Enzyme Amylase

Tinh bột, cùng với protein và chất béo là một thành phần quan trọng bậc nhất trongchế độdinh dưỡng của loài người cũng nhưnhiều loài động vật khác.

Nhĩm 4

Enzyme Amylase

Lớp 08DTP06

MỤ C LỤ C

Giới thiệu chung 3

A Giới thiệu I Khái niệm Enzyme 4

II Enzyme Amylase là gì 4

III Lịch sử phát hiện 5

B Tổng quan về Enzyme Amylase I Phân loại

6

II Hệ Enzyme Amylase 7

1 Enzyme α-Amylase 7

2 Enzyme β-Amylase 11

3 Enzyme γ -Amylase 13

4 Oligo 1,6-glucosidase 14

5 Enzyme pullulanase 15

6 α-glucosidase hay maltase 14

III Cơ chất 15

1 Tinh bột 15

2 Glycogen 16

IV Cơng nghệ lên men và thu nhận Enzyme Amylase 17

1 Nguồn thu nhận 17

2 Thu nhận Enzyme Amylase từ thực vật 19

3 Thu nhận Enzyme Amylase từ vi sinh vật 22

V Phương pháp xác định hoạt độ 28

1 Đơn vị đo hoạt độ 28

2 Xác định hoạt độ Enzyme α-Amylase theo Rukhliadeva 28

3 Xác định hoạt độ Enzyme glucoamylase ( γ -Amylase ) 29

4 Điều kiện cần và đủ để thu nhận Amylase cĩ hoạt lực cao 29

C Ứng dụng Enzyme Amylase I.Ứng dụng trong sản xuất Bia 3 3 II.Ứng dụng trong sản xuất Bánh mì 3 7 III Ứng dụng trong sản xuất Siro 38

IV.Ứng dụng trong sản xuất cồn 41

V Ứng dụng trong sản xuất bánh kẹo 42

VI.Ứng dụng trong sản xuất Glucose và Mật 4 3 VII.Ứng dụng trong chế biến thức ăn gia súc 4 3 VIII Ứng dụng trong cơng nghiệp dệt 43

Tài liệu tham khảo 4 5

- 2 –

THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN

nhất trongchế 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 )

Trong quá trình tiêu hóa chúng bị thủyphân thành đường glucose là chất tạo

nên nguồn năng lượng chính trong thực phẩm

Ngoài ra tinh bột còn giữ vai trò quan trọng trong công nghiệp thực

phẩm do những tính chất hóa lý của chúng Tinh bột thường được dùng làm

chất tạo độ nhớt sánh cho cácthực phẩm dạng lỏng, là tác nhân làm bền cho

thực phẩm dạng keo, là các yếu tố kết dính và làm đặc để tạo độ cứng, độ đàn

hồi cho nhiều loại thực phẩm Bên cạnh đó, tinh bột còn được dùng trong các

ngành 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), cònriêng 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 thuỷ 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 sản phẩm quan trọng như: rượu cồn, rượu

vang, bia, các loại acid hữu cơ, amino acid,… Trước đây người ta hay dùng

acid hoặc H2SO4 để thủy phân tinh bột Nhưng kết quả cho thấy, thuỷ phân

bằng acid rất khó kiểm soát và thường tạo nhiều sản phẩm không mong muốn

và không đápứng tiêu chuẩn an toàn thực phẩm trong khi giá thành lại cao Cho

nên hiện nay để thủy phân tinh bột người ta thường sử dụng Enzyme Amylase

thu nhận từ thực vật hoặc các loại vi sinhvật

Ngoài ra, Amylase còn có nhiều ưu điểm hơn khi sử dụng acid để thuỷ

phân tinh bột như năng lượng xúc tác thấp, không yêu cầu cao về thiết bị sử

dụng, giảm chi phí cho quá trình tinh sạch dịch đường Nguồn Amylase có thể

lấy từ mầm thóc, mầm đại mạch ( malt ), hạt bắp nảy mầm, hay từ nấm mốc,…

Trong đó Amylase được thu nhận từ malt với số lượngnhiều nhất, chủ yếu

dùng trong sản xuất bia.Nguyên liệu cho sản xuất Enzyme thường làgạo, bắp,

khoai mì,… đây là những nguồn nguyên liệu rẻ tiền có thể tìm thấy dễ dàng ở

nướcta Cho nên đây là một lợi thế và là hướng phát triển mạnh có thể làm cơ

sở cho nhiều ngành khác phát triển

- 3 –

Nhóm 4

Enzyme Amylase

Lớp 08DTP06

A Giới Thiệu

I Khái niệm Enzyme:

Trong cơ thể sống (các tế bào) luôn luôn xảy ra quá trình trao đổi chất

Sự trao đổichất ngừng thì sự sống không còn tồn tại Quá trình trao đổi của một

chất là tập hợp của rấtnhiều các phản ứng hóa học phức tạp Các phản ứng này

có liên quan chặt chẽ với nhau vàđiều chỉnh lẫn nhau Enzyme là hợp chất

protein xúc tác cho các phản ứng hóa học đó Chúngcó khả năng xúc tác đặc

hiệu các phản ứng hóa học nhất định và đảm bảo cho các phản ứngxảy ra theo

một chiều hướng nhất định với tốc độ nhịp nhàng trong cơ thể sống

Enzyme có trong hầu hết các loại tế bào của cơ thể sống Chính do

những tác nhân xúctác có nguồn gốc sinh học nên Enzyme còn được gọi là các

chất xúc tác sinh học(biocatalysators) nhằm để phân biệt với các chất xúc tác

hóa học

Chúng là chất xúc tác sinh học không chỉ có vai trò quan trọng trong quá

trình sinhtrưởng, phát triển của mọi sinh vật mà nó còn giữ vai trò rất quan

trọng trong công nghệ chếbiến thực phẩm, trong y học, trong kỹ thuật phân

tích, trong công nghệgen và bảo vệ mộitrường

II Enzyme Amylase là gì?

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

Enzyme nàythuộc nhóm Enzyme thủy phân, xúc tác phân giải liên kết nội phân

tử trong nhómpolysaccharide với sự tham gia của nước

RR’ +H-OH → RH +R’OH

Amylase thủy phân tinh bột, glycogen và dextrin thành glucose, maltose

và dextrinhạn chế Các Enzyme Amylase có trong nước bọt (còn được gọi là

ptyalin), trong dịch tiêuhóa của người và động vật, trong hạt nảy mầm, nấm

sợi, xạ khuẩn, nấm men và vi khuẩn.Trong nước bọt của người có ptyalin

nhưng ở một số loại động vật có vú thì không có nhưngựa, chó, mèo Ptyalin

bắt đầu thủy phân tinh bột từ miệng và quá trình này hoàn tất ở ruộtnon nhờ

Amylase của tuyến tụy (còn được gọi là amylopsin) Amylase của malt thủy

phântinh bột lúa mạch thành disaccharide làm cơ chất cho quá trình lên men

nghiệp, y tế, và nhiều lĩnh vực kinh tế khác, đặc biệt là trong ngành công

nghiệp thực phẩm

III Lịch sử phát hiện

1814: Kirchoff, Saint Petercburg chứng minh hạt lúa mạch nảy mầm có tác

dụng

chuyển hóa tinh bột thành đường ở nhiệt độ từ 4000C – 6000C

Năm 1833, Payen và Perso (Pháp) thêm cồn vào dịch chiết này, thu được

kết tủa cókhả năng phân giải tinh bột thành đường, và đặt tên là Diastase (xuất

phát từ tiếng Hy Lạp,diastatics, có nghĩa là phân giải, đó là Amylase) Sau này

theo đề nghị của Duclo, Enzymephân giải tinh bột được gọi là Amylase

Năm 1851: Leuchs đã phát hiện nước bọt cũng có khả năng phân giải

tinh bột thànhđường Sau đó, các Enzyme Amylase trong nước bọt, trong dịch

tiêu hóa của người và độngvật, trong hạt nảy mầm, nấm mốc, nấm men và vi

khuẩn bắt đầu được quan tâm nghiên cứu

Năm 1862, Danilevxki đã tách được Amylase của tuyến tụy bằng phương pháp

Năm 1971, Uxtinilov và cộng sự bằng phương pháp điện di trên gel

poliacrylamid đãxác định được sự có mặt của một lượng lớn α-Amylase và

glucoamylase trong canh trườngnấm mốc và một lượng nhỏ các phân đoạn có

hoạt lực dextrinase và transglucosilase

Hiện nay các nước trên thế giới sản xuất hàng trăm tấn chế phẩm

Enzyme, trong đóNhật là nước có truyền thống lâu đời nhất, sau đó đến Anh,

Pháp, Mỹ, Đan Mạch, ThụyĐiển, đặc biệt hãng Novo của Đan Mạch là 1

trong những hãng sản xuất Enzyme nổi tiếngtrên thế giới Bên cạnh đó trong

những năm gần đây các nước Đông Âu và Trung Quốc cũngbắt đầu nghiên cứu

và sản xuất Enzyme

Nếu như ở Tây Âu mạch nha từ lúa mạch là nguồn Enzyme chủ yếu cho

việc chuyểnhóa tinh bột thành đường, thì ở Viễn Đông Amylase thường được

sản xuất từ nấm mốc trênmôi trường nuôi cấy là các loại ngũ cốc có chứa tinh

bột Như hãng Novo đã có nhiều chếphẩm Enzyme Amylase đang được sử

dụng rộng rãi trong các ngành cơng nghiệp như: Cơngnghiệp sản xuất rượu bia,

cơng nghiệp sản xuất bột giặt, cơng nghiệp giấy…

B Tổng quan về Enzyme Amylase

I Phân loại :

Hiện nay, cĩ sáu loại Enzyme Amylase được xếp vào 2 nhĩm: Endoamylase (

Enzyme nội bào ) và Exoamylase ( Enzyme ngoại bào )

- Endoamylase : gồm cĩ α-Amylase (EC 3.2.1.1) và nhĩm Enzyme khử nhánh

Nhĩm nzyme khử nhánh này được chia thành hai loại: khử trực tiếp là

pullulanase ( hay α-dextrin6-glucanohydrolase ) (EC 3.2.1.41); khử gián tiếp là

transglucosylase (hay oligo-1,6-glucosidase) (EC 3.2.1.20) và

amylo-1,6-glucosidase (EC 3.2.1.10) Các Enzyme này thủyphân các liên kết bên trong

của chuỗi polysaccharide

-Exoam ylas e Đây là những Enzyme thủy phân tinh bột tử đầu khơng khử của

chuỗi olysaccharide Nhĩm này gồm cĩ:

+ β-Amylase (EC 3.2.1.2)

+ Amyloglucosidase (glucoamylase hay γ-Amylase) (EC 3.2.1.3)

( cĩ một sơ đồ)

* Sự khác biệt giữa các loại Enzyme Amylase:

- Các loại Enzyme Amylase khơng chỉ khác nhau ở đặc tính mà cịn khác nhau

ở pH hoạt động và tính ổn định với nhiệt

- Tốc độ phản ứng của Amylase phụ thuộc vào pH, nhiệt độ, mức độ

polyme hĩa củacơ chất Các Enzyme Amylase cĩ nguồn gốc khác nhau sẽ cĩ

tính chất, cơ chế tác dụng và sảnphẩm cuối cùng của quá trình thủy phân khác

nhau

- Amylase cĩ nguồn gốc khác nhau sẽ cĩ thành phần, tính chất, nhiệt độ hoạt

động, pH tối ưu và các đặc điểm thủy phân khác nhau

II Hệ Enzyme Amylase:

1 Enzyme α-Amylase (α-1,4-glucanohydrolase) (EC 3.2.1.1):

a) Cấu tạo:

Enzyme α-Amylase là protein cĩ phân tử lượng thấp, thường nằm trong khoảng

50.000 đến 60.000 Dal Cĩ một số trường hợp đặc biệt như α-Amylase từ lồi

vi khuẩn Bacillus macerans cĩ phân tử lượng lên đến 130.000 Dal.Đến nay

người ta đã biết rất rõ các chuỗi acid amin của 18 loại α-Amylase nhưng chỉ cĩ

2 loại α-Amylase là taka-Amylase từ Apergillus orysee và α-Amylase của tụy

lợn được nghiên cứu kỹ về hình thể khơng gian cấu trúc bậc 3 Mới đây các

THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN

nghiên cứu về tính đồng nhất của chuỗi mạch acid amin và về vùng kịnước cho

thấy các chuỗi mạch acid amin của tất cả các Enzyme α-Amylase đều có cấu

trúcbậc 3 tương tự nhau

Cấu trúc không gian của α-Amylase b) Cơ chế tác dụng của α-Amylase:

Amylase từ các nguồn khác nhau có nhiều điềm rất giống nhau

α-Amylase có khảnăng phân cắt các liên kết α-1,4-glucoside nằm ở phía bên

trong phân tử cơ chất ( tinh bộthoặc glycogen ) một cách ngẫu nhiên, không

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

phân cả hạt tinh bột nguyên song với tốc độ 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 phântạo 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 thủyphân tiếp tục tạo ra các tetra-trimaltose không cho màu với iodine

Các chất này bị thủy phânrất chậm bởi α-Amylasecho tới disaccharide và

monosaccharide Dưới tác dụng của α-Amylase, amylose bị phân giải khá

nhanh thành oligosaccharide gồm 6 - 7 gốc glucose ( vìvậy, người ta cho rằng

α-Amylase luơn phân cắt amylose thành từng đoạn 6 - 7 gốcglucopiranose 1 )

+ Sau đĩ, các poliglucose này bị phân cắt tiếp tục tạo nên các mạch

polyglucosecolagen cứ ngắn dần và bị phân giải chậm đến maltotetrose,

maltotriose và maltose Qua mộtthời 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 khơng phân cắt đượcliên kết

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

dụnglâu thì sản phẩm cuối cùng, ngồi các đường nĩi trên ( 72% maltose và

19% glucose ) cịn cĩdextrin phân tử thấp và isomaltose 8%

Tĩm lại, dưới tác dụng của α-Amylase, tinh bột cĩ thể chuyển thành

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

α-Amylase chỉ thủy phântinh bột chủ yếu thành dextrin phân tử thấp khơng cho

màu với Iodine và một ít maltose Khảnăng dextrin hĩa cao của α-Amylase là

tính chất đặc trưng của nĩ Vì vậy, người ta thườnggọi loại Amylase này là

Amylase dextrin hĩa hay Amylase dịch hĩa

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

+ Giai đoạn dextrin hĩa:

Α-Amylase Tinh bột → dextrin phân tử lượng thấp

+ Giai đoạn đường hĩa:

Dextrin → tetra và trimaltose → di & monosaccharide

c) Đặc tính α-Amylase

α-Amylasetừ các nguồn khác nhau cĩ thành phần amino acid khác nhau, mỗi

loại α- Amylase cĩ một tổ hợp amino acid đặc hiệu riêng α-Amylase là một

protein giàu tyrosine, α-Amylase, acid glutamic và aspartic Các glutamic acid

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

Enzyme:

+ α-Amylase cĩ ít methionine và cĩ 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 lỗng

+ Protein của các α-Amylase cĩ tính acid yếu và cĩ tính chất của globuline

Điểm đẳng điện nằm trong vùng pH=4,2 - 5,7 ( Bernfeld P, 1951 )

THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN

α-Amylase làmột metaloEnzyme Mỗi phân tử α-Amylase đều có chứa

1-30 nguyêntử gam Ca/mol, nhưng không ít hơn 1 - 6 nguyên tử gam/mol Ca

tham gia vào sự hình thànhvà ổn định cấu trúc bậc 3 của Enzyme, duy trì hoạt

động của Enzyme ( Modolova, 1965 ) Dođó, Ca còn có vai trò duy trì sự tồn

tại của Enzyme khi bị tác động bởi các tác nhân gây biếntính và tác động của

các Enzyme phân giải protein Nếu phân tử α-Amylase bị loại bỏ hết Cathì nó

sẽ hoàn toàn bị mất hết khả năng thủy phân cơ chất α-Amylase bền với nhiệt

độ hơncác Enzyme khác Đặc tính này có lẽ liên quan đến hàm lượng Ca trong

phân tử và nồng độMg2+ Tất cả các Amylase đều bị kiềm hãm bởi các kim

loại nặng như Cu2+, Ag+, Hg2+ Một sốkim loại như : Li+, Na+, Cr3+, Mn2+,

Zn2+, Co2+, Sn2+, Cr3+, không có ảnh hưởng mấy đến α-Amylase Một đặc

điểm cần lưu ý là hầu hết α-Amylase khá bền với tác động của proteasenhư

pepsin, trypsin, papain

Thành phần amino acid của α-Amylase ở nấm mốcAspergillus như sau (

g/100 gprotein ): 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 ) Khônggiống các α-Amylase khác,

Amylase củaAsp.orysee có chứa phần phi protein làpolysaccharide Polyose

này bao gồm 8 mol maltose, 1 mol glucose, 2 mol hexosemin trên 1mol

Enzyme ( Akabori et amilose, 1965 ) Vai trò của polyose này vẫn chưa rõ,

song đã biếtđược rằng nó không tham gia vào thành phần của trung tâm hoạt

động và nằm ở phía trongphân tử Enzyme

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

thương tổn Sảnphẩm cuối cùng của thủy phân Amylase là glucose và maltose

Đối với nấm sợi tỉ lệ là 1:3,79( Hanrahan, Caldwell, 1953 ) Fenikxova và

Eromsina (1991) cho biết rằng các maltopentosevà maltohexose bị thủy phân

theo sơ đồ sau:

G5 → G4 + G1; G6→G2 + G4 hay 2G3 ( chính ) hoặc G5 + G1 ( ít )

α-Amylase của nấm sợi không tấn công liên kết α-1,6 glucoside của

amylopectin, nênkhi thủy phân nó sẽ tạo thành các dextrin tới hạn phân nhánh

Đây là một cấu trúc phân tửtinh bột do Enzyme α-Amylase phân cắt tạo thành

dextrin tới hạn phân nhánh

Sản phẩm thủy phân cuối cùng của tinh bộtdưới tác dụng của Amylase

nấm sợi chủyếu là maltose, thứ đến là maltotriose Nồng độ α-Amylase của

VSV tương đối lớn cĩ thểchuyển hĩa 70 - 85% tinh bột thành đường lên men

Cịn các α-Amylase của nấm mốc thìmức độ đường hĩa đến glucose và maltose

cĩ thể lên tới 84 - 87%

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

khơng giốngnhau pH tối thích cho hoạt động của α-Amylase từ nấm sợi là 4,0

- 4,8 ( cĩ thể hoạt động tốttrong vùng pHtừ 4,5 - 5,8 ) Theo số liệu của

Liphis,pH tối thích cho hoạt động dextrin hĩavà đường hĩa của chế phẩm

Amylase từAsp.orysee trong vùng 5,6 - 6,2 Cịn theo số liệu củaFenixova thì

pH tối thích cho hoạt động dextrin hĩa của nĩ là 6,0 - 7,0

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

p.or ys ee bềnvững đối với acid tốt hơn là α-Amylase của malt và vi

khuẩnBac.s ubtilis Ở pH= 3,6 và 0oC,α-Amylase của malt bị vơ hoạt hồn

tồn sau 15 - 30 phút; α-Amylase vi khuẩn bị bất hoạtđến 50%, trong khi đĩ

hoạt lực của α-Amylase của nấm sợi hình như khơng giảm bao nhiêu(

Fenilxova, Rmoshinoi 1989) Trong dung dịch α-Amylase nấm sợi bảo quản tốt

ở pH= 5,0- 5,5 ; α-Amylase dextrin hĩa của nấm sợi đen cĩ thể chịu được pH

từ 2,5-2,8 Ở 0oC và pH=2,5 , nĩ chỉ bị bất hoạt hồn tồn sau 1 giờ

Nhiệt độ tối thích cho hoạt động xúc tác của α-Amylase từ các nguồn

khác nhau cũngkhơng đồng nhất, α-Amylase của nấm sợi rất nhạy cảm đối với

tác động nhiệt Nhiệt độ tốithích của nĩ là500C và bị vơ hoạt ở700C (

Kozmina, 1991 )

THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN

Trong dung dịch đệm pH = 4,7 , α-Amylase củaAsp.orysee rất nhạy với

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

nó chỉ còn 22 - 29%, hoạtlực đường hóa còn 27 - 85% Ở 500C trong 2 giờ,

α-Amylase của nấm sợi này bị vô hoạt hoàntoàn ( Miller và cộng sự )

(co mot bảng)

2 Enzyme β-Amylase (β-1,4-glucan-maltohydrolase) (EC 3.2.1.2):

a) Cấu tạo:

β-Amylase hiện diện phổ biến ở thực vật, đặc biệt là hạt nảy mầm Ở

trong các hạt ngũcốc nảy mầm, β-Amylase xúc tác sự thuỷ phân các liên kết

1,4 α-glucan trong tinh bột ,glucogen và polysaccharide, phân cắt từng nhóm

maltose từ đầu không khử của mạch Maltose được tạo thành do sự xúc tác của

β-Amylase có cấu hình β

Ở ngũ cốc, β-Amylase tham gia vào sự phân giải của tinh bột trong quá

trình nảy mầmcủa hạt Ở lúa, β-Amylase được tổng hợp trong suốt quá trình

của hạt và hầu như không đượctổng hợp ở hạt khô Ở lúa mạch, Enzyme có mặt

ở trong hạt khô, nó được tích lũy trong suốtquá trình phát triển của hạt, khi ở

dạng liên kết, Enzyme này là một phân tử có trọng lượngphân tử là 64.000 Da

và khi bị phân cắt bởi một protease sẽ được phóng thích dưới dạng tự dovà có

khối lượng phân tử là 59.000 Da

b) Cơ chế tác dụng của β-Amylase:

β-Amylase là một Enzyme ngoại bào (exoenzyme) Tiến trình phân giải

bắt đầu từ đầukhông khử của các nhánh ngoài cùng cơ chất β-Amylase phân

cắt các liên kết α-1,4glucoside nhưng khi gặp liên kết α-1,4 glucoside đứng kế

cận liên kết α-1,6glucoside thìnó sẽ ngừng tác dụng Phần polysaccharide còn

lại là dextrin phân tử lớn có chứa rất nhiềuliên kết α-1,6 glucoside và được gọi

β-Amylase là một albumin , tâm xúc tác có chứa nhóm –SH , nhóm X-COOH

và vòngimidazol của các gốc histidine và là Enzyme ngoại bào (exoEnzyme )

β-Amylase khơng bền khi cĩ Ca2+, β-Amylase bị kìm hãm bởi Cu2+, Hg2+,

urea,iodineoacetamide, iodine, ozon…

β-Amylase chịu nhiệt kém hơn α-Amylase nhưng bền hơn với acid.β-Amylase

bịbất hoạt ở nhiệt độ 700C Nhiệt độ tối thích của β-Amylase là 550C, pH 5,1 –

5,5

Tham gia vào cơ chế tác dụng của β-Amylase thường cĩ một nhĩm

caboxyl thể hiệntính chất ái nhân và một nhĩm imidazol thể hiện tính chất ái

electron Sự nghịch đảo hình thểcủa cacbon anome (C1) được thực hiện nhờ

việc tạo thành hợp chất đồng hố trị trung giankiểu este axetal giữa cacbon

anome và nhĩm cacboxyl của tâm hoạt động Sau đĩ este này bịphân huỷ bởi

tác động của 1 phân tử nước lên nhĩm cacboxyl để giải phĩng ra α-maltose và

hồn nguyên nhĩm cacbxyl của Enzyme

Các đặc tính của β-Amylase

(bảng)

3 Enzyme γ-Amylase (glucoamylase) (EC 3.2.1.3):

a) Cấu tạo:

γ-Amylase ( glucoamylase hay α-1,4-glucan-glucohydrolase ) là những

Enzyme cĩ thể thuỷ phân được cả hai kiểu liên kết của các mạch α-glucan để

giải phĩng ra ở dạng β

Glucoamylase hayγ-Amylasechủ yếu được tạo ra bởi các vi sinh vật Đặc biệt

là kiểu nấm mốc aspergillus, penicillium và Rhizopus

Amyloglucosidase từ nấm mốc là các protein cĩ khối lượng phân tử lượng dao

động rất lớn từ 27.000 đến 112.000 Dal tuỳ thuộc vào nguồn gốc của Enzyme

Nĩi chung thì các amyloglucosidase đều chứa các gốc mêthioni,

tritophan, và một nửagốc cystein Tuy nhiên mối quan hệ giữa chuỗi acid amin,

cấu trúc bậc 3 và hoạt động củaEnzyme vẫn chưa được làm sáng tỏ tất cả các

amyloglucosidase từ nấm mốc đều làglucoprotein chứa từ 5 - 20% gluxit trong

đĩ chủ yếu là các mono saccharid glucose mannose,galactose và glucosamin

Các amyloglucosidase chủ yếu được tạo nên từ hai isoEnzyme I và II

khác nhau ở khảnăng thuỷ phân tinh bột ở trạng thái rắn và bởi độ bền của

chúng Amyloglucosidase I tự hấpthụ và thuỷ phân tinh bột ở trạng thái rắn,

ngược lại amyloglucosidase II khơng cĩ cả hai tinhchất này

b) Cơ chế hoạt động:

Amyloglucosidase cĩ thể giải phĩng ra β-D-glucose bằng cách thuỷ phân

lặp lại nhiềulần các liên kết α-1,4 của mạch α-glucan từ đầu khơng khử, chúng

cũng thuỷ phân được cácliên kết α-1,6 và α-1,3 nhưng rất chậm (10 - 30 lần )

THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN

Tốc độ thuỷ phân cũng phụ thuộc vàobản chất của các liên kết kề cận với các

liên kết glucozit được thuỷ phân , cũng như kíchthuớc và cấu trúc của cơ chất

bị thuỷ phân Nhất là với các α-glucan mạch dài ( amylose vàamylopectin ) thì

bị thuỷ phân nhanh hơn là với các maltodextrin và các oligosaccharit

c) Tính chất:

Glucoamylase có khả năng thuỷ phân các liên kếtα-1,4 lẫn α-1,6

glucoside Khi thuỷphân liên kết α-1,4-glucan trong chuỗi polysaccharide,

glucoamylase tách lần lượt từng phântử glucose ra khỏi đầu không khử của

mạch để tạo ra glucose Enzyme này có nhiều tên gọikhác nhau: α-1,4 ;

α-1,6-glucan-4; 6-glucohydrolase; glucoamylase; amyloglucosidase;

taka-Amylase B; γ-Amylase… Là Enzyme ngoại bào

Ngoài các liên kết α-1,4 và α-1,6 glucoside , glucoamylase còn có khả năng

thuỷ phân các liên kết α-1,2 và α-1,3 glucoside

Glucoamylase có khả năng thuỷ phân hoàn toàn tinh bột , glucogen ,

amylopectin ,dextrin , panose , iso maltose và maltose thành glucose, mà không

cần có sự tham gia cuả cácloại Enzyme khác Glucoamylase thuỷ giải các

polysaccharide có phân tử lớn nhanh hơn so ới các chất có phân tử nhỏ Các

polisaccharide có nhánh như amylopectin, glucogen, β-

dextrin bị glucoamylase thủy phân khá nhanh

Đa số glucoamylase có hoạt lực cao nhất ở vùng có pH 3,5 – 5,5 và nhiệt

độ 500C Nó bền với acid hơn α-Amylase nhưng kém bền hơn trong rượu,

acetone và không được bảovệ bởi Ca2+

4 Oligo 1,6-glucosidase (dextrinase tới hạn) (EC 3.2.1.10)

Enzyme này có thể thuỷ phân liên kết α-1,6 – glucoside trong isomaltose,

panose vàcác dextrin tới hạn thành đường có thể lên men được Enzyme này có

ở VSV nhưng đồng thờicũng có trong các hạt nảy mầm ( đại mạch, thóc nảy

mầm ) Ngoài oligo–1,6–glucosidase, hệdextrinase của hạt ngũ cốc , hạtnảy

mầm còn có amylopectin–1,6–glucosidase hay R–Enzyme và dextrin–1,6–

glucoside hay amylo–1,6–glucoside hay dextrin-6-glucocanhydrolase Hai loại

Enzyme này đều thuỷ phân dextrin triệt để hơnα-Amylase vàβ-Amylase do đó

trong dung dịch thuỷ phân có nhiều maltose hơn

Nhiệt độ tối thích cho các hoạt động của các dextrinase là 400C và pH tối thích

là 5,1

5 Enzyme pullulanase (α-dextrin6-glucosidase) (EC 3.2.1.41)

Enzyme này có thể thuỷ phân các liên kết α-1,6 của tinh bột, glucogen,

pululan và cácdextrin tới hạn Điều đáng chú ý là sự định vị của các liên kết

α-1,6 cĩ ảnh hưởng lớn đến tácđộng của Enzyme Đặc biệt là sự cĩ mặt của hai

liên kết α-1,4 nằm liền kề bên liên kết α-1,6là điều kiện cần thiết cho Enzyme

phân cắt liên kết này

Pullulanase phân giải các liên kết α-1,6 glucoside bị bao quanh tứ phía

bởi các liên kếtα-1,4 Nĩ cịn cĩ khả năng thủy phân cả những dextrin phân

tửthấp chỉ gồm cĩ hai gốcmaltose nối nhau bằng liên kết α-1,6 glucoside Tác

dụng hiệp đồng của α-Amylase vàpullulanase làm nĩ bị thủy phân hồn tồn

6 α-glucosidase hay maltase (α-D,glucoside-glucohydrolase) (EC 3.2.1.20)

Nhiều loại nấm sợi sản sinh Enzyme này Giống như glucomylase, nĩ

thủy phânmaltose thành glucose nhưng khơng thủy phân tinh bột Maltase và

glucozyltranferase là mộtEnzyme đồng nhất vừa cĩ khả năng thủy phân liên kết

α-1,4, trong các glucopiranoside vừacĩ khả năng chuyển các gốc glucoside

sang đường và rượu

II I Cơ chất:

Cơ chất tác dụng của Amylase là tinh bột và glucose

1 Tinh bột: là nhĩm Cacbonhydrat ở thực vật, cĩ chủ yếu trong các loại củ

như khoai

lang, khoai tây, khoai mì…, trong các hạt ngũ cốc, các loại hạt và cĩ cơng thức

tổng quát là(C6H12O6)n Hạt tinh bột cĩ hình dáng rất khác nhau với kích

thước từ 2 đến 15µm Tinh bộtkhơng nước cĩ khối lượng riêng khoảng 1,633 –

1,648

- Tinh bột là chất keo háo nước điển hình cấu tạo từ amylose – mạch thẳng và

amylopectin.Tỷ số amylose và amylopectin trong tinh bột thường vào khoảng 1

: 4 Cả hai đều tạo nhữnggốc α-D-glucose Amylo cĩ cấu tạo mạch thẳng

Chúng được liên kết bởi các nối α-1,4glucozit và α-1,6 glucozit nên tạo thành

nhiều nhánh Ngồi amylose và amylopectin trongtinh bột cịn cĩ chứa một

lượng nhỏ các chất khác như muối khống, chất béo, protit… Hàmlượng chung

của chúng khoảng 0,2 – 0,7%

- Tinh bột khơng hịa tan trong nước lạnh, trong rượu và ete Amylose dễ tan

trong nước nĩngvà tạo nên độ nhớt của dung dịch Amylopectin khi hịa tan

trong nước nĩng tạo dung dịch rấtnhớt

- Trong nước nĩng tinh bột sẽ hút nước trương nở và tạo dạng gel Mức độ

trương của tinhbột phụ thuộc nhiệt độ Khi tăng dần nhiệt độ, dịch tinh bột sẽ

biến thành dạng keo và gọi làhồ tinh bột Nhiệt độ làm cho hồ tinh bột cĩ độ

nhớt cực đại gọi là nhiệt độ hồ hĩa của tinhbột Trong thực tế luơn luơn tồn tại

THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN

một giới hạn nhiệt độ hồ hóa, vì tinh bột của nguyên liệubất kì đều gồm nhiều

hạt có kích thước khác nhau

+Amylos e: có cấu tạo chuỗi không phân nhánh, mạch thẳng cấu tạo từ

các gốc α–D-glucopyranosyl, liên kết với nhau bởi gốc α-1,4 glucoside, dài

khoảng 300 – 1000 gốcglucose, xoắn theo chiều lò xo mỗi xoắn có 6 gốc

glucose tạo thành hình lục giác Cấu trúcxoắn được giữ vững nhờ các liên kết

hidro được tạo thành giữa các nhóm OH tự do Bêntrong xoắn có thể kết hợp

với các nguyên tử khác Cùng với amylopectin, các phân tửamylose tham gia

tạo nên cấu hình hạt tinh bột ở thực vật Ví dụ Amylose tạo thành màu xanhkhi

tác dụng với Iodine, nếu đun nóng liên kết hidro bị cắt đứt, chuỗi amylose bị

duỗi thẳngdo bị tách ra khỏi amylose dung dịch mất màu xanh

Amilose thường được phân bố ở phần bên trong của hạt tinh bột Dung dịch

amylose có độ nhớt thấp hơndung dịch amilopectin Amylose bị kết tủa bởi

ancol butylic

+ Am ylopectin:Là một polyme mạch nhánh, được cấu tạo từ các gốcα-D-

glucopyranosylliên kết với nhau bởi α-1,4 và α-1,6 glucozit Mức độ polyme

hóa tửamylopectin có thể lên đến giá trị hàng triệu Cấu trúc phân mạchcủa nó

bao gồm 1 nhánhtrungtâm ( chứa liên kết 1-4 ) từ nhánh này phát ra cácnhánh

phụ có chiều dài khoảng vàichục gốc glucose Khối lượng phân tử của

amylopectin khoảng 500000 - 1 triệu.Amylopectin được phân bố mặt ngoài hạt

tinh bột Dung dịchamylopectin có độ nhớt cao khi đun nóng làm thay đổi sâu

sắc và không thuận ngịch cấu trúc phân tử amilopectin gây ratrạng thái hồ hoá

tinh bột Tinh bột có thể bị thuỷ phân dưới tác dụng của Enzyme Amylasehoặc

acid tạo thành các sản phẩm có khối lượng phân tử thấp hơn gọi là dextrin Các

dextrinnày có thể bị thuỷ phân hoàn toàn tạo thành các gốc glucose Như vậy

sản phẩm thuỷ phânhoàn toàn tinh bột là glucose tuy nhiên ở những điều kiện

xác định, dưới tác dụng củaEnzyme disaccharit mantose lại là sản phẩm chủ

yếu trong sản phẩm thuỷ phân tinh bột

Cấu trúc của Amylose và Amylopectin

2 Glycogen :

Glycogen cũng thuộc glucan, là polysaccharide dự trữ ở người và động vật Phân tửglycogen có công thức chung là (C6H10O5)n cũng phân nhánh giống như phân tử amilopectinnhưng mức độ phân nhánh nhiều hơn Phần lớn các gốc glucose trongphân tửkết hợp vớinhau qua liên kết α -1,4 glucozit , liên kết α-1,6-glucozit ở chỗ phân nhánh của phân tử.Glycogen bị thuỷ phân dưới tác dụng của Enzyme amylasehoặcacid Khi thuỷ phân hoàntoàn glycogen nhận được α-D-glucose Glycogen hoà tan trong nước nóng, cho màu đỏ tímhoặc đỏ nâu với iot

Glycogen cósố mạch nhiều hơn tinh bột Phân tử lượng ở trong khoảng 2 – 3 triệuDa Glycogen dễ tan trong nước, nếu như chúng ta ăn quá nhiều Carbohydrate thì cơ thểchúng ta sẽ chuyển hóa chúng thành chất béo dự trữ Ở động vật và người glucogen chủ yếutập trung ở gan

IV Công nghệ lên men và thu nhận Enzyme Amylase:

1 Nguồn thu nhận:

Enzyme Amylase có trong các tế bào sinh vật , động thực vật , các loại nấm

mốc

Muốn thu nhận Enzyme cần chiết rút ra khỏi tế bào

Trong cơ thể sinh vật, Enzyme ở trong tế bào chất và các cấu tử tạo nên tế bào

nhưnhân microsom … Enzyme không có khả năng đi qua màng tế bào, để đi

vào dung dịch chiết.Vì vậy việc đầu tiên là cần phải phá vỡ màng tế bào Việc

phá vỡ cấu trúc tế bào có thể sửdụng một số cách sau :

+ Biện pháp cơ học nhưnghiền xay với bột thuỷ tinh , cát thạch anh hoặc máy

xay đồng hoá…

+ Bằng dung môi hữu cơ như butanol, axeton, glycerin, etyl axetat …

+ Bằng sóng siêu âm, tia X, tia UV…

Sau khi nghiền nhỏ Enzyme được chiết rút bằng nuớc hay dung dịch đệm thích

hợp, hoặc dung dịch muối trung tính …

Dung dịch thu được sau khi chiết ngoài Enzyme còn có các tạp chất khác

nhưprotein phi Enzyme, muối, gluxit …

Chúng ta cần loại bỏ để thu nhận Enzyme có độ tinh khiết cao Có

rấtnhiềuphươngpháp tinh sạch Enzyme sau đây là một số phương pháp cơ bản

được sử dụng rộng rãi và có hiệu quả :

+ Để loại muối và tạp chất có trọng lượng phân tử nhỏ ta dùng phương

pháp thẩm tíchqua màng bán thấm Tinh chất của màng này sẽ cho chất có

trọng lượng phân tử nhỏ đi qua Các chất có trọng lượng phân tử lớn bị giữ lại

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 30-35cm,và nặng khoảng 80-150g Bên trong có những

vách ngăn nhỏ chia tụy tạng thành nhiều thùynhỏ Tụy tạng vừa có chức năng

nội tiết vừa có chức năng ngoại tiết

Thu nhận Amylase từ động vật phần lớn là từ dịch tụy tạng 98% tụy

tạng được cấutạo từ các tế bào ngoại tiết hoặc là tế bào tuyến Các tế bào này

tiết Enzyme tiêu hố vào trongtá tràng

b) Thực vật:

Được lấy từ nhiều nguồn như:

- Đại mạch (Hordeum sativum): cĩ giống hai hàng và giống nhiều hàng (4,6

hàng), trong đĩngười ta sử dụng loại hai hàng để sản xuất malt làm bia, những

loại cịn lại để làm thức ăn chogia súc

- Lúa (Oryse sativa L): Chủ yếu ở vùng Đơng Nam Á

- Ngơ (Zea mays): cĩ nhiều loại ngơ: ngơ đá, ngơ bột, ngơ răng ngựa Hạt ngơ

cĩ màu trắng,màu vàng hay màu hồng Ngơ màu vàng do cĩ sự hiện diện của

carotenoid và zeaxanthine ởtrong nội nhũ, ngơ màu hồng là do trong nội nhũ

của ngơ cĩ anthocyanin

c) Vi sinh vật:

Ngày nay do ưu thế về nhiều mặt, VSV trở thành nguồn thu Enzyme

Amylase chủđạo Những chủng VSV tạo nhiều Amylasethường được phân lập

từ các nguồn tự nhiên.VSV tạo Amylase được dùng nhiều hơn cả là nấm sợi,

giả nấm men và vi khuẩn, cịn xạkhuẩn thì ít hơn

- Các giống nấm sợi thường dùng là giống nấm sợiAs per gillus,Rhiz opus

- Nấm men và giả nấm men thuộc các giốngCandida, Saccharomyces

Endomycopsy,

Endomyces cũng tạo Amylase

- Nhiều vi khuẩn cĩ khả năng tạo lượng lớn Amylase như: Bac Polymyxa,

Phytomonas

destructans, Bact cassavanum, Clostridium acetobutylium, Pseudomonas

saccharophila…

Các vi khuẩn ưa nhiệt cĩ khả năng sinh trưởng nhanh và phát triển tốt ở nhiệt

độ cao nên khi nuơi chúng ít bị nhiễm VSV khác Đáng chú ý là Bac

diastaticus, Bac stearothermophilus,

Bac coagulans, Bac circulans

- Trong nhĩm xạ khuẩn rất hiếm gặp loại tạo Amylase mạnh mẽ, tuy nhiên

cũng cĩ một sốchẳng hạn như xạ khuẩn ưa nhiệt Micromonospora vulgaris 42

cĩ khả năng tạo một lượngnhỏ α-Amylase hoạt động ở 650C cùng với

proteinase và các Enzyme khác

2 Thu nhận Enzyme từ thực vật:

THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN

a) Malt đại mạch:

Malt là từ chỉ trạng thái hạt nảy mầm Quá trình sản xuất malt gồm các bước

sau :

Ngâm hạt, ủ hạt cho nảy mầm, sấy malt tươi, tách mầm, bảo quản malt khô

* Yêu cầu về nguồn nguyên liệu

- Hạt có màu vàng vàng óng ánh , thơm mùi rạ tươi

- Hạt phải thuần , tỷ lệ hạt ngoại lai chỉ được chiếm 5% Không có hạt bị bệnh

- Vỏ hạt < 7-9% trọng lượng hạt Trọng lượng 1000 hạt khoảng 40-44g

- Sức nảy mầm ( qua ngày thứ 3 của quá trình nảy mầm ) : 80 -90%

- Khả năng nảy mầm ( tính đến ngày thứ 5 của quá trình nảy mầm : > 95% )

Các bước trong quy trình sản xuất malt đại mạch :

Đại mạch - > làm sạch - > sấy bảo quản - > ngâm hạt - > ủ

mầm - > malt tươimầm - > sấy maltmầm - > tách mầm rễmầm - > malt khô

Ngâm Hạt : Đại mạch được ngâm trong nước sạch cho đến khi đạt đến sự

cân bàng vềđộ ẩm Chú ý đến sự thông khí trong khối hạt bằng cách đảo trộn

khối hạt thường xuyên Mụcđích của giai đoạn này là tạo độ ẩm cho hạt có điều

kiệnlấy đủ oxy, đẩy CO2 và các sảnphẩm bất lợi cho quá trình nảy mầm của

hạt ra ngoài khối hạt

Khi ngâm hạt, nước sẽ ngấm vào hạt làm cho thể tích hạt tăng nên, các

Enzyme đangở trạng thái không hoạt động chuyển sang trạng thái hoạt động và

hoạt tính của Enzyme sẽmạnh dần và thuỷ phân các chất dự trữ có phân tử

lượng cao ở trong hạt thành các chất cóphân tử lượng nhỏ hơn như đường ,

amino acid Vì vậy , cần phải luôn luôn chú ý đến sựthông khí , độ ẩm của hạt

và nhiệt độ

Hạt đại mạch khô hầu như không có hoạt lực của α-Amylase Khi hạt

chuẩn bị nảymầm thì xuất hiện hoạt lực của α-Amylase và hoạt lực này tăng

dần Đến ngày thứ 7 và thứ 8của quá trình nảy mầm ( nhiệt độ18 – 200C), hoạt

lực này đạt đến mức độ tối đa, sau đó giảmxuống Vào lúc hoạt lực của

Enzyme đạt đến mức tối đa thì phải ngừng quá trình nảy mầmbằng cách sấy

hạtđang nảy mầm ở nhiệt độ thích hợp

(co so do t18)

Các bước quy trình sản xuất malt khơ

b) Malt thĩc:

Đại mạch là loại ngũ cốc trồng ở vùng ơn đới cĩ khí hậu lạnh Ở những

vùng nhiệt đớingười ta nghiên cứu việc sử dụng malt thĩc, bắp để thay thế một

phần hay tồn bộ malt đạimạch

* Các bước trong quy trình sản xuất malt thĩc

Hạt lúa - > làm sạch, phân loại - > sấy bảo quản - > ngâm

hạt > ủ mầm

- > malt tươi -> sấy malt - > tách mầm rễ - > malt khơ

Trong qúa trình nảy mầm của hạt, các Enzyme như Amylase, protease,…

hoạt độngmạnh xúc tác cho các biến đổi sinh lý, sinh hố trong hạt như thuỷ

phân các chất cao phân tửnhư tinh bột và cellulose, protein thành những chất

đơn giản hơn Quá trình nảy mầm xảy rakhi hạt cĩ đầy đủ các điều kiện thích

hợp về độ ẩm, nhiệt độ

Ngâm Hạt : trong hạt lúa cĩ sẵn một lượng nước ở dạng liên kết Nước từ bên

ngồikhi thấm vào hạt sẽ hồ tan các chất dự trữ, hoạt hĩa các Enzyme xúc tác

quá trình phân giảicác hợp chất cao phân tử trong hạt thành những chất đơn

giản cung cấp cho hoạt động tăng trưởng của phơi để hình thành cây mầm

Phơi là nơi hút nước mạnh nhất Tốc độ hút nước rất

mạnh ở thời gian đầu do cĩ sự chênh lệch áp suất thẩm thấu rất lớn giữa mơi

trường bên ngồi và các tế bào bên trong hạt, đồng thời các chất keo háo nước

trương nở rất mạnh, càng về sau, sức hút nước của hạt càng giảm

Ủ hạt : việc ủ hạt trải qua 3 giai đoạn

+ Giai đoạn 1 : kéo dài 3 ngày Ở ngày thứ ba bắt đầu nảy mầm, nhiệt độ của

khối hạt tăng nhanh do hoạt động hơ hấp mạnh Khối hạt cần được đảo 2 - 3

lần/ngày

+ Giai đoạn 2 : kéo dài 3 ngày Lúc này chồi mầm và rễ mầm tăng

trưởng nhanh,nhiệt độ khối hạt cũng tăng nhanh do hoạt động hơ hấp cao Khối

hạt cần được đảo 2 - 3lần/ngày

+ Giai đoạn 3 : những ngày sau quá trình nảy mầm xảy ra chậm dầm, nhiệt độ

tăng yếu và khối hạt cũng cần được đảo 2 - 3 lần/ngày

* Các quá trình xảy ra trong quá trình nảy mầm của Hạt

Khi nước ở bên ngồi thấm vào hạt, các hợp chất cao phân tử bên trong

hạt thấm nướcvà trương lên, các Enzyme thuỷ phân hoạt động, phân cắt các

chất này thành những chất đơngiản hơn ở trạng thái hồ tan Các chất này một

phần được chuyển đến để nuơi phơi, một phầnbị tiêu hao do hoạt động hơ hấp

THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN

và phần lớn được sử dụng để chuyển hoá thành những chấtcao phân tử mới ở

các mô của cây nảy mầm Hoạt động hô hấp trong hạt cần được cung cấpoxy

đồng thời thải ra khí CO2 và toả nhiệt làm cho nhiệt độ của khối tăng lên, do

đó cần phảichú ý tới đảo trộn khối hạt

Hoạt động của Enzyme : trong khối hạt, Enzyme ở dạng liên kết và

chúng đượcchuyển sang trạng thái hoạt động khi hạt nảy mầm Ngoài ra còn có

một số Enzyme đượctổng hợp mới Các Enzyme hoạt động trong quá trình nảy

mầm của hạt lúa

- α-Amylase : Enzyme này không hoàn toàn hoạt động ở hạt chín Hoạt

tính củaEnzyme α-Amylase tăng dần trong quá trình nảy mầm của hạt Ở nhiệt

độ 15 - 170C, hoạt tínhcủa α-Amylase đạt đến cực đại vào ngày thứ 10 – 12

của quá trình nảy mầm; Ở nhiệt độ 28 –300C, hoạt tính của α-Amylase đạt cực

đại vào ngày 5 – 8

- β-Amylase : Enzyme β-Amylase tồn tại ở dạng liên kết và một số ít

hoạt động rấtyếu trong hạt chín hoàn toàn Hoạt động này tăng nên trong quá

trình hạt nảy mầm Thời gianđể hoạt động của Enzyme này đạt đến cực đại

cũng tuỳ thuộc vào nhiệt độ

- Enzyme Oxy Hoá Khử: Trong quá trình nảy mầm , hoạt động của các

ezyme nàytăng nên mạnh do đó hoạt động hô hấp của hạt cũng gia tăng Hoạt

động hô hấp của hạt mạnhnhất vào ngày thứ 4–6 ở nhiệt độ 27 - 280C và cường

độ hô hấp phụ thuộc vào độ ẩm của hạt,nhiệt độ vào lượng O2 cung cấp

Phương pháp tinh sạch Amylase:

Có hai phương pháp

-Tinh sạch Enzyme Amylase bằng phương pháp sắc ký

- Thu nhận Enzyme Amylase bằng phương pháp điện di trên gel

polyacrylamide

(polyacrylamide Gel Electrophoresis – PAGE)

3 Thu nhận Enzyme từ vi sinh vật:

Nguồn thu nhận chủ yếu là : nấm mốc, xạ khuẩn, nấm men và vi khuẩn…

Khi nuôi VSV tạo Amylase có hai quá trình liên quan mật thiết với nhau Quá

trình tổng hợp sinh khối VSV và quá trình tích tụ Enzyme trong tế bào hay

ngoài môi trường

Ở một số VSV, quá trình tổng hợp Amylase tiến hành song song với quá trình

sinh trưởng, nghĩa là sự tích tụ Enzyme phụ thuộc vào tuyến tính của sự tăng

khối

* Yêu cầu chung

Muốn thu nhận các Enzyme Amylase với hiệu suất cao cần phải tiến

hành phân lập, vàchọn giống VSV để tuyển lấy những chủng hoạt động mạnh,

đồng thời phải tiến hành lựachọn cơ chất cảm ứng và thành phần mơi trường

tối thích cũng như tiêu chuẩn hố các điềukiện nuơi Như vậy sự tổng hợp

Enzyme Amylase khơng những phụ thuộc vào tính chất ditruyền của VSV mà

cịn phụ thuộc vào việc tuyển chọn các điều kiện nuơi đặc hiệu

Ngồi các yếu tố hố học (thành phần mơi trường) ra, thì các điều kiện lý hố

của quá trình nuơi cấy cũng cĩ một ý nghĩa rất lớn đối với sinh tổng hợp

Enzyme Amylase

Trong các yếu tố ảnh hưởng đến sinh tổng hợp các Enzyme Amylase

trong quá trìnhnuơi VSV, thì thành phần mơi trường , tính chất cơ lý của mơi

trường, độ tiệt trùng, độ ẩmban đầu, độ thống khí, nhiệt độ nuơi và pH mơi

trường… Là những yếu tố cơ bản tối quantrọng

* Nuơi VSV tạo Amylase bằng phương pháp bề mặt:

• Yêu cầu đối với mơi trường thành phần dinh dưỡng

Yêu cầu cơ bản đối với thành phần của mơi trường nuơi VSV tạo

Amylase cũng giốngnhư yêu cầu đối với mơi trường nuơi VSV tạo Enzyme

khác là tính hồn thiện Hầu hết cácVSV tạo Amylase đều hấp thụ carbon chủ

yếu ở các dạng hợp chất hữu cơ (tinh bột,dextrin…), hyđro ở dạng H2O và của

các hợp chất hữu cơ, oxy ở trong thành phần cấu tử cơbản của mơi trường và ở

dạng oxy phân tử

Cấu tử chính của mơi trường VSV tạo Amylase bằng phương pháp lên men bề

mặt làcám mì, cám gạo Cám mì, cám gạo là nguyên liệu hồn hảo và cĩ thể là

một cấu tử duy nhấtcủa mơi trường để nuơi VSV khơng cần bổ sung thêm các

chất khác nữa Cám mì cĩ 16 ÷22%, tinh bột, 10 – 12% protein, trong đĩ các

amino acid quan trọng như methionine (0,19%),cystine (0,3%), arginine (1%),

lysine (6%), tryptophan (0,3%), 3 – 4% chất béo, 10,3%celulose, các nguyên tố

trơ (Na – 0.09% , K – 1% , Ca – 0.16% , P - 0.94% ) và các nguyên tốvi lượng

cùng các chất khác Cám gạo cĩ khoảng 20% tinh bột 10 –15% chất béo, 10 –

14%protein, 8–16% celulose, các chất hồ tan khơng chứa nitơ (37 –5 9 %)

Chất lượng của cám gạo, cám mì cĩ ảnh hưởng lớn tới hoạt lực của

enzyme Cámkhơng được chứa tinh bột dưới 20 – 30% Nên dùng cám tốt, cám

mới khơng cĩ vị chua hayvị đắng, khơng hơi mùi mốc Độ ẩm của cám khơng

quá 15%, tạp chất độc khơng quá0,05% Tuy là phế liệu của cơng nghiệp xay

xát, nhưng cám cũng tương đối đắt tiền, hơnnữa trong quá trình nuơi VSV, các

chất dinh dưỡng khơng được sử dụng hết, vì thế cĩ thểthay cám bằng một số

THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN