Báo cáo Enzyme Amylase & các ứng dụng

Enzyme khắc phục khiếm quyết tự nhiên của nguyên liệu

MỤC LỤC WDX

I VAI TRÒ CỦA ENZYME AMYLASE:

1 Enzyme khắc phục khiếm khuyết tự nhiên của nguyên liệu………… 3

2 Enzyme nâng cao giá trị thương phẩm của nguyên liệu……… 3

3 Enzyme là công cụ trong quá trình chuyển hóa công nghệ……….5

4 Enzyme tăng tính chất cảm quan của sản phẩm……… 6

II TỔNG QUAN VỀ ENZYME AMYLASE: 1 Amylase là gì? ………6

2 Phân loại ……….8

3 Đặc tính……… 9

4 Cơ chế tác dụng……….12

III ỨNG DỤNG CỦA ENZYME AMYLASE: 1 Ứng dụng của Enzyme Amylase trong chế biến thực phẩm gia súc….14 2 Ứng dụng của Enzyme Amylase trong dược phẩm……… 14

3 Ứng dụng của Enzyme Amylase trong công nghiệp dệt……… 15

4 Ứng dụng của Enzyme Amylase trong việc tẩy màu giấy………16

5 Ứng dụng của Enzyme Amylase trong sản xuất bia……… 18

6 Ứng dụng của Enzyme Amylase trong sản xuất cồn……….19

7 Ứng dụng của Enzyme Amylase trong sản xuất HFCS………20

IV CÔNG NGHỆ LÊN MEN TẠO ENZYMSE α- AMYLASE: 1 Giới thiệu về phương pháp lên men bề mặt……… 20

a Ưu và nhược điểm của phương pháp nuôi cấy bề mặt……… 21

i Môi trường lỏng……… 21

ii Môi trường đặc……… 22

b Qui trình sản xuất nấm mốc giống………23

ii Chuẩn bị mốc giống……… 23

Nuôi cấy trong ống thạch nghiêng Nuôi cấy giống trong bình tam giác Nuôi cấy mốc trên khay

2 Qui trình lên men công nghiệp tạo enzym α-amylase……… 25

a Nguyên liệu……… 25

b Qui trình công nghệ……… 27

c Thu nhận enzym α-amylase từ nấm mốc Aspergillus Oryzae…… 29

i Sinh trưởng và sinh tổng hợp amylase từ nấm……… 29

ii Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng enzym………30

Ảnh hưởng các nguồn Nitơ dinh dưỡng Ảnh hưởng của Amino acid

Ảnh hưởng của nguồn khoáng dinh dưỡng

iii Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men……….31

TÀI LIỆU THAM KHẢO ……….33

Nguyên liệu sử dụng trong thực phẩm là các sản phẩm nông sản thực tế chúng

là các vật thể sống, do đó trong quá trình bảo quản hoặc chế biến chúng thành các sản

phẩm thực phẩm xảy ra hàng loạt các quá trình biến đổi sinh học mà các quá trình

này được xúc tác tự nhiên bởi enzyme bản thể hay do nhà công nghệ đưa vào để đạt

mục đích đặt ra

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

bảo quản thực phẩm Xin giới thiệu khái quát 4 vai trò chính của enzyme trong C ông

nghệ thực phẩm:

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 phẩm được

tạo ra từ nguyên liệu dao động rất lớn Trong thực tế nếu chất lượng nguyên liệu quá

kém người ta phải điều khiển các phản ứng xúc tác bởi enzyme để tạo nên các 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 phục

malt đại mạch chát lượng kém (không có khả năng chuyển hóa hết tinh bột thành

dextrin, đường lên men ) thường dùng các chế phẩm enzyme thủy phân thuộc hệ

amilaza 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 giai

đoạn 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 loại quả) về dạng

pectin hòa tan nhờ enzyme pectinaza Hoặc sau khi chà sẽ đưa enzyme pectinaza vào

để phá vỡ màng tế bào thực vật giúp tạo ra các vết nứt trên quả tạo thành rãnh thoát

dịch chiết ra ngoài làm tăng hiệu suất chiết dịch quả

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 phẩm

thấp Sau khi được chuyển hóa bởi tác dụng của enzyme thì giá trị thương phẩm cao

hơn rất nhiều, chúng có thể là các sản phẩm không những có giá trị dinh dưỡng cao

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 biến

tinh bột là chuyển hóa tinh bột từ một hợp chất có phân tử lượng cao, hệ số hấp thu

kém, giá trị thương phảm 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 biến các

sản phẩm khác

Trước đây ở các nhà máy người ta dùng phương pháp axit: môi trường axit

mạnh (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 khác

không phỉa là tinh bột do axit không có tính đặc hiệu

- Sản phẩm tạp, lẫn nhiều tạp chất từ thành phần nguyên liệu và từ các sản

ứng tổng hợp bởi các thành phần vừa được giải phóng ra (caramen hóa, axit

amin+đường tạo phản ứng melanoidin ) làm màu của sản phẩm sẫm, mùi khét, độ

nhớt cao nên quá trình tinh lọc khó khăn

- Thiết bị sử dụng trong quá trình chế biến phải có độ bèn cao, chịu áp suất,

chịu nhiệt dẫn tới giá thành thiết bị cao

- Hiệu suất thu hồi thấp dẫn đến giá thành cao

Với sự phát triển của ngành CN enzyme , đặc biệt là CN enzym amilaza thì

hầu hết các nhà máy chế biến tinh bột trên thế giới đã chuyển sang sử dụng phương

pháp enzyme mà CN mới này đã khắc phục đựoc toàn bộ nhược điểm trên của pp

axit Thêm vào đó, trong quá trình chế biến tạo ra nhiều sản phẩm có giá trị cao như:

- Maltodextrin: là chất phụ gia để chế tác các sản phẩm thực phẩm cho trẻ em,

thực phẩm truyền trực tiếp cho bênh nhân Dùng làm tác nhân tạo cấu trúc: tạo độ

đặc, độ nhớt cho nước sốt; chất kết dính cho sản xuất thức ăn chính Ngoài ra con có

khả năng tạo gel thuận nghịch có cấu trúc giống chất béo: thay thế chất béo trong các

sản phẩm bơ, mỡ gầy

- Socbitol: có khả năng giữ nước cao tạo độ đặc sánh cho mật ong, có độ ngọt

nhẹ nên sử dụng nhiều mà không cảm thấy khó chịu và có độ nhớt thấp nên dễ thao

tác trong sản xuất Ngoài ra Socbitol còn tạo phức với kim loại nặng để cải thiện việc

bảo quản các sản phẩm béo Socbitol tinh thể có thể hòa tan trong nước rất lớn, có

khả năng tạo cảm giác mát nên được dùng để sản xuất kẹo mứt, thức ăn kiêng cho

- Manitol: được sử dụng chủ yếu làm chất tạo ngọt không hút nước, có gái trị

hấp thu thấp nên được bổ sung vào các loại thực phẩm chức năng Bên cạnh Manitol

có tác động phá hủy răng thấp nên được dùng làm kẹo cao su không đường

3 Enzyme Là Công Cụ Trong Quá Trình Chuyển Hóa Công Nghệ:

Trong các nhà máy chế biến thực phẩm thì enzyme được sử dụng như một

công cụ của toàn bộ quá trình chuyển hóa hoặc là toàn bộ quá trình chuyển hóa trong

dây chuyền chế biến Nếu thiếu sự có mặt của nó thì quá trình chế biến không thành

công

Ví dụ: trong sản xuất bia, quá trình chế biến dịch đường có mục tiêu là tìm

điều kiện tối ưu chuyển nhiều nhất có thể các chất có trong nguyên liệu đi vào dịch

trở thành chất chiết của dịch đường Để đạt được mục đích này thì ngoài quá trình

khuyếch tán đơn giản của các thành phần mà chủ yếu là quá trình chuyển hóa các hợp

chất cao phân tử không hòa tan thành các chất thấp phân tử hòa tan dưới tác dụng của

nhiều hệ enzyme khác nhau, như:

Tinh bột + α-Amylase, β-Amylase tạo thành: dextrin có tạo độ sánh và giữ bọt

cho bia, maltoza và glucoza: cung cấp đường cho quá tình lên men

Protein + protease tạo thành: các peptit có phân tử lượng thấp làm tăng khả

năng giữ bọt do chứa nhóm chức tích điện, tạo liên kết với CO2 Các acid amin dùng

để đảm bảo độ bền sinh học do ngăn chặn sự tạo thành kết tủa tạo cặn của protein

trong quá trình thanh trùng ở nhiệt độ cao do sẽ làm thay đổi hằng số điện môi, là

nguồn cung cấp N đảm bảo quá trình lên men và chống thoái hóa giống và làm tăng

giá trị dinh dưỡng cho bia

Araban (1 hợp chất glucan cao phân tử làm dịch đường rất nhớt) + arabanase

tạo thành hợp chất thấp phân tử nên giảm độ nhớt, cải thiện quá trình lọc, tăng năng

suất dây chuyền

Hợp chất chứa P + sitase, photphatase làm giải phóng P là hợp chất quang

trọng trong chu trình Kreb và là hợp chất vi lượng cần cho hoạt động sống của nấm

men, giúp cân bằng pH trong môi trường lên men

4 Enzyme Tăng Tính Chất Cảm Quan Của Sản Phẩm:

Trong chế biến thực phẩm sau khi xảy ra các giai đoạn chuyển hóa chính,

thông thường các sản phẩm thực phẩm chưa hẳn đã đạt chất lượng cảm quan tối ưu

Vì thế chúng có các giai đoạn hoàn thiện sản phẩm , trong giai đoạn này hoặc là tạo

nên những điều kiện mới cho các enzyme bản thể có lợi phát huy tác dụng có lợi hoặc

bổ sung các enzyme từ ngoài vào để làm tăng chất lượng cảm quan của sản phẩm như

cải thiện mùi và vị của sản phẩm

Ví dụ: Quá trình thủy phân lipit nhờ lipase tạo thành hợp chất azzetal, xeton có

mùi đặc trưng của sản phẩm

Ví dụ: Trong rượu vang nhờ chủ yếu là pectinase, đây là chỉ tiêu chất lượng

quan trọng nhất của rượu vang Với mục đích làm trong rượu các chế phẩm enzyme

sử dụng phải có khả năng chịu được nồng độ rượu rừ 10-12% và không chứa các

enzyme oxi hóa làm ảnh hưởng đến màu sắc và mùi vị của sản phẩm

Hiện nay trên thị trường có 3 chế phẩm sử dụng để làm trong dịch quả là:

Pectinex 3XL, Pectinex AR có thể chịu được nồng độ rượu cao và Viscozyme 120L

chịu được nồng độ rượu thấp nhưng chịu được nồng độ đường cao hơnn nên thường

được sử dụng để làm trong dịch quả cô đặc

Tóm lại, đối với mỗi quá trình sản xuất muốn sử dụng các chế phẩm enzyme

một cách hiệu quả nhất ta phải xét đầy đủ đến các tiêu chí lựa chọn như: độ hoạt động

của enzyme, độ đặc hiệu của enzyme và sự có mặt của các chất ảnh hưởng đến sụ

hoạt hóa và ức chế của Enzyme

II TỔNG QUAN VỀ ENZYME AMYLASE:

1 Amylase Là Gì?

Amylase là một hệ enzyme rất phổ biến trong thế giới sinh vật Các enzyme

này thuộc nhóm enzyme thủy phân, xúc tác phân giải liên kết nội phân tử trong nhóm

polysaccharide với sự tham gia của nước:

RR’ + H-OH RH + R’OH

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

exoamylase ( enzyme ngoại bào )

- Endoamylase gồm có α-amylase và nhóm enzyme khử nhánh Nhóm

dextrin 6–glucosidase); khử gián tiếp là Transglucosylase (hay oligo-1,6-glucosidase)

và maylo-1,6-glucosidase Các enzyme này thủy phân các liên kết bên trong của

chuỗi polysaccharide

- Exoamylase gồm có β-amylase và γ-amylase Đây là những enzyme thủy

phân tinh bột từ đầu không khử của chuỗi polysaccharide

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

¾ Tinh bột: là nhóm Carbohydrate ở thực vật có chủ yếu trong các loại củ (như khoai lang, khoai tây, khoai mì… ), trong các hạt ngũ cốc, các loại hạt và

có công thức tổng quát là (C6H12O6)n.Tinh bột từ mọi nguồn khác nhau đều có cấu tạo

từ amylase và amylopectin (Meyer, 1940) Các loại tinh bột đều có 20-30% amylase

và 70-80% amylopectin Trong thực vật, tinh bột được xem là chất dự trữ năng lượng

quan trọng

• Amylase có trọng lượng phân tử 50.000 – 160.000 Da, được cấu

tạo từ 200-1000 phân tử D-glucose nối với nhau bởi liên kết α-1,4-glucoside tạo

thành một mạch xoắn dài không phân nhánh

• Amylopectin có trọng lượng phân tử 400.000 đến hàng chục

triệu Da, được cấu tạo từ 600-6000 phân tử D-glucose, nối với nhau bởi liên kết

α-1,4-glucoside và α-1,6-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 (60-850C) 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 kết

glucoside bị phân cắt Sự thủy phân tinh bột bởi enzyme amylase xảy ra theo 2 mức

độ: Dịch hóa và đường hóa Kết quả của sự dịch hóa là tạo ra sản phẩm trung gian

dextrin và khi dextrin tiếp tục bị đường hóa thì sản phẩm là maltose và glucose

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

cơ thể con người Rau và quả cũng là nguồn cung cấp tinh bột và tinh bột này một

phần đã được chuyển hóa thành disaccharide và glucose Carbohydrate có mặt trong

hầu hết các loại thực phẩm nhưng nguồn cung cấp chủ yếu là đường và tinh bột

¾ Glycogen: là một loại Cabohydrate dự trữ Ở động vật được dự trữ trong cơ thể động vật và được cơ thể chuyển hóa để sử dụng từ từ Amylase có vai trò

cấu tạo từ các glucose liên kết với nhau bởi liên kết α-1,4-glycoside ở các vị trí phân

nhánh, glucose nối với nhau bằng liên kết α-1,6-glycoside Glycogen có số mạch

nhiều hơn tinh bột, phân tử lượng ở trong khoảng 2 - 3 triệu Da Glycogen dễ tan

trong nước, nếu như chúng ta ăn quá nhiều Carbohydrate thì cơ thể chúng ta sẽ

chuyển hóa chúng thành chất béo dự trữ Ở động vật và người, glycogen tập trung

chủ yếu ở trong gan

2 Phân Loại:

Enzymes Amylase có 5 loại:

Enzym α - amylase(EC 3.2.1.1) Enzyme Pullulanase (EC 3.2.1.41 )

hay α – 1-4 – glucanohydrolase hay α - dextrin 6 – glucosidase

Enzyme Isoamylase (EC 3.2.1.68) Enzyme β – amylase (EC 3.2.1.2)

hay glycogen 6 – glucanohydrolase

Enzyme γ - amylase (EC 3.2.1.3) hay glucose amylase

3 Đặc Tính:

Enzyme thủy phân tinh bột tạo thành dextrin và một ít maltoza Dextrin có khả

năng họat hóa cao đặc trưng cho tính chất của enzyme này Phân tử có 1 - 6 nguyên

tử C, tham gia vào sự hình thành ổn định cấu trúc bậc 3 của enzyme Tính bền nhiệt

của enzyme α - amylase 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:

- Nấm mốc: pH 4,5 - 4,9

- Vi khuẩn: pH 5,9 - 6,1; pH<3 thì enzyme α – amylase bị vô hoạt trừ

enzyme của Asp.Niger (pH 2,5 - 2,8)

+ α - Amylase 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 - amylase từ các nguồn khác

nhau cũng không đồng nhất

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

tác động của nhiệt độ cao, thậm chí ở 400C trong 3 giờ thì hoạt lực dextrin hóa của nó

chỉ còn 22 - 29% và hoạt lực đường hóa còn 27 - 85% Ở 500C trong 2 giờ thì α -

amylase của nấm sợi này bị vô hoạt hoàn toàn

α-Amylase từ các nguồn khác nhau có thành phần amino acid khác nhau, mỗi

loại α-amylase có một tổ hợp amino acid đặc hiệu riêng do α-amylase 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;

amylase có ít methionine và có khoảng 7-10 gốc cysteine.Trọng lượng phân tử của

α-amylase nấm mốc: 45.000-50.000 Da ( Knir 1956;Fisher,Stein, 1960 )

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

các α-amylase có tính acid yếu và có tính chất của globuline Điểm đẳng điện nằm

trong vùng pH=4,2-5,7 ( Bernfeld P, 1951 ) α-Amylase là một metaloenzyme

Mỗi phân tử α-amylase đều có chứa 1-30 nguyên tử gam Ca/mol, nhưng

không ít hơn 1-6 nguyên tử gam/mol Ca tham gia vào sự hình thành và ổn định cấu

trúc bậc 3 của enzyme, duy trì hoạt động của enzyme ( Modolova, 1965 ) Do đó, Ca

còn 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-amylase bị loại bỏ

hết Ca thì nó sẽ hoàn toàn bị mất hết khả năng thủy phân cơ chất α-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 hãm bởi các kim loại nặng

như Cu2+, Ag+, Hg2+ Một số kim loại như :Li+, Na+, Cr3+, Mn2+, Zn2+, Co2+, Sn2+,

Cr3+ thì không có ảnh hưởng mấy đến α-amylase

Thành phần amino acid của α-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-amylase khác, amylase của Asp.Oryzae có chứa phần phi

protein là polysaccharide Polyose này bao gồm 8 mol maltose, 1 mol glucose, 2 mol

hexozamin trên 1 mol enzyme (Akabori et amiloza, 1965) Vai trò của polyose này

vẫn chưa rõ, song đã biết được rằng nó không tham gia vào thành phần của trung tâm

hoạt động và nằm ở phía trong phân tử enzyme

α-Amylase 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-Amylase của nấm sợi không tấn

công liên kết α-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-amylase

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-amylase Vi sinh

vật tương đối lớn có thể chuyển hóa 70-85% tinh bột thành đường lên men Còn các

α-amylase của nấm mốc thì mức độ đường hóa đến glucose và maltose có thể lên tới

84-87%

Điều kiện hoạt động của α-amylase từ các nguồn khác nhau thường không

giống nhau, pH tối thích cho hoạt động của α-amylase từ nấm sợi là 4 - 4,8 (có thể

hoạt động tốt trong vùng pH 4,5 - 5,8) Theo số liệu của Liphis, pH tối thích cho hoạt

động dextrin hóa và đường hóa của chế phẩm amylase từ Asp.Oryzae trong vùng

5,6-6,2 Còn theo số liệu của Fenixova thì pH tối thích cho hoạt động dextrin hóa của nó

là 6,0-7,0

Độ bền đối với tác dụng của acid cũng khác khác nhau α-Amylase của

Asp.Oryzae bền vững đối với acid tốt hơn là α-amylase của malt và vi khuẩn

Bac.Subtilis Ở pH= 3,6 và 00C, α-amylase của malt bị vô hoạt hoàn toàn sau 15-30

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

của nấm sợi hình như không giảm bao nhiêu (Fenilxova, Rmoshinoi 1989) Trong

dung dịch α-amylase nấm sợi bảo quản tốt ở pH 5-5,5; α-amylase dextrin hóa của

nấm sợi đen có thể chịu được pH từ 2,5 - 2,8 Ở 00C 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-amylase từ các nguồn khác

nhau cũng không đồng nhất, α-amylase của nấm sợi rất nhạy cảm đối với tác động

nhiệt Nhiệt độ tối thích của nó là 500C và bị vô hoạt ở 700C(Kozmina, 1991) Trong

dung dịch đệm pH= 4,7 thì α-amylase của Asp.Oryzae rất nhạy với tác động của nhiệt

độ cao, thậm chí ở 400C trong 3 giờ hoạt lực dextrin hóa của nó chỉ còn 22-29%, hoạt

lực đường hóa còn 27-85% Ở 500C trong 2 giờ, α-amylase của nấm sợi này bị vô

hoạt hoàn toàn (Miller và cộng sự)

α-amylase

4 Cơ Chế Tác Dụng:

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

• Giai đoạn dextrin hóa:

Tinh bột dextrin phân tử lượng thấp

• Giai đoạn đường hóa:

Dextrin Æ tetra và trimaltose Æ disaccharide&monosaccharide

Amylase Æ oligosacharide Æ poliglucose

Maltose Æ maltotriose Æ maltotetrose

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

điềm rất giống nhau, có khả năng phân cách các liên kết α-1,4-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-amylase 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-amylase 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-dextrin), độ nhớt của hồ tinh

bột giảm nhanh (các amylose và amylopectin đều bị dịch hóa nhanh)

+ Sang giai đoạn 2 ( giai đoạn đường hóa ): Các dextrin phân tử thấp tạo thành

bị thủy phân rất chậm bởi α-amylase cho tới disaccharide và monosaccharide Dưới

tác dụng của α-amylase, amylose bị phân giải khá nhanh thành oligosaccharide gồm

6-7 gốc glucose(vì vậy, người ta cho rằng α-amylase luôn phân cắt amylose thành

từng đoạn 6-7 gốc glucopiranose 1)

+ Sau đó, các poliglucose này bị phân cách tiếp tục tạo nên các mạch

polyglucose colagen cứ ngắn dần và bị phân giải chậm đến maltotetrose và

maltotriose và maltose Qua một thời gian tác dụng dài, sản phẩm thủy phân của

amylose chứa 13% glucose và 87% maltose Tác dụng của α-amylase lên

amylopectin cũng xảy ra tương tự nhưng vì không phân cắt được liên kết

α-1,6-glycoside ở chỗ mạch nhánh trong phân tử amylopectin nên dù có chịu tác dụng lâu

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-amylase, tinh bột có thể chuyển thành

maltotetrose, maltose, glucose và dextrin phân tử thấp Tuy nhiên, thông thường

α-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-amylase là tính chất đặc

trưng của nó Vì vậy, người ta thường gọi loại amylase này là amylase dextrin hóa

hay amylase dịch hóa

III ỨNG DỤNG CỦA ENZYME AMYLASE:

Hiện nay, việc sản xuất chế phẩm enzyme các loại đa và đang phát triễn mạnh

mẽ trên qui mô công nghiệp Thực tế đã có hàng nghìn chế phẩm enzyme bán trên thị

trường thế giới, các chế phẩm này đa được khai thác và tinh chế có mức độ tinh khiết

theo tiêu chuẩn công nghiệp và ứng dụng

Chế phẩm enzyme không chỉ được ứng dụng trong y học mà còn được ứng

dụng trong nhiều lãnh vực công nghiệp khác nhau, trong nông nghiệp, trong hóa

học… "ý nghĩa của việc sử dụng enzyme trong các lãnh vực thực tế không kém so

với ý nghĩa của việc sử dụng năng lượng nguyên tử"

Theo thời gian, enzym công nghiệp ngày càng được ứng dụng vào nhiều lĩnh

vực khác nhau, trong đó những enzym ứng dụng nhiều nhất là protease, cellulose,

ligase, amylase,… và một số enzym đặc biệt khác Sau đây là một số ứng dụng của

enzyme Amylase được sử dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau

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 một khối lượng rất

lớn Trong khối lượng này, thành phần tinh bột rất cao Để tăng hiệu suất sử dụng

năng lượng từ nguồn tinh bột, người ta thường cho thêm enzyme amylase vào

Enzyme amylase sẽ tham gia phân giải tinh bột tạo thành đường, giúp cho quá

trình chuyển hóa tinh bột tốt hơn

2 Ứng Dụng Của Enzyme Amylase Trong Dược Phẩm

Nguồn cung cấp enzyme amylase là vi khuẩn Bacillus subtilis với ưu điểm là

bền hơn trong môi trường acid của dạ dày so với diastase (amylase) lấy từ động vật

và vi nấm

Amylase được 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 cơ thể, amylase là hormon tuyến tuỵ ngoại tiết, có tác dụng chống phù

nề sau chấn thương hoặc sau mổ Điều trị triệu chứng phản ứng viêm kèm nhiễm

khuẩn đường hô hấp trên hoặc dưới Các sản phẩm chứa enzyme alpha- amylase

dùng Alpha-amylase là một loại enzyme mà sẽ kiểm soát lượng calo của cơ thể

Alpha-amylase là một men nội sinh có thể thủy phân tinh bột và các

polysaccharide (hoạt tính amylotic) bằng cách tấn công vào mối nối a-1,4 glucosidic

cho ra các dextrine, oligosaccharide và monosaccharide Alpha-amylase dùng trong

Neopeptine viên nang được lấy từ nguồn vi khuẩn Bacillus subtilis Amylase của vi

khuẩn cho đến nay có ưu điểm là bền hơn trong môi trường acid của dạ dày so với

diastase (amylase) lấy từ động vật và vi nấm

Sản phẩm chữa men tiêu hóa dành cho trẻ sơ sinh và trẻ em, kích thích tiêu

hóa, chống suy dinh dưỡng và các sản phẩm cùng loại:

3 Ứng Dụng Của Enzyme Amylase Trong Công Nghiệp Dệt

Trong công nghiệp dệt, người ta thường sử dụng enzym amylase của vi khuẩn

để tẩy tinh bột và làm cho vải mềm

Trong vải thô thường chứa khoảng 5% tinh bột và các tạp chất khác Do đó,

khi sử dụng chế phẩm enzym amylase của vi khuẩn vải sẽ tốt hơn Người ta thường sử

dụng lượng chế phẩm amylase khỏang 0,3-0,6 g/l dung dịch và thời gian xử lý 5-15

phút ở nhiệt độ 900C

Tuy nhiên ngoài chế phẩm enzym amylase có nguồn gốc từ vi khuẩn, hiện nay

người ta đã quan tâm đến việc sử dụng amylase từ nấm sợi Cho đến nay có rất

nhiều nước đã sử dụng enzym trong công nghiệp dệt để tăng khả năng cạnh tranh các

hàng vải, sợi Các nước sử dụng lượng enzym amylase nhiều nhất trong lĩnh vực này là

Mỹ, Nhật, Pháp, Đan Mạch

Ngoài ra, enzyme amylase cũng được nghiên cứu ứng dụng rộng rãi trong sản

xuất đường bột, sản xuất dextrin, maltodextrin, nha glucose, siro, glucose – fructose,

sản xuất tương và nước chấm…ở quy mô công nghiệp

NEOPEPTIN Liquid

4 Ứng Dụng Của Enzyme Amylase Trong Việc Tẩy Màu Giấy

Việc sử dụng enzyme để khử mực giấy loại trên

thế giới đã có thăm dò theo nhiều hướng và một số chủng

vi sinh, theo các công bố gần đây nhất cho thấy, enzyme

α-amylase đang có khả năng thúc đẩy quy trình khử mực

tốt

Nguyên lý hoạt động của enzyme là: chúng bẻ gãy

các mạch tinh bột trên mặt giấy, kéo theo sự làm long các

phân tử mang màu bám trên đó, tạo thuận lợi cho quá

trình tuyển nổi khử mực

Giai đoạn từ năm 2000, Viện Công nghiệp giấy và xenluylô đã đầu tư nghiên

cứu một cách tích cực về sử dụng enzyme trong công nghệ khử mực giấy loại, trong

đó đặc biệt chú trọng đối với chủng enzyme α-amylase

Kết quả đã nghiên cứu thành công và thiết lập quy trình công nghệ sử dụng

enzyme α-amylase để khử mực giấy loại có gia keo tinh bột

Nguyên liệu: giấy photocopy, giấy văn phòng loại, giấy in bằng mực laser một

mặt có gia keo tinh bột

Quy trình xử lý: bao gồm các bước ngâm và xử lý giấy loại bằng enzyme

α-amylase tại nhiệt độ thường, xử lý cơ hóa nhiệt: đánh tơi có pha trộn hóa chất và gia

nhiệt, ủ tại điều kiện nhiệt độ, pha loãng và tuyển nổi, rửa và cô đặc, thành phẩm

Hóa chất sử dụng: enzyme α-amylase, NaOH công nghiệp, Na2SiO3, H2O2,

chất hoạt tính bề măt, chất tạo bọt, dầu béo

Mẫu đối chứng không sử dụng enzyme α-amylase, các điều kiện công nghệ

khác không đổi

Hiệu quả: Thời gian ủ giảm 30%, mức dùng các loại hóa chất giảm 10 - 35%

tùy theo từng loại, giảm nhiều nhất là mức dùng NaOH (giảm 35%), độ trắng của bột

sau khử mực tăng 2,7 - 3,0% ISO, độ dài đứt tăng 1,5%, độ chịu gấp (đôi lần) tăng

14% và độ chịu xé tăng 28% Độ trắng cuối cùng đạt tối đa 87,0% ISO

Dịch vụ cung cấp: Hiện nay Viện Công nghiệp giấy và xenluylô có thể cung

cấp cho các đối tác có nhu cầu các dịch vụ kỹ thuật sau: thiết kế chế tạo và cung cấp