2.4.1.1 Cơ chế tác dụng của -amylase
-amylase có khả năng phân cắt các liên kết -1,4-glucoside nằm ở phía trong phân tử tinh bột một cách ngẫu nhiên, không theo một trật tự nào (Casey và Ingledew, 1986).
-amylase không chỉ thủy phân tinh bột mà nó còn thủy phân cả hạt tinh bột nguyên, tuy nhiên với tốc độ rất chậm (Nguyễn Đức Lƣợng et al., 2003).
Quá trình thủy phân tinh bột bởi -amylase là quá trình đa giai đoạn:
+ Giai đoạn đầu (giai đoạn dextrin hóa): chỉ một số phân tử cơ chất bị thủy phân tạo thành một lƣợng lớn dextrin phân tử thấp ( -dextrin), độ nhớt của hồ tinh bột giảm nhanh (các amylase và amylosepectin đều bị dịch hóa nhanh).
+ Giai đoạn 2 (giai đoạn đƣờng hóa): các dextrin phân tử thấp đƣợc tạo thành và tiếp tục bị thủy phân tạo ra các tetra-trimaltose không cho màu với iodine. Các chất này bị thủy phân rất mạnh bởi -amylase, amylase bị phân giải khá nhanh thành oligosaccharide gồm 6-7 gốc glucose.
+ Giai đoạn 3: các oligosaccharide này bị phân cắt tiếp tục tạo nên các mạch oligosaccharide cứ ngắn dần và bị phân giải chậm đến maltotetrose, maltotriose và maltose. Qua một thời gian tác dụng dài, sản phẩm thủy phân của amylase chứa 13% glucose và 87 % maltose. Tác dụng của -amylase lên amylopectin cũng xảy ra tƣơng tự, nhƣng vì không phân cắt đƣợc -1,6-glucoside ở chỗ mạch nhánh trong phân tử amylopectin nên dù có chịu tác dụng lâu, sản phẩm cuối cùng ngoài các loại đƣờng nói trên (19 % glucose và 72 % maltose) còn có dextrin phân tử thấp và isomaltose 8 % (Nguyễn Đức Lƣợng et al., 2003).
2.4.1.2 Đặc tính-amylase
-amylase từ các nguồn khác nhau có thành phần acid amin khác nhau, mỗi loại -amylase có một tổ hợp acid amin đặc biệt riêng. -amylase là một protein giàu tyrosine, trytophan, acid glutamic và aspartic (Ellis và Rhodes, 1976). Các glutamic acid và aspartic acid chiếm khoảng ¼ tổng lƣợng acid amin cấu thành nên phân tử enzyme.
Ngành: Công nghệ Thực phẩm
-amylase là một metaloenzyme. Mỗi phân tử -amylase có đến 2 hoặc 3 ion Ca2+. Tính chịu nhiệt của enzyme này phụ thuộc vào số ion Ca2+ có trong phân tử (Nguyễn Đình Thƣởng và Nguyễn Thanh Hằng, 2000). Do đó, calcium còn có vai trò duy trì sự tồn tại của enzyme khi phân giải protein (Ellis et al., 1976). Nếu phân tử -amylase bị loại bỏ hết calcium, nó sẽ hoàn toàn bị mất hết khả năng thủy phân cơ chất, -amylase bền với nhiệt độ hơn các enzyme khác. Đặc tính này liên quan đến hàm lƣợng calcium trong phân tử và nồng độ Mg2+ (Adam và Moss, 1995). Tất cả các amylase đều bị kiềm hãm bởi các kim loại nặng nhƣ: Cu2+, Hg2+, Ag+. Một số ion kim loại nhƣ: Li+
, Na+, Zn2+, Mn2+ không có ảnh hƣởng nhiều đến - amylase. -amylase của nấm mốc hầu nhƣ chỉ thủy phân tinh bột bị tổn thƣơng. Sản phẩm cuối cùng của thủy phân bằng amylase là glucose, maltose và dextrin (Nout, 1999).
-amylase của nấm sợi không tấn công liên kết -1,6 glucoside của amylopectin, nên khi thủy phân nó sẽ tạo thành các dextrin tới hạn phân nhánh. Sản phẩm thủy phân cuối cùng của tinh bột dƣới tác dụng của amylase nấm sợi chủ yếu là maltose, tiếp theo là maltotriose. Nồng độ -amylase của vi sinh vật tƣờng đối lớn có thể chuyển hóa 70-85 % tinh bột thành đƣờng lên men. Còn có -amylase của nấm mốc, mức độ đƣờng hóa đến glucose và maltose có thể lên tới 84-87 % (Nguyễn Đức Lƣợng et al., 2003).