ứng dụng công nghệ enzyme trong sản xuất bia

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC & KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG BÁO CÁO THUYẾT TRÌNH ĐỀ TÀI ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ENZYME TRONG SẢN XUẤT BIA GVHD: Th.S Đỗ Thị Hiền Tp Hồ Chí Minh, tháng 05 năm 2017 Mục Lục Tổng quan Bia loại nước uống chứa cồn sản xuất trình lên men đường lơ lửng môi trường lỏng không chưng cất sau lên men Nói cách khác, bia loại n ước gi ải khát có đ ộ c ồn thấp, bọt mịn xốp có hương vị đặc trưng hoa houblon Đặc bi ệt CO2 hòa tan bia có tác dụng giải nhiệt nhanh, hỗ tr ợ cho trình tiêu hóa, bia chứa lượng vitamin phong phú chủ yếu vitamin nhóm B vitamin B1, B2, PP ) Nhờ ưu ểm này, bia sử dụng rộng rãi hầu giới với sản lượng ngày tăng Đối với nước ta bia trở thành loại đồ uống quen thu ộc v ới s ản lượng ngày tăng trở ngành công nghiệp mũi nh ọn ngành công nghiệp nước ta Quá trình sản xuất bia gọi nấu bia Do thành ph ần s dụng để sản xuất bia có khác biệt tùy theo khu vực, đặc tr ưng c bia hương vị màu sắc thay đổi khác có khái ni ệm loại bia hay phân loại khác Nguyên liệu sản xuất bia 2.1 Nước Nước tham gia trực tiếp vào quy trình công nghệ ( gâm đ ại m ạch, nấu malt, lọc dịch nha, lên men, công đoạn hiết rót…), tạo nên s ản phẩm cuối Có thể nói nước nguyên liệu để sản xuất bia bia hàm lượng nước chiếm đến 90÷92% trọng lượng bia Thành phần hàm lượng chúng ảnh hưởng lớn đến quy trình công ngh ệ chất lượng bia thành phẩm Nước công nghệ sử dụng quy trình nấu malt, nấu gạo, rửa bã, ngâm đại mạch, ∗ Yêu cầu nước dùng sản xuất bia - Hàm lượng muối cacbonat không 50mg/l - Hàm lượng muối Mg không 100mg/l - Hàm lượng muối Clorua 75÷150 mg/l - Hàm lượng muối CaSO4 130÷200mg/l - Hàm lượng Fe2+ không 0,3mg/l Công nghệ Enzyme nhóm 2 - Khí NH3 muối NO3 - , NO2 - : - Vi sinh vật không 100 tế bào /ml - E.coli, coliform: - Độ cứng: 4÷12 0Đ - PH: 6.5÷ 2.2 Đại mạch  Đại mạch Hình 2.1: Hình ảnh hạt đại mạch Gồm phận chính: - Vỏ hạt: từ vào chia làm lớp: vỏ trấu, vỏ lụa vỏ alơron Phần thường chiếm 8÷15% trọng lượng hạt - Phôi: quan sống hô hấp hạt Phôi có từ 37÷50% chất khô thành phần nitơ, khoảng 7% chất béo, 5÷6% saccharose, 7÷7,5% pentozan, 6÷6,5% chất tro thành phần khác Riêng tinh bột Phôi thường chiếm 2,5÷5% trọng lượng hạt - Nội nhũ: chiếm 45÷68% trọng lượng hạt, phần hạt đại mạch giữ vai trò định chất lượng đại mạch sản xuất bia Malt: Malt tên gọi ngũ cốc nảy mầm (đại mạch, ti ểu mạch, hạt gạo, thóc gạo, thóc mếm) Tuy nhiên Việt Nam chưa trồng đại mạch, phải nhập malt từ nước Công nghệ Enzyme nhóm phí sản xuất tăng lên Do giá thành loại bia tương ứng với hàm lượng malt nguyên chất, từ phần định xem bia có ngon hay không Hình 2.2: Malt Enzyme ∗ Một số tiêu đánh giá chất lượng malt khô: - Tỉ lệ thu hồi malt khô: 100kg đại mạch có w=15% s ản xu ất 75÷78kg malt khô có w=2÷4% - Kiểm tra cảm quan: + Màu: malt vàng có màu vàng rơm, malt đen có màu s ẫm h ơn, vỏ malt phải óng ánh, kích thước hình dáng ph ải gi ống nh hạt đại mạch khô + Mùi vị: phải đặt trưng cho loại malt, mùi l ạ, có mùi chua mốc chứng tỏ malt ẩm + Về độ sạch: không lẫn tạp chất, hạt không bị vỡ (lượng hạt vỡ tối đa 15%), lượng hạt bệnh tối đa 1%, lượng hạt không nảy mầm tối đa 5% - Những thành phần malt khô (% chất khô): + Tinh bột: 58% + Pentose hòa tan 1% + Hexozan pentozan không tan: 9,0% Công nghệ Enzyme nhóm + Xenlulose: 6,0% 21 + Sacarose : 5% + Đường khử: 4,0% + Protein(n*6,25): 10,0% + Protein hòa tan: 3,0% + Chất béo: 2,5% + Chất tro: 2.5% 2.3 Hoa houblon Hoa houblon nguyên liệu đứng thứ (sau đại mạch) công nghệ sản xuất bia Hoa houblon làm cho bia có vị đắng dịu, hương thơm đặc trưng làm tăng khả tạo giữ bền bọt, làm tăng độ bền keo độ ổn định thành phần sinh học sản phẩm đặc tính đặc biệt nên hoa houblon giữ vai trò độc tôn nguyên liệu thay ngành sản xuất bia Hình 2.3: Hoa houblon Hoa houblon có hoa đực hoa riêng biệt cho cây, sản xuất bia sử dụng hoa chưa thụ phấn Hoa đực không sử dụng nhỏ, chứa lượng phấn hoa (lupulin), chất đắng 2.4 Men bia Đã từ lâu, ngành sản xuất bia, giống nấm men đựơc chia thành nhóm: Công nghệ Enzyme nhóm - Nhóm nấm men với đặc tính : + Nhiệt độ lên men: 10÷25 + Lên men mạnh, trình lên men xảy bề mặt môi trường Khi trình lên men kết thúc, tế bào kết chùm, chuỗi, tạo thành lớp dày bề mặt với bọt bia, bia tự chậm + Khả lên men đường tam (rafinase) (chỉ đạt 33%) - Nhóm nấm men chìm với đặc tính: + Nhiệt độ lên men: 0÷10 + Quá trình xảy lòng môi trừơng nên khả lên men tốt + Có khả lên men hoàn toàn (vì lên men đường rafinosse hoàn toàn) + Khi lên men xong, tế bào kết thành chùm chuỗi kết lắng xuống đáy thùng lên men nhanh, nhờ bia chóng tự hên men 2.5 Phụ gia ủ bia - Nhóm phụ gia trực tiếp: Gồm tất nguyên liệu hóa chất có mặt thành phần sản phẩm với ki ểm soát chặt chẽ với hàm lượng cho phép: Các hóa ch ất xử lý đ ộ cứng (HCl, Al2(SO4)3), caramen, chất điều chỉnh PH (acid - lactic, CaCl2),… Nhóm phụ gia gián tiếp: bột trợ lọc, tác nhân làm lạnh, hóa chất vệ sinh thiết bị,… Quy trình công nghệ sản xuất bia Công nghệ Enzyme nhóm Enzyme amylase sử dụng sản xuất bia: 4.1 Cấu tạo: Enzyme α-Amylase proteincó phân tử lượng thấp, thường nằm khoảng 50.000 đến 60.000 Dal Có số trường hợp đặc biệt αAmylase từ loài vi khuẩn Bacillus macerans có phân tử lượng lên đến 130.000 Dal Đến người ta biết rõ chuỗi acid amin 18 loại α-Amylase có loại α-Amylase taka-Amylase từ Apergillus orysee α-Amylase tụy lợn nghiên cứu kỹ hình thể không gian cấu trúc bậc Mới nghiên cứu tính đồng chuỗi mạch acid amin vùng kị nước cho thấy chuỗi mạch acid amin tất Enzyme α-Amylase có cấu trúc bậc tương tự Công nghệ Enzyme nhóm Hình 4.1: cấu trúc không gian phân tử α- amylaza Cơ chế tác dụng: - α-Amylase từ nguồn khác có nhiều điềm giống αAmylase có khả phân cắt liên kết α-1,4-glucoside nằm phía bên phân tử chất (tinh bột glycogen) cách ngẫu nhiên, không theo trật tự α-Amylase không thủy phân hồ tinh bột mà thủy phân hạt tinh bột nguyên - với tốc độ chậm Quá trình thủy phân tinh bột α-Amylase trình đa giai đoạn: + Giai đoạn đầu (dextrin hóa): Một số phân tử chất bị thủy phân tạo thành lượng lớn dextrin phân tử thấp (α-dextrin), độ nhớt hồ tinh bột giảm nhanh (các amylose amylopectin bị dịch hóa nhanh) + Giai đoạn (giai đoạn đường hóa): Các dextrin phân tử thấp tạo thành bị thủy phân tiếp tục tạo tetra-trimaltose không cho màu với iodine Các chất bị thủy phân chậm αAmylase disaccharide monosaccharide Dưới tác dụng α-Amylase, amylose bị phân giải thành oligosaccharide gồm - gốc glucose + Giai đoạn 3: poliglucose bị phân cắt tiếp tục tạo nên mạch polyglucosecolagen ngắn dần bị phân giải chậm Công nghệ Enzyme nhóm đến maltotetrose, maltotriose maltose Qua thời gian tác dụng dài, sản phẩm thủy phân amylose chứa 13% glucose 87% maltose Tác dụng α-Amylase lên amylopectin xảy tương không phân cắt liên kết α-1,6 glycoside chỗ mạch nhánh phân tử amylopectin nên dù có chịu tác dụng lâu sản phẩm cuối cùng, đường nói (72% maltose 19% glucose) có dextrin phân tử thấp isomaltose 8% Tóm lại, tác dụng α-Amylase, tinh bột chuyển thành maltotetrose, maltose, glucose dextrin phân tử thấp Tuy nhiên, thường α-Amylase thủy phân tinh bột chủ yếu thành dextrin phân tử thấp không cho màu với Iodine maltose Khả dextrin hóa cao α-Amylase tính chất đặc trưng Vì vậy, người ta thường gọi loại Amylase Amylase dextrin hóa hay Amylase dịch hóa Ứng dụng sản xuất bia Trong công nghệ sản xuất bia truyền thống nước phương Tây chủ yếu sử dụng enzim α–amylase malt để thủy phân tinh bột malt , sau đến giai đoạn rượu hóa nấm men Saccharomyces Cơ sở khoa học việc sử dụng malt đại mạch chuyển từ trạng thái hạt sang trạng thái nảy mầm, enzyme α–amylase tổng hợp enzyme thủy phân tinh bột có hạt tạo lượng vật chất cho nảy mầm Enzyme α –amylase tác động vào giai đoạn đường hóa biến đổi tinh bột thành dextrin maltose Qúa trình xảy giai đoạn nấu bia Trong trình malt sau nghiền hòa tan chung với nước theo tỷ lệ thích hợp tác dụng enzyme nhiệt độ định đường hóa nồi nấu malt Trong giai đoạn lên men tiếp theo, chất đường , dextrin có phân tử thấp chuyển hóa thành rượu etylic, C02 số sản phẩm phụ khác tạo thành bia theo yêu cầu kỹ thuật chất lượng sản phẩm Công nghệ Enzyme nhóm Bài báo khoa học: Đồng hóa lượng dextrin đồng hóa asomaltose men bia đ ể sản xuất bia có nồng độ carbohydrate thấp: 5.1 Tóm tắt: Hầu hết Saccharomyces spp phân giải dextrin sau lên men, lượng Carbohydrate phổ biến thứ hai wort để sản xuất bia thương mại Dextrin-degrading nhà sản xuất bia nấm men thể gen glucoamylase (GAM1) từ debaryomyces occidentalis phát triển để sản xuất loại bia carbohydrate thấp (calorie) GAM1 thể men bia nhà sản xuất cách sử dụng hệ thống tích hợp rDNA nấm men chứa Gen CUP1 mã hóa kháng đồng chất đánh dấu chọn lọc Các DNA tái tổ hợp tiết glucoamylase hoạt động, hiển thị α-1,4- α-1,6-debranching hoạt tính, dextrin isomaltose bị phân huỷ, sử dụng chúng nguồn carbon Một dòng tái tổ hợp thể GAM1: thủy phân 96% dextrin 98% isomaltose vòng ngày sau tăng trưởng Tăng trưởng, hấp thu chất nền, hoạt động enzyme chủng đặc trưng 5.2 Giới thiệu Dextrin đường không lên men trình lên men bia, chiếm 20-25% tổng lượng carbohydrate wort Giảm dextrin wort điều kiện tiên để sản xuất loại bia carbohydrate thấp Số lượng lớn enzyme ngoại sinh thủy phân dextrin thêm vào trước lên men để giải phóng đường lên men từ dextrin trơ suốt trình ủ bia thông thường Kỹ thuật thay để sản xuất bia với dextrin giảm thiết lập cách cung cấp cho nhà máy bia dòng men biến đổi gen biểu enzyme amylolytic Giống α-amylase (ALP1) từ Saccharomycopsis Fibuligera, gen dextranase (LSD1) từ Lipomyces Công nghệ Enzyme nhóm 10 starkeyi gen glucoamylase (STA, SGA1,và GLA) từ Saccharomyces diastaticus, S cerevisiae, S fibuligera s dụng để phát triển men bia để giảm hàm lượng calo bia Tuy nhiên, nấm men tái tổ hợp phân hủy hoàn toàn dextrin thành loại đường lên men (Hansen c ộng 1990, Liu cộng sự, 2004, 2008, Wang cộng 2010) Các glucoamylase từ Debaryomyces occidentalis (Schwanniomyces occidentalis) Aspergillus awamori có hoạt động α-1,4 hydrolases α-1,6-debranching Đặc biệt, D.Occidentalis men có nguồn gốc ascosporogenic có hoạt động enzyme debranching đáng kể (dohmen et al 1990; Naim et al 1991; Lin cộng 1998) Trong nghiên cứu này, xây dựng gấp đôi ribosome18S, vectơ kết hợp rDNA có chứa gen CUP1 đưa có sức chống chịu cao với đồng D occidentalis chứa gen glucoamylase (GAM1) gen glucoamylase A awamori (GA1) để phát triển chủng nấm men công nghiệp nhà sản xuất để phân giải hoàn toàn lượng dextrin trình lên men để sản xuất bia carbohydrate thấp Chúng so sánh khác dòng men nhà s ản xuất bia biểu GAM1 GA1 sử dụng vector tích hợp nghiên cứu hoạt động enzyme đồng hóa dextrin Isomaltose 5.3 Vật liệu phương pháp 5.3.1 Các chủng plasmid Công nghệ Enzyme nhóm 11 Escherichia coli DH5a sử dụng để xây dựng chuy ển plasmid Các chủng nấm men sử dụng vật chủ cho thí nghiệm biến đổi nấm men WLP 810, nấm men lên men chìm S cerevisiae ATCC 18824, nấm men lên men S cerevisiae ATCC 26108 nguồn gốc gen CUP1 Plasmid YIpdAURSAdd (Kang cộng sự, 2003) sử dụng để nhân gen CUP1 YIpSG2rD YIpAG2rD trụ cột hệ thống 2rDNA-integrative 5.3.2 Điều kiện môi trường nuôi cấy Môi trường YPD [1% (w / v) chiết xuất nấm men, 2% (w / v) Bacto-peptone 2% (w / v) glucose] sử dụng để nhân gi ống S cerevisiae Nấm men nuôi cấy đĩa YNBD [0.67% YNB, 2% (w / v) glucose 2% (w / v) Bacto-agar] chứa 0.35 mM CuSO4 sau chuyển sang đĩa YPDS3 [YPD chứa 2% (w / v) tinh bột hòa tan] ủ ngày 24 0C, sau chúng ủ ngày 400C Các tế bào nấm men nuôi cấy môi trường YPDex YPI [môi trường YP chứa 2% (w / v) dextrin 2% (v / v) isomaltose] 24 0C ngày để khảo sát hoạt động glucoamylase diện nuôi cấy bề mặt Dextrin dư isomaltose khảo sát phương pháp phenol/sulfuric acid dinitrosalicylic acid Tất thí nghi ệm tiến hành từ ba đến năm lần cách độc l ập Các k ết qu ả trung bình ± SD kết trung bình c ba thí nghiệm khác Các kết lập lại thu được, số li ệu thể bảng số liệu 5.3.3 Thao tác ADN biến nạp nấm men Tất thao tác DNA biến nạp E coli ti ến hành theo phương pháp tiêu chuẩn Sự biến nạp phức hợp men Công nghệ Enzyme nhóm 12 tiến hành thông qua phương pháp lithium acetate Gietz cộng mô tả 5.3.4 Xây dựng hệ thống tích hợp 2rDNA Gen CUP1 khuyếch đại PCR sử dụng oligonucleotides5’-ACTGTCGACGGATCCCATT ACCGACATTTG-3’ 5’ -TGAGTCGACGGTACC ATGAATAGCTTTTTT-3’ Những mồi thiết kế sử dụng trình tự nucleotide công bố gen CUP1 ATCC 26108 S cerevisiae (mã số GenBank E00298) Phản ứng PCR tạo mảnh DNA khuếch đại 0,9 kb ch ứa toàn b ộ khung đọc mở từ DNA di truyền S cerevisiae ATCC 26108, trải qua trình giải mã với SalI đưa vào m ột v ị trí YIp δAURSAδ với gen AMY loại bỏ để tạo YIp δAURCUδ Để xây dựng hệ thống 18S rDNA kép có chứa gen CUP1, m ột gen CUP1 0,9 kb tách khỏi YIpδAURCUδ chèn vào vị trí SalI YIpSG2rD YIpAG2rD thiếu gen đề kháng G418, tạo YIpSGCU2rD YIpAGCU2rD (Hình 1) 5.3.5 Phân tích enzyme Hoạt tính glucoamylase định lượng pH 5,5 40 0C sử dụng phương pháp PGO / ODAD (Sigma) Một đơn vị hoạt động glucoamylase xác định lượng enzyme gi ải phóng µmol glucose ml-1 min-1 sử dụng 0,5% tinh bột hòa tan, dextrin, isomaltose chất enzyme Tất thí nghiệm lặp lại ba lần tính toán thực tiễn qua công thức Công nghệ Enzyme nhóm 13 Hình 1: Bản đồ Plasmid YIpSGCU2rD YIpAGCU2rD cho th kích thước tương đối, vị trí gi ới hạn, vị trí c ADN chèn vào M ỗi vector hợp thành rDNA tuyến tính hóa dung n ạp SacII Các chuỗi vector DNA vi khuẩn chứa gen marker chống lại ampicillin, ngu ồn gốc ColE1 (pUC) gen URA3 (5,1 kb) cắt bỏ 5.3.6 Phân tích sản phẩm phản ứng enzym ph ương pháp HPLC Sự nuôi cấy bề mặt (50 µl) ủ với 0,5% isomaltose dung dịch natri phosphat 0,1 M (pH 5.5, 950 µl) Sau b đ ầu ủ, 100 µl lấy vào thời ểm định sản phẩm phân tích phương pháp HPLC sử dụng cột Rezex RSO-oligosaccharide (200 x 10 mm, Phenomenex, Torrance, CA, USA) Các điều kiện hoạt động 750C với nước pha động 0,3 ml min-1 Hàm lượng đường theo dõi máy dò RI Công nghệ Enzyme nhóm 14 5.4 Kết thảo luận 5.4.1 Giới thiệu gen GAM1 GA1 vào nấm men trình s ản xuất bia Để tích hợp nhiều gen GAM1 GA1 vào nhiễm sắc thể nấm men công nghiệp, YIpSGCU2rD YIpAG CU2rD tuyến tính hóa cách phân cắt chuỗi 18S rDNA SacII (Hình 1), sau chuỗi DNA nhỏ (7.4 6.6 kb ) chứa nhóm gen GAM1 CUP1 gen GA1 CUP1 bên cạnh trình tự rDNA 18S tích hợp vào chuỗi 18S rDNA phân tán toàn bộ gen S cerevisiae (Lin c ộng s ự, 1998; Nieto cộng sự, 1999) Hệ thống 18S rDNA kép tạo m ột đo ạn nhỏ không cần thiết (nhỏ 5,1 kb) chứa chuỗi prokaryotic marker đánh giá kháng ampicillin, loại bỏ trước chuyển đổi Theo Wang cộng (2010a, b), gen ILV2 mã hóa synthase α-acetolactate, chất tiền chất diacetyl, sử dụng điểm tái kết hợp để đưa gen men amylolytic ngoại sinh vào men bia giảm hàm lượng diacetyl bia Tuy nhiên, phương pháp tích hợp nhiều tích hợp rDNA tích hợp phương pháp thích hợp để biểu m ức gen glucoamylase ngoại bào men bia (Kim cộng s ự 2010) Một số nhà nghiên cứu sử dụng marker lựa chọn ch ủ đạo gen kháng G418 để chọn số tích phân s ố cao (Wang cộng sự, 1996) Tuy nhiên, gen kháng kháng sinh gen kháng G418 băng tích hợp ch ủng nấm men hữu ích thương mại (Nieto cộng sự, 1999) Men metallothionein mã hoá gen CUP1 đóng vai trò bảo vệ tế bào nấm chống lại chất oxy hóa, tương quan v ới ổn định hương vị bia (Jamieson 1998, Wang cộng sự, 2010a, b) Vì gen CUP1 có nguồn gốc từ men marker lựa chọn ưu tiên Công nghệ Enzyme nhóm 15 đưa vào nấm men ngành công nghiệp, việc sử dụng sản xuất nước giải khát thương mại an toàn nên thích h ợp cho ứng dụng công nghiệp (Wang cộng sự, 2010a, b) 5.4.2 Sự đồng hoá dextrin isomaltose men bia s ản xu ất t gen GAM1 GA1 Các men biến đổi bia thể gen GAM1 GA1 nuôi cấy môi trường có chứa dextrin làm nguồn carbon đ ể nghiên cứu khả thủy phân hấp thu dextrin Các dòng hoang dã (S cerevisiae ATCC 18824 WLP 810) cho thấy mức sinh trưởng thấp, không thủy phân dextrin Các men chuy ển men bia biểu GAM1 GA1 tăng đáng kể môi trường chứa dextrin Hơn nữa, phát triển men chuy ển th ể bi ểu GAM1 xảy mức độ tương đối cao so với bi ến thể biểu gen GA1 (dữ liệu không hiển thị) Kết cho thấy tốc độ tăng trưởng cải thiện men biến thể trước tương quan với hoạt động glucoamylase cao nhiệt độ nuôi cấy thấp phù hợp với men bia Glucoamylase mã hoá GAM1 giữ lại đến 75% hoạt động tối đa 20 25 0C, 50% 150C (Sills cộng sự.1984) Các hoạt động glucoamylase kiểm tra dịch nuôi cấy từ biến thể nuôi cấy môi trường YPDex Các dòng vô tính có mức hoạt động cao chọn từ ch ất bi ến đ ổi sử dụng cho phân tích Kết (Bảng 1) cho thấy biến thể men đáy WLP 810 / YIpSGCU2rD (tiết glucoamylase mã hoá GAM1) có hoạt tính glucoamylase cao 0,5 U ml-1 Hoạt tính glucoamylase bi ểu WLP 810 / YIpSGCU2rD gấp 2,5 lần so v ới WLP 810 / YIpagCU2rD tiết glucoamylase mã hoá GA1 (0,2 U ml-1, Kim cộng 2010) Ngược lại, biến thể men đáy cho th ho ạt động glucoamylase khoảng hai lần so với bi ến th ể men Công nghệ Enzyme nhóm 16 Các phân tích thời gian hoạt động glucoamylase, tăng trưởng tế bào thủy phân dextrin biến đổi men đáy (WLP 810 / YIpSGCU2rD WLP 810 / YIpagCU2rD) ngày trình bày hình Tăng trưởng tế bào tích cực ảnh hưởng hoạt động enzyme, đạt giá trị gần tối đa sau ngày nuôi cấy WLP 810 / YIpSGCU2rD s d ụng 96% dextrin môi trường nuôi cấy có chứa 2% (w / v) dextrin suốt ngày tăng trưởng, WLP 810 / YIpagCU2rD sử dụng 75% dextrin môi trường nuôi cấy tương ứng Với a tế bào nấm men nuôi cấy môi trường có chứa dextrin (YPDex) 24 C ngày Công nghệ Enzyme nhóm 17 có Bảng Các hoạt động glucoamylase môi tr ường không tế bào tự nhiên men bia chất biến đổi chúng Hình Thời gian tăng trưởng, suy thoái dextrin, hoạt động glucoamylase ngoại bào sản xuất WLP 810 / YIpSGCU2rD (a) WLP 810 / YIpagCU2rD (b) 24 C môi trường YPDex Tăng trưởng đo ngày khác dựa trọng lượng khô tế bào, hoạt động glucoamylase đo môi trường nuôi cấy bề mặt Các giá trị dextrin lại trình bày dạng tỷ lệ phần trăm xem dextrin môi trường chưa cấy 100%; Mg ml-1 khối lượng tế bào (vòng tròn); U ml-1 glucoamylase hoạt động (hình vuông); % Dextrin dư (tam giác) Dữ liệu (trung bình ± SD) l từ ba thí nghiệm độc lập thực ba lần Những phát bước hạn chế tốc độ tăng trưởng từ dextrin suy giảm hiệu dextrin đến glucose glucoamylase (Hansen cộng sự, 1990) Để làm sáng tỏ kh ả glucoamylaza glucose WLP 810 / YIpSGCU2rD WLP Công nghệ Enzyme nhóm 18 810 / YIpAGCU2rD để phân giải liên kết a-1,6-glycosidic a1,4 dextrin, men chuyển đáy nuôi cấy môi trường chứa isomaltose (disaccharide bao gồm glucose đơn vị liên kết liên kết a-1,6-glycosidic) nguồn carbon Tỷ lệ tăng trưởng, hoạt động glucoamylase hydrolysis isomaltose cho WLP 810 / YIpSGCU2rD ngày so sánh với phát triển WLP 810 / YIpagCU2rD Nh thể hình 3, WLP 810 / YIpSGCU2rD thủy phân 98% isomaltose môi trường nuôi cấy có chứa 2% (w / v) isomaltose ngày tăng trưởng, WLP 810 / YIpagCU2rD có tốc độ tăng trưởng tương đối thấp s ự giảm isomaltose riêng biệt Hình Các đường cong tăng trưởng, thời gian trình th ủy phân isomaltose hoạt tính glucoamylase ngoại bào sản xu ất b ởi WLP 810 / YIpSGCU2rD (a) WLP 810 / YIpagCU2rD (b) t ại 24 0C môi trường chứa isomaltose (YPI) Tăng trưởng đo ngày khác dựa trọng lượng khô tế bào, hoạt động glucoamylase đo môi trường nuôi cấy bề mặt Các giá trị isomaltose Công nghệ Enzyme nhóm 19 lại trình bày dạng tỷ lệ phần trăm isomaltose môi trường không nhiễm 100%; Mg ml -1 khối lượng tế bào (vòng tròn); U ml-1 glucoamylase hoạt động (hình vuông); % Dư lượng isomaltose (tam giác) Dữ liệu (trung bình ± SD) l từ ba thí nghiệm độc lập thực ba lần Do glucoamylase mã hóa GAM1 WLP 810 / YIpSGCU2rD có hoạt tính a-1,6-debranching đáng kể isomaltose bị thủy phân thành glucose, glucoamylase mã hóa GA1 WLP 810 / YIpagCU2rD cho thấy hoạt tính thấp a-1, 6, có th ể d ẫn đến thủy phân chưa hoàn chỉnh isomaltose nuôi cấy (Lin et al., 1998) Theo phân tích sản phẩm ph ản ứng enzyme b ằng phương pháp HPLC (Hình 4), isomaltose chất cho glucoamylase mã hóa GAM1, làm tăng giải phóng glucose tự với giảm isomaltose thời gian phản ứng qua, glucoamylase mã hóa GA1 cho mức glucose th ấp thủy phân đáng kể isomaltose Hình Phân tích HPLC sản phẩm enzyme t isomaltose b ằng glucoamylase từ WLP 810 / YIpSGCU2rD (a) WLP 810 / YIpagCU2rD (b) Thời gian (h) ngoặc đơn cho thấy thời gian phản ứng enzym I isomaltose, G glucose Công nghệ Enzyme nhóm 20 5.5 Kết luận Cho đến nay, có nhiều nỗ lực để th ể gen a-amylase glucoamylase men bia để làm suy giảm dextrin lo ại bia carbohydrate thấp Tuy nhiên, khả thấp kh ả thủy phân liên kết α-1,6, dextrin không bị phân hủy hoàn toàn với đường lên men (Liu cộng sự, 2004, 2008, Wang cộng 2010a, b) Hansen cộng (1990) báo cáo nấm men nhà s ản xu ất làm giảm chất dextrin hoàn toàn đạt mức đ ộ suy gi ảm rõ ràng 100% enzyme glucoamylase mã hóa GAM1 từ D occidentalis, thủy phân liên kết α-1,6 α- 1,4 , thêm vào Men nấm men tạo glucoamylase mã hóa GAM1 (WLP 810 / YIpSGCU2rD) sử dụng để lên men men đáy kéo dài b ởi glucoamylase giữ đến 30% hoạt tính tối đa nhiệt độ th ấp nhiều 10 Hơn enzym giữ lại đến 90% hoạt độ tối đa pH 4.0, độ pH trung bình trình lên men bia (Sills et al 1984) Do đó, nồng độ men bia nấm men tiết glucoseaza D occidentalis có th ể hữu ích việc giảm dextrin nhiệt độ thấp nhiệt độ suốt trình sản xuất bia thích hợp để sản xuất lo ại bia carbohydrate th ấp Các nghiên cứu tiến hành để giới thi ệu gen a-amylase c D occidentalis (Kim cộng 2011) vào nấm men Brewer đ ể cải thiện tốc độ hiệu thủy phân dextrin burger, phù hợp cho việc s ản xuất bia Cacbonhydrat Công nghệ Enzyme nhóm 21 TÀI LIỆU THAM KHẢO Công nghệ enzyme, Nguyễn Đức Lượng, NXB Đại Học Quốc Gia, 2004 Công nghệ enzyme, Đặng Thị Thu, NXB Khoa học Kĩ thuật, 2012 Công nghệ sản xuất Malt bia, Hoàng Đình Hòa, NXB Khoa học Kĩ thuật, 1998 Khoa học – Công nghệ malt bia, Nguyễn Thị Hiền, NXB Khoa học Kĩ thuật, 2008 Applycation of enzyme in brewing industry and it’s prospect, Wang Jianguo, China Brewing, 2004 Construction of dextrin and isomaltose-assimilating brewer’s yeasts for production of low-carbohydrate beer Jin Yeong Park,Ja-YeonLee,Seung-Hyun Choi,2014 Enzyme in brewing, Hans Sejr Olsen, Biokemisk Forening, 2008 Innovations in the brewing industry: light beer, Carlors A Blanco, Isabel Caballero, Rosa Barrios, and Antonio Rojas, Food sciences and nutrition, 2014 Unmalted triticale cultivars as brewing adjuncts: efects of enzyme activities and composition on beer wort quality, Jens Glatthar, Dr Jurgen J Hrinisch, Dr Thomas Senn, Science of food and agriculture, 2004 10 https://en.wikipedia.org/wiki/Beer 11 http://text.123doc.org/document/3489168-ung-dung-enzyme-trong-sanxuat-bia.htm Công nghệ Enzyme nhóm 22 ... loại Amylase Amylase dextrin hóa hay Amylase dịch hóa Ứng dụng sản xuất bia Trong công nghệ sản xuất bia truyền thống nước phương Tây chủ yếu sử dụng enzim α–amylase malt để thủy phân tinh bột malt... ản xuất bia Cacbonhydrat Công nghệ Enzyme nhóm 21 TÀI LIỆU THAM KHẢO Công nghệ enzyme, Nguyễn Đức Lượng, NXB Đại Học Quốc Gia, 2004 Công nghệ enzyme, Đặng Thị Thu, NXB Khoa học Kĩ thuật, 2012 Công. .. C02 số sản phẩm phụ khác tạo thành bia theo yêu cầu kỹ thuật chất lượng sản phẩm Công nghệ Enzyme nhóm Bài báo khoa học: Đồng hóa lượng dextrin đồng hóa asomaltose men bia đ ể sản xuất bia có