AMYLASE THỦY PHÂN NGUYÊN LIỆU NẾP TRẮNG
Tài liệu tham khảo cho thấy, khả năng hoạt động xúc tác phản ứng của enzyme phụ thuộc rất nhiều vào pH và nhiệt độ. Mỗi enzyme chỉ thể hiện hoạt tính cao nhất của
Mẫu nếp trắng xay nhỏ Bổ sung nước theo tỷ lệ đã bố trí
Chỉnh pH 6,5
Nâng nhiệt đến 850C rồi bổ sung 0,5% enzyme α-amylase vào dung dịch
Giữ mẫu 30 phút Chuẩn đường khử
nó ở một giá trị pH nhất định và ở một nhiệt độ nhất định.. Chính vì vậy, thí nghiệm này được thực hiện với mục đích là tìm ra pH và nhiệt độ tối thích cho enzyme α- amylase hoạt động thủy phân tinh bột nếp trắng.
Trong thí nghiệm này, enzyme α-amylase được sử dụng với nồng độ là 0,3% và thời gian thủy phân là 15 phút. Dung dịch sau khi thủy phân đem phân tích hàm lượng đường khử. Thí nghiệm đươc tiến hành với hai nhân tố và hai lần lặp lại. Kết quả thí nghiệm được thể hiện trong bảng 4.1 và hình 4.1.
Bảng 4.1: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH và nhiệt độ lên hoạt tính enzyme α- amylase đối với nguyên liệu nếp trắng
pH Nhiệt độ (0C) 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 Trung bình 80 4,186 4,719 4,815 4,412 4,028 4,431b 85 4,334 5,015 5,058 4,486 4,125 4,604a 90 4,063 4,530 4,678 4,283 3,950 4,283c Trung bình 4,194c 4,754a 4,850a 4,363b 4,034d
Số liệu trong bảng là giá trị trung bình của 2 lần lặp lại.
Các giá trị trung bình có cùng chữ cái đi kèm a, b, c… trong cùng một cột thì không khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức 5 %.
Các giá trị trung bình có cùng chữ cái đi kèm a, b, c… trong cùng một hàng thì không khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức 5 %.
Hình 4.1: Đồ thị biễu diễn ảnh hưởng của pH và nhiệt độ lên hoạt tính enzyme α- amylase đối với nguyên liệu nếp trắng.
Việc thay đổi pH và nhiệt độ phản ứng có ảnh hưởng đến khả năng thủy phân của enzyme α-amylase.
Trong những thí nghiệm nghiên cứu về ảnh hưởng của pH đến hoạt tính enzyme, các nhà khoa học cho thấy hiện tượng: nếu tăng hoặc giảm giá trị pH tới một điểm xác định nào đó, vận tốc phản ứng enzyme sẽ tăng dần và đạt đến điểm cực đại. Giá trị pH mà ở đó vận tốc enzyme đạt cực đại gọi là pH tối ưu cho hoạt động enzyme. Vượt quá giới hạn pH này hoạt động enzyme sẽ giảm (Nguyễn Đức Lượng, 2002). Khi thay đổi pH của dịch nếp từ 5,5 đến 7,5 để khảo sát hoạt tính của enzyme α- amylase trên nguyên liệu nếp trắng thì ở bất kỳ nhiệt độ khảo sát nào, hoạt tính của enzyme α-amylase cũng thay đổi theo.
Kết quả thống kê ở bảng 4.1 và đồ thị hình 4.1 cho thấy pH tối thích cho enzyme α- amylase hoạt động trên nguyên liệu nếp trắng nằm trong khoảng 6,0 ÷ 6,5. Xét về mặt thống kê ở các mức pH khác nhau từ 5,5 đến 7,5 thì hàm lượng đường khử sinh ra đều khác biệt có ý nghĩa ở mức ý nghĩa 5% chỉ có pH 6,0 và 6,5 thì hàm lượng đường khử sinh ra không khác biệt ý nghĩa ở mức ý nghĩa 5%, nhưng ở pH 6,5 hàm lượng đường khử sinh ra cao hơn ở pH 6,0 nên chọn pH tối ưu cho enzyme α- amylase hoạt động thủy phân tinh bột nếp trắng là 6,5.
Ở pH cao hơn hoặc thấp hơn pH tối ưu, hàm lượng đường sinh ra đều giảm. Do đó, có thể nói rằng pH có ảnh hưởng rất mạnh mẽ đến hoạt tính enzyme. Khi thay đổi pH môi trường sẽ làm thay đổi khả năng ion hóa của enzyme và cơ chất do đó sẽ
3.5 4 4.5 5 5.5 5.5 6 6.5 7 7.5 pH H àm lư ợn g đ ườ ng (% ) 80 85 90 800C 850C 900C
làm ảnh hưởng đến khả năng tạo phức hợp ES làm giảm vận tốc phản ứng enzyme. Vì thế phải chọn pH tối ưu cho enzyme hoạt động để đạt được hiệu quả cao nhất. Bên cạnh ảnh hưởng của pH thì nhiệt độ cũng có ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme α-amylase. Theo Nguyễn Đức Lượng (2002), trong các phản ứng sinh học, khi nhiệt độ tăng thì khả năng xúc tác của enzyme sẽ tăng. Nhưng tốc độ phản ứng enzyme không phải lúc nào cũng tỷ lệ thuận với nhiệt độ phản ứng. Khả năng tăng của tốc độ phản ứng có một giới hạn nhất định. Quá giới hạn nhiệt độ đó, phản ứng enzyme sẽ giảm và giảm rất nhanh.
Kết quả thống kê ở bảng 4.1 và đồ thị hình 4.1 cho thấy hàm lượng đường khử sinh ra sẽ tăng khi tăng nhiệt độ đến 850C và sẽ giảm nếu tiếp tục tăng nhiệt độ đến 900C (có sự khác biệt ý nghĩa ở 3 mức nhiệt độ 80; 85 và 900C).
Kết quả này hoàn toàn phù hợp với lý thuyết. Vì bản chất của protein thường không bền nhiệt. Khi tăng nhiệt độ trong giai đoạn đầu của phản ứng enzyme sẽ làm tăng khả năng tạo cấu trúc không gian của enzyme cho phù hợp với cơ chất. Khi vượt quá giới hạn về nhiệt độ, cấu trúc không gian của trung tâm hoạt động trong enzyme không còn phù hợp với cấu trúc không gian của cơ chất nữa, khi đó hoạt tính của enzyme sẽ giảm dần và dẫn đến triệt tiêu (Nguyễn Đức Lượng, 2002). Do đó, ở nhiệt độ 850C thì hàm lượng đường khử sinh ra là nhiều nhất nên chọn nhiệt độ tối thích cho enzyme α-amylase hoạt động thủy phân nguyên liệu nếp trắng là 850C. Điều này cũng phù hợp với đặc tính của enzyme α-amylase có nguồn gốc từ vi khuẩnBacillus licheniformis là chịu được nhiệt độ cao.
Kết quả thí nghiệm của các đề tài khảo sát pH và nhiệt độ tối thích cho enzyme hoạt động thủy phân trên các nguyên liệu tinh bột tinh khiết, nếp trắng, nếp than và gạo nhìn chung thì không khác nhau. Kết quả khảo sát pH và nhiệt độ tối ưu cho enzyme α-amylase thủy phân tinh bột nếp than (Vy - luận văn tốt nghiệp thạc sĩ, 2009), tinh bột gạo (Lê Trung Hiếu - luận văn tốt nghiệp thạc sĩ, 2009), và tinh bột tinh khiết (đề tài đã khảo sát trong thí nghiệm thăm dò) đều là 6,5 và 850C. Không có sự khác biệt trong việc thủy phân của enzyme α-amylase đối với các nguyên liệu khác nhau là do trong những nguyên liệu này không có thành phần nào làm thay đổi điện tích bề mặt của enzyme hoặc làm biến tính protein trong enzyme. Do đó, các nguyên liệu này không làm ảnh hưởng đến pH và nhiệt độ hoạt động mạnh nhất của enzyme α-amylase.Vì thế, pH tối ưu và nhiệt độ tối ưu cho enzyme α-amylase hoạt động trên các nguyên liệu tinh bột tinh khiết, gạo, nếp trắng, nếp than đều giống nhau.