Bài tiểu luận bao gồm 4 phần tổng quan về tổng quan về enzyme amylase, tổng quan về nguồn giống vi sinh vật, quy trình công nghệ sản xuất enzyme α amylase từ aspergyllus oryzae, vai trò và ứng dụng của enzyme amylase,... Mời các bạn cùng tham khảo.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM MÔN HỌC: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BÀI TIỂU LUẬN: QUY TRÌNH SẢN XUẤT AMYLASE TỪ VI SINH VẬT GVDH: Ths Nguyễn Thị Thu Sang Nhóm: 09 Lớp: 02DHLTP2 SVTH gồm có: 01 - Trần Thị Chiến - 2205115008 02 - Đỗ Tuấn Hưng - 2205115221 03 - Nguyễn Thị Huyện - 2205115020 04 - Nguyễn Thị Diễm Kim - 2205115131 05 - Trần Thị Hồi Thơng - 2205115059 06 - Nguyễn Thị Thơ – 2205115122 Tháng 12- 2012 LỜI MỞ ĐẦU Tinh bột sản phẩm tự nhiên quan trọng có nhiều ứng dụng kỹ thuật đời sống người Nhiều nước giới sử dụng nguồn tinh bột từ khoai tây, lúa mì, ngơ (sắn), cịn riêng nước ta sử dụng gạo khoai mì nguồn tinh bột chủ yếu Q trình thủy phân tinh bột gồm hai cơng đoạn chủ yếu giai đoạn hồ hóa giai đoạn đường hóa Để thực hai cơng đoạn cơng nghệ nói trên, thực tế sản xuất người ta áp dụng hai cách: thủy phân tinh bột acid enzyme Để thủy phân tinh bột từ lâu người ta sử dụng acid vô HCl H2SO4 Nhưng kết cho thấy, thủy phân acid khó kiểm sốt thường tạo nhiều sản phẩm không mong muốn không đáp ứng tiêu chuẩn an toàn thực phẩm Do việc thay ứng dụng enzyme để thủy phân tinh bột kết tất yếu lịch sử phát triển Enzyme amylase tìm góp phần quan trọng cho nhiều ngành công nghiệp chế biến thực phẩm Enzym amylase tìm thấy nhiều nguồn khác amylase từ thực vật, động vật VSV Amylase ngày thay acid sản xuất quy mô công nghiệp Hiện nay, nhà sản xuất sử dụng amylase có khả chịu nhiệt cao mà khơng hoạt tính, chẳng hạn amylase chiết xuất từ VSV, cụ thể chuẩn vi khuẩn chịu nhiệt phân lập từ suối nước nóng Ngồi ra, amylase cịn có nhiều ưu điểm sử dụng acid để thủy phân tinh bột: lượng xúc tác thấp, không yêu cầu cao thiết bị sử dụng, giảm chi phí cho q trình tinh dịch đường Nguồn amylase lấy từ mầm thóc, mầm đại mạch (malt), hạt bắp nảy mầm, hay từ nấm mốc, Nguyên liệu sản xuất gạo, bắp, khoai mì, … Đây nguồn nguyên liệu dễ tìm, rẻ tiền thấy dễ dàng nước ta Do đó, lợi hướng phát triển mạnh làm sở cho nhiều ngành khác phát triển PHẦN TỔNG QUAN VỀ ENZYME AMYLASE 1.1 Giới thiệu enzyme Amylase 1.1.1 Lịch sử nghiên cứu, định nghĩa 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 hố tinh bột thành đường nhiệt độ thường Năm 1833, hai nhà khoa học người Pháp Payen Persor 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 hoá tinh bột đun kết tủa tác dụng chuyển hoá Danh từ diastase Payen Persor dung để gọi enzyme lúc Enzyme Amylase tìm góp phần quan trọng cho nhiều ngành công nghiệp chế biến thực phẩm Enzyme amylase tìm thấy nhiều nguồn khác từ thực vật, động vật vi sinh vật Enzyme amylase sử dụng nhiều sản xuất khả chịu nhiệt cao, lượng xúc tác thấp, không yêu cầu cao thiết bị sử dụng, giảm chi phí cho q trình tinh dịch đường Các enzyme amylase thuộc nhóm enzyme thủy phân, xúc tác phân giải liên kết nội phân tử nhóm polysaccharide với tham gia nước: R.R` + H-OH → RH + R`OH 1.1.2 Phân loại, đặc tính, chế tác dụng 1.1.2.1 Phân loại Có loại enzyme xếp vào hai nhóm lớn: Endoamylase Exoamylase Enzyme amylase phân loại theo sơ đồ sau Enzyme amylase Endoamylase Enzyme khử nhánh β- amylase (α- 1,4 – glucanmaltohydrolase) γ- amylase (glucose amylase) Khử gián tiếp Khử trực tiếp Pullulanase (α-dextrin – glucosidase) α-amylase Exoamylase Transglucosylase (oligo-1,6 glucosidase) Maylo-1,6glucosidase Endoamylase: α– amylase Amylase có khả phân cắt liên kết 1,4glucoside chất cách ngẫu nhiên enzyme nội bào α-amylase khơng có khả phân hủy hồ tinh bột mà cịn có khả phân hủy hạt tinh bột nguyên vẹn 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 α-1, 6glycosidic liên kết chuỗi phân nhánh α-1, 4-glycosidic -Khử gián tiếp Transglucosylase (oligo-1,6glucosidase) Maylo-1,6-glucoside: Enzyme thủy phân liên kết β-1,6glucoside isomaltose, panose dextrin tới hạn chuyển hóa đường lên men Exoamylase 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 hình thành xúc tác β-amylase có cấu hình β γ–amylase (glucose amylase) Glucose amylase có khả thủy phân liên kết -1,4 lẫn glucoside, cịn có khả thủy phân liên kết -1,2 glucoside -1,6năng -1,3- Glucose amylase có khả thủy phân hoàn toàn tinh bột, glucogen, amylopectin, dextrin… thành glucose mà khơng cần có tham gia loại enzyme amylase khác 1.1.2.2 Đặc tính Đặc tính chung: Khả dextrin hóa: Thủy phân tinh bột > dextrin + maltoza Dextrin có khả họat hóa cao, đặc trưng cho tính chất enzyme Tính bền nhiệt: Phân tử có 1-6 ngun tử C, tham gia vào hình thành ổn định cấu trúc bậc enzyme Tính tan: Amylase dễ tan nước, dung dịch muối rượu loãng Các amylase bị kiềm hãm kim loại nặng Cu2+, Ag+, Hg2+ Cơ chất tác dụng: enzyme amylase tinh bột glycogen Đặc tính riêng α – amylase có đặc tính đặc trưng chế tác động, chuyển hóa tinh bột, khả chịu nhiệt: Thể họat tính vùng axit yếu: với nấm mốc có pH từ 4.5 – 4.9, nấm sợi có pH từ 4.0 – 4.8 (có thể hoạt động tốt vùng pH từ – 5.8), vi khuẩn có pH từ 5.9 – (pH tetra trimaltose (không cho màu với iod) thủy phân chậm > disaccharide monosaccharide -Amylose phân giải nhanh > oligosacharide > poliglucose (gồm 6-7 gốc glucose) bị phân cách > mạch polyglucose colagen ngắn >Maltose > maltotriose > maltotetrose Tác dụng α-amylase lên amylopectin xảy tương khơng phân cắt liên kết α-1,6-glycoside chỗ mạch nhánh phân tử amylopectin nên dù có chịu tác dụng lâu sản phẩm cuối ngồi đường nói (72% maltose 19% glucose) cịn có dextrin phân tử thấp isomaltose 8% PHẦN TỔNG QUAN VỀ NGUỒN GIỐNG VI SINH VẬT 2.1 Vai trò giống vi sinh vật công nghệ enzyme Trong công nghệ enzyme từ VSV, giống đóng vai trị định: Giống VSV định đến suất enzyme nhà máy Giống VSV định đến chất lượng sản phẩm sinh học (hay hoạt tính enzyme) Giống VSV định vốn đầu tư cho sản xuất Giống VSV định đến giá thành sản phẩm 2.2 Vi sinh vật dùng để sản xuất enzyme Amylase 2.2.1 Các giống vi sinh vật sản xuất enzyme Amylase Ngày ưu nhiều mặt, vi sinh vật trở thành nguồn thu enzyme amylase chủ đạo Những chủng vi sinh vật tạo nhiều amylase thường phân lập từ nguồn tự nhiên Vi sinh vật tạo amylase dùng nhiều nấm sợi, giả nấm men vi khuẩn,cịn xạ khuẩn Các giống nấm sợi thường dùng giống nấm sợi Aspergillus, rhizopus Nấm men giả nấm men thuộc giống Candida, Saccharomyces, Endomycopsy, Endomyces tạo amylase Nhiều vi khuẩn có khả tạo lượng lớn amylase như: Bac.polymyxa, Phytomonas destructans, Cassavanum… vi khuẩn ưa nhiệt có khả sinh trưởng nhanh phát triển tốt nhiệt độ cao nên ni chúng bị nhiễm vi sinh vật khác Trong nhóm xạ khuẩn gặp loại tạo amylase mạnh mẽ, nhiên có số xạ khuẩn ưa nhiệt Micromonospora vugaris 42 có khả tạo lượng nhỏ a-amylase hoạt động 65°C với protease enzyme khác 2.2.2 Giới thiệu Chủng nấm mốc Aspergillus Oryzae Đặc điểm cấu trúc hình thái Chủng nấm mốc Aspergillus Oryzae Condium of Aspergillus Oryzae Aspergillus Oryzae loại nấm vi thể thuộc Plectascales, lớp Ascomyctes (năng khuẩn) Cơ thể sinh trưởng hệ sợi bao gồm sợi mảnh, chiều ngang 5-7m, phân nhánh nhiều có vách ngăn, chia sợi thành nhiều bao tế bào (nấm đa bào) Từ sợi nằm ngang hình thành sợi đứng thẳng gọi cuống đính bào tử, có quan sinh sản vơ tính Cuống đính bào tử Aspergillus Oryzae thường dài 1-2mm nên nhìn thấy mắt thường Phía đầu cuống đính bào tử phồng lên gọi bọng Từ bọng phân chia thành tế bào nhỏ, thuôn, dài, gọi tế bào hình chai Đầu tế bào hình chai phân chia thành bào tử đính vào nhau, nên gọi đính bào tử Đính bào tử Aspergillus Oryzae có màu vàng lục hay màu vàng hoa cau… Bào tử thành phần môi trường sấy khô nhiệt độ < 50oC độ ẩm