Quy trình sản xuất enzyme amylase và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm (sản xuất mật tinh bột)

MỤC LỤC I Tổng quan enzyme amylase: 1 Lịch sử nghiên cứu: Enzyme amylase gì? Phân loại: Đặc tính: Cơ chế tác dụng: II Nguồn thu nhận enzyme amylase: Thu nhận enzyme amylase từ nguồn thực vật: 1.1 Malt đại mạch: 1.2 Lúa: Thu nhận enzyme amylase từ nguồn VSV: III Quy trình sản xuất enzyme amylase: Bản chất trình: Nguyên liệu sản xuất enzyme amylase: 2.1 Nguyên liệu tạo môi trường nuôi cấy: 2.2 Giống vi sinh vật dùng sản xuất amylase: a Quy trình sản xuất lên men bề mặt: b Quy trình sản xuất lên men chìm: 16 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình lên men: 18 a Chủng vi sinh vật: 18 b Môi trường dinh dưỡng: 19 c Độ ẩm môi trường: 19 d Khơng khí: 20 e Ảnh hưởng pH: 21 f Nhiệt độ: 21 g Thời gian nuôi cấy: 22 h Sục khí khuấy trộn: 22 IV Ứng dụng enzyme amylase công nghiệp thực phẩm 23 Tình hình ứng dụng enzyme cơng ngiệp giới 23 Ứng dụng enzyme amylase lĩnh vực công nghiệp thực phẩm 24 a Ứng dụng enzyme amylase sản xuất mì 24 b Ứng dụng enzyme amylase sản xuất bia: 27 c Ứng dụng enzyme amylase sản xuất cồn 29 d Ứng dụng sản xuất siro 31 e ứng dụng enzyme amylase sản xuất bánh mỳ 33 f Ứng dụng enzyme amylase sản xuất bánh kẹo 35 g Ứng dụng enzyme amylase sản xuất glucoza mật 35 Tài liệu tham khảo 37 I Tổng quan enzyme amylase: Lịch sử nghiên cứu: Trước kỷ XVII người ta biết sử dụng trình enzyme đời sống song có tính chất kinh nghiệm thực tế thông qua hoạt động vi sinh vật Đó q trình lên men rượu, muối dưa, làm tương nước chấm Ở thời kỳ người ta chưa hiểu chất enzyme trình lên men Vào năm 1600 kỷ XVII, Van Helmont người cố gắng sâu tìm hiểu chất trình lên men Van Helmont nhận thấy thực chất tiêu hóa chuyển hóa hóa học thức ăn giải thích chế với so sánh với q trình lên men rượu Danh từ ferment (từ chữ Latinh fermentatio - lên men) Van Helmont dùng để tác nhân gây chuyển biến chất trình lên men rượu Vào nửa cuối kỷ thứ XVIII, nhà tự nhiên học người Pháp Réaumur nghiên cứu chất tiêu hóa Nhà tự nhiên học cho chim quạ đen nuốt miếng thịt đặt sẵn ống kim loại có thành đục sẵn buộc vào dây thép Sau vài khơng thấy ống Hiện tượng thúc đẩy nghiên cứu thành phần dịch tiêu hóa để tìm hiểu khả tiêu hóa dịch dày Sau thí nghiệm thời gian, vào năm 1783, nhà bác học người Ý Spalanzani lặp lại thí nghiệm cách lấy dịch dày trộn với thịt thấy có tượng hịa tan xảy Vào đầu kỷ XIX, nhà nghiên cứu tách chất gây trình lên men Năm 1814 Kirchoff, viện sĩ Saint Petercburg phát nước chiết mầm đại mạch có khả chuyển hóa tinh bột thành đường nhiệt độ thường Đây cơng trình thu chế phẩm amylase dạng dung dịch lịch sử enzyme học thực xem Mười chín năm sau (năm 1833), hai nhà khoa học người Pháp Payen Pessoz chứng minh chất có hoạt động phân giải tinh bột thành đường tách dạng bột Thí nghiệm tiến hành cách cho etanol vào dịch chiết lúa đại mạch nảy mầm thấy xuất kết tủa Kết tủa hình thành có khả chuyển hóa tinh bột đun kết tủa tác dụng chuyển hóa Danh từ diastase (từ chữ Latinh diastasis - phân cắt) Payen Persoz dùng để gọi enzyme amylase lúc Enzyme amylase gì? 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 RH + R’OH Có loại enzyme xếp vào nhóm: Endoamylase (enzyme nội bào) Exoamylase (enzyme ngoại bào) Endoamylase gồm có -amylase nhóm enzyme khử nhánh Nhóm enzyme khử nhánh chia làm loại: Khử trực tiếp Pullunase (hay gọi dextrin 6-glucosidase) khử gián tiếp Transglucosylase (hay oligo-1,6 glucosidase) Maylo-1,6-glucosidase Các enzyme thủy phân liên kết bên chuỗi polysaccharide Exoamylase gồm có -amylase -amylase Đây enzyme thủy phân tinh bột từ đầu không khử chuỗi polysaccharide Cơ chất tác dụng amylase tinh bột glycogen:  Tinh bột: nhóm carbohydrate thực vật có chủ yếu loại củ (như khoai lang, khoai tây, ), hạt ngũ cốc, loại hạt có cơng thức tổng qt (C6H12O6)n Tinh bột từ nguồn khác có cấu tạo từ amylo amylopectin Các loại tinh bột có 20-30% amylo 70-80% amylopectin Trong thực vật, tinh bột xem chất dự trữ lượng quan trọng Dưới tác dụng enzyme amylase, tinh bột bị thủy phân liên kết glucoside bị phân cắt Sự thủy phân tinh bột enzyme amylase xảy theo mức độ: dịch hóa đường hóa Kết dịch hóa tạo sản phẩm trung gian dextrin dextrin tiếp tục bị đường hóa tạo maltose glucose  Glycogen: loại Carbohydrate dự trữ Ở động vật dự trữ thể động vật thể chuyển hóa để sử dụng từ từ Amylase có vai trị quan trọng chyển hóa glucid tế bào động vật, vi sinh vật Glycogen cấu tạo từ glucose liên kết với liên kết -1,4-glycoside Ở vị trí phân nhánh, glucose nối với liên kết -1,6-glycoside Glycogen có số mạch nhiều tinh bột, phân tử lượng khoảng 2-3 triệu Da Glycogen dễ tan nước, ăn nhiều carbohydrate thể chuyển hóa chúng thành chất béo dự trữ Ở động vật người, glycogen tập trung chủ yếu gan Phân loại:  Endoamylase ( enzyme nội bào): - -amylasae: có khả phân cắt liên kết 1,4- glucoside chất cách ngẫu nhiên, enzyme nội bào - Enzyme khử nhánh: + Khử trực tiếp (Pullulanase): Pullulanase enzyme quan trọng chế biến tinh bột Enzyme sử dụng quy mô lớn glucose ngành công nghiệp sirô maltose Pullulanase loại enzyme mạnh cho thối hóa tinh bột thành glucose maltose Pullulanase thủy phân liên kết α-1,6- glycosidic chuỗi phân nhánh α-1, 4-glycosidic + Khử gián tiếp: Transglucosylase (oligo-1,6- glucosidase) Maylo-1,6-glucosidase: Enzyme thủy phân liên kết β-1,6- glucoside isomaltose, panose dextrin tới hạn chuyển hóa đường lên men  Exoamylase (enzyme ngoại bào): - β–amylase (β-1,4-glucan-maltohydrolase) β–amylase xúc tác từ thủy phân liên kết 1,4-glucan tinh bột, glucogen polysaccharide, phân cắt nhóm maltose từ đầu khơng khử mạch Maltose tạo thành có cấu hình β, amylase gọi β- amylase Tác dụng β- amylase lên tinh bột biểu diễn theo sơ đồ sau: Tinh bột (Glycogen )  54-58%maltose + 42-46% β- dextrin - γ–amylase (glucoamylase) Glucoamylase có khả thủy phân liên kết -1,4 lẫn -1,6- glucoside, ngồi cịn có khả thủy phân liên kết -1,2 -1,3- glucoside Glucose amylase có khả thủy phân hồn tồn tinh bột, glucogen, amylopectin, dextrin… thành glucose mà không cần có tham gia loại enzyme amylase khác Đặc tính: Enzyme amylase thủy phân tinh bột tạo thành dextrin maltoza Dextrin có khả hoạt hóa cao, đặc trưng cho tính chất enzyme α - amylase sinh vật có đặc tính đặc trưng chế tác động, chuyển hóa tinh bột, khả chịu nhiệt  Thể họat tính vùng axit yếu:  Nấm mốc: pH = 4,5 - 4,9  Vi khuẩn: pH = 5,9 - 6,1 (pH