Ứng dụng của enzyme amilaza trong chế biến thực phẩm

Ứng dụng của enzyme amilaza trong chế biến thực phẩm

Hóa sinh học thực phẩm GVHD: Trần Thị Minh Hà BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM TIỂU LUẬN HÓA SINH HỌC THỰC PHẨM Đề tài: Ứng dụng của enzyme amylase trong công nghệ thực phẩm GVHD: Trần Thị Minh Hà Tổ: Nhóm 16 TP.HCM, ngày 11 tháng 5 năm 2014 Trang 1 Hóa sinh học thực phẩm GVHD: Trần Thị Minh Hà Lời mở đầu Với sự phát triển như vũ bão của ngành công nghệ enzyme như hiện nay người ta đã sử dụng enzyme để thay thế nhiều chất hóa học vừa giảm giá thành sản xuất vừa đảm bảo an toàn cho con người đồng thời tăng hàm lượng chất khoáng cũng như vitamin cần thiết cho con người. Trong ứng dụng của enzyme nổi bật như enzyme amylase hay còn gọi với tên khác là Diatase không những có ý nghĩa về mặt sinh lý, kinh tế mà còn ý nghĩa trong công nghệ sinh học, công nghệ sản xuất thuốc, công nghệ dệt, đặc biệt trong công nghệ thực phẩm. Cơ chế ứng dụng của enzyme trong công nghệ thực phẩm chủ yếu là sự thủy phân tinh bột để tạo sản phẩm cuối cùng là đường glucose. Enzyme amylase thuộc nhóm enzyme thủy phân xúc tác các phản ứng nội phân tử polysaccharide có mặt của nước. Enzyme amylase phân giải tinh bột, glucogen, polysaccharide thành malto, dextrin, glucose. Amylase được tinh sạch từ malt vào năm1835 bởi Anselme Payen, và Jean Persoz. Enzyme được thu nhận từ nhiều nguồn khác nhau như từ thực vật, động vật , vi sinh vật. Nhưng hiện nay người ta thường thu nhận enzyme chủ yếu từ vi sinh vật vì vi sinh vật sinh trưởng và sinh sản nhanh nên lượng sinh khối lớn và trong thời gian nhanh giảm chi phí sản xuất. Dựa vào đặc tính thủy phân tinh bột người ta ứng dụng trong việc sản xuất bia, rượu cồn, mì chính, bánh kẹo, bánh mì, glucose và mật,..v.v Trang 2 Hóa sinh học thực phẩm GVHD: Trần Thị Minh Hà 1 Tổng quan về enzyme 1.1 Enzyme amylase 1.1.1 Enzyme-amylase (1,4--glucan glucanhydrolase). Amylase là một hệ enzyme phổ biến trong thế giới sinh vật. các enzyme này thuộc nhóm enzyme thủy phân, xúc tác cho phân giải liên kết nội phân tử trong nhóm polysaccharide với sự tham gia của nước: R-R’ + H-OH  R-H + R’-OH Hình1. -amylase Enzyme cũng được chia làm 2 nhóm gồm: Endoamylase:  Trong endoamylase gồm có -amylase và nhóm enzyme khử nhánh. Nhóm enzyme khử nhánh gồm hai loại khử trực tiếp là Pullulanase và khử gián tiếp là Transglucosylase và maylo-1,6-glocosidase.  Các enzyme này thủy phân các liên kết bên trong của chuỗi polysaccharide. Enxoamylase:  Gồm có–amylase, - amylase. Đây là enzyme thủy phân tinh bột đầu không khử của chuỗi polysacchride.  Đặc tính của enzyme amilaza  Mỗi loại -amylase có một tổ hợp aminoacid đặc hiệu riêng. Amylase là một protein giàu tyrosine, trytophan, acid glutamic và aspartic. Các glutamic acid và aspartic acid chiếm khoảng ¼ tổng Hình 2: Cấu tạo của enxoamylase lượng amino acid cấu thành nên phân tử enzyme. -amylase có ít methionine và có khoảng 7-10 gốc cystein. –amylase là một metaloenzyme. Mỗi phân tử -amylase đều có chứa chứa từ một đến 30 nguyên tử gam Trang 3 Hóa sinh học thực phẩm GVHD: Trần Thị Minh Hà Ca/l 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. Do đó Ca còn có vai trò duy trì sự tồn tại của enzyme khi bị tác động bởi các nhân tố gây biến tính và của các enzyme phân giải protein. Nếu phân tử amylase bị loại bỏ hết Ca thì nó sẽ mất hết khả năng thuỷ phân cơ chất. Do đó hàm lượng Ca trong phân tử và nồng độ Mg 2+ cao nên –amylase bền với nhiệt độ cao hơn các enzyme khác. Các loại amylase đều bị kiềm hãm bởi các kim loại nặng như Cu, Ag, Hg. Một số kim loại như Li, Na, Cr, Mn, Zn, Co, Sn,không có ảnh hưởng mấy đến enzyme – amylase. Thành phần amino acid của –amylase của nấm mốcAspergillus như sau: amaline = 6.8; valine = 6.9; leucine = 8,3; isoleucine = 5.2; proline = 4,2; phenylalanine = 4.2; tyrosine = 9.5; trytophan = 4.0; xetine = 6.5; trionine = 10.7; cystine = 1,6 glutamic = 6.9; amide = 1.5. Không giống các –amylase khác, -amylase của nấm mốc co chứa phần phi protein là polysaccharide. Polysose này bao gồm 8 mol maltose, 1 mol glucose, 2 mol hexozamine trên 1 mol enzyme. 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. Amylase của nấm mốc hầu như chỉ tấn công những hạt tinh bột bị tổn thương. Sản phẩm cuối cùng của thủy phân amylase là glucose và maltose. Đối với nấm sợi tỉ lệ 1: 3,79. -amylase của nấm sợi không tấn công liên kết -1,6 glucoside của amylopectin, nên thủy phân nó sẽ tạo thành các dextrin tới hạn phân nhánh. Đây là một cấu trúc phân tử tinh bột do enzyme 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. Trang 4 Hóa sinh học thực phẩm GVHD: Trần Thị Minh Hà Khi dùng nồng độ amylase từ các nguồn vi sinh vật tương đối lớn có thể chuyển hóa 70-85% tinh bột thành đường lên men. Còn các –amylase của nấm mốc thì mức độ đường hóa đến glucose và maltose có thể lên đến 84-87%. 1.2 Tính chất vật lý Enzyme họat động ở điều kiện pH không giống nhau, pH tối thích cho hoạt động của –amylase từ nấm sợi là 4,0-4,8. –amylase của Aps. Oryzae bền vững với acid tốt hơn là –amylase của malt. ở pH = 3,6 và 0 0C, amylase của malt bị vô hoạt hoàn toàn sau 15-30 phút; –amylase vi khuẩn bị bất hoạt đến 50% trong khi đó hoạt lực của –amylase nấm sợi hình như không giảm bao nhiêu. Trong dung dịch – amylase dextrin hoá của nấm sợi đen có thể chịu được pH từ 2,5-2,8 . Ở 0 0C và pH = 2,5 nó chỉ bất hoạt hoàn toàn trong một giờ. Nhiệt độ tối thích cho hoạt động xúc tác của –amylase từ các nguồn khác nhau cũng không đồng nhất, –amylase của nấm sợi rất nhạy cảm đối với tác nhân nhiệt độ. Nhiệt độ tối thích của nó là 500C và bị vô hoạt ở 700C. Trong dung dịch đệm –amylase của nấm mốc Aps. Oryzae rất nhạy với xúc tác ở nhệt 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, –amylase của nấm sợi này bị vô hoạt hoàn toàn. Amylase dễ tan trong nước, trong dung dịch muối và rượu loãng. Trọng lượng phân tử của –amylase nấm mốc 45.000-50.000D. protein của các –amylase có tính acid yếu và có tính chất của globuline. Điểm đẳng điện nằm trong vùng pH 4,24,5. 1.3 Đặc tính của enzyme amylase: 1.3.1 Khả năng dextrin hóa: Enzyme thủy phân tinh bột thành dextrin và một ít maltoza. Dextrin có khả năng hoạt hóa cao, đặc trưng cho tính chất của enzyme này. Trang 5 Hóa sinh học thực phẩm GVHD: Trần Thị Minh Hà 1.3.2 Cơ chế tác dụng của enzyme amylase 1.3.2.1 α – amylase Hình 3: Cơ chế tác dụng của enzyme Nó không chỉ thủy phân hồ tinh bột mà nó thủy phân cả hạt tinh bột nhưng với tốc độ rất chậm. Quá trình thủy phân tinh bột bởi enzyme 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 một lượng lớn phân tử α –dextrin. Độ nhớt của hồ tinh bột giảm nhanh chóng. Tinh bột dextrin phân tử lượng thấp Sang giai đoạn 2 ( giai đoạn đường hóa ): các phân tử α –dextrin tiếp tục bị thủy phân tạo ra các tetra – trimaltose không màu với thuốc thử Iodine. Các chất này bị thủy phân rất chậm bở iα – amylase cho đến khi tạo thành các disaccharide và cuối cùng là monosaccharide. Dextrin → tetra – trimaltose→ disaccharide và monosaccharide Dưới tác dụng của α – amylase, amylose bị phân giải khá nhanh thành oligosaccharide gồm 6 – 7 gốc glucose.Sau đó, các poliglucose này bị phân cách tiếp tục tạo thành các mạch polyglucose collagen cứ ngắn dần và bị phân giải chậm đến Trang 6 Hóa sinh học thực phẩm GVHD: Trần Thị Minh Hà maltotetrose, maltotriose và malto. Qua thời gian tác dụng dài, sản phẩm thủy phân của amylose chứa 13% glucose và 87% maltose: Amylose → oligosaccharide →→ 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 đường glucose ( 19% ) và maltose ( 72% ) còncó 8% đường isomaltose và dextrin phân tử thấp: Amylopectin → Tóm lại: dưới tác dụng của α – amylase, tinh bột có thể chuyển thành glucose, maltose, maltotetriose, dextrin phân tử thấp.Tuy nhiên, thông thường α – amylase chỉ thủy phân tinh bộ thành chủ yếu là dextrin phân tử thấp và một ít maltose. Khả năng dextrin hóa cao là một đặc trưng cơ bản của α – amylase. Do vậy, người ta còn gọi α – amylase là amylase dextrin hóa hay amylase dịch hóa. 1.3.2.2 Cơ Amylase (-1,4 glucan – montohydrolase 3.2.1.2) chất tác dụng là tinh bột, glucogen,polysaccharide - amylase súc tác sự thủy phân các liên kết - 1,4 glucan, phân cát tuần tự từ đầu khôg khử của mạch. Maltose tạo thnàh có cấu hình , vì thế amylase này được gọi là - amylase. Tác dụng của lên tinh bột có thể biễu diễn lên sơ đồ sau: Tinh bột Hình 4: -amylase 54 – 58 maltose + 42-46 % - dextrin. (Glycogen ) Nếu cho cả - amylase và α – amylase cùng đồng thời tác dụng lên tinh bột thì tinh bột bị thủy phân tới 95%. 1.3.2.3 Glucoamylase (α – 1,4 glucan – glucohydrolase 3.2.1.3) hay – amylase. Trang 7 Hóa sinh học thực phẩm GVHD: Trần Thị Minh Hà Glucoamylase thủy phân liên kết α – 1,4 glucan trong polysaccharide, tách tuần tự từng gốc glucose một khỏi đầu không khử của mạch. Glucoamylase có khả năng xúc tác liên kết α – 1,4 và α – 1,6 glucan. Glucoamylase là exoenzyme, nó thủy phân polysaccharide từ đầu không khử để tạo ra glucose. Khi thủy phân tinh bột cùng với glucose còn có thể tạo thành Hình 5: Glucoamylase các α – oligosaccharide. Ngoài các liên kết α – 1,4 và α – 1,6 glucoside, glucoamylase còn có khả năng thủy phân các liên kết α – 1,2 và α – 1,3 glucoside. Glucoamylase có khả năng thủy phân hoàn toàn tinh bột, glycogen, amylopectin, dextrin, isomaltose và maltose tới glucose. Các ơ chất cấu tạo phân nhánh (amylopectin, glucogen, - dextrin) bị glucoamylase tấn công với vận tốc khá lớn. so với tốc độ thủy phân các cơ chất khác nhau bằng glucoamylase tinh thể cho thấy rằng các polysaccharide phân tử lớn thì bị thủy phân nhanh hơn là các phân tử thấp. 2 ỨNG DỤNG CỦA ENZYME AMYLASE Bảng 1: Một số lĩnh vực ứng dụng của enzyme amylase Enzim được sử dụng Lĩnh vực sản xuất Sản xuất bánh mì Công nghiệp bánh kẹo Công nghiệp rượu Sản xuất bia Sản xuất sản phẩm rau Chế biến thức ăn cho trẻ con Sản xuất các mặt hang từ quả Của vi khuẩn Của nấm mốc + + + + + + + + + + + + + + Hiện nay việc sản xuất chế phẩm enzyme các loại đã và đang phát triển trên quy mô công nghiệp. Với sự phát triển nền công nghiệp nhanh như vũ bão như hiện nay con người đã tận dụng tối đa nguồn enzyme để sản xuất nhiều ngành công nghiệp Trang 8 Hóa sinh học thực phẩm GVHD: Trần Thị Minh Hà thực phẩm, công nghệ sinh công nghiệp dệt may trong y học, nông nghiệp, trong hóa học…đặc biệt trong công nghệ thực phẩm như sản xuất bia, rượu cồn, bột ngọt, đường mạch nha, kẹo bánh v.v.. 2.1 Ứng dụng amylase trong sản xuất bia Bia là một loại đồ uống giải khát có cồn nhẹ chứa nhiều chất dinh dưỡng như vitamin, khoáng rất tốt cho cơ thể nếu sử dụng hợp lý. Hiện nay người ta ứng dụng enzyme amylase trong sản xuất bia rất nhiều nhờ vào cơ chế tác dụng của nó. 2.1.1 Nguyên liệu chính Hình 6: BiaĐể sản xuất bia bao gồm bốn thành phần chủ yếu là nước, malt, nấm men, hoa houblon. Hình 5: Bia Hình 7: Nguyên liệu chính để sản xuất bia Trang 9 Hóa sinh học thực phẩm GVHD: Trần Thị Minh Hà Các chủng vi sinh vật : Saccharomyces cerevisizae ( lên men nổi) Saccharomyces cerevisidae (Lên men chìm) 2.1.2 Quy trình sản xuất bia : Gạo H2O Malt Nghiền Nghiền Hóa gạo Hóa malt H2O Lọc Houplon Làm lạnh Thùng lên men Hình 6: Quy trình sản xuất bia Đóng chai Hình 8: Quy trình sản xuất bia 2.1.3 Sự tham gia của enzyme Các nước sử dụng enzim amylase của malt để thủy phân tinh bột trong malt, sau đó đến giai đoạn rượu hóa bởi nấm men Saccharomyces.sp. khi đại mạch chuyển từ trạng thái hạt sang trạng thái nảy mầm emzim amylase sẽ được tổng hợp và khi đó enzim sẽ thuỷ phân tinh bột tạo ra năng lượng và vật chất cho sự tạo thành mầm. Quy Trang 10 Hóa sinh học thực phẩm GVHD: Trần Thị Minh Hà trình sản xuất bia gồm hai giai đoạn chủ yếu là: đường hóa và rượu hóa. Để có được đường làm nguyên liệu cho nấm men sinh trưởng để tạo sản phẩm trung gian giúp con người tận dụng trong sản xuất rượu thì quá trình đường hóa là vô cùng quan trọng. Nó được xem như một nền móng vững chắc trong sản xuất bia. Và để chuyển từ tinh bột có trong malt thành đường chỉ có enzyme amylase mới có chuyển với hiệu xuất cao nhất vì cơ chất của enzyme là tinh bột nên nó có thể chuyển hầu hết tinh bột có trong hạt một cách hiệu quả. Cơ sở khoa học của việc sử dụng enzyme amylase của malt ở chỗ, khi đại mạch chuyển từ trạng thái hạt sang trạng thái nảy mầm (malt), enzyme amylase sẽ tự tổng hợp và khi đó enzyme này sẽ thủy phân tinh bột có trong hạt tạo ra năng lượng và vật chất cho sự tạo thành mầm. Như vậy việc đường hóa enzyme của chính nó khi đó hạt chỉ tổng hợp ra lượng enzyme vừa đủ để phân hủy lượng tinh bột vó trong hạt. Như thế cần rất nhiều malt để sản xuất bia ở quy mô lớn,vì thế chi phí nguyên liệu cao cho sản xuất. Để hạn chế tối thiểu lượng malt sử dụng mà vẫn đảm bảo được chất lượng của bia đồng thời thủy phân hết tinh bột có trong malt người sản xuất đã bổ sung enzyme amylase để thủy phân tinh bột. việc ứng dụng enzyme vào trong công nghệ, những nhà sản xuất bia không sử dụng 100% nguyên liệu là malt đại mạch mà có sự pha trộn một số hạt ngũ cốc như gạo, ngô, lúa mì, yến mạch theo một công thức nào đó tùy sản phẩm bia tạo ra. Lý do là một phần để tạo hương vị cho bia, màu sắc, độ cồn cho người tiêu dùng đồng thời giảm được giá thành nguyên liệu mà vẫn giữ được hương thơm đặc trưng cho bia. Các quá trình thủy phân tinh bột của enzyme amylase trong quá trình đường hóa. –amylase phân cắt dần dần mạch amylose và amylopectin để tạo nên các chuỗi ngắn hơn tạo mạch dextin ở nhiệt độ tối thích 72 0C-750C, chứa 12 gốc glucose. Các chuỗi này được -amylase tiếp tục phân cắt ra chuỗi có hai gốc (maltose), từ đầu không khử. Sự phân cắt của -amylase diễn ra lâu hơn sự phân cắt mạch dài của – amylase. Trang 11 Hóa sinh học thực phẩm GVHD: Trần Thị Minh Hà Do có sự khác nhau về độ dài của các mạch mà ngoài sự tạo thành maltose còn tạo ra glucose, maltotriose. Trong quá trình phân cắt amylopectin luôn luôn hình thành các chuỗi chứa 2-3 gốc glucose có mối liên kết 1,6 đó là các dextrin mà cả – và – amylose đều không phân cắt được liên kết này. Các sản phẩm thủy phân tinh bột hình thành trong quá trình đường hóa liên quan đến hoạt động của nấm men. Maltotriose: có thể lên men được bởi một số chủnh nấm men lên men nổi S.cerevisiae. Tuy nhiên nó chỉ được lên men sau khi maltose lên men hết. Maltose và các disaccharide khác được nấm men lên men dễ dàng (loại trừ đường lên men chủ yếu). Glucose: là đường mà nấm men lên men sử dụng đầu tiên trong quá trình lên men.Đặc điểm của nguồn amilaza từ vi sinh vật Các enzyme đường hóa do vi sinh vật tổng hợp nên, mặc dầu cùng lúc tác dụng lên cơ chất tinh bột, nhưng lại khác nhau về tính chất, cơ chế tác dụng cũng như sản phẩm cuối cùng của sự thủy phân. Đối với nấm mốc Aspergillus trong canh trường của chúng thường có những enzyme sau: Đa số chủng của loài aspergillus oryzae có nhiều - amilaza, song có rất ít glucoamilaza và glucozytransferaza. ở mốc đen (A. niger, A. awamori) và một số loài khác thì có tỉ lệ ngược lại. - amilaza. Tùy theo yêu cầu về chất lượng sản phẩm và đặc tính riêng của từng nguồn amilaza để sử dụng enzim amilaza một cách hợp lý. Trong sản xuất bánh mì không thể dùng chế phẩm của enzim amilaza của vi khuẩn vì lẽ dextrin sẽ tạo ra quá nhiều ngay cả khi nướng, do đó chất lượng bánh sẽ xấu. 2.2 Trong sản xuất mì chính: Mì chính là muối mono natri của acid L- glutamic C5H8NO4Na. Hiện nay người Trang 12 Hóa sinh học thực phẩm GVHD: Trần Thị Minh Hà ta sản xuất bột ngọt chủ yếu bằng phương pháp lên men nhờ enzyme vừa tiết kiệm chi phí vừa an toàn cho người sử dụng. Để cung chất dinh dưỡng cho vi sinh vật sinh trưởng người ta thường sử dụng enzyme để thủy phân tinh bột tạo ra đường cho enzyme sử dụng. 2.2.1 Nguyên liệu: Tinh bột, rỉ đường, tinh bột chứa amylose và amyloectin, rỉ đường là phấn còn lại sau khi tách đường Hình 9: Bột ngọt tinh khiết của mía. Hình 10: Nguyên liệu trong sản xuất bột Các chủng vi sinh vật tham gia lên men là: Corymebacterium hydrocacb ngọt clustus, Brevibacterium. 2.2.2 Sự tham gia của enzyme: amylase được sử dụng trong giai đoạn thủy phân tinh bột hoặc rỉ đường để tạo đường glucose làm nguyên liệu cho vi sinh vật lên men. Enzyme thường được sử dụng là amylase và amylase. Quá trình sản xuất bột ngọt chủ yếu trải qua bốn giai đoạn như sau:  Giai đọan 1: công đoạn thủy phân tinh bột.  Giai đoạn 2:quá trình lên men.  Giai đoạn 3: quá trình trao đổi ion tách acid glutamic ra khỏi dung dịch lên men.  Giai đoạn 4: trung hòa, tinh chế glutamat tinh khiết. Người ta ứng dụng enzyme trong sản xuất bột ngọt chủ yếu qua công đọan thủy phân tinh bột. Trang 13 Hóa sinh học thực phẩm Đầu tiên: GVHD: Trần Thị Minh Hà -amylase Tinh bột Thủy phân -1,4- amylase dextrin + maltose + glucose Sau đó: Tinh bột amylase glucose Thủy phân bằng enzyme -amylase, amylase của các hạt hạt nảy mầm hoặc của các chủng nấm mốc để thủy phân tinh bột thành đường. 2.3 Ứng dụng của enzyme amylase trong sản xuất rượu cồn. Rượu cồn hay được gọi là rượu trắng gồm rất nhiều loại như: rượu đế, rượu gạo, rượu nếp, rượu bầu đá. Rượu cồn rất được ưa thích trên thị trườn g Việt Nam. Hình 11: Hình ảnh về rượu cồn 2.3.1 Nguyên liệu chính Để sản xuất rượu cồn: chủ yếu tinh bột, tuy nhiên ở mỗi nước có thể sử dụng nguyên liệu khác nhau. Ví dụ như ở Mỹ người ta sử dụng nguyên liệu từ bột ngô để sản xuất rượu cồn, còn ở Brazin thì sử dụng bột mì, các nước khác thì sử dụng gạo hoặc tấm từ gạo. quá trình sản xuất cồn qua hai giai đoạn: giai đoạn đường hóa và rượu hóa. Trang 14 Hóa sinh học thực phẩm GVHD: Trần Thị Minh Hà 2.3.2 Sự tham gia của enzyme Người ta thường ứng dụng enzyme trong giai đoạn đường hóa. Chỉ có cách thủy phân tinh bột duy nhất là từ enzyme không thể thủy phân từ acid được. Trong giai đoạn này nhờ quá trình đường hóa enzyme thủy phân tinh bột thành đường làm nguyên liệu cho nấm men sử dụng trng quá trình rượu hóa tiếp theo. Enzyme đóng vai trò đặc biệt trong sản xuất rượu. Nếu không có enzyme thì không thể sản xuất được rượu vì quá trình đường hóa không thể xảy ra vì nấm men không thể sử dụng tinh bột để sinh trưởng được. Người Nhật đã biết sử dụng enzym của nấm mốc trong quá trình đường hóa để sản xuất rượu Sake để sản xuất rượu. Người Trung Quốc đã sử dụng nhiều loại nấm mốc để đường hóa trong sản xuất rượu cách đây 4000 năm. Giai đoạn rượu hóa: nhờ nấm men Saccharomyces cerevisiae, cũng có thể xem đây là một quá trình áp dụng enzyme. Quá trình rượu hóa là quá trình hết sức phức tạp, trải qua nhiều giai đoạn chuyển hóa từ đường thành cồn nhờ sự chuyển hóa từ đường thành cồn nhờ sụ tham gia của nhiều enzyme khác nhau. Điểm khác nhau với enzyme amylase là ở chỗ các enzyme tham gia quá trình rượu hóa nằm trong tế Gạo bào nấm men. việc điều khiển các quá trình chuyển hóa bởi enzyme trong tế bào thực chất là quá trình trao đổi chất của nấm men trong môi trường chứa đường. Làm sạch Nấu H2O Làm nguội Bánh men Trộn men Nghiền mịn Lên men lỏng Chưng cất Trang 15 Rượu Hóa sinh học thực phẩm GVHD: Trần Thị Minh Hà Hình 12: Sơ đồ sản xuất rượu 2.4 Ứng dụng của enzyme amylase trong sản xuất bánh mì. Bánh mì được xem là nguồn lượng thực chính của người châu Âu, được sản xuất từ lúa mì Hình 13: Bánh mì 2.4.1 Nguyên liệu Từ các hạt ngũ cốc như: lúa mì, lúa nước, ngô, khoai mì. Tuy nhiên, chỉ có tinh bột là nguyên liệu sản xuất chính. 2.4.2 Sự tham gia của Hình 14: Lúa mì, bột mì enzyme Trong sản xuất bánh mì người ta sử dụng cả hai loại enzyme amylase và amylase, các enzyme náy sẽ thủy phân tinh bột thành đường. Trang 16 Hóa sinh học thực phẩm GVHD: Trần Thị Minh Hà Đồng thời có sự tham gia của nấm men Saccharomyces cerevisiae sẽ dễ dàng chuyển hóa chúng thành cồn, CO 2, làm tăng thể tích của bánh và tạo ra màu sắc hương vị. Nguồn enzyme thường được sử dụng enzyme từ malt, tuy nhiên trong những năm gần đây malt dần được thay thế từ nấm sợi. Các chế phẩm enzyme từ nấm sợi không chỉ chứa amylase mà còn chứa protease và một số enzyme khác rất có lợi cho quá trình lên men. Chế phẩm enzyme này chủ yếu thu nhận từ Aspergillus oryzae Khi trong tinh bột có amylase hoạt động thì tạo thành CO 2 trong quá trình nhào bột xảy ra theo chiều hướng tăng và đạt cực đại ở giờ thứ tư của quá trình lên men. như vậy sự tạo thành lượng khí tự nhiên liên tục là nhờ hoạt động của amylase đưa vào trong tinh bột. 2.5 Ứng dụng enzyme trong sản xuất kẹo 2.5.1 Mục đích: Sử dụng enzyme trong sử dụng trong sản xuất để sản xuất kẹo để là tăng mùi vị , sử dụng enzyme amylase và protese để tăng hàm lượng các amino acid tự do và tăng lượng đường khử . các amino acid có trong khối bột sẽ cùng tham gia vào phản ứng oxy hóa khử và kết quả tạo cho bánh quy có mùi vị và màu hấp dẫn. Hình 14: Một số loại bánh kẹo Trang 17 Hóa sinh học thực phẩm GVHD: Trần Thị Minh Hà 2.5.2 Sự tham gia của enzyme Nếu chỉ tận dụng enzyme có sẵn trong tinh bột thì hiệu quả không cao, vì thế người ta bổ sung enzyme amylase và protese trong quá trình thủy phân tinh bột để thủy phân hoàn toàn lượng tinh bột thành đường khử và các amino acid tham gia vào quá trình oxy hóa khử tạo hương vị thơm ngon và màu sắc đặc trưng cho bánh. Đường glucose, nước - caroten, nước Hòa tan, lọc Hòa tan Nấu kẹo Chất béo, đánh trộn, Đánh trộn, bổ sung tinh xốp dầu Tạo hình, bao gói Đóng thành phẩm Quy trình sản xuất bánh kẹo Hình 16: Quy trình sản xuất bánh kẹo 2.6 Ứng dụng enzyme trong sản xuất glucose và mật Chúng ta đã biết tinh bột có thể thu được các phẩm vật đường khác nhau. Khi thủy phân tinh bột bằng acid cũng như bằng enzyme amylase sẽ thu được mật. Mật glucoza hay mật maltoza thường được dùng trong sản xuất bánh kẹo và trong sản xuất các sản phẩm ăn kiêng cho trẻ em và người bệnh. Hình 17: Mật Trang 18 Hóa sinh học thực phẩm GVHD: Trần Thị Minh Hà -Hiện nay nhiều nước như: Nhật, Mỹ, …đã sản xuất glucoza đi từ tinh bột bằng enzyme glucoamylase, nhưng trong các chế phẩm enzyme glucoamylase luôn luôn chứa cả glucotransferaza do đó sẽ làm giảm tính chấ tcủa glucoza, làm cho glucoza khô kết tinh và ảnh hưởng xấu đến chất lượng thực phẩm. Vì vậy tốt hơn hết là nên chọn những chủng nấm mốc không tạo raglucotransferaza (ta có thể hấp thụ nó bằng đất sét chua bằng cách khử hoạt tính của nó bằng acid hoặc kiềm) -Glucoamylase bền trong một khoảng PH rộng, những nấm mốc chứa nhiều glucoamylase A.Awarnor, Rhizopus, đặc biệt là Rhizopus từ canh trường bề mặt của nấm mốc này. 3 Nguồn thu nhận 3.1 Động vật: Enzyme amylase có trong tụy tạng của động vật.Tụy tạng là ống dạng chùm, dài , lớn, nằm ngang phía sau dạ dày, giữa lá lách và tá tràng. Chiều dài của tụy tạng khoảng 30 – 35 cm, và nặng khoảng 80 – 150g. bên trong có những vách ngăn nhỏ chia tụy tạng thành Hình 18 : Tụy tạng động vật nhiều tùy nhỏ. Tụy tạng vừa có chức năng nội tiết vừa có chức năng ngoại tiết. 3.2 Thực vật Được lấy từ nhiều nguồn khác nhau. Đại mạch (Hordeum sativum): có giống hai hàng và giống nhiều hàng (4,6 hàng). Trong đó người ta sử dụng đại mạch hai hàng để sản xuất malt làm bia, những loại còn lại để làm thức ăn cho gia súc. Trang 19 Hóa sinh học thực phẩm GVHD: Trần Thị Minh Hà Lúa (Oryza sativa L): chủ yếu ở vùng Đông Nam Á Ngô (Zea mays): có nhiều loại ngô: ngô đá, ngô bột, bột răng ngựa. hạt ngô có màu trắng, màu vàng hay hồng. ngô màu vàng do có sự hiện diện của carotenoid và zeaxanthine ở trong nội nhũ, ngô màu hồng là do trong nội nhũ của ngô có anthocyanin. 3.3 Vi sinh vật: Malt Ngày nay do ưu thế về Hình nhiều19: mặt, VSV trở thành nguồn thu enzyme chủ đại. những chủng VSV tạo nhiều amylase thường được phân lập từ các nguồn tự nhiên. VSV tạo amylase được nhiều hơn cả là nấm sợi, giả nấm men và vi khuẩn, còn xạ khuẩn thì ít hơn. Các giống nấm sợi thường dùng là giống nấm sợi Aspergillus, Rhizopus Nấm men và giả nấm men thuộc các giống Candida, Saccharomyces. Endomycopsy, endomyces cũng tạo amylase. Hình 20: Saccharomyces Nhiều vi khuẩn có khả năng tạo lượng lớn amylase như: Bac.Polymyxa, Phytomonas destructans, Bact.Cassavanum, Clostridium acetobutylium. Pseudomonas saccharophila… các vi khuẩn ưa nhiệt có khả năng sinh trưởng nhanh và phát triển tốt ở nhiệt độ cao nên khi nuôi chúng ít bị nhiễm VSV khác. Đáng chú ý là Trang 20 Hóa sinh học thực phẩm GVHD: Trần Thị Minh Hà Bac.Diastaticus, Bac.Stearothermophilus, Bac.Coagulans, Bac.circulans. trong nhóm xạ khuẩn rất hiếm gặp loại tạo amylase mạnh mẽ, tuy nhiên cũng có một số chẳng hạn như xạ khuẩn ưa nhiệt . micromonosporavulgaris 42 có khả năng tạo một lượng nhỏ α-amylase hoạt động ở 650C cùng với proteinase và các enzyme khác. 4 KẾT LUẬN: Amylase có ba loại là -amylase, amylase, amylase. Amylase là enzyme thuộc nhóm thủy phân, cơ chất của enzyme là tinh bột và glycogen. Thủy phân tinh bột qua nhiều giai đoạn tạo ra sản phẩm cuối cùng là maltose và glucose. Amylase có rất nhiều ứng dụng trong công nghiệp như công nghệ hóa học, y học, công nghệ dệt may, đặc biệt ở đây đề cập đến công nghệ thực phẩm. Cơ chế ứng dụng là việc thủy phân tinh bột tạo thành đường làm nguyên liệu cho việc sản xuất. Nổi bật đó là sản xuất bia, rượu cồn, bánh mì, bánh kẹo, glucose và mật…. Trang 21 Hóa sinh học thực phẩm GVHD: Trần Thị Minh Hà 5 TÀI LIỆU THAM KHẢO. Bài giảng Hóa sinh học thực phẩm, Trường ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Đào Sao Mai (chủ biên), Hóa sinh học thực phẩm,Nxb Khoa học và kỹ thuật. Lê Ngọc Tú (chủ biên), Lê Văn Chứ, Đặng Thị Thu, Phạm Quốc Thăng, Nguyễn Thị Thịnh, Bùi Đức Lợi, Lưu Duẩn, Lê Doãn Diên, Hóa sinh công nghiệp,Nxb Khoa học và kỹ thuật, 2002 Hoàng Đình Hòa, 1998, Công nghệ sản xuất malt và bia, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật. GS.TS. Nguyễn Thị Hòa (chủ bên), PGS.TS. Nguyễn Đức Lượng, PGS.TS. Giang Thế Bình, Công nghệ sản xuất mì chính và các sản phẩm lên men cổ truyền. Trang 22 Hóa sinh học thực phẩm GVHD: Trần Thị Minh Hà MỤC LỤC Trang 23 [...]... men Chế phẩm enzyme này chủ yếu thu nhận từ Aspergillus oryzae Khi trong tinh bột có amylase hoạt động thì tạo thành CO 2 trong quá trình nhào bột xảy ra theo chiều hướng tăng và đạt cực đại ở giờ thứ tư của quá trình lên men như vậy sự tạo thành lượng khí tự nhiên liên tục là nhờ hoạt động của amylase đưa vào trong tinh bột 2.5 Ứng dụng enzyme trong sản xuất kẹo 2.5.1 Mục đích: Sử dụng enzyme trong. .. khác thì có tỉ lệ ngược lại - amilaza Tùy theo yêu cầu về chất lượng sản phẩm và đặc tính riêng của từng nguồn amilaza để sử dụng enzim amilaza một cách hợp lý Trong sản xuất bánh mì không thể dùng chế phẩm của enzim amilaza của vi khuẩn vì lẽ dextrin sẽ tạo ra quá nhiều ngay cả khi nướng, do đó chất lượng bánh sẽ xấu 2.2 Trong sản xuất mì chính: Mì chính là muối mono natri của acid L- glutamic C5H8NO4Na... điểm của nguồn amilaza từ vi sinh vật Các enzyme đường hóa do vi sinh vật tổng hợp nên, mặc dầu cùng lúc tác dụng lên cơ chất tinh bột, nhưng lại khác nhau về tính chất, cơ chế tác dụng cũng như sản phẩm cuối cùng của sự thủy phân Đối với nấm mốc Aspergillus trong canh trường của chúng thường có những enzyme sau: Đa số chủng của loài aspergillus oryzae có nhiều - amilaza, song có rất ít glucoamilaza... chỗ các enzyme tham gia quá trình rượu hóa nằm trong tế Gạo bào nấm men việc điều khiển các quá trình chuyển hóa bởi enzyme trong tế bào thực chất là quá trình trao đổi chất của nấm men trong môi trường chứa đường Làm sạch Nấu H2O Làm nguội Bánh men Trộn men Nghiền mịn Lên men lỏng Chưng cất Trang 15 Rượu Hóa sinh học thực phẩm GVHD: Trần Thị Minh Hà Hình 12: Sơ đồ sản xuất rượu 2.4 Ứng dụng của enzyme. .. chất của enzyme là tinh bột nên nó có thể chuyển hầu hết tinh bột có trong hạt một cách hiệu quả Cơ sở khoa học của việc sử dụng enzyme amylase của malt ở chỗ, khi đại mạch chuyển từ trạng thái hạt sang trạng thái nảy mầm (malt), enzyme amylase sẽ tự tổng hợp và khi đó enzyme này sẽ thủy phân tinh bột có trong hạt tạo ra năng lượng và vật chất cho sự tạo thành mầm Như vậy việc đường hóa enzyme của chính... học thực phẩm GVHD: Trần Thị Minh Hà Đồng thời có sự tham gia của nấm men Saccharomyces cerevisiae sẽ dễ dàng chuyển hóa chúng thành cồn, CO 2, làm tăng thể tích của bánh và tạo ra màu sắc hương vị Nguồn enzyme thường được sử dụng enzyme từ malt, tuy nhiên trong những năm gần đây malt dần được thay thế từ nấm sợi Các chế phẩm enzyme từ nấm sợi không chỉ chứa amylase mà còn chứa protease và một số enzyme. .. còn ở Brazin thì sử dụng bột mì, các nước khác thì sử dụng gạo hoặc tấm từ gạo quá trình sản xuất cồn qua hai giai đoạn: giai đoạn đường hóa và rượu hóa Trang 14 Hóa sinh học thực phẩm GVHD: Trần Thị Minh Hà 2.3.2 Sự tham gia của enzyme Người ta thường ứng dụng enzyme trong giai đoạn đường hóa Chỉ có cách thủy phân tinh bột duy nhất là từ enzyme không thể thủy phân từ acid được Trong giai đoạn này... loại là -amylase, amylase, amylase Amylase là enzyme thuộc nhóm thủy phân, cơ chất của enzyme là tinh bột và glycogen Thủy phân tinh bột qua nhiều giai đoạn tạo ra sản phẩm cuối cùng là maltose và glucose Amylase có rất nhiều ứng dụng trong công nghiệp như công nghệ hóa học, y học, công nghệ dệt may, đặc biệt ở đây đề cập đến công nghệ thực phẩm Cơ chế ứng dụng là việc thủy phân tinh bột tạo thành đường... tổng hợp ra lượng enzyme vừa đủ để phân hủy lượng tinh bột vó trong hạt Như thế cần rất nhiều malt để sản xuất bia ở quy mô lớn,vì thế chi phí nguyên liệu cao cho sản xuất Để hạn chế tối thiểu lượng malt sử dụng mà vẫn đảm bảo được chất lượng của bia đồng thời thủy phân hết tinh bột có trong malt người sản xuất đã bổ sung enzyme amylase để thủy phân tinh bột việc ứng dụng enzyme vào trong công nghệ,... trong sử dụng trong sản xuất để sản xuất kẹo để là tăng mùi vị , sử dụng enzyme amylase và protese để tăng hàm lượng các amino acid tự do và tăng lượng đường khử các amino acid có trong khối bột sẽ cùng tham gia vào phản ứng oxy hóa khử và kết quả tạo cho bánh quy có mùi vị và màu hấp dẫn Hình 14: Một số loại bánh kẹo Trang 17 Hóa sinh học thực phẩm GVHD: Trần Thị Minh Hà 2.5.2 Sự tham gia của enzyme ... công nghệ thực phẩm Cơ chế ứng dụng enzyme công nghệ thực phẩm chủ yếu thủy phân tinh bột để tạo sản phẩm cuối đường glucose Enzyme amylase thuộc nhóm enzyme thủy phân xúc tác phản ứng nội phân... sinh học thực phẩm GVHD: Trần Thị Minh Hà Tổng quan enzyme 1.1 Enzyme amylase 1.1.1 Enzyme- amylase (1,4 glucan glucanhydrolase) Amylase hệ enzyme phổ biến giới sinh vật enzyme thuộc nhóm enzyme. .. thấp ỨNG DỤNG CỦA ENZYME AMYLASE Bảng 1: Một số lĩnh vực ứng dụng enzyme amylase Enzim sử dụng Lĩnh vực sản xuất Sản xuất bánh mì Công nghiệp bánh kẹo Công nghiệp rượu Sản xuất bia Sản xuất sản phẩm