Amylase là nhóm Enzyme được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như: công nghệ sản xuất rượu bia, công nghệ thực phẩm, y học và dược phẩm, trong công nghiệp...”. Hiện nay, việc sản xuất chế phẩm enzyme các loại đã và đang phát triển mạnh mẽ trên quy mô cơng nghiệp.Thực tế đã có hàng nghìn chế phẩm enzyme bán trên thị trường thế giới, các chế phẩm này đã được khai thác và tinh chế có mức độ tinh khiết theo tiêu chuẩn công nghiệp và ứng dụng.
Theo thời gian, enzyme công nghiệp ngày càng được ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau, trong đó những enzyme ứng dụng nhiểu nhất là protease, cellulose, ligase, amylase... và một số enzyme đặc biệt khác. Sau đây lả một số ứng dụng phổ biến của enzyme amylase hiện nay.
6.1. Ứng dụng Enzyme amylase trong y học và dược phẩm :
Nguồn cung cấp enzyme là vi khuẩn Bacillus subtilis với ưu điểm là bền hơn trong môi trường acid của dạ dày so với diastase (amylase) lấy từ động vật và vi nấm. Amylase được sử dụng để phối hợp với coenzyme A, cytocrom C, ATP, carboxylase để chế thuốc điều trị bệnh tim mạch, bệnh thần kinh. Mặt khác amylase phối hợp với enzyme thủy phân để chữa bệnh thiếu enzyme đường tiêu hóa.
Trong cơ thể, amylase là hormone tuyến tụy ngoại tiết, có tác dụng chống phù nềsau chấn thuơng hoặc sau mổ. Điều trị triệu chứng phản ứng viêm kèm nhiễm khuẩn đường hô hấp trên hoặc dưới. Các sản phẩm chứa α-amylase dùng α-amylase là một loại enzyme giúp kiểm soát lượng calo của cơ thể.
α-amylase là một men nội sinh có thể thủy phân tinh bột và các polysaccharide (hoạt tính amylotic) bằng cách tấn cơng vào mối nối a-1,4 glucosidic cho ra các dextrin, oligosaccharide và monosaccharide. Alpha – amylase dùng trong Neopeptine viên nang được lấy từ nguồn vi khuẩn Bacillus subtilis. Amylase của vi khuẩn cho đến nay có ưu điểm là bền hơn trong mơi trường acid của dạ dày so với diastase (amylase) lấy từ động vật và vi nấm. Enzyme được ứng dụng để tạo ra các sản phẩm chữa men tiêu hóa dành cho trẻ sơ sinh và trẻ em, kích thích tiêu hóa, chống suy dinh dưỡng và các sản phẩm cùng loại.
Hình 1: Thuốc Neopeptine sản xuất từ α-amylase
6.2. Ứng dụng Enzyme amylase trong công nghiệp :6.2.1. Ứng dụng trong công nghiệp dệt 6.2.1. Ứng dụng trong công nghiệp dệt
Trong công nghiệp dệt, người ta thường sử dụng enzyme amylase của vi khuẩn để lấy tinh bột và làm cho vải mềm
Trong vải thô thường chứa khoảng 5% tinh bột và các tạp chất khác. Do đó, khi sử dụng chế phẩm enzyme amylase của vi khuẩn vải sẽ tốt hơn. Người ta thường sử dụng chế phẩm amylase khoảng 0,3-0,6 g/l dung dịch và thời gian xử lý 5-15 phút ở nhiệt độ 900C . Ngồi chế phẩm enzyme amylase có nguồn gốc từ vi khuẩn thì hiện nay người ta đã quan tâm đến việc sử dụng amylase từ nấm sợi. Cho đến nay có rất nhiều nước đã sử dụng Enzyme trong công nghiệp dệt để tăng khả năng cạnh tranh các hàng vải, sợi. Các nước như Mỹ, Nhật, Pháp, Ðan Mạch là những nước sử dụng lượng Enzyme Amylase nhiều nhất trong lĩnh vực này.
STT Loại Enzyme Khoảng
pH hoạt động Nhiệt độ tối ưu Chất hoạt hóa, chất làm ổn định 1 α-Amylase của malt 4,5 – 5,5 55- 65 Ca2+
2 Amylase pancreatin 6,7 – 7,5 45 – 50 NaCl, Ca2+
3 α-Amylase nấm sợi 4,5 – 5,5 55 – 65 Ca2+
4 α-Amylase vi khuẩn 5,5 – 7,5 75 – 85 NaCl, Ca2+
Bảng 1: Một số loại Enzyme Amylase được sử dụng trong công nghiệp dệt
6.2.2. Ứng dụng trong công nghiệp tẩy trắng giấy
Từ năm 2000, Viện Công nghiệp giấy và xenluylô đã đầu tư nghiên cứu về sử dụng enzyme trong cơng nghệ khử mực giấy loại, trong đó chú trọng đặc biệt đến enzyme α-amylase. Kết quả nghiên cứu thành công và đã thiết lập quy trình cơng nghệ sử dụng enzyme α-amylase để khử mực giấy loại có gia keo tinh bột. Nguyên lý hoạt động của enzyme là: chúng bẻ gãy các mạch tinh bột trên bề mặt giấy, kéo theo sự làm long các phân tử mang màu bám trên đó,tạo thuận lợi cho q trình tuyển nổi khử mực.
6.2.3. Ứng dụng trong sản xuất cồn
Nguyên liệu chủ yếu trong các nhà máy rượu thường dùng là sắn, sau đó là ngơ và một phần gạo hoặc tấm. Đối với sản xuất rượu thì thành phần quan trọng nhất là gluxit lên men được, gồm tinh bột và một số đường. Trong đa số gluxit nói chung thì tỷ lệ giữa H và O đều tương tự như trong nước. Ví dụ ramnose – C6H12O5.
* Vai trò của α-Amylase và β-amylase trong sản xuất cồn từ hydro carbon:
- Trong sản xuất cồn từ nguyên liệu chứa tinh bột, Enzyme Amylase được sử dụng ở các giai đoạn đường hóa:
+ Chuyển hóa tinh bột bằng α-Amylase để tạo thành dextrin.
+ Chuyển hóa dextrin bằng β-amylase hay amyloglucosidase để tạo ra đường có khả năng lên men
Q trình đường hóa đóng vai trị quyết định đến khả năng lên men và hiệu suất cồn thu được. Các chế phẩm Enzyme được sử dụng trong sản xuất cồn bao gồm những chế phẩm thô được thu nhận từ phương pháp ni cấy bề mặt, ni chìm hoặc các chế phẩm đậm đặc, tinh khiết. Chủ yếu là sử dụng chế phẩm dạng thơ vì tính chất kinh tế. Vì sử dụng chế phẩm dạng thơ, do đó để tránh các phản ứng khơng mong muốn trong q trình đường hóa, trước khi đường hóa phải xác định họat tính Enzyme của từng lọai Enzyme từ đó điều chỉnh họat động cuả chúng.
Trong giai đoạn dịch hóa Enzyme α-Amylase tham gia thực hiện các phản ứng sinh hóa cần thiết và quyết định đến hiệu suất sản xuất cồn. Trong khi đó cũng trong giai đọan này Enzyme β-amylase lại tạo ra các sản phẩm khơng mong muốn, làm cản trở q trình lên men.
+ Trong giai đoạn đường hóa dịch đường, Enzyme α-Amylase tham gia thực hiện các phản ứng sinh hóa cần thiết và quyết định đến hiệu suất sản xuất cồn. Còn Enzyme β- amylase tham gia những biến đổi cơ bản cơ chất để tăng cường q trình chuyển hóa cơ bản.
Khi thủy phân tinh bột, Enzyme α-Amylase tác động vào liên kết α-1,4 glucoside và sản phẩm tạo ra là mantose và dextrin mà mạch của chúng gần bằng C6. Các dextrin sau đó sẽ phân hủy chủ yếu theo
C6 C5 + C1.
C7 C6 + C1 hay C5 + C2.
C8 C6 + C2 hay C5 + C3.
Enzyme α-Amylase của vi khuẩn thủy phân tinh bột tạo ra một lượng glucose và maltose theo tỷ lệ 1 : 5,45. Enzyme α-Amylase của nấm sợi thì thủy phân tinh bột tạo ra lượng glucose và maltose theo tỷ lệ 1 : 3,79. Enzyme α-Amylase của vi khuẩn và nấm sợi đều khơng có khả năng phân giải α-1,6 glucoside của cơ chất.
Như vậy, vai trò cơ bản của α-Amylase trong sản xuất rượu, cồn là làm dịch hóa nhanh ở giai đoạn nấu và cả ở giai đoạn đầu của sự đường hóa, dextrin hóa và tích tụ đường. Vai trị của glucoamylase là thủy phân liên kết α-1,4 glucoside trong các
Dịch hóa lần 1 105-1500C pH: 5,5-6,5 Dịch hóa lần 2 90-950C Tách(ép) Đường hóa 56-650C pH 4-4,5 Lọc