản xuất bánh kẹo 23 6.1 Mục đích 23 6.2 Sự tham gia enzyme amylase 23 VII Ứng dụng enzyme amylase sản xuất glucoza mật 24 Phần : NGUỒN THU NHẬN EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ I Nguồn thu nhận 1.1 Động vật 1.2 Thực vật 1.3 Vi sinh vật II Phương pháp thu nhận 2.1 Phương pháp thu nhận malt 2.2 Phương pháp thu nhận từ vi sinh 2.3 Phương pháp thu nhận từ động vậ TÀI LIỆU THAM KHẢO EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ LỜI MỞ ĐẦU : Enzyme amylase hay gọi với tên khác Diatase enzyme khơng có ý nghĩa mặt sinh lý , thương mại cịn có ý nghĩa quan trong cơng nghiệp nói chung cơng nghiệp thực phẩm nói riêng Amylase tìm thấy nhiều nguồn khác động vật , thực vật vi sinh vật Amylase tinh từ malt vào năm 1835 Anselme Payen Jean Persoz Amylase thuộc nhóm Enzyme thuỷ phân, xúc tác phân giải liên kết glucoside nội phân tử polysaccharide với tham gia nước Amylase thuỷ phân tinh bột, glycogen dextrin thành glucose, maltose, dextrin hạn chế Amylase nước bọt gọi ptyalin, Enzyme bắt đầu thuỷ phân tinh bột từ miệng q trình hồn tất ruột non nhờ amylase tuyến tụy mà đơi cịn gọi amylopsin Amylase malt thuỷ phân tinh bột lúa mạch thành disaccharide làm chất cho trình lên men nấm men, phân bố rộng rãi tự nhiên loại enzyme ứng dụng rộng rãi công nghiệp, y tế nhiều lĩnh vực kinh tế khác, đặc biệt nghành công nghiệp thực phẩm để làm lỏng tinh bột Amylase thu nhận từ hạt nảy mầm, mầm mốc, nấm men, vi khuẩn, amylase thu nhận từ malt với số lượng nhiều nhất, chủ yếu dùng sản xuất bia Amylase dùng phổ biến đóng vai trị quan trọng công nghiệp thực phẩm sản xuất bánh mì , glucose , rượu , bia , … Nội dung đề tài ứng dụng enzyme amylase nguồn thu nhận chúng trình bày gồm phần : Phần : Tổng quan enzyme amylase Phần : Ứng dụng enzyme amylase công nghiệp thực phẩm Phần : Nguồn thu nhận enzyme amylase EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ PHẦN : TỔNG QUAN VỀ ENZYME AMYLASE I ĐỊNH NGHĨA : - Enzyme amylase có loại enzyme có ý nghĩa mặt sinh lý , thương mại lịch sử gọi tên Diastase - Amylase hệ enzyme phổ biến giới sinh vật , có động vật , thực vật vi sinh vật - Enzyme amylase thuộc nhóm enzyme thủy phân , xúc tác phân giải liên kết glucoside nội phân tử polysaccharide với tham gia nước R–R’ + H–OH RH +R’OH II PHÂN LOẠI : Có loại ezyme amylase xếp vào nhóm : - Endoamylase ( enzyme nội bào ) - Exoamylase ( enzyme ngoại bào ) 2.1 Endoamylase : ezyme thủy phân liên kết bên chuỗi polysaccharide - Gồm có α – amylase nhóm enzyme khử nhánh Nhóm enzyme khử nhánh chia thành loại :  Khử trực tiếp : Pullulanase hay α – dextrin-6-glucosydase  Khử gián tiếp : - Transglucosylase hay Oligo-1,6-glucosidase - Maylo-1,6-glucosydase EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ 2.2.Exoamylase : enzyme thủy phân tinh bột từ đầu không khử chuỗi polysaccharide Thuộc nhóm enzyme có β – amylase γ – amylase III CÁC ENZYME AMYLASE : 3.1 – amylase ( - 1,4-glucan 4- glucanhydrolase) (EC 3.2.1.1) : - Amylase có khả phân cắt liên kết 1,4-glucoside nằm bên phân tử chất ( tinh bột , glycogen ) cách ngẫu nhiên gọi enzyme nội bào – amylase khă phân hủy hồ tinh bột mà cịn có khả phân hủy hạt tinh bột nguyên vẹn Dưới tác dụng α – amylase , amiloza nhanh chóng thành oligosaccharide gồm 6-7 gốc glucoza , sau tiếp tục bị phân cắt thời gian dài bị thủy phân thành 23% glucose 67% maltose Tác dụng enzyme tương tự xảy amylopectin không phân cắt liên kết α – 1,6 – nên sản phẩm 72 % maltose , 19 % glucose , dextrin thấp phân tử 80% isomaltose - Tuy nhiên thông thường thời gian ngắn từ 30-60 phút ( thời gian nấu sơ nguyên liệu tinh bột hay đường hóa sơ khối nấu sản xuất sản xuất EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ rượu ) enzyme α – amylase thủy phân tinh bột chủ yếu thành dextrin thấp phân tử đường maltose , khả dextrin hóa cao tính chất đặc trưng enzyme Vì cịn gọi enzyme enzyme amylase dextrin hay amylase dịch hóa - α – amylase metaloenzyme , phân tử có từ – nguyên tử C , chúng tham gia vào hình thành ổn định cấu trúc bậc enzyme , trì cấu hình hoạt động enzyme định tính bền nhiệt - α – amylase vi sinh vật có đặc tính đặc trưng chế khả tác dụng , khả chuyển hóa tinh bột khả chịu nhiệt + Thể hoạt tính vùng axit yếu : α – amylase nấm mốc có pH op = 4.5 – 4.9 , vi khuẩn 5.9 – 6.1 Ở pH < enzyme bị vơ hoạt hồn tồn trừ α – amylase Asp Niger chịu pH = 2.5 – 2.8 ( môi trường sinh tổng hợp acid citric phương pháp lên men bề mặt ) + α – amylase nấm mốc có khả dextrin hóa cao ( dịch hóa ) lại vừa tạo lượng lớn glucose maltose enzyme α – amylase vi khuẩn lại có loại : α – amylase dịch hóa α – amylase đường hóa + Nhiệt độ hoạt động enzyme amylase có nguồn gốc khác khác Đáng ý α – amylase vi khuẩn chịu nhiệt độ cao , giữ hoạt lực đun sôi nước thời gian ngắn Đa số chế phẩm enzyme thương mại có tính chịu nhiệt cao - Những chủng vi sinh vật có khả sinh tổng hợp α – amylase sử dụng công nghệ : Asp Oryzae , Asp Awamori , Asp Usami , Asp Batatae , Asp Niger, Bacillus subtilic , … EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ 3.2 – amylase ( - 1,4-glucan-maltohydrolase) (EC 3.2.1.2) - - amylase xúc tác thủy phân liên kết 1,4-glucan tinh bột , glucogen polysaccharide , phân cắt nhóm maltose từ đầu khơng khử mạch Maltose hình thành xúc tác – amylase có cấu hình - Hầu khơng thủy phân hạt tinh bột nguyên mà thủy phân tinh bột hồ hóa Có khả thủy phân 100% amylaza thành maltose 54 – 58 % amylopectin thành maltose Khi gặp liên kết α – 1,4 – đứng kế cận α – 1, - enzyme β ngừng tác dụng Phần cịn lại khơng bị tác dụng gọi β – dextrin - Nếu cho α β – amylase đồng thời thủy phân tinh bột hiệu suất thủy phân đạt tới 95 % - β – amylase albumin , enzyme ngoại phân , có malt , bền nhiệt độ cao , bị vơ hoạt hồn tồn 70 oC pHop dịch tinh bột khiết 4.6 dịch nấu tinh bột 5.6 Và t oop dịch tinh bột khiết 40 -50 o C dịch nấu tinh bột 60 -65 oC 3.3 γ -amylase (glucoamylase hay -1,4-glucan-glucohydrolase) (EC 3.2.1.3) - Glucoamylase có khả thủy phân liên kết -1,4- lẫn -1,6- glucoside , ngồi cịn có khả thủy phân liên kết -1,2 -1,3 glucoside enzyme ngoại bào - Glucoamylase có khả thủy phân hồn tồn tinh bột, glucogen, amylopectin, dextrin…thành glucose mà khơng cần có tham gia loại amylase khác - Đa số glucoamylase thuộc loại “chịu acid” , pHop = 3.5 – , t o op = 50 – 60oC , hoạt tính > 70oC Hiện enzyme có vị trí hàng đầu hiệu lức thủy phân tinh bột sản phẩm trung gian Vì việc sử dụng chế phẩm EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ glucoamylase tách từ chủng vi sinh vật hoạt động sản xuất rượu , bia , mạch nha có ý nghĩa , triển vọng vơ to lớn - Những chủng vi sinh vật có khả sinh tổng hợp enzyme : Asp Oryzae , Asp Awamori , Asp Usami , Asp Batatae , Asp Niger , … 3.4 Oligo-1,6-glucosidase hay dextrinnase tới hạn (dextrin-6-glucanhydrolase) (EC 3.2.1.10) - Enzyme thủy phân liên kết -1,6 - glucoside isomaltose, panose dextrin tới hạn thành đường lên men Các loài nấm mốc Asp Oryzae , Asp Awamori , Asp Usami sinh tổng hợp mạnh mẽ enzyme đường hóa tinh bột nấu chín ( sản xuất rượu ) chế phẩm enzyme nuôi cấy từ nòi vi sinh vật thu dịch đường có khả lên men cuối triệt để , góp phần nâng cao hiệu suất gây men tổng thu hồi rượu Ngoài enzyme có malt , mơ động vật nấm men , đặc biệt chúng cịn có enzyme khác họ hàng với enzyme thuỷ phân liên kết -1,6 glucozit polisaccharit dextrin cuối : + Dextrin-1,6- glucanhidrolase + Amylopectin-1,6-glucanhydrolase + Oligodextrin-1,6- glucanhydrolase hay dextrinase 3.5 α-glucosidase hay maltase ( α – D – glucozit - glucanhydrolase) (EC 3.2.1.20) Có nhiều loại nấm mốc sinh tổng hợp enzyme , tác dụng thủy phân đường maltose thành glucose không thủy phân tinh bột Như giống dextrinaza , enzyme giúp cho trình lên men cuối chuyển đường thành rượu etylic nhằm nâng cao hiệu suất lên men 3.6 Transglucosidase ( α – 1,4 – Glucan : D - glucoza - – glucozil transferaza ) (EC 2.4.1.3) Enzyme thường tồn song song với glucoamylase ( chế phẩm nấm mốc Asp ) , có hoạt tính thủy phân hoạt tính vận chuyển nhóm Nghĩa khơng thủy phân maltose thành glucose mà tổng hợp nên isomaltose , isotriose panose Sự có mặt enzyme chế phẩm enzyme dùng để biến hình tinh bột điều khơng mong muốn , từ làm giảm hiệu suất gây vị đắng EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ PHẦN : ỨNG DỤNG ENZYME AMYLASE TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM Hiện việc sản xuất chế phẩm enzyme loại phát triển mạnh mẽ quy mô công nghiệp Thực tế có hàng nghìn chế phẩm enzyme bán thị trường giới , chế phẩm khai thác tinh chế tinh khiết theo tiêu chuẩn công nghiệp ứng dụng Chế phẩm enzyme không ứng dụng y học , đời sống , mà ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực khác , nơng nghiệp , hóa học , cơng nghiệp thực phẩm , “ ý nghĩa việc sử dụng enzyme lãnh vực thực tế không so với ý nghĩa việc sử dụng lượng nguyên tử” Theo thời gian , enzyme công nghiệp ngày sử dụng rộng rãi phổ biến mà phải protease , cellulose , ligase , amylase , Và enzyme ứng dụng phổ biến amylase , nhiều ứng dụng amylase nhiều lãnh vực khác mà đáng kể phải cơng nghiệp thực phẩm : - Trong y học dược phẩm : thuốc , hóa chất chứa hoạt tính enzyme amylase amylase sử dụng đễ chuẩn đoán viêm tụy cấp - Trong công nghiệp : amylase ứng dụng sản xuất chất tẩy rửa ứng dụng công nghiệp dệt - Trong công nghiệp thực phẩm : amylase ứng dụng sản xuất nhiều sản phẩm quen thuộc mì , bia , cồn , siro , bánh mì , bánh kẹo , I ỨNG DỤNG ENZYME AMYLASE TRONG SẢN XUẤT MÌ CHÍNH : 1.1 Ngun liệu sử dụng : - Nguyên liệu sử dụng : nguyên liệu giàu glucid tinh bột sắn , rỉ đường mía , - Các chủng vi sinh vật : corymebacterium hydrocacboclastus , bacillus , Brevibacterium 1.1.1 Thành phần cấu tạo tinh bột sắn : 10 38 EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ AC - hoạt tính amylaza: khả thuỷ phân tinh bột thành mantoza dextrin không làm đổi màu dung dịch iốt, đơn vị =g tinh bột / g malt h nhiệt độ 30 oC DC - Nhờ khả thuỷ phân dextrin thành maltoza, đơn vị = g dextrin / g malt nhiệt độ 300C Chất lượng malt dùng để sản xuất bia trước hết hoạt tính amylaza (AC) biểu thị lượng maltoza tạo thành từ tinh bột tác dụng enzim có 100 g malt vàng tươi tốt có AC 300 - 400, malt đen tươi tốt có AC = 400 - 500 3.1.3.5 Sấy malt : Malt tươi có độ ẩm cao (42 - 45%) nên bảo quản (trừ malt tươi dùng) sản xuất rượu đem nghiền thành sữa malt - chế phẩm enzim đường hoá Mặt khác, mùi vị thành phần hố học, cấu trúc malt tươi khơng thích hợp cho việc sản xuất bia (trong mạch nha) như: khơng có chất màu, chất thơm (thậm chí có chất thơm phản tác dụng với bia), thành phần protein làm giảm độ bền hố lý bia (bia dễ bị đục, bọt khơng bền), khơng có tính chất nghiền vỡ thành bột Vả lại malt vốn nơng sản chế biến có thị trường tồn cầu (thương mại giới) nên thiết phải sấy malt Khi sấy phải ý đến giữ lại đủ lượng enzim (đã tích luỹ q trình mầm) cho sản xuất bia (hay mạch nha) Muốn xây dựng đồ thị sấy malt phải hiểu rõ quan hệ nhiệt độ sấy độ ẩm malt (có tính đến độ bền enzim nhiệt độ độ ẩm Ðộ ẩm malt sấy cao enzim vơ hoạt nhanh) Ví dụ: Khi sấy malt vàng: giai đoạn hạt có độ ẩm 30% nhiệt độ sấy cho phép 40 C sấy nhiệt độ 50 0C độ ẩm malt phải giảm còn12% Nếu nhiệt độ sấy tăng đến 600C độ ẩm malt cịn 8% Malt đen sấy nhiệt độ cao malt vàng, nhiên nhiệt độ sấy không 1040C để khơng phá huỷ nhiều enzim Khi malt có độ ẩm cao, tăng nhiệt độ sấy cao tạo nên malt dạng keo khơ o khoảng nhiệt độ 60 C xảy tượng hồ hoá tinh bột, tiếp tục nâng nhiệt tinh bột chuyển sang trạng thái thoái hoá - tạo thành hạt cứng Trong đó, số protein bị tác dụng enzim proteaza hoà tan thấm vào hạt tinh bột chuyển sang dạng keo 39 EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ bị nước Malt dạng keo khô tinh bột protein bị biến hình nên giảm độ hịa tan, giảm độ chiết * Những biến đổi malt trình sấy: Theo độ tăng dần nhiệt độ sấy mà ta chia làm thời kì sau: - Thời kì sinh lí: nhiệt độ sấy tăng dần đạt đến 450C: malt rế tiếp tục phát triển, độ ẩm khoảng 30%, biến đổi thuỷ phân, enzim tiếp tục -Thời kì men (enzim ): Nhiệt độ sấy tăng dần từ 45 - 70 0C: Các trình sống bị ngừng lại: khơng hơ hấp, mầm rễ khơng cịn phát triển thuỷ phân biến đổi khác nội nhũ xảy mạnh nhiệt độ tối thích đa số men nằm khoảng 45 - 600C Ở thời kì này, độ ẩm malt đen từ 20 - 300C, malt vàng 10 % -Thời kì hố học: Nhiệt độ sấy tăng từ 70 -105 0C: Ở nhiệt độ > 750C hoạt động enzim bị ngừng trệ số enzim bị vô hoạt phần (do nhiệt độ cao), số cào lại bị chất keo hạt hấp thụ chuyển sang trạng thái khơng hoạt động Ví dụ: Ở nhiệt độ > 40 0C, enzim peptidaza ngừng hoạt động, nhiệt độ 60 0C enzim sitaza phytaza hoạt tính enzim amylaza giảm hẳn hoạt tính Riêng enzim proteinaza khả chịu nhiệt lớn nên hoạt tính giảm sấy malt vàng Thời kì hố học đặc trưng tạo thành chất thơm, biến hình protein, làm yếu hay vô hoạt phần enzim Quá trình quan trọng xảy trình sấy phản ứng melanoidin tác dụng tương hỗ chất chứa nhóm cacbonyl (-COO) với chất có nhóm amin (-NH2) Kết malt sấy trở nên có màu tối (sẫm) hơn, có mùi vị đặc trưng malt bia (hay malt mạch nha) Theo Hydge, q trình tạo melanoit sấy malt tiến triển theo giai đoạn: + Giai đoạn đầu: cô đặc (nâng cao nồng độ) chất đường axit amin nước sấy để tạo thành tinh thể không màu + Giai đoạn giữa: xảy khử hydro, bẻ gảy phân tử đường, phân tử axit amin để tạo thành chất không màu có màu vàng nhạt, có tính khử mạnh Những chất khử với chất khử tạo thành q trình nấu bia (đường hố, đun sơi dịch đường với hoa hublon) đóng vai trị quan trọng q trình oxy hố - 40 EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ khử cơng nghệ bia Chúng trực tiếp tạo nên mùi vị, độ bọt cho bia, chất bảo vệ chống lại oxy hoá, chống lại kết tủa keo làm cho bia đục + Giai đoạn cuối: tạo thành chất có màu sẫm Tốc độ phản ứng melanoit phụ thuộc vào nhiệt độ, pH, thời gian, thành phần chất tham gia Trong số axit amin tham gia mạnh glixin alanin, sản phẩm melanoit chúng cho màu đậm có mùi bia, cho mùi thơm mạnh valin loxin, phenylalanin valin cho sản phẩm có màu tối, mùi hoa hồng nhẹ, lơxin cho sản phẩm nhạt màu có mùi bánh mỳ rõ Trong số đường tham gia phản ứng melanoit theo thứ tự là: arabinoza > glucoza > galactoza > fructoza, pentoza mạnh đường cexitoza Thành phần nguyên tố cảu melanoit sau: C= 54 - 60%, O= 31,3 - 35,1%, H=4,9 - 5,2, N= 3,5 - 5,3% Chúng có chứa nhóm -CO, -COOH, -OH, M ≈ 1480 Ttrong ngành bia, melanoit có ý nghĩa quan trọng: gây màu mùi thơm đặc biệt, có khả hoạt động bề mặt mạnh nên chất tạo bọt tốt, đóng vai trị bảo vệ keo để ngăn cản kết tủa keo khơng bền vững, có khả khử mạnh làm tăng độ bền, chống tượng đục bia bị oxy hoá * Các phương pháp chế độ cơng nghệ sấy malt: - Lị sấy nằm ngang hai tầng hoạt động tuần hoàn: Ðây loại lò sấy cổ điển với phương pháp sấy đối lưu cưỡng bức, sử dụng phổ biến nước có sản xuất malt Ðây tồ nhà cao 20 - 25 m hình vng hay chữ nhật có tầng với chức năng: tầng đặt lò đốt, tầng buồng nhiệt có đặt clorifer, tầng la buồng trộn khơng khí để sấy, tầng sàng lưới tầng mặt sàng sấy có ống hút quạt hút để thải ẩm Sàng sấy làm lưới thép đan dày với diện tích lỗ chiếm 30 - 35% diện tích sàng + Tiến hành sấy malt vàng: Malt tươi nhờ gàu tải chuyển lên sàng sấy với chiều dày lớp malt 14 - 22 cm tang nhiệt độ sấy đặn sau đạt 30 - 35 0C, độ ẩm 2% Sau h tiếp tục đạt 500C, độ ẩm xuống - 10 % Như phần lớn ẩm malt tách Ðiều kiện quan trọng để thu malt vàng chất lượng tốt nhiệt độ sấy không 400C độ ẩm chưa hạ xuống 12 - 14% 41 EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ Sau 12h sấy sàng trên, malt chuyển xuống tiếp tục sấy kiệt sàng Sau 11 12h, nhiệt độ sấy tưng lên 55 - 80 0C, độ ẩm 2,5 - 3,3% Sau sấy xong, malt dồn đống lại để chuyển sang khâu gia công tiếp tục + Tiến hành sấy malt đen: Malt đen sấy lâu phức tạp malt vàng Ðầu tiên malt tươi đổ vào trải lên sàng sấy với lớp malt dày 22 -30 cm Giai đoạn đầu dài 14h tang nhanh nhiệt độ đến 400C, độ ẩm xuống 20% Trong 3- 5h tăng đến nhiệt độ 60 650C, tăng cường đảo trộn Sau 24h sấy xong sàng trên, malt chuyển xuống sấy sàng Tiếp tục thời kì sấy thứ - 10h nhiệt độ 50 -55 0C, độ ẩm xuống - 10%.Thời kì thứ hai nhiệt độ tăng lên: - 6h nhiệt độ tiếp tục đạt 750C, độ ẩm xuống 5%, - 4h Sau nhiệt độ tăng dần lên 100 -105 0C cho đếnkhi sấy xong với hàm ẩm cuối đạt 1,5 - 2% Vì malt đen sản xuất lâu hơn, hao tốn chất khô nhiều nên giá thành malt đen bia đen đắt malt vàng bia vàng Ðể phần hạ giá thành, người ta sản xuất số loại malt đặc biệt malt cafê, malt mecan để thay phần hay toàn malt đen sản xuất bia đen - Lò sấy nằm ngang tầng: Ðây loại lò sấy tương đối theo phương pháp sấy đối lưu cưỡng Tức tác nhân sấy khơng khí nóng thổi cưỡng qua lớp malt có độ dày - 10cm mà khơng đảo trộn Tiến hành sấy theo phương pháp ngược chiều tĩnh để tiết kiệm nhiệt đạt độ ẩm cuối malt Nghĩa tác nhân sấy ban đầu đem sấy cho lớp malt sấy khô sàng thứ hai bốc tác nhân sấy mang ẩm sang Sau malt sấy xong chuyển gia cơng tiếp lại chuyển malt tươi đến để sấy sơ tiếp tục (đổi chiều tác nhân sấy) - Lò sấy hoạt động liên tục: Trên sở loại thiết bị sấy hạt kiểu tháp để lợi dụng tính tự chảy khối hạt, Viện Hàng Lâm Nông Nghiệp latvia (một nước Cộng Hồ thuộc Liên Xơ cũ) thiết kếvà ứng dụng thiết bị sấy malt hoạt động liên tục kiếu tháp, gọi tắt LCXA Tháp sấy cao 15 m chia thánh khu chính: khu tiếp nhận sấy sơ malt tươi, khu sấy khu cấp nhiệt - thu nhận sản phẩm Cấu tạo lò sấy xem hình 51 - trang 173 giáo trình 42 EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ Thiết bị sấy làm việc sau: Malt tươi gàu tải chuyển lên bonke chứa sấy nóng sơ nhiệt độ 30 C, độ ẩm ban đầu malt tươi khoảng 44% Nhờ van điều chỉnh, malt tự rơi thành đường liên tục xuống thân tháp Tại chia thành vùng nhiệt sấy (khơng khí nóng qua calorifer trộn với khơng khí ngồi trời nhờ quạt cấp cho vùng sấy), malt qua vùng sấy đạt độ ẩm sau đây: Vùng sấy Ban ke sấy sơ (malt tươi) Vùng sấy I Vùng sấy II Vùng sấy III Vùng sấy IV Malt liên tục chảy qua cửa thu, vào ban ke chứa đáy nhờ vít tải ngồi Tổng thời gian vận chuyển nguyên liệu, sản phẩm sấy khoảng 9,5 - 10h (thời gian sấy h), tự động hố hồn tồn q trình sấy 3.1.3.6.Tách mầm, rễ, bảo quản malt : - Tách mầm, rễ malt: Mầm rễ malt khơ có tính hút nước mạnh, có vị đắng khó chịu, phải tách bỏ mầm rễ để hạn chế hút ẩm, làm đẹp hàng malt, đảm bảo chất lượng malt, để nấu bia khơng gây nên vị đắng khó chịu Tách mầm rễ malt phải tiến hành sau sấy, để lâu rễ hút ẩm trở nên dai khó tách khỏi malt Ðể tách mầm rễ malt người ta dùng thiết bị cắt lưới thép hình trụ quay chậm đặt nghiêng thùng kín, lỗ lưới có kích thước 25x15 mm Bên có trục quay chiều nhanh hơn, có gắn quạt có thép nhỏ mép cong để cắt mầm, rễ (xem hình sách tham khảo) Khi quay thùng mầm, rễ bị cắt với hạt lưới, rối nhờ quạt hút bụi mầm, rễ - Bảo quản malt: Hạt malt vỏ trấu sau sấy khơ dịn, thành phần chưa ổn định, nên đem sản xuất bia không tốt (khi nghiền dễ bị nát vỏ trấu nên nấu khó lọc, dịch đường lên men chậm, bia bền) Vì người ta thường bảo 43 EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ quản malt sau sấy xong -4 tuần, nhiều đến năm Trong trình bảo quản vậy, độ ẩm malt tăng lên -6% nên vỏ trấu trở nên dai hơn, hạt dẻo hơn, thể tích hạt tăng lên chút ít, malt ổn định thành phần hố học hoạt tính enzim Tốt malt bảo quản thùng sắt tây, định kì thơng gió, nhiệt độ bảo quản 200C Với nước ta nay, toàn lượng malt cho sản xuất bia phải nhập nên thường qua trình bảo quản, chuyên chở (bằng tàu thuỷ) lâu, bảo quản nước nhiệt đới độ ẩm cao nên độ ẩm malt đem sản xuất bia thường cao đến 8-9%, nên malt bị giảm chất lượng nhiều - Ðánh giá chất lượng malt khô: Ðại mạch ban đầu Malt sau sấy Malt sau bảo quản + Cảm quan: Màu sắc: Kích thước, hình dáng tương tự đại mạch Mùi vị: Ðộ sạch: Không lẫn tạp chất Hạt vỡ tối đa 0,5% Hạt không mầm: 5% + Chỉ số học: * Dung trọng: 44 EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ Malt nhẹ: 480 - 500 g/l Malt nhẹ: 500 - 530 g/l Malt trung bình: 530 - 560 Malt nặng: >560 g/l * Trọng lượng 1000 hạt: 25 - 38 g 3.1.3.7 Kỹ thuật sản xuất số loại malt đặc biệt : Ðể làm tăng chất lượng bia, sản xuất loại bia đặc biệt, người ta thường dùng loại malt chất lượng đặc biệt sau đây: - Malt caramen: dùng để sản xuất bia đen làm cho bia có vị caramen, mùi thơm mạnh, màu cánh gián, tạo bọt tốt Malt caramen chế biến từ malt tươi hay malt khơ nhờ q trình đường hoá phụ sấy nhiệt độ cao đến 110 – 1700C Người ta dùng malt tươi hay malt khơ có độ chiết cao (hoạt lực enzim cao) tưới nước 10 – 15 lit/100g - để yên 12h để diễn trình thuỷ phân chất nội malt, sau malt sấy lị đặc biệt có khả nâng nhiệt độ sấy lên đến 1700C, thời gian sấy – 3h Từ 100g malt khô thường thu 90 – 95 kg malt caramen, dung trọng 400 – 450 g/l, độ ẩm – % - Malt cà phê: chế biến từ malt vàng có q trình đường hố phụ sấy nhiệt độ cao 220 – 2250C Malt ngâm vào nước nhiệt độ 70 0C 12h để tạo thủ phuỷ phân chất màu Sấy nhiệt độ cao – 2,5h, hạ nhanh nhiêt độ sau sấy Hạt malt phải có màu giống màu hạt cà phê rang, mùi thơm cà phê rang Từ 100kg malt thường thu 85 – 90 kg malt cà phê dung trọng 400 – 450 g/l, độ ẩm sau sấy – 3% - Malt melanoit: gọi malt meland chế biến từ đại mạch có hàm lượng proteincao (>12%) Nẩy mầm nhiệt độ cao 20oC giai đoạn cuối 24h, ủ đống sau – ngày để nhiệt độ tăng lên 50 – 52oC, tiếp tục ủ 16 – 24h Sau tiến hành sấy sấy malt đen 2.2 Phương pháp thu nhận từ VSV: Sự tổng hợp enzyme amylase phụ thuộc vào vào tính chất di truyền VSV mà phụ thuộc vào việc tuyển chọn điều kiện ni đặc hiệu, ngồi điều kiện lý hóa q trình ni đóng vai trị quan trọng 45 EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ Trong số yếu tố có ảnh hưởng lớn đến sinh tổng hợp enzyme amylase trình ni VSV, thành phần mơi trường, tính chất lý môi trường, độ tiệt trùng, độ ẩm ban đầu, độ thống khí, nhiệt độ ni pH mơi trường……là yếu tố tối quan trọng Có hai phương pháp nuôi VSV: h) Nuôi VSV tạo amylase phương pháp bề mặt i) Nuôi VSV tạo amylase phương pháp bề sâu 2.2.1.Quy trình cơng nghệ thu nhận α- amylase từ VSV : 46 EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ 2.2.1.Thuyết minh qui trình : Nguyên liệu : Trong phương pháp lên men bề mặt, cấu trúc cám mì, cám gạo Hai loại ngun liệu hồn hảo cấu tử môi trường để nuôi nấm không cần bổ sung thêm chất khác Tuy nhiên phế liệu công nghệ xay xát, làm tương đối đắt tiền Hơn q trình ni nấm, chất dinh dưỡng khơng sử dụng hết, thay pha trộn thêm số cấu tử rẻ tiền Mặt khác cấu tử bổ sung vào (trấu, mạt cưa,…) để làm tăng độ xốp giúp cho hệ sợi nấm phát triển tốt tận dụng tối đa nguồn chất để sinh hoạt lực enzyme cao Đặc biệt ý, cám không chứa tinh bột 20-30% Nên dùng cám tốt, cám khơng có vị chua hay đắng, không hôi mùi mốc Độ ẩm cám không 15%, tạp chất độc không 0,05% Hấp trùng: Cám chất phụ gia chứa nhiều bào tử VSV khác nên cần phải trùng để đảm bảo chủng ni phát triển bình thường canh trường sản xuất không chứa VSV ngoại lai, cần trùng áp suất 1-1,5 atm thời gian 4560 phút Để thuận lợi cho việc trùng có hiệu quả, tạo điều kiện cho nấm sợi phát triển, trước trùng, người ta thường dùng HCl hay H 2SO4 để điều chỉnh pH môi trường Sau trùng môi trường làm nguội người ta bắt đầu nuôi cấy để thu nhận enzyme Trộn giống vi sinh vật: Sau làm nguội, tiến hành cấy giống rắc bào tử vào môi trường trùng, ủ thành đống vài giờ, giống mốc ni cấy riêng phịng thí nghiệm hay phân xưởng nhân giống giống thương phẩm có bán nơi cung cấp giống Các loại giống thường chứa nhiêu bào tử Khi cấy vào môi trường dinh dưỡng, chúng phát triển thành tế bào nấm mốc tạo loại enzyme mà ta mong muốn.Tỷ lệ giống đưa vào nuôi cấy thường vào khoảng 0,5-20% so với khối lượng môi trường Kỹ thuật nuôi cấy: Sau trộn giống, môi trường trải khay với chiều dài 2-3cm, đưa vào phịng ni cấy, đặt giá đỡ Các giá đỡ thiết kế cho lượng khơng khí lưu thơng thường xun Phịng ni cấy phải có hệ thống điều chỉnh nhiệt độ độ ẩm khơng khí Nhiệt độ thích hợp cho nấm sợi 47 EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ phát triển 28-320C Nhiệt độ thấp cao ảnh hưởng không tốt cho nấm sợi phát triển Trong q trình ni cấy, ta hồn tồn khơng cần điều chỉnh pH Mơi trường bán rắn môi trường tĩnh nên thay đổi pH vùng ảnh hưởng đến tồn khối môi trường Thời gian nuôi nấm sợi thu nhận enzyme vào khoảng 36-60 Điều phụ thuộc vào chủng nấm mốc Asp.oryzae điều kiện môi trường phụ thuộc vào điệu kiện nuôi cấy Q trình phát triển nấm mốc mơi trường bán rắn nuôi phương pháp bề mặt trải qua giai đoạn sau: Giai đoạn 1: Giai đoạn kéo dài 10-14 kể từ thời gian bắt đầu ni cấy Ở giai đoạn có thay đổi sau: -Nhiệt độ tăng chậm -Sợi nấm bắt đầu hình thành có màu trắng màu sữa -Thành phần dinh dưỡng bắt đầu có thay đổi -Khối mơi trường cịn rời rạc -Enzyme bắt đầu đươc hình thành Trong giai đoạn phải đặc biệt quan tâm đến chế độ nhiệt độ Tuyệt đối khơng đưa nhiệt độ cao q 300C thời kỳ đầu giống mẫn cảm với nhiệt độ Giai đoạn 2: Giai đoạn kéo dài 14-18 Trong giai đoạn có thay đổi sau: Toàn bào tử phát triển thành sợi nấm sợi nấm bắt đầu phát triển mạnh sợi nấm tạo mạng sợi chằng chịt khắp hạt mơi trường lịng mơi trường -Trong giai đoạn ta hồn tồn nhìn rõ sợi nấm có màu trắng xám mắt thường -Môi trường kết lại chặt -Độ ẩm môi trường giảm dần -Nhiệt độ môi trường tăng nhanh lên tới 40-450C -Các chất dinh dưỡng bắt đầu giảm nhanh đồng hoá mạnh nấm sợi -Enzyme amylase tổng hợp mạnh 48 EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ -Lượng O2 khơng khí giảm CO2 tăng dần, giai đoạn cần phải thơng khí mạnh nhiệt độ cố gắng trì khoảng 29-300C tốt Giai đoạn 3: Giai đoạn kéo dài 10-20 Ở giai đoạn có số thay đổi sau: -Quá trình trao đổi chất yếu dần, mức độ giảm chất dinh dưỡng chậm lại -Nhiệt độ khối môi trường giảm, làm giảm lượng khơng khí mơi trường xuống 20-25 thể tích khơng khí /thể tích phịng ni cấy/ 1giờ Nhiệt dộ ni trì 300C,trong giai đoạn này, bào tử hình thành nhiều luợng enzym amylase tạo giảm xuống Chính việc xác định thời điểm cần thiết để thu nhận enzym cần thiết Thu nhận sản phẩm: Kết thúc qúa trình ni cấy ta thu nhận chế phẩm enzym amylase, chế phẩm gọi chế phẩm enzym thơ (vì ngồi thành phần enzym ra, chúng cịn chứa sinh khối VSV, thành phần mơi trường nước môi trường) Để đảm bảo cho chế phẩm enzym thơ α-amylase khơng bị hoạt tính nhanh người ta thường sấy khô chế phẩm enzym đến độ ẩm thấp ( thiết bị sấy thường dùng máy sấy chân khơng- xem phần phụ lục) Độ ẩm cần đạt sau trình sấy kết thúc nhỏ 10% độ ẩm Để đảm bảo hoạt tính enzym khơng thay đổi người ta thường sấy nhiệt độ 38-400C Enzym α-amylase nấm mốc Asp.oryzae bị bất hoạt nhiệt độ lên đến 60-70 độ C Tùy theo mục đích sử dụng ta dùng chế phầm thơ khơng cần phải qúa trình tinh Trong trường hợp cần thiết khác, ta phải tiến hành làm enzym Để sản xuất enzym tinh khiết người ta phả tiến hành sau: -Toàn khối lượng enzym thơ amylase đem nghiền nhỏ.Mục đích trình nghiền vừa phá vỡ thành tế bào vừa làm nhỏ thành phần chế phẩm thô Khi thành tế bào phá vỡ ,các enzym nội bào chưa thoát khỏi tế bào dễ dàng thoát khỏi tế bào Phần lớn enzym amylase ngoại bào tổng hợp thoát khỏi tế bào thấm vào thành phần môi trường Khi ta nghiền nhỏ, enzym thoát khỏi thành phần dễ dàng -Trong nghiền người ta thường sử dụng chất trợ nghiền trường hợp đượcdùng cát thạch anh bột thủy tinh Các chất chất vơ 49 EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ khơng tham gia vào phản ứng khả tăng mức độ ma sát trước sử dụng cát thạch anh bột thủy tinh phải rửa sạch, sấy khô nhiệt độ lớn 100 oC để loại bỏ nước tiêu diệt VSV Trích ly : Sau nghiền mịn , người ta cho nước vào để trích ly enzym αamylase Các loại enzyme thủy phân có khả tan nước nên người ta thường dùng nước dung mơi hịa tan Cứ phần chế phẩm enzym thô , người ta cho 4-5 phần nước , khuấy nhẹ sau lọc lấy dịch , phần bã thu riêng dùng làm thực phẩm gia súc ( ý cần loại bỏ cát thạch anh bột thủy tinh khỏi hỗn hợp bã cho gia súc ăn ) Dịch thu nhận dạng chế phẩm enzym thơ có chứa nước , chất hịa tan khác từ khối mơi trường nuôi cấy Việc tách enzym khỏi vật chất Quá trình kết tủa enzym α-amylase : Để làm việc người ta tiến hành kết tủa enzym nhờ tác nhân gây tủa Trong công nghệ tinh chế enzym, người ta thường dùng cồn sunfat amon Hai tác nhân kết tủa dễ tìm kiếm giá rẻ so với tác nhân gây tủa khác Trong tiến hành kết tủa , người ta phải làm lạnh dung dịch enzym thô tác nhân kết tủa để tránh làm hoạt tính enzym Khi đổ chất làm kết tủa enzym vào dung dịch enzym thô phải từ từ để tránh tượng biến tính Trong qúa trình kết tủa người ta dùng cồn sulfat amon với liều lượng sau: Cứ phần dung dịch enzym thô người ta 2,5 lần cồn sulfat amon Khi cho chất kết tủa vào dung dich enzym thô, người ta tiến hành khuấy nhẹ, sau để yên điều kiện nhiệt độ lạnh (thường từ 4-7 OC) theo thời gian, enzym tạo kết tủa lắng xuống đáy, người ta tiến hành gạn lọc thu nhận kết tủa dạng paste (độ ẩm lớn 70%W) Ở trạng thái enzym dễ bị biến tính cịn nhiều nước để dễ bảo quản người ta sấy kết tủa enzyn α-amylase 40OC độ ẩm cuối đạt 5-8% W ( thiết bị sấy thường dùng máy sấy phun sương – xem phần phụ lục) Trong nhiều trường hợp chế phẩm enzym α-amylase dạng kết tủa hoàn tồn chưa mặt hóa học cịn chứa số enzym ngồi enzym amylase ta quan tâm, chẳng hạn enzym α- amylase chứa hoạt tính protase có tính acid 50 EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ cellulose muốn thu nhận enzym có độ tinh khiết cao ta phải tinh chế enzym α-amylase kết tủa qúa trình lọc Gel hay sử dụng phương pháp cố định enzym ,… 2.3 Thu nhận Amylase từ động vật : Thu nhận amylase từ đông vật phần lớn từ dịch tụy tạng 98% tụy tạng cấu tạo từ tế bào ngoại tiết tế bào tuyến Các tế bào tiết enzyme tiêu hoá vào tá tràng 51 EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ TÀI LIỆU THAM KHẢO Bùi Ái , Cơng nghệ lên men , NXB đại học quốc gia TPHCM , 2005 Nguyễn Đức Lượng , Công nghệ enzyme , NXB đại học quốc gia TPHCM , 2004 Nguyễn Văn Hiệu , Nghiên cứu sản xuất chế phẩm men cổ truyền , Nông nghiệp công nghiệp thực phẩm 10,11/1992 52 ... đề tài ứng dụng enzyme amylase nguồn thu nhận chúng trình bày gồm phần : Phần : Tổng quan enzyme amylase Phần : Ứng dụng enzyme amylase công nghiệp thực phẩm Phần : Nguồn thu nhận enzyme amylase. .. sử dụng đễ chuẩn đốn viêm tụy cấp - Trong cơng nghiệp : amylase ứng dụng sản xuất chất tẩy rửa cịn ứng dụng cơng nghiệp dệt - Trong công nghiệp thực phẩm : amylase ứng dụng sản xuất nhiều sản phẩm. .. chuẩn công nghiệp ứng dụng Chế phẩm enzyme không ứng dụng y học , đời sống , mà ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực khác , nông nghiệp , hóa học , cơng nghiệp thực phẩm , “ ý nghĩa việc sử dụng enzyme