1.4.1 Hệ enzim thuỷ phân tinh bột sống ở nhiệt độ thường (Stargen 001)
Stargen 001 là một hỗn hợp α-amylaza và glucoamylaza được thu nhận từ
hai chủng nấm mốc Aspergillus kawachi và Aspergillus niger. Hỗn hợp enzim có
pH tối ưu nằm trong khoảng 4,0 - 4,5. Chúng có khả năng thuỷ phân tinh bột chưa hồ hoá ở nhiệt độ thường (30oC), giải phóng trực tiếp ra đường glucoza [26, 27].
Đã có khá nhiều nghiên cứu về khả năng thủy phân tinh bột sống của hệ
enzim amylaza như amylaza từ chủng Lactobacillus amylovorus có thể hấp thụ lên
bề mặt hạt tinh bột khoai tây và thủy phân chúng; hay amyloglucosidaza của
Aspergillus awamori cũng có khả năng hấp phụ trên bề mặt hạt tinh bột và cắt liên
kết nhánh; hay Aspergillus Spezyme Extra.K-27 sản xuất một hệ α-amylaza và GA ngoại bào tác dụng đồng thời lên tinh bột ngô và tinh bột khoai tây sống. Khác với các enzim thủy phân tinh bột đã hồ hóa, enzim thủy phân tinh bột sống hoạt động theo cơ chế hấp phụ trên bề mặt hạt tinh bột và tấn công hạt tinh bột bằng cách tạo nhiều lỗ trên bề mặt hạt. Tuy nhiên khả năng thủy phân tinh bột sống phụ thuộc vào nguồn tinh bột và enzim. Sự liên kết giữa hai thành phần amylose, amylopectin và cấu trúc tinh thể là những yếu tố ảnh hưởng tới khả năng thủy phân tinh bột sống của amylaza. Khi hàm lượng amyloza trong hạt tinh bột càng cao thì khả năng thuỷ phân tinh bột sống của amylaza càng kém [5, 18]. Quan sát trên kính hiển vi điện tử ta có thể thấy được một phần cơ chế tấn công và thủy phân hạt tinh bột gạo sống
(Hình 1.7). Glucoamylaza từ A. niger tấn công hạt tinh bột theo diện rộng bằng cách tạo nhiều lỗ nhỏ, còn α-amylaza từ chủng nấm mốc A. kawachi lại có xu hướng tạo
những lỗ lớn và sâu trên bề mặt hạt tinh bột. Đặc biệt khi kết hợp cả hai enzim trên trong chế phẩm enzim Stargen 001 thì hiệu quả thủy phân tinh bột tốt hơn hẳn. Hạt tinh bột bị “khoan” sâu và rộng hơn [27, 13].
Hiện nay chế phẩm thủy phân tinh bột sống (Stargen 001) của hãng Genencor đang được sử dụng rất rộng rãi trong ngành công nghiệp sản xuất cồn của Mỹ. Chế phẩm này đã được ứng dụng rất thành công trên nguyên liệu gạo, lúa mỳ
21
và ngô. Do vậy chúng tôi tiến hành khảo sát hoạt động của enzim Stargen 001 trong quá trình sản xuất cồn từ hai nguyên liệu chính của Việt Nam là gạo và sắn lát.
Hình 1.7 Hạt tinh bột gạo chưa hồ hóa bị thủy phân bởi amylaza
Ngoài chế phẩm enzim thuỷ phân có khả năng thuỷ phân tinh bột sống ở nhiệt độ thường, hãng Genencor còn đưa ra một số enzim nấu đường hoá ở nhiệt độ thấp và không cần quá trình đun sôi. Ứng dụng hệ enzim nấu đường hoá này sẽ giảm được một phần chi phí năng lượng cho quá trình sản xuất cồn.