Tiểu luận emzyme amylase và quy trình sản xuất thức ăn gia súc

NHÓM GVHD: ĐÀO THỊ MỸ LINH MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I – GIỚI THIỆU ENZYME AMYLASE 1.1 Khái niệm Enzyme 1.2 Enzyme Amylase gì? 1.3 Phân loại 1.4 Hệ Enzyme Amylase 1.4.1 Enzyme α-Amylase (α-1,4-glucanohydrolase) 1.4.2 Enzyme β-Amylase (β-1,4-glucan-maltohydrolase) 1.4.3 Enzyme γ-Amylase (glucoamylase) 1.4.4 Oligo 1,6-glucosidase (dextrinase tới hạn) 1.4.5 Enzyme pullulanase (α-dextrin6-glucosidase) 1.4.6 α-glucosidase Hay Maltase (α-D,glucoside-glucohydrolase) 1.5 Ứng Dụng Của Enzyme Amylase 1.5.1 Ứng Dụng Của Enzyme Amylase Trong Chế Biến Thực Phẩm Gia Súc 1.5.2 Ứng Dụng Của Enzyme Amylase Trong Dược Phẩm 1.5.3 Ứng Dụng Của Enzyme Amylase Trong Công Nghiệp Dệt 1.5.4 Ứng Dụng Của Enzyme Amylase Trong Sản Xuất Bia 1.5.5 Ứng Dụng Của Enzyme Amylase Trong Sản Xuất Cồn 1.5.6 Ứng Dụng Của Enzyme Amylase Trong Sản Xuất HFCS 4 5 10 12 12 12 13 13 13 13 14 14 15 16 CHƯƠNG II – EMZYME AMYLASE & QUY TRÌNH SẢN XUẤT THỨC ĂN GIA SÚC 17 2.1 Chọn Nguyên Liệu 2.2 Giới Thiệu Cây Sắn 2.3 Giới Thiệu Bã Sắn 2.4 Quy Trình Sản Xuất Thức Ăn Gia Súc 2.4.1 Thuyết Minh Quy Trình 2.4.1.1 Nguyên Liệu 2.4.1.2 Rửa Nguyên Liệu 2.4.1.3 Cắt Khúc Nguyên Liệu 2.4.1.4 Nghiền Nguyên Liệu 2.4.1.5 Ly Tâm 17 17 18 19 20 20 20 20 20 21 NHÓM GVHD: ĐÀO THỊ MỸ LINH 2.4.1.6 Cơ Chế Quá Trình Lên Men 2.4.1.7 Phơi Sấy 2.4.1.8 Chế Phẩm Giàu Enzyme 2.4.2 Ưu Nhược Điểm Quy Trình 2.4.2.1 Ưu Điểm 2.4.2.2 Nhược Điểm 2.5 Các Sản Phẩm Lên Men Từ Bã Khoai Mì Và Các Chế Phẩm Khác KẾT LUẬN 21 22 22 22 22 22 23 25 NHÓM GVHD: ĐÀO THỊ MỸ LINH LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, nhà khoa học nổ lực tìm cách làm giảm nhiễm từ chất thải chăn ni Trong q trình nghiên cứu, nhà khoa học xác định cần cải thiện khả sử dụng dưỡng chất phần vật nuôi để hạn chế tối đa lượng phân thải Trước đây, quan tâm đến lượng chất dinh dưỡng bị thải nên hậu việc cho ăn nhiều chất dinh dưỡng nhằm tối đa hóa suất dẫn đến hậu lượng chất dinh dưỡng thải nhiều qua phân nước tiểu (chủ yếu hàm lượng protein, phốt canxi) Qua nhiều nghiên cứu cho thấy việc bổ sung enzyme tỏ có hiệu việc cải thiện hạn chế Enzyme amylase enzyme có vai trị quan trọng việc tiêu hóa chất dinh dưỡng, giúp cho vật nuôi hấp thụ thức ăn tốt hơn, tăng xuất vật ni Vì việc tạo loại thức ăn có chứa nhiều enzyme amylase có ý nghĩa chăn ni Sau nhóm em có tìm hiểu enzyme amylase ứng dụng việc chế biến số chế phẩm thức ăn gia súc giàu enzyme Mặc dù cố gắng tìm hiểu hẳn khơng tránh khỏi thiếu sót mong nhận góp ý thầy cô bạn để báo cáo hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn ! Nhóm thực CHƯƠNG I – GIỚI THIỆU ENZYME AMYLASE NHÓM GVHD: ĐÀO THỊ MỸ LINH 1.1 Khái niệm Enzyme Trong thể sống (các tế bào) luôn xảy trình trao đổi chất Sự trao đổi chất ngừng sống khơng cịn tồn Q trình trao đổi chất tập hợp nhiều phản ứng hóa học phức tạp Các phản ứng có liên quan chặt chẽ với điều chỉnh lẫn Enzyme hợp chất protein xúc tác cho phản ứng hóa học Chúng có khả xúc tác đặc hiệu phản ứng hóa học định đảm bảo cho phản ứng xảy theo chiều hướng định với tốc độ nhịp nhàng thể sống Enzyme có hầu hết loại tế bào thể sống Chính tác nhân xúc tác có nguồn gốc sinh học nên Enzyme gọi chất xúc tác sinh học (biocatalysators) nhằm để phân biệt với chất xúc tác hóa học Chúng chất xúc tác sinh học khơng có vai trị quan trọng trình sinh trưởng, phát triển sinh vật mà cịn giữ vai trị quan trọng công nghệ chế biến thực phẩm, y học, kỹ thuật phân tích, cơng nghệ gen bảo vệ mơi trường 1.2 Enzyme Amylase gì? 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 RH + R’OH Amylase thủy phân tinh bột, glycogen dextrin thành glucose, maltose dextrin hạn chế Các Enzyme Amylase có nước bọt (cịn gọi ptyalin), dịch tiêu hóa người động vật, hạt nảy mầm, nấm sợi, xạ khuẩn, nấm men vi khuẩn.Trong nước bọt người có ptyalin số loại động vật có vú khơng có ngựa, chó, mèo Ptyalin bắt đầu thủy phân tinh bột từ miệng trình hoàn tất ruột non nhờ Amylase tuyến tụy (còn gọi amylopsin) Amylase malt thủy phân tinh bột lúa mạch thành disaccharide làm chất cho trình lên men nấm men Amylase loại Enzyme ứng dụng rộng rãi công nghiệp, y tế, nhiều lĩnh vực kinh tế khác, đặc biệt ngành công nghiệp thực phẩm 1.3 Phân loại NHÓM GVHD: ĐÀO THỊ MỸ LINH Hiện nay, có sáu loại Enzyme Amylase xếp vào nhóm: Endoamylase (Enzyme nội bào) Exoamylase (Enzyme ngoại bào) - Endoamylase : gồm có α-Amylase (EC 3.2.1.1) nhóm Enzyme khử nhánh Nhóm Enzyme khử nhánh 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 - Exoamylase Đây Enzyme thủy phân tinh bột tử đầu khơng khử chuỗi polysaccharide Nhóm gồm có: + β-Amylase (EC 3.2.1.2) + Amyloglucosidase (glucoamylase hay γ-Amylase) (EC 3.2.1.3) 1.4 Hệ Enzyme Amylase: 1.4.1 Enzyme α-Amylase (α-1,4-glucanohydrolase) (EC 3.2.1.1) a) Cấu tạo: 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 lồi vi khuẩn Bacillus macerans có phân tử lượng lên đến 130.000 Dal Đến người ta đa biết rõ chuỗi acid amin 18 loại α-Amylase có loại α-Amylase taka-Amylase từ Apergillus orysee α-Amylase NHÓM GVHD: ĐÀO THỊ MỸ LINH 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 α-Amylase có cấu trúc bậc tương tự b) Cơ chế tác dụng α-Amylase: α-Amylase từ nguồn khác có nhiều điềm giống α-Amylase có khả phân cắt liên kết α-1,4-glucoside nằm phía bên phân tử chất (tinh bột glycogen) cách ngẫu nhiên, không theo trật tự α-Amylase không thủy phân hồ tinh bột mà thủy phân hạt tinh bột nguyên song với tốc độ chậm Quá trình thủy phân tinh bột α-Amylase trình đa giai đoạn: + Ở giai đoạn đầu (giai đoạn dextrin hóa): Chỉ số phân tử chất bị thủy phân tạo thành lượng lớn dextrin phân tử thấp (α-dextrin ), độ nhớt hồ tinh bột giảm nhanh ( amylose amylopectin bị dịch hóa nhanh ) + Sang giai đoạn (giai đoạn đường hóa): Các dextrin phân tử thấp tạo thành bị thủy phân tiếp tục tạo tetra-trimaltose không cho màu với iodine Các chất NHÓM GVHD: ĐÀO THỊ MỸ LINH bị thủy phân chậm α-Amylase disaccharide monosaccharide Dưới tác dụng α-Amylase, amylose bị phân giải nhanh thành oligosaccharide gồm - gốc glucose (vì vậy, người ta cho α-Amylase ln phân cắt amylose thành đoạn - gốc glucopiranose) + Sau đó, poliglucose bị phân cắt tiếp tục tạo nên mạch polyglucose colagen ngắn dần bị phân giải chậm đến maltotetrose, maltotriose maltose Qua thời gian tác dụng dài, sản phẩm thủy phân amylose chứa 13% glucose 87% maltose Tác dụng α-Amylase lên amylopectin xảy tương khơng phân cắt liên kết α-1,6-glycoside chỗ mạch nhánh phân tử amylopectin nên dù có chịu tác dụng lâu sản phẩm cuối cùng, ngồi đường nói ( 72% maltose 19% glucose ) cịn có dextrin phân tử thấp isomaltose 8% Tóm lại, tác dụng α-Amylase, tinh bột chuyển thành maltotetrose, maltose, glucose dextrin phân tử thấp Tuy nhiên, thông thường αAmylase thủy phân tinh bột chủ yếu thành dextrin phân tử thấp không cho màu với Iodine maltose Khả dextrin hóa cao α-Amylase tính chất đặc trưng Vì vậy, người ta thường gọi loại Amylase Amylase dextrin hóa hay Amylase dịch hóa Các giai đoạn trình thủy phân tinh bột α-Amylase: + Giai đoạn dextrin hóa: Tinh bột α- amylase dextrin phân tử lượng thấp + Giai đoạn đường hóa: Dextrin tetra trimaltose Amylase oligosaccharide Maltose maltotriose di & monosaccharide poliglucose maltotetrose c) 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 ) NHÓM GVHD: ĐÀO THỊ MỸ LINH + Amylase dễ tan nước, dung dịch muối rượu loãng + Protein α-Amylase có tính acid yếu có tính chất globuline Điểm đẳng điện nằm vùng pH=4,2 - 5,7 ( Bernfeld P, 1951 ) α-Amylase metaloEnzyme Mỗi phân tử α-Amylase có chứa 1-30 ngun tử gam Ca/mol, khơng - nguyên tử gam/mol Ca tham gia vào hình thành ổn định cấu trúc bậc Enzyme, trì hoạt động Enzyme ( Modolova, 1965 ) Do đó, Ca cịn có vai trị trì tồn Enzyme bị tác động tác nhân gây biến tính tác động Enzyme phân giải protein Nếu phân tử αAmylase bị loại bỏ hết Ca hồn tồn bị hết khả thủy phân chất α-Amylase bền với nhiệt độ Enzyme khác Đặc tính có lẽ liên quan đến hàm lượng Ca phân tử nồng độ Mg2+ Tất Amylase bị kiềm hãm kim loại nặng Cu2+, Ag+, Hg2+ Một số kim loại : Li+, Na+, Cr3+, Mn+, Zn2+, Co2+, Sn2+, Cr3+, khơng có ảnh hưởng đến α-Amylase Một đặc điểm cần lưu ý hầu hết α-Amylase bền với tác động protease pepsin, trypsin, papain Thành phần amino acid α-Amylase nấm mốc Aspergillus sau ( g/100 g protein ): alamine = 6,8 ; glycine = 6,6 ; valine = 6,9 ; leucine = 8,3 ; Isoleucine = 5,2 ; prolin= 4,2 ; phenylalanine = 4,2 ; tyrosine = 9,5 ; trytophan = 4,0; xetin = 6,5 ; trionin = 10,7 ; cystein + cystine = 1,6 ; glutamic acid = 6,9 ; amide = 1,5 ( Akabori et amilose 1954 ) Không giống α-Amylase khác, Amylase Asp.orysee có chứa phần phi protein polysaccharide Polyose bao gồm mol maltose, mol glucose, mol hexosemin mol Enzyme (Akabori et amilose, 1965) Vai trò polyose chưa rõ, song biết khơng tham gia vào thành phần trung tâm hoạt động nằm phía phân tử Enzyme α-Amylase nấm mốc công hạt tinh bột bị thương tổn Sản phẩm cuối thủy phân Amylase glucose maltose Đối với nấm sợi tỉ lệ 1:3,79 (Hanrahan, Caldwell, 1953) Fenikxova Eromsina (1991) cho biết maltopentose maltohexose bị thủy phân theo sơ đồ sau: G5 G4 + G1; G6 G2 + G4 hay 2G3 (chính) G5 + G1 (ít) α-Amylase nấm sợi không công liên kết α-1,6 glucoside amylopectin, nên thủy phân tạo thành dextrin tới hạn phân nhánh Đây cấu trúc phân tử tinh bột Enzyme α-Amylase phân cắt tạo thành dextrin tới hạn phân nhánh NHÓM GVHD: ĐÀO THỊ MỸ LINH Hình: cấu trúc phân tử tinh bột do Enzyme α-Amylase phân cắt tạo thành dextrin tới hạn phân nhánh Sản phẩm thủy phân cuối tinh bột tác dụng Amylase nấm sợi chủ yếu maltose, thứ đến maltotriose Nồng độ α-Amylase vi sinh vật tương đối lớn chuyển hóa 70 - 85% tinh bột thành đường lên men Còn α-Amylase nấm mốc mức độ đường hóa đến glucose maltose lên tới 84 - 87% Điều kiện hoạt động α-Amylase từ nguồn khác thường khơng giống pH tối thích cho hoạt động α-Amylase từ nấm sợi 4,0 - 4,8 (có thể hoạt động tốt vùng pH từ 4,5 - 5,8) Theo số liệu Liphis, pH tối thích cho hoạt động dextrin hóa đường hóa chế phẩm Amylase từ Asp.orysee vùng 5,6 - 6,2 Còn theo số liệu Fenixova pH tối thích cho hoạt động dextrin hóa 6,0 - 7,0 Độ bền tác dụng acid khác khác αAmylase Asp.orysee bền vững acid tốt α-Amylase malt vi khuẩn Bac.subtilis Ở pH= 3,6 00C, α-Amylase malt bị vô hoạt hoàn toàn sau 15 - 30 phút; α-Amylase vi khuẩn bị bất hoạt đến 50%, hoạt lực α-Amylase nấm sợi khơng giảm (Fenilxova, Rmoshinoi 1989) Trong dung dịch α-Amylase nấm sợi bảo quản tốt pH= 5,0-5,5 ; α-Amylase dextrin hóa nấm sợi đen chịu pH từ 2,5-2,8 Ở 0C pH=2.5, bị bất hoạt hoàn toàn sau Nhiệt độ tối thích cho hoạt động xúc tác αAmylase từ nguồn khác không đồng nhất, α-Amylase nấm sợi nhạy cảm tác động nhiệt Nhiệt độ tối thích 500 0C bị vơ hoạt 7000C (Kozmina, 1991) NHĨM GVHD: ĐÀO THỊ MỸ LINH Trong dung dịch đệm pH = 4.7, α-Amylase Asp.orysee nhạy với tác động nhiệt độ cao, chí 400 0C hoạt lực dextrin hóa cịn 22 - 29%, hoạt lực đường hóa cịn 27 - 85% Ở 500 0C giờ, α-Amylase nấm sợi bị vơ hoạt hồn tồn (Miller cộng sự) 1.4.2 Enzyme β-Amylase (β-1,4-glucan-maltohydrolase) (EC 3.2.1.2) a) Cấu tạo: β-Amylase diện phổ biến thực vật, đặc biệt hạt nảy mầm Ở hạt ngũ cốc nảy mầm, β-Amylase xúc tác thuỷ phân liên kết 1,4 α-glucan tinh bột , glucogen polysaccharide, phân cắt nhóm maltose từ đầu khơng khử mạch Maltose tạo thành xúc tác β-Amylase có cấu hình β Ở ngũ cốc, β-Amylase tham gia vào phân giải tinh bột trình nảy mầm hạt Ở lúa, β-Amylase tổng hợp suốt q trình hạt khơng tổng hợp hạt khô Ở lúa mạch, Enzyme có mặt hạt khơ, tích lũy suốt trình phát triển hạt, dạng liên kết, Enzyme phân tử có trọng lượng phân tử 64.000 Da bị phân cắt protease phóng thích dạng tự có khối lượng phân tử 59.000 Da b) Cơ chế tác dụng β-Amylase: β-Amylase Enzyme ngoại bào (exoenzyme) Tiến trình phân giải đầu không khử nhánh chất β-Amylase phân cắt liên kết α-1,4glucoside gặp liên kết α-1,4 glucoside đứng kế cận liên kết α1,6 glucoside ngừng tác dụng Phần polysaccharide lại dextrin phân tử lớn có chứa nhiều liên kết α-1,6 glucoside gọi β-dextrin Cơ chế tác dụng β-Amylase lên tinh bột Tinh bột β-Amylase maltose (54-58%)+ β-dextrin(42-46%) (glucogen) Tinh bột bị thuỷ phân đồng thời α β-Amylase lượng tinh bột thuỷ phân tới 95% c) Đặc tính β-Amylase: β-Amylase albumin , tâm xúc tác có chứa nhóm –SH , nhóm X-COOH vòng imidazol gốc histidine Enzyme ngoại bào (exoEnzyme) β-Amylase khơng bền có Ca2+, β-Amylase bị kìm hãm Cu2+, Hg2+, urea, iodineoacetamide, iodine, ozon… β-Amylase chịu nhiệt α-Amylase bền với acid β-Amylase bị bất hoạt nhiệt độ 7000C Nhiệt độ tối thích β-Amylase 55 0C , pH 5,1 – 10 NHÓM GVHD: ĐÀO THỊ MỸ LINH Enzyme có nhiều tên gọi khác nhau: α-1,4 ; α-1,6-glucan-4; 6-glucohydrolase; glucoamylase; amyloglucosidase; taka-Amylase B; γ-Amylase… Là Enzyme ngoại bào Ngoài liên kết α-1,4 α-1,6 glucoside , glucoamylase cịn có khả thuỷ phân liên kết α-1,2 α-1,3 glucoside Glucoamylase có khả thuỷ phân hoàn toàn tinh bột , glucogen , amylopectin, dextrin, panose, iso maltose maltose thành glucose, mà khơng cần có tham gia cuả loại Enzyme khác Glucoamylase thuỷ giải polysaccharide có phân tử lớn nhanh so với chất có phân tử nhỏ Các polisaccharide có nhánh amylopectin, glucogen, β-dextrin bị glucoamylase thủy phân nhanh Đa số glucoamylase có hoạt lực cao vùng có pH 3,5 – 5,5 nhiệt độ 5000C.Nó bền với acid α-Amylase bền rượu, acetone không bảo vệ Ca2+ 1.4.4 Oligo 1,6-glucosidase (dextrinase tới hạn) (EC 3.2.1.10) Enzyme thuỷ phân liên kết α-1,6 – glucoside isomaltose , panose dextrin tới hạn thành đường lên men Enzyme có vi sinh vật đồng thời có hạt nảy mầm ( đại mạch, thóc nảy mầm ) Ngồi oligo–1,6–glucosidase, hệ dextrinase hạt ngũ cốc , hạt nảy mầm cịn có amylopectin–1,6–glucosidase hay R– Enzyme dextrin–1,6–glucoside hay amylo–1,6–glucoside hay dextrin-6- glucocanhydrolase Hai loại Enzyme thuỷ phân dextrin triệt để α-Amylase β-Amylase dung dịch thuỷ phân có nhiều maltose Nhiệt độ tối thích cho hoạt động dextrinase 4000C pH tối thích 5,1 1.4.5 Enzyme pullulanase (α-dextrin6-glucosidase) (EC 3.2.1.41) Enzyme thuỷ phân liên kết α-1,6 tinh bột, glucogen, pululan dextrin tới hạn Điều đáng ý định vị liên kết α-1,6 có ảnh hưởng lớn đến tác động Enzyme Đặc biệt có mặt hai liên kết α-1,4 nằm liền kề bên liên kết α-1,6 điều kiện cần thiết cho Enzyme phân cắt liên kết Pullulanase phân giải liên kết α-1,6 glucoside bị bao quanh tứ phía liên kết α-1,4 Nó cịn có khả thủy phân dextrin phân tử thấp gồm có hai gốc maltose nối liên kết α-1,6 glucoside Tác dụng hiệp đồng α-Amylase vàpullulanase làm bị thủy phân hồn tồn 12 NHĨM GVHD: ĐÀO THỊ MỸ LINH 1.4.6 α-glucosidase Hay Maltase (α-D,glucoside-glucohydrolase) (EC 3.2.1.20) Nhiều loại nấm sợi sản sinh Enzyme Giống glucomylase, thủy phân maltose thành glucose không thủy phân tinh bột Maltase glucozyltranferase Enzyme đồng vừa có khả thủy phân liên kết α-1,4, glucopiranoside vừa có khả chuyển gốc glucoside sang đường rượu 1.5 Ứng Dụng Của Enzyme Amylase Hiện nay, việc sản xuất chế phẩm enzyme loại đa phát triễn mạnh mẽ quy mô công nghiệp Thực tế có hàng nghìn chế phẩm enzyme bán thị trường giới, chế phẩm khai thác tinh chế có mức độ tinh khiết theo tiêu chuẩn công nghiệp ứng dụng Chế phẩm enzyme không ứng dụng y học mà ứng dụng nhiều lãnh vực cơng nghiệp khác nhau, nơng nghiệp, hóa học… "ý nghĩa việc sử dụng enzyme lãnh vực thực tế không so với ý nghĩa việc sử dụng lượng nguyên tử" Theo thời gian, enzym công nghiệp ngày ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau, enzym ứng dụng nhiều protease, cellulose, ligase, amylase,… số enzym đặc biệt khác Sau số ứng dụng enzyme Amylase sử dụng ngành công nghiệp khác 1.5.1 Ứng Dụng Của Enzyme Amylase Trong Chế Biến Thực Phẩm Gia Súc Trong chế biến thức ăn gia súc, thành phần ngũ cốc chiếm khối lượng lớn Trong khối lượng này, thành phần tinh bột cao Để tăng hiệu suất sử dụng lượng từ nguồn tinh bột, người ta thường cho thêm enzyme amylase vào Enzyme amylase tham gia phân giải tinh bột tạo thành đường, giúp cho trình chuyển hóa tinh bột tốt 1.5.2 Ứng Dụng Của Enzyme Amylase Trong Dược Phẩm Nguồn cung cấp enzyme amylase vi khuẩn Bacillus subtilis với ưu điểm bền môi trường acid dày so với diastase (amylase) lấy từ động vật vi nấm Amylase sử dụng để phối hợp với coenzyme A, cytocrom C, ATP, carboxylase để chế thuốc điều trị bệnh tim mạch, bệnh thần kinh Mặt khác amylase phối hợp với enzyme thủy phân để chữa bệnh thiếu enzyme đường tiêu hóa Trong thể, amylase hormon tuyến tuỵ ngoại tiết, có tác dụng chống phù nề sau chấn thương sau mổ Điều trị triệu chứng phản ứng viêm kèm nhiễm khuẩn đường hô hấp 13 NHÓM GVHD: ĐÀO THỊ MỸ LINH Các sản phẩm chứa enzyme α- amylase dùng α-amylase loại enzyme mà kiểm soát lượng calo thể α-amylase men nội sinh thủy phân tinh bột polysaccharide (hoạt tính amylotic) cách cơng vào mối nối a-1,4 glucosidic cho dextrine, oligosaccharide monosaccharide α-amylase dùng Neopeptine viên nang lấy từ nguồn vi khuẩn Bacillus subtilis Amylase vi khuẩn có ưu điểm bền môi trường acid dày so với diastase (amylase) lấy từ động vật vi nấm 1.5.3 Ứng Dụng Của Enzyme Amylase Trong Công Nghiệp Dệt Trong công nghiệp dệt, người ta thường sử dụng enzym amylase vi khuẩn để tẩy tinh bột làm cho vải mềm Trong vải thô thường chứa khoảng 5% tinh bột tạp chất khác Do đó, sử dụng chế phẩm enzym amylase vi khuẩn vải tốt Người ta thường sử dụng lượng chế phẩm amylase khỏang 0,3-0,6 g/l dung dịch thời gian xử lý 5-15 phút nhiệt độ 9000C Tuy nhiên chế phẩm enzym amylase có nguồn gốc từ vi khuẩn, người ta quan tâm đến việc sử dụng amylase từ nấm sợi Cho đến có nhiều nước sử dụng enzym công nghiệp dệt để tăng khả cạnh tranh hàng vải, sợi Các nước sử dụng lượng enzym amylase nhiều lĩnh vực Mỹ, Nhật, Pháp, Đan Mạch Ngoài ra, enzyme amylase nghiên cứu ứng dụng rộng rãi sản xuất đường bột, sản xuất dextrin, maltodextrin, nha glucose, siro, glucose – fructose, sản xuất tương nước chấm… quy mô công nghiệp 1.5.4 Ứng Dụng Của Enzyme Amylase Trong Sản Xuất Bia Trong công nghệ sản xuất bia truyền thống, nước phương Tây chủ yếu sử dụng enzym amylase malt để thủy phân tinh bột malt, sau đến giai đoạn rượu hóa nấm men Saccharomyces sp Cơ sở khoa học việc sử dụng amylase malt chỗ, đại mạch chuyển từ trạng thái hạt sang trạng thái nảy mầm (malt), enzym amylase tổng hợp enzym thủy phân tinh bột có hạt tạo lượng vật chất cho tạo thành mầm Như việc đường hóa tinh bột hạt nhờ enzym Khi hạt tổng hợp lượng enzym amylase vừa đủ để phân hủy lượng tinh bột có hạt Như cần nhiều mầm đại mạch để sản xuất bia quy mơ lớn, dẫn đến chi phí cao cho sản xuất sản phẩm Để khắc phục điều này, trình lên men tạo bia nhà sản xuất khơng sử dụng hồn tồn 100% ngun liệu malt đại mạch mà có pha trộn theo cơng thức để thay malt cịn bổ sung nguồn tinh bột cho trình lên men Lý phần để tạo hương vị cho bia, màu sắc, độ cồn phù hợp cho 14 NHÓM GVHD: ĐÀO THỊ MỸ LINH người tiêu dùng phần làm giảm giá thành cho sản phẩm bia giữ đặc trưng cho bia Chính điều này, nhà sản xuất bia quan tâm đến việc sử dụng chế phẩm enzym amylase cung cấp cho trình thủy phân tinh bột Enzym có ý nghĩa lớn việc làm bia, giúp sản xuất bia quy mơ cơng nghiệp Ngồi ra, sản xuất bia, người ta sử dụng chế phẩm enzym cellulose có tác dụng phá vỡ thành tế bào, tạo điều kiện để thành phần có tế bào hạt thóat phía ngồi nhờ chất lượng bia nâng cao Một loại enzym khác sử dụng rộng rãi gluco amylase, enzym sử dụng để loại trừ O2 có bia, giúp trình bảo quản bia kéo dài nhiều 1.5.5 Ứng Dụng Của Enzyme Amylase Trong Sản Xuất Cồn Để sản xuất cồn từ nguồn nguyên liệu tinh bột, nước sử dụng loại nguyên liệu khác Ví dụ, Mỹ người ta sử dụng nguyên liệu từ bột ngơ để sản xuất cồn, cịn Brazin lại sử dụng khoai mì, nước khác sử dụng gạo từ gạo Quá trình sản xuất cồn trải qua hai giai đọan: giai đọan đường hóa giai đọan rượu hóa Giai đọan đường hóa, người ta bắt buộc phải sử dụng enzym amylase (không thể sử dụng phương pháp thủy phân tinh bột acid) Người Nhật biết sử dụng enzym nấm mốc q trình đường hóa để sản xuất rượu Sake từ cách 1700 năm Người Trung Quốc sử dụng nhiều loại nấm mốc để đường hóa rượu sản xuất rượu cách 4000 năm Còn người Việt Nam biết sản xuất rượu từ gạo cách hàng ngàn năm Riêng Mỹ, đến kỷ XIX Takamine người Nhật đưa nấm mốc Aspergillus sang biết sử dụng enzym thay amylase malt để sản xuất cồn Chính có phương pháp Micomalt ( mầm mốc) sản xuất cồn rượu Nhờ du nhập kỹ thuật từ Nhật mà người Mỹ tiết kiệm khối lượng malt khổng lồ sản xuất rượu Giai đọan rượu hóa, nhờ nấm men Saccharomyces cerevisiae, xem trình áp dụng enzym Quá trình rượu hóa q trình phức tạp, trải qua nhiều giai đoạn chuyển hóa từ đường thành cồn nhờ tham gia nhiều enzym khác Điểm khác với enzym amylase chổ enzym tham gia q trình rượu hóa nằm tế bào nấm men Việc điều khiển trình chuyển hóa enzym tế bào thực chất trình trao đổi chất nấm men mơi trường chứa đường 15 NHÓM GVHD: ĐÀO THỊ MỸ LINH 1.5.6 Ứng Dụng Của Enzyme Amylase Trong Sản Xuất HFCS HFCS (High Fructose Corn Syrup) nhóm siro bắp mà trải qua trình enzyme để làm tăng hàm lượng fructose sau pha trộn với siro bắp (100% glucose) để tạo thành dạng sản phẩm cần thiết Nguyên nhân là: + Nguyên liệu rẻ Mỹ, phụ thuộc vào giá bắp đường + Sản phẩn dễ dùng để pha trộn di chuyển dạng lỏng Các dạng phổ biến HFCS: + HFCS 90 + HFCS 55 + HFCS 42 Quá trình enzyme làm thay đổi 100% glucose siro bắp thành HFCS 90 theo bước sau: + Tinh bột bắp xử lý α-amylase để sản xuất chuỗi đường ngắn gọi oligosaccharides + Glucoseamylase phá vỡ chuỗi đường để sản xuất đường đơn glucose + Xylose isomerase biến đổi glucose để tạo hỗn hợp có khoảng 42% fructose 50 - 52% glucose với vài loại đường hòa trộn + Hỗn hợp 42 - 43% fructose glucose phải chịu qua bước sắc kí lỏng nơi mà fructose làm giàu đến xấp xỉ 90% 16 NHÓM GVHD: ĐÀO THỊ MỸ LINH CHƯƠNG II – EMZYME AMYLASE & QUY TRÌNH SẢN XUẤT THỨC ĂN GIA SÚC 2.1 Chọn Nguyên Liệu Ở Việt Nam bã sắn chủ yếu sử dụng để sản xuất sản phẩm sau: - Thức ăn cho động vật nhai lại - Sản xuất thức ăn chăn ni có giá trị cao từ bã sắn - Sản xuất cồn sinh học Bã sắn có độ ẩm 80% nên phơi dễ bị nhiễm khuẩn, sinh mùi khó chịu ảnh hưởng đến môi trường xung quanh Tại số địa phương có nhà máy tinh bột sắn, người dân sinh sống khu vực lân cận, ngày, lúc ăn lúc ngủ, họ phải chịu mùi hôi thối nồng nặc bã sắn ngâm ủ, phơi vận chuyển vung vải đường Hiện nay, bã sắn nhà máy sản xuất tinh bột sắn bán với giá rẻ khoảng 200 đồng/kg bã tươi 800 – 1000 đồng/kg bã khô Với giá thành việc sử dụng bã sắn để sản xuất sản phẩm khác hoàn toàn thuận lợi, vừa giải vấn đề môi trường, vừa tăng thêm giá trị sử dụng kinh tế cho bã sắn 2.2 Giới Thiệu Cây Sắn Cây sắn – khoai mì – (Manihot esculenta Crantz), tiếng Anh cassava hay gọi tapioca manioc, số loại có củ mọc 80 quốc gia có khí hậu nhiệt đới ẩm giới Cây sắn có nguồn gốc vùng nhiệt đới châu Mỹ Latinh (Crantz,1976) trồng cách khoảng 5.000 năm (CIAT, 1993) Củ sắn có kích thước trung bình, dài 25 – 38cm Tùy theo giống, điều kiện đất đai thời gian thu hoạch mà củ sắn có kích thước lớn nhỏ trị số trung bình Cấu tạo củ sắn gồm phần chính: vỏ gỗ, vỏ thịt (cịn gọi vỏ cùi), thịt sắn lõi sắn 17 NHÓM GVHD: ĐÀO THỊ MỸ LINH 2.3 Giới Thiệu Bã Sắn Hiện Việt Nam có 60 nhà máy tinh bột sắn với tổng công suất khoảng 38 triệu củ tươi/năm Theo ước tính nhà máy chế biến tinh bột sắn có cơng suất 30 – 100 tấn/ngày sản xuất 7,5 – 25 tinh bột, kèm theo 12 – 48 bã bao gồm hai loại: - Loại thứ bã thải q trình rửa bóc vỏ gỗ chiếm tỉ trọng thành phần chủ yếu xenluloza, hemixenluloza cát, sạn - Loại thường chôn lấp hợp vệ sinh dùng làm phân bón Loại thứ hai phần bã lại sau tách tinh bột sắn gọi bã sắn Thành phần hoá học Hàm lượng (%) Protein 1,82 – 2,03 Chất béo 0,09 – 0,2 Tro 1,61 – 2,38 Chất xơ 10,61 – 14,35 Tinh bột 60,84 – 65,9 Cacbonhydrat 72,19 – 79,51 Độ ẩm 80,16 – 85,5 Bảng : thành phần hóa học bã sắn 2.4 Quy Trình Sản Xuất Thức Ăn Gia súc 18 NHÓM GVHD: ĐÀO THỊ MỸ LINH Khoai mỳ Rửa sơ Nước Rửa ướt Cắt khúc Nghiền Ly tâm tách bã Vi sinh vật Bã Phụ gia Lên men Phơi sấy Chế phẩm giàu enzym 2.4.1 Thuyết Minh Quy Trình 19 NHĨM GVHD: ĐÀO THỊ MỸ LINH 2.4.1.1 Nguyên Liệu Dựa hai phương pháp: Phương pháp cảm quan: Xác định củ tốt củ xấu xác định tương đối hàm lượng tinh bột Củ khoai mì nhiều bột xơ, vỏ củ vỏ bao mỏng, cuống ngắn củ bự tốt Loại củ dài chế biến suất bột cuống thực chất gồm phần lớn xơ gỗ Chọn củ trung bình bẻ làm đơi, ta dùng lực vừa phải bẻ gãy củ thấy thịt sắn khơ, trắng đục coi thu hoạch sắn tuổi, hàm lượng tinh bột cao Nếu bẻ gãy củ dễ dàng thấy thịt sắn có màu vàng nhạt, thịt phần củ ướt sắn non bột Phương pháp thực nghiệm: Dùng loại cân thực nghiệm Thái Lan thiết kế sản xuất xác định Nguyên tắc hoạt động dựa khác tỷ trọng bột nước Qua nhiều lần khảo sát số liệu người ta thiết kế cân xác định hàm lượng tương ứng kg củ Củ chặt khúc từ - cm Cân hoạt động sau: củ chặt khúc cho vào giỏ cân(1) cân xác định khối lượng 5kg (lúc cân hàm lượng đặt điểm không) Sau cân 5kg củ, đổi xuống giỏ (2) nhúng chìm nước 2.4.1.2 Rửa Nguyên Liệu Khoai mì sau thu hoạch phải đem rửa để loại bỏ đất cát giảm bớt vi sinh vật 2.4.1.3 Cắt Khúc Nguyên Liệu Khoai mì cắt khúc mặt cắt củ phải không xéo, đồng thời kích thước phải theo quy định để đảm bảo độ xác cân Để nghiền dễ dàng 2.4.1.4 Nghiền Nguyên Liệu Tất loại nguyên liệu chế biến sau làm tạp chất đưa vào máy nghiền nhỏ riêng loại Độ mịn nguyên liệu nghiền điều chỉnh cách thay đổi mặt sang máy nghiền Căn vào kích cở bột hạt nghiền người ta chia làm loại: - Bột có đường kính hạt sau nghiền từ 0,6 - 0,8 mm - Bột mịn trung bình bột có đường kính hạt sau nghiền từ 0,8 - 0,9 mm - Bột thơ bột có đường kính hạt sau nghiền lớn mm Người ta kiểm tra độ mịn bột nghiền loại rây chuyên dụng Có loại rây tương ứng với độ mịn nói Khơng để bột q mịn dễ bay bụi gây hao hụt trình nạp nguyên liệu trút dỡ, bốc xếp 2.4.1.5 Ly Tâm 20 ... AMYLASE & QUY TRÌNH SẢN XUẤT THỨC ĂN GIA SÚC 2.1 Chọn Nguyên Liệu Ở Việt Nam bã sắn chủ yếu sử dụng để sản xuất sản phẩm sau: - Thức ăn cho động vật nhai lại - Sản xuất thức ăn chăn ni có giá... từ bột ngơ để sản xuất cồn, cịn Brazin lại sử dụng khoai mì, nước khác sử dụng gạo từ gạo Quá trình sản xuất cồn trải qua hai giai đọan: giai đọan đường hóa giai đọan rượu hóa Giai đọan đường... phần hóa học bã sắn 2.4 Quy Trình Sản Xuất Thức Ăn Gia súc 18 NHÓM GVHD: ĐÀO THỊ MỸ LINH Khoai mỳ Rửa sơ Nước Rửa ướt Cắt khúc Nghiền Ly tâm tách bã Vi sinh vật Bã Phụ gia Lên men Phơi sấy Chế