Là phương pháp biến hình tinh bột tiên tiến hiện nay, cho sản phẩm tinh bột biến tính chọn lọc không bị lẫn những hóa chất khác. Sản phẩm của phương pháp này là các
loại đường gluco, fructo, các poliol như sorbitol, mannitol, các axit amin như lysin, MSG, các rượu, các axit.
Biến hình tinh bột bằng phản ứng thủy phân enzym để thu dextrin và các sản phẩm đặc thù. Thủy phân tinh bột tạo ra đường, từ đường có thể tạo ra những sản phẩm khác nhau là cơ sở chính để sử dụng tinh bột trong công nghiệp. Từ lâu người ta thường thủy phân tinh bột bằng axit. Phương pháp công nghệ này có nhiều nhược điểm như ăn mòn thiết bị, hiệu suất thủy phân thấp, các đường tạo ra có vi đắng, có màu và có vị mặn. Vào những năm 60 phương pháp này đã được thay thế bằng phương pháp enzym. Sự phân cắt tinh bột bởi enzym đặc hiệu hơn, có thể tạo ra được những sản phẩm rất đặc thù, không thể thu được bằng phương pháp axit, phản ứng nhanh hơn, công nghệ đơn giản hơn và ít gò bó.
Hình 2.2.5.3.1. Các giai đoạn chính và những biến đổi enzym tham gia trong việc chế tác các sản phẩm thủy phân tinh bột
Trong sản xuất công nghiệp các đặc điểm và các tính chất của các sản phẩm thường phụ thuộc vào nguồn enzym được sử dụng, nồng độ enzym và thời gian thủy phân. Quá trình tạo dung dịch đường có thể chia làm 3 giai đoạn:
− Dextrin hóa: sự thủy phân nữa vời và thu nhận maltodextrin
− Đường hóa: sự phân cắt sâu sắc tinh bột hóa, là giai đoạn thủy phân các maltodextrin và các oligosacarit thành đường glucozơ, maltoza và maltotrioza
− Đồng phân hóa
Tinh bột xử lí bằng enzyme amylase
α-amylase: là endoenzyme, có khả năng phân cách các liên kết α-1,4-glycoside trên mạch tinh bột tạo ra các sản phẩm có mạch ngắn dần, không thủy phân được các liên kết α-1,6- trên mạch amylopectin và cũng không phân cách các liên kết α- 1, ở gần điểm phân nhánh. Khi thủy phân, độ nhớt của dịch tinh bột bị giảm nhanh chóng, do đó quá trình thủy phân tinh bột bằng α- amylase còn gọi là quá trình dịch hóa.
β-amylase: là các exoenzyme, có khả năng thủy phân tinh bột chậm chạp nhưng sâu sắc. Nó tấn công từ đầu không khử của các mạch tinh bột và giải phóng ra từng đơn vị maltose bằng cách thủy phân các liên kết α-1,4. Phản ứng dừng lại khi đến điểm phân nhánh α-1,6 hoặc trước khi đến điểm phân nhánh nếu không còn đủ số lượng đơn vị glucose để phản ứng. Sản phẩm là đường maltose và các β-dextrin giới hạn, vì polysaccharidic này không bị phân cách nữa.
Glucoamylase: là endoenzyme, phản ứng cắt từng đơn vị glucose từ đầu không khử của mạch tinh bột, có khả năng thủy phân cả liên kết α-1,4 và α-1,6-glycoside và quá trình thủy phân liên kết α-1,4 xảy ta nhanh hơn. Nếu thời gian phản ứng đủ lâu, cuối cùng toàn bộ phân tử tinh bột sẽ được thủy phân thành glucose, bất kể mức độ phân nhánh của các phân tử tinh bột.
Tinh bột xử lí bằng các enzyme cắt mạch nhánh
Các enzyme cắt mạch nhánh: các enzyme này thủy phân chọn lọc các liên kết α- 1,6-glycoside. Có 2 enzyme loại này thường được sử dụng là isoamylase và pullulanase trong công ngiệp thường được thu nhận từ vi khuẩn.
Cyclodextrin glycosyltransferase (CDGTase): enzyme này có thể tác động lên mạch tinh bột đã biến tính, sản phẩm tạo thành là các mạch vòng chứa các đơn vị glucose liên kết với nhau bởi các liên kết α-1,4. Enzyme này cắt các liên kết trong mạch tinh bột để tạo thành mạch thẳng chứa các các đơn vị glucose, sao đó nối hai đầu mạch lại tạo thành cấu trúc vòng. CDGTase tứ vi khuẩ được sử dụng để sản xuất các cyclodextrin chứa 6 (α-cyclodextrin), 7 ( β-cyclodextrin) hoặc 8 (γ- cyclodextrin) gốc glucose
Hình 2.2.5.3.3. Các đường hướng biến hình sinh học tinh bột và các sản phẩm