Tiểu luận môn công nghệ enzyme chủ Đề enzyme amylase thu nhận và Ứng dụng trong cntp

Trongquá trình tiêu hóa chúng bị thủy phân thành đường glucose là chất tạo nên nguồnnăng lượng chính trong thực phẩm.. Cơ chất tác dụng của amylase là tinh bột và glycogen: Tinh bột là n

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA -

TIỂU LUẬN MÔN CÔNG NGHỆ ENZYME

CHỦ ĐỀ: ENZYME AMYLASE - THU NHẬN

VÀ ỨNG DỤNG TRONG CNTP

Giáo viên hướng dẫn: TS Vũ Phương Lan

Nhóm thực hiện: Nhóm 3 Lớp: 2022DHHTP01-K17 Thành viên:

Vũ Thị Thu Huyền -2022605222

Lê Duy Khánh -2022604432

Nguyễn Trung Kiên -2022606003

Nguyễn Thanh Lâm -2022605638

Nguyễn Ngọc Linh -2022606577

Hà Nội 10- 2024

LỜI MỞ ĐẦU

Tinh bột, cùng với protein và chất béo là một thành phần quan trọng bậcnhất trong chế độ dinh dưỡng của loài người cũng như nhiều loài động vật khác.Người La Mã gọi là amilum, một từ bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp (amilon) Trongquá trình tiêu hóa chúng bị thủy phân thành đường glucose là chất tạo nên nguồnnăng lượng chính trong thực phẩm

Ngoài ra tinh bột còn giữ vai trò quan trọng trong công nghiệp thực phẩm donhững tính chất hóa lý của chúng Bên cạnh đó, tinh bột còn được dùng trong cácngành công nghiệp khác như sản xuất giấy, rượu,

Nhiều nước trên thế giới sử dụng nguồn tinh bột từ khoai tây, lúa mì, ngô(sắn), còn riêng ở nước ta thì sử dụng gạo và khoai mì là nguồn tinh bột chủ yếu.Trong chế biến tinh bột và đường, công đoạn quan trọng nhất là thuy phân tinh bột

về các đường đơn giản Sau đó, chủ yếu trên cơ sở đường đơn nhờ lên men, người

ta sẽ nhận được rất nhiều sẵn phẩm quan trọng như: rượu cồn, rượu vang, bia, cácloại acid hữu cơ, amino acid Trước đây người ta hay dùng acid hoặc H2SO4 đểthủy phần tinh bột Nhưng kết quả cho thấy, thuy phần bằng acid rất khó kiểm soát

và thường tạo nhiều sản phẩm không mong muốn và không đáp ứng tiêu chuẩn antoàn thực phẩm trong khi giá thành lại cao Cho nên hiện nay để thủy phân tinh bộtngười ta thường sử dụng Enzyme Amylase thu nhận từ thực vật hoặc các loại vịsinh vật

Ngoài ra, Amylase còn có nhiều ưu điểm hơn khi sử dụng acid để thủy phântinh bột như năng lượng xúc tác thấp, không yêu cầu cao về thiết bị sử dụng, giảmchi phí cho quá trình tinh sạch dịch đường Nguồn Amylase có thể lấy từ mầmthóc, mầm đại mạch (malt), hạt bắp này mầm, hay từ nấm mốc… Trong đóAmylase được thu nhận từ malt với số lượng nhiều nhất, chủ yếu dùng trong sảnxuất bia Nguyên liệu cho sản xuất Enzyme thường là gạo, bắp khoai mì đây lànhững nguồn nguyên liệu rẻ tiền có thể tìm thấy dễ dàng ở nước ta

Cho nên đây là một lợi thế và là hướng phát triển mạnh có thể làm cơ sở cho nhiều ngành khác phát triển

MỤC LỤ

LỜI MỞ ĐẦU i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC HÌNH ẢNH iv

DANH MỤC BẢNG v

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ENZYME AMYLASE 1

1.1 Khái niệm 1

1.2 Phân loại 2

1.3 Đặc tính 7

1.4 Cơ chế hoạt động 9

1.5 Vai trò của enzyme Amylase 11

1.5.1 Enzyme khắc phục khiếm khuyết tự nhiên của nguyên liệu 11

1.5.2 Enzyme nâng cao giá trị thương phẩm của nguyên liệu 12

1.5.3 Enzyme là công cụ trong quá trình chuyển hóa công nghệ 13

1.5.4 Enzyme tăng tính chất cảm quan của sản phẩm 14

CHƯƠNG II NGUỒN THU NHẬN ENZYME AMYLASE 16

2.1 Thu nhận enzyme amylase từ nguồn thực vật 16

2.1.1 Malt đại mạch 16

2.1.2 Lúa 16

2.2 Thu nhận enzym từ nguồn động vật: 16

2.2.1 Thu nhận enzyme amylase từ tuyến tụy gà 17

2.3 Thu nhận enzym từ nguồn vi sinh vật 17

2.3.1 Sản xuất amylase từ Aspergillus oryzae 18

2.4 Tách chiết và tinh chế enzyme amylase 20

2.4.1 Phương pháp kết tinh 20

2.4.2 Phương pháp điện di 20

2.4.3 Phương pháp sắc ký 20

CHƯƠNG III XÁC ĐỊNH HOẠT ĐỘ ENZYME AMYLASE 22

3.1 Hoạt độ enzyme là gì ? 22

3.2 Đơn vị đo hoạt độ enzyme 22

3.3 Phương pháp đo hoạt độ enzyme 22

3.3.1 Thuốc thử 22

3.3.2 Cách tiến hành xác định hoạt độ enzyme 23

CHƯƠNG IV ỨNG DỤNG CỦA ENZYME AMYLASE 25

4.1 Ứng dụng trong sản xuất glucose và các loại mật tinh bột 25

4.2 Ứng dụng trong sản xuất bia 26

4.3 Ứng dụng trong sản xuất bánh mỳ 27

KẾT LUẬN 29

TÀI LIỆU THAM KHẢO 30

DANH MỤC HÌNH ẢN

Hình ảnh 1: Phân loại enzyme amylase 3

Hình ảnh 2: α-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)Amylase (hay α-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)1,4-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)glucanohydrolase) 4

Hình ảnh 3: β-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)Amylase (Beta-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)Amylase) 4

Hình ảnh 4: γ-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)Amylase (Glucose amylase) 5

Hình ảnh 5: Glucoamylase 5

Hình ảnh 6: Pullulanase 6

Hình ảnh 7: Isoamylase 6

Hình ảnh 8: Cơ chế hoạt động của enzyme amylase 9

Hình ảnh 9: Ứng dụng enzyme amylase trong sản xuất syrup HFCS 26

Hình ảnh 10: Ứng dụng enzyme amylase trong công nghiệp sản xuất bia 26

Hình ảnh 11: Ứng dụng enzyme amylase trong công nghiệp sản xuất bánh mì 28

DANH MỤC BẢN

Bảng 1: Thông số tiến hành thí nghiệm 23 Bảng 2: Chỉ số đường chuẩn 24

RR’ + H-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)OH →RH + R’OH

Có 5 loại enzyme được xếp vào 2 nhóm: Endoamylase (enzyme nội bào) vàexoamylase (enzyme ngoại bào)

Endoamylase gồm có α-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)amylase và nhóm enzyme khử nhánh Nhómenzyme khử nhánh này được chia thành 2 loại: Khử trực tiếp là Pullulanase (hay α-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)dextrin 6-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)glucosidase); khử gián tiếp là Transglucosylase (hay oligo-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)1,6-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)glucosidase) và maylo-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)1,6-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)glucosidase Các enzyme này thủy phân các liên kết bêntrong của chuỗi polysaccharide

Exoamylase gồm có ß-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)amylase và y-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)amylase Đây là những enzyme thủyphân tinh bột từ đầu không khử của chuỗi polysaccharide

Cơ chất tác dụng của amylase là tinh bột và glycogen:

Tinh bột là nhóm Carbohydrate ở thực vật có chủ yếu trong các loại củ (nhưkhoai lang, khoai tây, khoai mì ), trong các hạt ngũ cốc, các loại hạt và có côngthức tổng quát là (C6H10O5)n Tinh bột từ mọi nguồn khác nhau đều có cấu tạo từamylase và amylopectin (Meyer, 1940) Các loại tinh bật đều có 20-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)30% amylase

và 70-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)80% amylopectin Trong thực vật, tinh bột được xem là chất dự trữ nănglượng quan trọng

Amylase có trọng lượng phân tử 50.000 -Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase) 160.000 Da, được cầu tạo từ 200-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)

1000 phân tử D-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)glucose nổi với nhau bởi liên kết α-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)1,4-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)glucoside tạo thành mộtmạch xoắn dài không phân nhánh

Amylopectin có trọng lượng phân tử 400.000 đến hàng chục triệu Da, đượccấu tạo từ 600-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)6000 phân tử D-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)glucose, nối với nhau bởi liên kết a-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)1,4-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)glucoside

và a-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)1,6-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)glucoside tạo thành mạch có nhiều nhánh Tinh bột không tan trong nước

lạnh nhưng khi hỗn hợp gồm nước và tinh bột bị đun nóng (60-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)85°C) thì tinh bột

sẽ bị hồ hóa và được gọi là hồ tinh bột

Dưới tác dụng của enzyme amylase, tinh bột bị thủy phân do các liên kếtglucoside bị phân cắt Sự thủy phân tinh bột bởi enzyme amylase xảy ra theo 2mức độ: Dịch hóa và đường hóa Kết quả của sự dịch hóa là tạo ra sản phẩm trunggian dextrin và khi dextrin tiếp tục bị đường hóa thì sản phẩm là maltose vàglucose

Cabohydrate trong thực phẩm là nguồn cung câp năng lượng quan trọng cho

cơ thể con người Rau và quả cũng là nguồn cung cấp tinh bột và tinh bột này mộtphần đã được chuyển hóa thành disaccharide và glucose Carbohydrate có mặttrong hầu hết các loại thực phẩm nhưng nguồn cung cấp chủ yếu là đường và tinhbột

Glycogen là một loại Cabohydrate dự trữ Ở động vật được dự trữ trong cơthể động vật và được cơ thể chuyển hóa để sử dụng từ từ Amylase có vai trò quantrọng trong sự chuyển hóa glucid ở tế bào động vật, vi sinh vật Glucogen được cấutạo từ các glucose liên kết với nhau bởi liên kết a-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)1,4-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)glycoside ở các vị trí phânnhánh, glucose nổi với nhau bằng liên kết a-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)1,6-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)glycoside Glycogen có số mạchnhiều hơn tinh bột, phân tử lượng ở trong khoảng 2-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)3 triệu Da Glycogen dễ tantrong nước, nếu như chúng ta ăn quá nhiều Carbohydrate thì cơ thể chúng ta sẽchuyển hóa chúng thành chất béo dự trữ Ở động vật và người, glycogen tập trungchủ yếu ở trong gan [CITATION Ngu1 \l 1033 ]

I.2 Phân loại

Amylase là một trong các enzyme sinh học tự nhiên được các nhà khoa họctìm thấy và nghiên cứu từ rất sớm Enzyme thủy phân tinh bột này được phát hiện

từ những thập niên đầu của thế kỷ XIX

Các nhà khoa học đã nghiên cứu và tìm ra 6 loại enzyme amylase khác

nhau Các loại amylase này được phân loại ra thành 2 nhóm chính là nhóm enzyme

nội bào (EndoAmylase) và nhóm enzyme ngoại bào (ExoAmylase).

+ Enzyme khử trực tiếp: pullulanase (α-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)dextrin 6-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)glucanohydrolase).

Còn enzyme amylase ngoại bào bao gồm: β-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)amylase (glycogenase haysaccharogen amylase) và γ-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)amylase (glucoamylase hay amyloglucosidase)

Mặc dù, trong tự nhiên có đến 6 loại enzyme amylase khác nhau Tuy nhiên,chỉ có 3 loại có số lượng nhiều được các chuyên gia chú ý nghiên cứu và ứng dụng

là α-amylaseamylase, β-amylaseamylase và γ-amylaseamylase[CITATION Ngu1 \l 1033 ]

Hình ảnh 1: Phân loại enzyme amylase

1 α-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase):

+ Nguồn gốc: Có trong nước bọt và tuyến tụy của động vật, cũng như trong thực

vật và vi khuẩn

+ Chức năng: Thủy phân ngẫu nhiên các liên kết α-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)1,4-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)glycosid trong tinh bột,

glycogen và các polysaccharide liên quan để tạo ra maltose và dextrin

2 β-Amylase (Beta-Amylase):

+ Nguồn gốc: Chủ yếu có trong thực vật và vi khuẩn.

+ Chức năng: Thủy phân các liên kết glycosid thứ hai từ đầu không khử của chuỗi

polysaccharide, tạo ra maltose

Hình ảnh 2: α-amylaseAmylase (hay α-amylase1,4-amylase glucanohydrolase)

Hình ảnh 3: β-amylaseAmylase (Beta-amylaseAmylase)

3 γ-Amylase (Glucose amylase):

+ Nguồn gốc: Có trong động vật và vi khuẩn.

+ Chức năng: Thủy phân các liên kết glycosid cuối cùng, tạo ra glucose

4 Glucoamylase: Thủy phân các liên kết α-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)1,4 và α-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)1,6-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)glycosid, tạo ra

glucose từ các polysaccharide

Hình ảnh 4: γ-amylaseAmylase (Glucose amylase)

Hình ảnh 5: Glucoamylase

5 Pullulanase: Thủy phân các liên kết α-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)1,6-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)glycosid trong pullulan và các

I.3 Đặc tính

Enzyme thủy phân tinh bột tạo thành dextrin và một ít maltoza Dextrin cókhả năng họat hóa cao đặc trưng cho tính chất của enzyme này Phân tử có 1 -Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase) 6nguyên tử C, tham gia vào sự hình thành ổn định cấu trúc bậc 3 của enzyme Tính

bền nhiệt của enzyme α-amylaseamylase của sinh vật có những đặc tính rất đặc trưng về cơ

chế tác động, chuyển hóa tinh bột, khả năng chịu nhiệt:

+ Thể hiện họat tính trong vùng axit yếu:

-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase) Nấm mốc: pH 4,5 -Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase) 4,9

-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase) Vi khuẩn: pH 5,9 -Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase) 6,1; pH<3 thì enzyme α-amylaseamylase bị vô hoạt trừ enzyme

của Asp.Niger (pH 2,5 -Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase) 2,8)

+ α-amylaseAmylase của nấm mốc có khả năng dextrin hóa cao tạo ra một lượng lớn

glucose và maltose

+ Nhiệt độ tối thích cho hoạt động xúc tác của α-amylaseamylase từ các nguồn khác nhau

cũng không đồng nhất

Trong dung dịch đệm pH = 4,7 thì α-amylaseamylase của Asp Oryzae rất nhạy với

tác động của nhiệt độ cao, thậm chí ở 40°C trong 3 giờ thì hoạt lực dextrin hóa của

nó chỉ còn 22 -Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase) 29% và hoạt lực đường hóa còn 27 -Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase) 85% Ở 50°C trong 2 giờ thì

α-amylaseamylase của nấm sợi này bị vô hoạt hoàn toàn.

α-amylaseAmylase từ các nguồn khác nhau sẽ có thành phần amino acid khác nhau,

mỗi loại α-amylaseamylase sẽ có một tổ hợp amino acid đặc hiệu riêng do α-amylaseamylase là

một protein giàu tyrosine, tryptophan, acid glutamic và aspartic Các glutamic acid

và aspartic acid chiếm khoảng ¼ tổng lượng amino acid cấu thành nên phân tử

enzyme; α-amylaseamylase có ít methionine và có khoảng 7-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)10 gốc cysteine Trọng lượng phân tử của α-amylaseamylase nấm mốc: 45.000-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)50.000 Da (Knir 1956; Fisher, Stein

1960)

Amylase dễ tan trong nước, trong dung dịch muối và rượu loãng Protein của

các α-amylaseamylase có tính acid yếu và có tính chất của globuline Điểm đẳng điện nằm trong vùng pH=4,2-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)5,7 (Bernfeld P, 1951) α-amylaseAmylase là một metaloenzyme.

Mỗi phân tử α-amylaseamylase đều có chứa 1-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)30 nguyên tử gam Ca/mol, nhưng

không ít hơn 1-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)6 nguyên tử gam/mol Ca tham gia vào sự hình thành và ổn định cấutrúc bậc 3 của enzyme, duy trì hoạt động của enzyme (Modolova, 1965) Do đó, Cacòn có vai trò duy trì sự tồn tại của enzyme khi bị tác động bởi các tác nhân gây

biến tính và tác động của các enzyme phân giải protein Nếu phân tử α-amylaseamylase bị loại bỏ hết Ca thì nó sẽ hoàn toàn bị mất hết khả năng thủy phân cơ chất α-amylase

Amylase bền với nhiệt độ hơn các enzyme khác Đặc tính này có lẽ liên quan đến

hàm lượng Ca trong phân tử và nồng độ Mg2+ Tất cả các amylase đều bị kiềm hãmbởi các kim loại nặng như Cu² , Ag⁺, Ag +, Hg2+ Một số kim loại như: Li, Na, Cr³+,

Mn2+, Zn2+, Co2+, Sn2+, Cr³+ thì không có ảnh hưởng mấy đến α-amylaseamylase.

Thành phần amino acid của a-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)amylase ở nấm mốc Aspergillus như 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 và cystine= 1,6; glutamic acid= 6,9; amide= 1,5

(Akabori et amiloza, 1954) Không giống các α-amylaseamylase khác, amylase của

Asp.Oryzae có chứa phần phi protein là polysaccharide Polyose này bao gồm 8mol maltose, 1 mol glucose, 2 mol hexozamin trên 1 mol enzyme (Akabori etamilaza, 1965) Vai trò của polyose này vẫn chưa rõ, song đã biết được rằng nókhông tham gia vào thành phần của trung tâm hoạt động và nằm ở phía trong phân

tử enzyme

α-amylaseAmylase của nấm mốc hầu như chỉ tấn công những hạt tinh bột bị thương

tổn Sản phẩm cuối cùng của thủy phân amylase là glucose và maltose Đối với

nấm sợi tỉ lệ là 1:3,79 (Hanrahan, Caldwell, 1953) α-amylaseAmylase của nấm sợi không tấn công liên kết α-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)1,6 glucoside của amylopectin, nên khi thủy phân nó sẽ tạo

thành các dextrin tới hạn phân nhánh Đây là một cấu trúc phân tử tinh bột do

enzym α-amylaseamylase phân cắt tạo thành dextrin tới hạn phân nhánh.

Sản phẩm thủy phân cuối cùng của tinh bột dưới tác dụng của amylase nấm

sợi chủ yếu là maltose, thứ đến là maltotriose Khi dùng nồng độ α-amylaseamylase Vi

sinh vật tương đối lớn có thể chuyển hóa 70-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)85% tinh bột thành đường lên men

Còn các α-amylaseamylase của nấm mốc thì mức độ đường hóa đến glucose và maltose có

thể lên tới 84 -Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase) 87%

Điều kiện hoạt động của α-amylaseamylase từ các nguồn khác nhau thường không giống nhau, pH tối thích cho hoạt động của α-amylaseamylase từ nấm sợi là 4 -Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase) 4,8 (có thể

hoạt động tốt trong vùng pH 4,5 -Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase) 5,8) Theo số liệu của Liphis, pH tối thích chohoạt động dextrin hóa và đường hóa của chế phẩm amylase từ Asp.Oryzae trongvùng 5,6 -Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase) 6,2 Còn theo số liệu của Fenixova thì pH tối thích cho hoạt độngdextrin hóa của nó là 6,0-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)7,0

Độ bền đối với tác dụng của acid cũng khác khác nhau α-amylaseAmylase của Asp.Oryzae bền vững đối với acid tốt hơn là α-amylaseamylase của malt và vi khuẩn

Bac.Subtilis Ở pH= 3,6 và 0°C, a-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)amylase của malt bị vô hoạt hoàn toàn sau 15-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)

30 phút; α-amylaseamylase vi khuẩn bị bất hoạt đến 50%, trong khi đó hoạt lực của α-amylase

amylase của nấm sợi hình như không giảm bao nhiêu (Fenilxova, Rmoshinoi

1989) Trong dung dịch α-amylaseamylase nấm sợi bảo quản tốt ở pH 5-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)5,5; α-amylaseamylase

dextrin hóa của nấm sợi đen có thể chịu được pH từ 2,5 – 2,8 Ở 0oC và pH = 2,5,

nó chỉ bị bất hoạt hoàn toàn sau 1 giờ

Nhiệt độ tối thích cho hoạt động xúc tác của α-amylaseamylase từ các nguồn khác nhau cũng không đồng nhất, α-amylaseamylase của nấm sợi rất nhạy cảm đối với tác động

nhiệt Nhiệt độ tối thích của nó là 50oC và bị vô hoạt ở 70oC (Kozmina, 1991)

Trong dung dịch đệm pH = 4,7 thì α-amylaseamylase của Asp.Oryzae rất nhạy với tác

động của nhiệt độ cao, thậm chí ở 40oC trong 3 giờ hoạt lực dextrin hóa của nó chỉcòn 22-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)29%, hoạt lực đường hóa còn 27-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)85% Ở 50oC trong 2 giờ, α-amylaseamylase của

nấm sợi này bị vô hoạt hoàn toàn (Miller và cộng sự)[CITATION Ngu1 \l 1033 ]

I.4 Cơ chế hoạt động

Hình ảnh 8: Cơ chế hoạt động của enzyme amylase

Các giai đoạn của quá trình thủy phân tinh bột của α-amylaseamylase:

+ Giai đoạn dextrin hóa:

α-amylaseamylase

Tinh bột dextrin phân tử lượng thấp+ Giai đoạn đường hóa:

Dextrin → tetra & trimaltose → disaccharide & monosaccharide

Amylase → oligosacharide → Poliglucose

Maltose maltotriose →maltotetrose

α-amylaseAmylase (1,4-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase) α -Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)glucan-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)glucanhydrolase) từ các nguồn khác nhau có

nhiều điềm rất giống nhau, có khả năng phân cách các liên kết α-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)1,4-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)glucoside nằm

ở phía bên trong phần tử cơ chất (tinh bột hoặc glycogen) một cách ngẫu nhiên,

không theo một trật tự nào cả α-amylaseamylase không chỉ thủy phân hồ tinh bột mà nó

thủy phân cả hạt tinh bột nguyên song với tốc đột rất chậm

Quá trình thủy phân tinh bột bởi α-amylaseamylase là quá trình đa giai đoạn

Ở giai đoạn đầu (giai đoạn dextrin hóa): Chỉ một số phân tử cơ chất bị thủy

phân tạo thành một lượng lớn dextrin phân tử thấp (α-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)dextrin), độ nhớt của hồ tinh

bột giảm nhanh (các amylose và amylopectin đều bị dịch hóa nhanh) Sang giaiđoạn 2 (giai đoạn đường hóa): Các dextrin phân tử thấp tạo thành bị thủy phân tiếptục tạo ra các tetra-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)trimaltose không cho màu với iod Các chất này bị thủy phân rất

chậm bởi a-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)amylase cho tới disaccharide và monosaccharide Dưới tác dụng của α-amylase

amylase, amylose bị phân giải khá nhanh thành oligosaccharide gồm 6-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)7 gốc

glucose (vì vậy, người ta cho rằng α-amylaseamylase luôn phân cắt amylose thành từng

đoạn 6-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)7 gốc glucopiranose)

Sau đó, các poliglucose này bị phân cách tiếp tục tạo nên các mạchpolyglucose colagen cứ ngắn dần và bị phân giải chậm đến maltotetrose vàmaltotriose và maltose Qua một thời gian tác dụng dài, Ân phẩm thủy phân củaamylose chứa 13% glucose và 87% maltose Tác dụng của a-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)amylase lênamylopectin cũng xảy ra tương tự nhưng vì không phân cắt được liên kết a-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)1,6-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)

glycoside ở chỗ mạch nhánh trong phân tử amylopectin nên dù có chịu tác dụnglâu thì sản phẩm cuối cùng, ngoài các đường nói trên (72% maltose và 19%glucose) còn có dextrin phân tử thấp và isomaltose 8%

Tóm lại, dưới tác dụng của α-amylaseamylase, tinh bột có thể chuyển thành

maltotetrose, maltose, glucose và dextrin phân tử thấp Tuy nhiên, thông thường a-Amylase (hay α-1,4-glucanohydrolase)amylase chỉ thủy phân tinh bột thành chủ yếu là dextrin phân tử thấp không cho

màu với Iodine và một ít maltose Khả năng dextrin hóa cao của α-amylaseamylase là tính

chất đặc trưng của nó Vì vậy, người ta thường gọi loại amylase này là amylasedextrin hóa hay amylase dịch hóa [CITATION Ngu1 \l 1033 ]

I.5 Vai trò của enzyme Amylase

Nguyên liệu sử dụng trong thực phẩm là các sản phẩm nông sản thực tếchúng là các vật thể sống, do đó trong quá trình bảo quản hoặc chế biến chúngthành các sản phẩm thực phẩm xảy ra hàng loạt các quá trình biến đổi sinh học màcác quá trình này được xúc tác tự nhiên bởi enzyme bản thể hay do nhà công nghệđưa vào để đạt mục đích đặt ra [CITATION Ngu1 \l 1033 ]

Vì vậy có thẻ nói enzym đóng vai trò chủ chốt trong các quá trình chế biến

và bảo quản thực phẩm Một số vai trò chính của enzyme trong Công nghệ thựcphẩm:

I.5.1 Enzyme khắc phục khiếm khuyết tự nhiên của nguyên liệu

Các sản phẩm nông sản có chất lượng về dinh dưỡng, thành phần hóa học,tính chất cảm quan phụ thuộc nhiều vào: giống, loại nông sản, điều kiện canh tác,điều kiện thu hái và vận chuyển, điều kiện bảo quản Do vậy chất lượng sản phẩmđược tạo ra từ nguyên liệu dao động rất lớn Trong thực tế nếu chất lượng nguyênliệu quá kém người ta phải điều khiển các phản ứng xúc tác bởi enzyme để tạo nêncác thành phần thiếu hụt trong nguyên liệu đưa vào sản xuất

Ví dụ: trong sản xuất bia, nguyên liệu chính là malt đại mạch Để khắc phụcmalt đại mạch chát lượng kém (không có khả năng chuyển hóa hết tinh bột thànhdextrin, đường lên men ) thường dùng các chế phẩm enzyme thủy phân thuộc hệamilaza như Termamyl 120L hoặc SC, hệ enzyme proteaza như Neutrase 0,5L

Ví dụ: dứa, cà chua khi đưa vào sản xuất có độ chín khác nhua, phải qua giaiđoạn ủ chín để chuyển hóa protopectin (1 hợp chất pectin có cấu tạo phức tạp,ngoài các chuỗi polygalacturonic còn có các thành phần khác như axit axectic,xenluloza, galactoza, rhamnoza do đó chúng tạo nên cấu trúc cứng của các loạiquả) về dạng pectin hòa tan nhờ enzyme pectinaza Hoặc sau khi chà sẽ đưaenzyme pectinaza vào để phá vỡ màng tế bào thực vật giúp tạo ra các vết nứt trênquả tạo thành rãnh thoát dịch chiết ra ngoài làm tăng hiệu suất chiết dịch quả.

I.5.2 Enzyme nâng cao giá trị thương phẩm của nguyên liệu

Trong thực tế có rất nhiều các nguyên liệu nông sản có giá trị thương phẩmthấp Sau khi được chuyển hóa bởi tác dụng của enzyme thì giá trị thương phẩmcao hơn rất nhiều, chúng có thể là các sản phẩm không những có giá trị dinh dưỡngcao mà còn phục vụ được cho các mục đích khác ngoài thực phẩm như y học

Ví dụ: Trong công nghiệp chế biến tinh bột, mục đích của nhà máy chế biếntinh bột là chuyển hóa tinh bột từ một hợp chất có phân tử lượng cao, hệ số hấp thukém, giá trị thương phàm thấp thành các sản phẩm mới có hệ số hấp thu cao hơn,

đa dạng hơn, giá trị thương phẩm cao, ứng dụng nhiều trong công nghiệp chế biếncác sản phẩm khác

Trước đây ở các nhà máy người ta dùng phương pháp axit: môi trường axitmạnh (HCl), nhiệt độ cao, áp suất cao Chúng có các nhược điểm sau:

+ Phải xử lí nguyên liệu đầu vào nhằm mục đích loại các thành phần kháckhông phia là tỉnh bột do axit không có tính đặc hiệu

+ Sản phẩm tạp, lẫn nhiều tạp chất từ thành phần nguyên liệu và từ các sảnứng tổng hợp bởi các thành phần vừa được giải phóng ra (caramen hóa, axit aminđường tạo phản ứng melanoidin ) làm màu của sản phẩm sẫm, mùi khét, độ nhớtcao nên quá trình tỉnh lọc khó khăn

+ Thiết bị sử dụng trong quá trình chế biến phải có độ bền cao, chịu áp suất,chịu nhiệt dẫn tới giá thành thiết bị cao