PHƯƠNG PHÁP THU NHẬN, TÁCH CHIẾT, xác ĐỊNH HOẠT hóa vả ỨNG DỤNG ENZYME AMYLASE TRONG NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VIỆN CƠNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: PHƯƠNG PHÁP THU NHẬN, TÁCH CHIẾT, XÁC ĐỊNH HOẠT HÓA VẢ ỨNG DỤNG ENZYME AMYLASE TRONG NGÀNH CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM NHĨM SINH VIÊN THỰC HIỆN: NHĨM 1 NGUYỄN THANH DIỆU 14085431 TRẦN NGỌC DUYÊN 14071141 TRẦN VĂN HOAN 14027061 LÊ THỊ BẢO NGÂN 14087681 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN : NGUYỄN THỊ TRANG MÃ HP: 210543202 Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page LỜI CẢM ƠN Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến toàn thể Quý thầy cô Viện Công nghệ Sinh học Thực phẩm - Trường Đại học Công nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh thư viện trường tạo điều kiện, giúp đỡ chúng em trình học tập nghiên cứu Đặc biệt, chúng em xin chân thành cảm ơn Nguyễn Thị Trang, người nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ, giải đáp thắc mắc cho chúng em suốt trình học tập nghiên cứu hồn thành tiểu luận Tập thể nhóm Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page MỤC LỤC Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page GIỚI THIỆU, TỔNG QUAN VỀ ENZYME AMYLASE: 1.1 ENZYME: Enzyme hay gọi men chất xúc tác sinh học có thành phần protein, khơng có ý nghĩa cho trình sinh trưởng, sinh sản sinh vật mà đóng vai trò quan trọng công nghệ chế biến thực phẩm, y học, kỹ thuật phân tích, cơng nghệ gen bảo vệ môi trường Trong sống sinh vật xảy nhiều phản ứng hóa học, với hiệu suất cao, điều kiện bình thường nhiệt độ, áp suất, pH Sở dĩ có diện chất xúc tác sinh học gọi chung enzym Như vậy, enzym protein xúc tác phản ứng hóa học Trong phản ứng này, phân tử lúc bắt đầu trình gọi chất, enzym biến đổi chúng thành phân tử khác Tất trình tế bào cần enzym Enzym có tính chọn lọc cao chất 1.2 ENZYME AMYLASE: 1.2.1 Khái niệm: Amylase hệ enzyme phổ biến giới sinh vật Các enzyme thuộc nhóm enzyme thủy phân, xúc tác phân giải liên kết nội phân tử nhóm polysaccharide với tham gia nước: RR’ + H-OH Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase RH + R’OH Page Amylase thủy phân tinh bột, glycogen dextrin thành glucose, maltose,… 1.2.2 Đặc tính: - Thủy phân tinh bột, glycogen dextrin thành glucose,mantose dextrin hạn chế - Enzyme Amylase có nước bọt, dịch tiêu hóa người động vật, hạt nảy mầm,nấm sợi, xạ khuẩn, nấm men vi khuẩn - Dễ tan nước, dung dịch muối rượu loãng 1.3 LỊCH SỬ ENZYME AMYLASE: 1814: Kirchoff, Saint Petercburg chứng minh hạt lúa mạch nảy mầm có tác dụng chuyển hóa tinh bột thành đường nhiệt độ từ 4000C – 6000C 1833: Payen Perso (Pháp) thêm cồn vào dịch chiết này, thu kết tủa có khả phân giải tinh bột thành đường, đặt tên Diastase (xuất phát từ tiếng Hy Lạp, diastatics, có nghĩa phân giải, Amylase) Sau theo đề nghị Duclo, Enzyme phân giải tinh bột gọi Amylase 1851: Leuchs phát nước bọt có khả phân giải tinh bột thành đường Sau đó, Enzyme Amylase nước bọt, dịch tiêu hóa người động vật, hạt nảy mầm, nấm mốc, nấm men vi khuẩn bắt đầu quan tâm nghiên cứu 1862: Danilevxki tách Amylase tuyến tụy phương pháp hấp thụ chọn lọc 1949: Schwimmer xác định số chu chuyển α-Amylase 19000 1950: Englard Singer cho biết số chu chuyển b-Amylase 250000 1952: người ta thu 72 Enzyme trạng thái kết tinh có Enzyme α-Amylase 1971: Uxtinilov cộng phương pháp điện di gel poliacrylamid xác định có mặt lượng lớn α-Amylase glucoamylase canh Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page trường nấm mốc lượng nhỏ phân đoạn có hoạt lực dextrinase transglucosilase PHÂN LOẠI: Hiện nay, có sáu loại Enzyme Amylase xếp vào nhóm:  Endoamylase ( Enzyme nội bào )  Exoamylase ( Enzyme ngoại bào ) 2.1 ENDOAMYLASE (Nội bào): Gồm có Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page - α-Amylase (EC 3.2.1.1) + Nhóm Enzyme khử nhánh Nhóm chia thành hai loại:  Khử trực tiếp pullulanase ( hay α-dextrin 6-glucanohydrolase ) (EC 3.2.1.41);  Khử gián tiếp transglucosylase (hay oligo-1,6-glucosidase) (EC 3.2.1.20) amylo-1,6-glucosidase (EC 3.2.1.10) Các Enzyme thủy phân liên kết bên chuỗi polysaccharide 2.1.1 α-Amylase (α-1,4-glucanohydrolase) (EC 3.2.1.1) Amylase có khả phân cắt liên kết 1,4-glucoside chất cách ngẫu nhiên α-amylase khơng có khả phân hủy hồ tinh bột mà có khả phân hủy hạt tinh bột nguyên vẹn 2.1.1.1 Cấu tạo Enzyme α-Amylase: Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page Enzyme α-Amylase protein có phân tử lượng thấp, thường nằm khoảng 50.000 đến 60.000 Dal Có số trường hợp đặc biệt α-Amylase từ lồi 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 takaAmylase từ Apergillus orysee α-Amylase tụy lợn nghiên cứu kỹ hình thể khơng gian cấu trúc bậc Mới nghiên cứu tính đồng chuỗi mạch acid amin vùng kị nước cho thấy chuỗi mạch acid amin tất Enzyme αAmylase có cấu trúc bậc tương tự 2.1.1.2 Các giai đoạn trình thủy phân tinh bột α-Amylase: + Giai đoạn dextrin hóa: Tinh bột dextrin phân tử lượng thấp Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page + Giai đoạn đường hóa: Dextrin tetra trimaltose di & monosaccharide Amylase oligosacharide poliglucose Maltose maltotriose maltotetrose 2.1.1.3 Đặc tính α-Amylase: α-Amylase từ nguồn khác có thành phần amino acid khác nhau, loại α-Amylase có tổ hợp amino acid đặc hiệu riêng α-Amylase protein giàu tyrosine, tryptophan, acid glutamic aspartic Các glutamic acid aspartic acid chiếm khoảng ¼ tổng lượng amino acid cấu thành nên phân tử Enzyme:  α-Amylase có methionine có khoảng 7-10 gốc cysteine  Trọng lượng phân tử α-Amylase nấm mốc: 45.000-50.000 Da ( Knir 1956; Fisher, Stein, 1960 )  Amylase dễ tan nước, dung dịch muối rượu loãng  Protein α-Amylase có tính acid yếu có tính chất globuline 2.1.2 Nhóm Enzyme khử nhánh 2.1.2.1 Khử trực tiếp: α-dextrin 6-glucanohydrolase (EC 3.2.1.41) Enzyme thuỷ phân liên kết α-1,6 tinh bột, glucogen, pululan Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page 10 dextrin tới hạn Điều đáng ý định vị liên kết α-1,6 có ảnh hưởng lớn đến tác động Enzyme Đặc biệt có mặt hai liên kết α-1,4 nằm liền kề bên liên kết α-1,6 điều kiện cần thiết cho Enzyme phân cắt liên kết Pullulanase phân giải liên kết α-1,6 glucoside bị bao quanh tứ phía liên kết α-1,4 Nó có khả thủy phân dextrin phân tử thấp gồm có hai gốc maltose nối liên kết α-1,6 glucoside Tác dụng hiệp đồng α-Amylase pullulanase làm bị thủy phân hồn tồn 2.1.2.2 Khử gián tiếp: Oligo-1,6-glucosidase (EC 3.2.1.20) Nhiều loại nấm sợi sản sinh Enzyme Giống glucomylase, thủy phân maltose thành glucose không thủy phân tinh bột Maltase glucozyltranferase Enzyme đồng vừa có khả thủy phân liên kết α-1,4, glucopiranoside vừa có khả chuyển gốc glucoside sang đường rượu Amylo-1,6-glucosidase (EC 3.2.1.10) Enzyme thuỷ phân liên kết α-1,6 – glucoside isomaltose , panose dextrin tới hạn thành đường lên men Enzyme có VSV đồng thời có hạt nảy mầm ( đại mạch, thóc nảy mầm ) Ngoài oligo–1,6– glucosidase, hệ dextrinase hạt ngũ cốc , hạt nảy mầm có amylopectin–1,6– glucosidase hay R–Enzyme dextrin–1,6–glucoside hay amylo–1,6–glucoside hay dextrin-6-glucocanhydrolase Hai loại Enzyme thuỷ phân dextrin triệt để αAmylase β-Amylase dung dịch thuỷ phân có nhiều maltose Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page 11 4,5 Amylogluc Asp.niger 3-4,5 mạch nhánh 55-65 o-sidase ; 60 Đường hóa, phân cắt lk 1,4 glucoside Bảng 2: Đặc tính Enzyme từ nguồn VSV khác Đặc điểm quan trọng enzyme amylase chúng hoạt động pH gần trung tính (pH:6) Đặc điểm giúp thực q trình đường hóa dễ dàng Sản phẩm đường siro fructozo ứng dụng để pha trộn với siro bắp (100% glucose) để tạo thành HFCS (High Fructose Corn Syrup) thành phần đường sản phẩm CocaCola Pepsi Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page 41 Hình 3: Hai loại nước uống có sử dụng HFCS sản xuất 6.3.2 Ứng dụng enzyme công nghệ sản xuất bánh mì Các loại hạt ngũ cốc lúa mì, lúa nước, bắp, khoai mì nguồn nguyên liệu để làm bánh Trong đó, có bột từ lúa mì ngun liệu để sản xuất bánh mì Bánh mì loại lương thực nước châu Mỹ châu Âu Trong vài thập niên gần đây, bánh mì coi phần lương thực Việt Nam Trong sản xuất bánh mì, enzyme xem chất phụ gia cho vào trình làm bánh để làm tăng chất lượng bánh mì, người ta sừ dụng enyme amylase nhằm giải vấn đề sau:  Làm tăng nhanh thể tích bánh  Làm màu sắc bánh đẹp  Làm tăng mùi thơm cho bánh Sự tác động tương hỗ khả chuyển hóa enzyme cho vào trình chế biến hoạt động nấm men làm tăng nhanh chất lượng bánh đảm bảo nhựng mục đích Trong sản xuất bánh mì, người ta sử dụng α-amylase β-amylase Các loại enzyme tham gia thủy phân tinh bột để tạo thành đường Nhờ nấm men Saccharomyces cerevisiae dễ dàng chuyển hóa chúng thành cồn, CO2, làm tăng thể tích bánh tạo màu sắc, hương vị tốt cho bánh Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page 42 Nguồn enzyme amylase thường sử dụng từ malt Tuy nhiên năm gần đây, nguồn nguyên liệu malt thay nguồn nguyên liệu từ nấm sợi Các chế phẩm enzyme từ nấm sợi có ưu điểm chế phẩm khơng chứa amylase mà chứa protease số enzyme khác có lợi cho q trình lên men Trong đó, malt chủ yếu chứa amylase protease enzyme khác không đáng kể Chế phẩm enzyme từ nấm sợi chủ yếu thu nhận từ Aspergillus oryzae Enzyme amylase từ nấm sợi có pH hoạt động tối ưu 4,5-5,5 Ngồi ra, người ta sử dụng enzyme lipoxygenase từ đậu nành để tăng khả làm trắng bột, phospholipase từ nguồn động vật, hemicellulose để làm tăng chất lượng bột Tùy theo hoạt tính enzyme điều kiện xử lý bột, người ta thường cho lượng enzyme khác Thông thường lượng enzyme cho vào bột để làm bánh mì, bánh nổ 2g/100kg bột, bánh biscuit 15g/100kg bột Tiêu chuẩn enzyme đưa vào xử ký loại bột để làm bánh sau:  Khả dextrin hóa : 2000uI/g  Khả đường hóa: 150uI/g  Khả phân giải protein: 7uI/g Trong trình sử dụng chế phẩm enzyme, người ta cho sulfat amon vào bột chất đệm cho enzyme hoạt động amylase Trong trường hợp muốn protease hoạt động mạnh, người ta lại sử dụng chất đệm ammonium phosphate Người ta thường tạo chất đệm cho amylase cách trộn lượng amylase tinh bột theo tỷ lệ 1:1 Hỗn hợp có tác dụng làm ổn định hoạt tính enzyme Theo cách hoạt tính enzyme khơng thay đổi năm bảo quản Hỗn hợp enzyme ammonium sulfate cho vào bột để làm bánh, chất lượng bánh tăng lên nhiều ( tăng thể tích, độ xốp, tăng khả giữ hình bánh, tăng mức ổn định cấu trúc ruột bánh làm giảm q trình làm khơ bánh) Ngồi ra, sử dụng chế phẩm enzyme làm giảm tiêu hao nấm men lỏng đến 20% Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page 43 Các kết nghien cứu động học phản ứng xảy sản xuất bánh mì cho thấy rằng, lượng đường có sẵn bột mì khơng đủ cho chuyển hóa hóa học chuyển hóa sinh học để đảm bảo chất lượng bánh mì Mặt khác, chất lượng bánh mì khơng phụ thuộc vào lượng CO2 tạo nhiều hay ít, mà phụ thuộc vào động thái q trình tạo Nếu lượng khí CO2 tạo từ lượng đường có sẵn bột mì lượng CO2 đạt cực đại thứ q trình lên men, sau lượng khí giảm, bánh mì khơng đảm bảo chất lượng Trong cơng nghệ sản xuất bánh mì, lượng CO2 phải tạo liên tục từ đến cuối trính sản xuất Đặc biệt trình tạo CO phải ổn định 10-15 phút đầu đưa bánh mì vào lò nướng Khi bột có β-amylase hoạt động tạo thành CO2 trình chuẩn bị bột nhào xảy theo chiều hướng tăng đạt cực đại thứ tư trình lên men Quá trình thuận lợi hoàn toàn phù hợp với yêu cầu kỹ thuật sản xuất bánh mì Như vậy, trì tạo thành khí liên tục hoạt động enzyme amylase ta đưa vào bột trình nhào bột Điều hoàn toàn khác với trường hợp cho đường vào bột nhào Nếu cho đường vào bột nhào trình lên men xảy mãnh liệt giai đoạn đầu trình lên men Sau đó, lượng khí giảm dần Sự lên men mạnh giai đoạn đầu làm thay đổi cấu trúc vật lý khối bột tạo màu, mùi không tốt cho sản phẩm Ở cần làm rõ ảnh hưởng loại đường tạo hoạt động enzyme chất lượng bánh Trong q trình chuyển hóa tinh bột có bột mì, loạt đường tạo thành glucose, fructose, maltose Trong đó, maltose có ý nghĩa quan trọng chất lượng bánh mì Ý nghĩa quan trọng việc sử dụng chế phẩm enzyme sản xuất bánh mì ta sử dụng enzyme, nhờ hoạt động mà lượng đường tạo thành từ từ, Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page 44 khơng tập trung nhiều giai đoạn đầu giai đoạn cuối q trình nhào bột Chính thế, enzyme chất điều hòa có hiệu cho trình lên men, tạo CO2 suốt trình kỹ thuật Như vậy, góc độ ta sử dụng enzyme sản xuất bánh mì yếu tố điều khiển kỹ thuật cho trình sản xuất Các enzyme thủy phân protein (Protease) ứng dụng tác nhân làm giảm độ nhớt bột nhào Nhờ bột nhào có đủ điều kiện thuận lợi cho phát triển nấm men trình tạo CO2 vừa ổn định vừa cao, đảm bảo cho việc tạo thành phản ứng melanoidin vỏ bánh, nướng bánh đẹp mẫu bánh khơng có protease Tuy nhiên cần lưu ý , ta sử dụng protease có hoạt tính q mạnh, cấu trúc gluten bị phá hủy khả giữ CO2 giảm, cấu trúc bánh dễ bị thay đổi, bánh có nở nhanh chóng teo lại nhiệt độ bánh trở nhiệt độ thường phòng Trong sản xuất bánh mì, người ta thường sử dụng protease acid nấm sợi Cũng chế phẩm protease nấm sợi, protease nấm sợi từ phương pháp ni cấy bề mặt có ưu điểm protease nấm sợi ni cấy bề sâu ( ni cấy chìm) Cơng nghệ sản xuất bánh mì số nước có sử dụng chế phẩm enzyme sau:  Ở Nga, người ta sử dụng chế phẩm có tên thương mại Amilorizin-P810X  Ở Mỹ, hầu hết xí nghiệp sản xuất bánh mì có sử dụng enzyme Các chế phẩm enzyme Mỹ thường có dạng hạt Hãng sản xuất chế phẩm enzyme dùng cho bánh mì lớn Mỹ hang Rom Khaac Hãng sản xuất chế phẩm enzyme có tên thương mại GUMASE NR-150  Ở Anh, người ta sử dụng chế phẩm enzyme amylase chủ yếu từ nấm sợi Aspergillus oryzae phương phap ni cấy chìm Các enzyme protease amylase thường tách riêng biệt Khi sử dụng, họ thường sử dụng liều lượng xác loại enzyme Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page 45  Ở Nhật, bánh mì khơng phải dạng lương thực sở sản xuất bánh mì ứng dụng enzyme hiệu Điểm đặc biệt công nghệ sản xuất bành mì Nhật nước khơng nước châu Á sử dụng enzyme mà nước sử dụng nhiều loại enzyme Các chế phẩm enzyme sử dụng để sản xuất bánh mì tai Nhật thường hỗn hợp enzyme amylase protease 6.3.3 Ứng dụng enzyme công nghệ sản xuất bánh kẹo Mục đích việc sử dụng enzyme vào sản xuất loại bánh quy làm tăng mùi vị bánh Khi chế biến bột thành loại bánh quy enzyme protease amylase bột hoạt động làm tăng hàm lượng amino acid tự làm tăng lượng đường khử Đường khử amino acid có khối bột tham gia vào phản ứng oxy hóa-khử kết tạo cho bánh quy có mùi, vị màu hấp dẫn Tuy nhiên, tận dụng lượng enzyme có sẵn bột phản ứng diễn khơng mạnh, sử dụng loại bột xấu để làm bánh Do người ta thường cho thêm enzyme amylase protease q trình sản xuất bánh Khi lượng đường khử lượng amino acid tự tăng lên, phản ứng oxy-hóa khử tăng cường Trong công nghệ sản xuất sản phẩm từ đường, người ta thường sử dụng enzyme thủy phân saccharose Các sản phẩm trình sản xuất gồm kẹo viên, bánh quy kem với nhân trái cây, loại kẹo mềm Ở Nga, sản xuất sản phẩm bánh kẹo từ đường, người ta sử dụng chế phẩm invectin (tên thương mại emzyme invertase) 6.3.4 Ứng dụng enzyme công nghệ sản xuất bột Hiện công ty bột VeDan, Ajinomoto Người ta áp dụng công nghệ vi sinh để trước hết tạo axit Glutamic, sua dùng NaOH nồng độ cao sản xuất bột ( muối glutamate natri) Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page 46 Để lên men sản xuất glutanmic, người ta dùng nguyên liệu chủ yếu dịch có rỉ đường nguồn nguyên liệu tinh bột qua giai đoạn đường hóa Trong thực tế sản xuất, người ta dùng rỉ đường ( phần lại dung dịch đường tách phần đường kết tinh) làm môi trường lên men thay cho cao bắp Rỉ đường thường pha loãng 13- 14% trùng trước lên men Nếu nguyên liệu chưa tinh bột, tinh bột phải thủy phân ( trình dịch hóa đường hóa) nhờ enzyme α-amylase β-amylase sau bổ sung thêm dinh dưỡng vào mơi trường lên men Trao đổi ion than hoạt tính Bốc Sản phẩm Fructose 55% Enzyme amylase sử dụng công đoạn thủy phân tinh bột thành đường-cơ chất cho vi sinh vật phát triển Ngoài ra, người ta dùng α-amylase hay β-amylase Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page 47 hạt nảy mầm hay nấm mốc để thủy phân tinh bột thành đường.Sau trình sản xuất bột ngọt: Nguyên liệu có bột Thủy phân (sử dụng α -amylase β-amylase) Phố chế dịch lên men Dịch đường Thanh trùng Lên men Trao đổi ion Dịch acid glutamic Bổ sung NaOH Tạo dịch mì Kết tinh Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page 48 Sấy tinh thể Tinh thể Phân loại đóng gói Thành phẩm Hình 4:Sơ đồ q trình sản xuất bột 6.3.5 Ứng dụng enzyme công nghệ sản xuất bia Bia loại đồ uống có độ cồn thấp, giàu dinh dưỡng Ngoài việc cung cấp lượng calori lớn, bia chứa hệ Enzyme phong phú, đặc biệt nhóm Enzyme kích thích tiêu hóa Nguyên liệu sử dụng : Ngũ cốc , hoa Houblon, nước , Nấm men, chất phụ gia Các chủng vi sinh vật sử dụng:  Saccharomyces cerevisisae ( Lên men nổi)  Saccharomyces cerevisidae (Lên men chìm) Tinh bột thành phần chiếm vị trí số hạt đại mạch số lượng lẫn vai trò sản xuất bia Trong cơng nghệ sản xuất bia, người ta thường sử dụng Enzyme Amylase có mầm đại mạch Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page 49 Ngồi ra, sử dụng Enzyme khác có mầm đại mạch để thủy phân chuyển hố chất khơng tan sang trạng thái tan chuyển protein, cellulose… sang amino acid glucose Các q trình cơng nghệ thực nhiều nước giới So với loại Enzyme Amylase từ nguồn khác, Amylase từ thóc đại mạch nảy mầm sử dụng với số lượng nhiều Trong malt lượng enzym amylase vừa đủ để phân hủy lượng tinh bột có hạt Như cần nhiều mầm đại mạch để sản xuất bia qui mơ lớn, dẫn đến chi phí cao cho sản xuất sản phẩm Chính thế, để khắc phục điều này, người ta bổ sung enzyme amylase để giảm bớt lượng malt, sử dụng 100% malt đại mạch bổ sung nguồn tinh bột cho trình lên men Giảm giá thành giữ đặc trưng cho bia, giúp phát triển sản xuất bia quy mơ cơng nghiệp A Giai đoạn đường hóa nguyên liệu: Nguyên liệu: Malt nguyên liệu cung cấp tinh bột Amylase cho đường hóa Malt: tên gọi ngũ cốc nảy mầm ( Đại mạch, tiểu mạch, thóc gạo, lúa mì đen, thóc nếp…) Trong sản xuất bia, người ta dùng chủ yếu đại mạch nảy mầm Hạt đại mạch nguồn cung cấp nguyên liệu cho đường hóa , tạo đường cho lên men sau Trong trình nảy mầm hạt tích tụ nhiều men mới, tăng hoạt tính hàng loạt men Amylase tăng hoạt tính đáng kể, cần thiết cho q trình đường hóa Hoạt lực α-Amylase ghi nhận vào thời điểm q trình ươm mầm, đến ngày thứ ba ngày thứ tư hoạt lực chúng tăng cách đáng kể Thời gian để α-Amylase đạt hoạt lực cực đại phụ thuộc vào nhiệt độ ươm mầm Ví dụ nhiệt độ 12 – 140C hoạt lực đạt cực đại sau 11 – 12 ngày đêm, nhiệt độ 18 – 200C hoạt lực đạt cực đại sau – ngày đêm Còn nhiệt độ 25 – 280C cần sau ngày Enzyme đạt hoạt độ tối đa Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page 50 Ngồi Amylase hoạt độ protease, sitase, maltase, phosphatase tăng lên Quá trình oxy hóa – khử lượng men tạo thành tập trung phần lớn gần phôi nội nhũ Phần nội nhũ chứa 25% lượng men có malt Trong trình nảy mầm có số q trình sinh hóa xảy sau: Thủy phân phần tinh bột ( 20 – 25% ) đường đơn giản Đường oligo - polysaccharide có bị phân giải phần thành monosaccharide trisaccharide Lipase thủy phân phần lipid thành acid béo glycerine.Do việc tạo thành acid hữu vô nên độ chua hạt mầm tăng cao , pH 5,6 – 5,9 B Đường hóa: Đường hóa cơng đoạn sản xuất bia quan trọng, lượng đường tạo thành định khả lên men chất lượng bia sau Chính thế, nhiều nhà máy bia giới cho thêm Enzyme với số lượng lớn giai đoạn Các Enzyme vào giai đoạn Enzyme vi khuẩn chịu nhiệt Biến đổi sinh hóa q trình đường hóa thủy phân tinh bột thành dextrin đường đơn giản (maltose, glucose…) dễ tan lên men tác dụng Amylase malt, nhiệt độ pH tối ưu Có trình thủy phân protid – peptid, peptone, acid amin hòa tan dung dịch nhờ Enzyme protease, peptidase có malt Cellulose, peptin bị thủy phân, tạo thành sản phẩm hòa tan dung dịch, tamin bị oxy hóa tạo Flobafel tạo thêm màu cho bia Malt xay nhỏ trộn với nước thành dịch hồ, nâng nhiệt độ lên 60 – 700C giữ 30 đến 40 phút, sau nâng lên nhiệt độ 750C giữ nhiệt độ đường hóa xong (PH 4,6 - 5,8 ) Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page 51 Hiện có nhiều phương pháp đường hóa, nâng nhiệt độ nhiều đợt - lần nâng nhiều đợt phần riêng pha trộn lẫn Với nguyên liệu fi-malt giàu bột (ngũ cốc) trước đường hóa trộn malt cần xay nhỏ trộn nước nấu sơ bột thành hồ cháo lỗng, dung dịch đường hóa gọi dịch đường maltose, lọc xong ta có nước “mout” Nước “mout” đun sôi với hoa houblon ( 18 -26g/10 lít bia Việt Nam) Trong nước “mout”, sau đường hóa có chứa 90% chất Carbohydrate, số có đến 75% đường có khả lên men Phần lại 25% loại dextrin mạch thẳng mạch nhánh Trong nhiều trường hợp, lượng đường tạo thành không đạt mức độ nhiều ngun nhân Trong ngun nhân chất lượng malt Có ba cách để làm tăng lượng đường nước “mout”:  Kéo dài thời gian đường hóa  Sử dụng thêm đường  Sử dụng Enzyme để đường hóa hết lượng tinh bột Trước người ta thường áp dụng hai cách Sau này, việc sử dụng Enzyme thường sử dụng Người ta thường sử dụng loại chế phẩm Enzyme sau: Loại Enzyme vi Điều kiện sử dụng Kiểu tác động sinh sản xuất Amylase vi khuẩn pH C sản phẩm tạo a) B.subtillis 6,5 85 Endo, nối α-1,4 b) B.licheniformis α-Amylase nấm 6,5 105/95 Dextrin Endo, nối α-1,4 mốc 5,0 55 Maltoz Asp.orysee Amylglucosidase 4,3 6,0 Exo, nối α-1,4; α- Asp.niger Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase 1,6 Glucoz Page 52 Pullulnase Loài Bacillus Glucose isomerase 4,3 8,0 60 Endo, nối α-1,6 60 Dextrin Endo, nối α-1,4 B.coaglucanz Glucoz + Fructoz Bảng : Các loại Enzyme thủy phân tinh bột sử dụng sản xuất bia Các loại Enzyme cho thêm vào sản xuất bia thường nhằm vào mục đích sau:  Nâng cao chất lượng dịch đường hóa  Nâng cao khả lên men bia  Nâng cao chất lượng ổn định chất lượng bia  Giảm giá thành sản phẩm tiến hành thay malt nguyên liệu phi malt Những ưu điểm Enzyme từ nguồn VSV sử dụng sản xuất bia sau:  Các chế phẩm Enzyme từ VSV thường có hoạt tính xúc tác mạnh chứa đầy đủ loại Enzyme cần thiết cho chuyển hóa tinh bột thành loại đường, đặc biệt tạo loại đường có khả lên men với số lượng lớn  Các chế phẩm Enzyme từ VSV thường có khả hoạt động nhiệt độ cao Điều thuận lợi cho việc vận hành q trình dịch hóa đường hóa C Lên men bia Là giai đoạn quan trọng định cho chất lượng bia hiệu suất sản xuất Cơ sở sinh hóa ( Saccharomyces cerevisiae ) C6H12O6 C2H5OH + CO2 Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page 53 Q trình tạo acid hữu tạo rượu cao tác dụng với tạo ester ảnh hưởng đến mùi vị bia.Trong trình lên men PH giảm dần , lúc đầu dịch lên men 5,3 -5,6 sau lên men 4,2 – 4,4 Quá trình sinh lý đặc trưng giai đoạn đầu thời kỳ lên men sinh trưởng , tăng sinh khối TÀI LIỆU THAM KHẢO: Công nghệ Enzyme – Nguyễn Đức Lượng –NXB Đại học Quốc gia TP.HCM - 2004 Công nghệ sản xuất Malt Bia – Hồng Đình Hồi Nhà xuất Khoa Học – Kỹ Thuật – 2005 http://www.hoahocngaynay.com/vi/nghien-cuu-giang-day/quy-trinh-hoa-hoc/50620112010.pdf Công nghệ lên men ứng dụng Công Nghệ Thực Phẩm – Bùi Ái Nhà xuất Đại Học Quốc Gia Tp.HCM – 2008 Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page 54 Công nghệ vi sinh-Tập 2: Vi sinh vật Công Nghiệp – Nguyễn Đức Lượng Nhà xuất Đại Học Quốc Gia Tp.HCM – 2008 Hóa học Thực Phẩm – Hoàng Kim Anh Nhà xuất Khoa Học – Kỹ Thuật – 2007 Hóa sinh học - Phạm Thị Trân Châu, Trần Thị Áng Nhà xuất Giáo dục Việt Nam Enzyme xúc tác sinh học – Nguyễn Hữu Chấn Nhà xuất Y học – 1983 Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page 55 ... nhóm Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page MỤC LỤC Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page GIỚI THIỆU, TỔNG QUAN VỀ ENZYME AMYLASE: 1.1 ENZYME: Enzyme. .. 6,0 …) Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page 26 5.3 Xác định hoạt độ Enzyme glucoamylase ( γ -Amylase) 5.3.1 Phương pháp vi lượng V.Y.Rodzevich, O.P.Korenbiakina Phương pháp. .. trọng Thu nhận, tách chiết, xác định hoạt hóa Enzyme Amylase Page 23 TÁCH CHIẾT, TINH CHẾ ENZYME AMYLASE: Enzyme amylase thu nhận chủ yếu từ hạt nảy mầm như: malt đại mạch, malt thóc ngơ Có hai phương