Khái quát về tinh bột
Tinh bột là chất dự trữ chủ yếu của thực vật, trong tế bào thực vật, tinh bột tồn tại dưới dạng các hạt tinh bột. Hạt tinh bột có kắch thước hình dạng thay ựổi tùy loại thực vật. Thường kắch thước biến ựổi từ 0,02Ờ0,12mm. Lượng tinh bột ở hạt ngô và lúa mì khoảng 60Ờ75%, trong hạt lúa 75Ờ80%. Tinh bột cũng có nhiều ở các loại củ như: khoai tây, sắn, củ màị Một lượng tinh bột ựáng kể cũng thấy ở các loại quả như chuối và nhiều loại rau xanh.
Tinh bột có vai trò dinh dưỡng lớn vì trong quá trình tiêu hóa, chúng bị thủy phân thành ựường glucoza là chất tạo nên nguồn calo chắnh của thực phẩm cho con ngườị
Tinh bột gồm hai thành phần khác nhau: amilo và amilopectin.
Amilo thường chiếm khoảng 15Ờ27% trọng lượng tinh bột của thực vật. Amilo là những chuỗi không phân nhánh ựược cấu tạo bằng các gốc D. glucoza, liên kết với nhau bằng dây nối αỜ1,4 glucozit tạo nên chuỗi dài khoảng 200Ờ 1.000 gốc glucoza và phân tử amilo có một ựầu khử. Amilo tan trong nước nóng tạo ra dung dịch có ựộ nhớt không caọ
Trong phân tử amilopectin, các gốc glucoza ựược gắn với nhau không chỉ bằng liên kết αỜ1,4 glucozit mà còn bằng liên kết αỜ1,6 glucozit. Vì vậy, phân tử amilopectin có cấu trúc nhánh, có một ựầu khử.
Tinh bột không tan trong nước lạnh nhưng bị hồ hóa ở nhiệt ựộ 60Ờ80oC, tinh bột bị thủy phân dưới tác dụng của enzym amylaza hoặc axit tạo thành phân tử có trọng lượng thấp hơn gọi là dextrin.
Amylaza và cơ chế thủy phân tinh bột
Quá trình phân giải tinh bột có sự tham gia của nhiều loại enzym khác nhau và mỗi enzym có một phương thức tác dụng ựặc hiệu riêng. Người ta biết ựến 4 loại enzym amylaza sau [37]:
(1) αỜamylaza: đây là enzym thủy phân tinh bột ựược hiểu biết kĩ nhất. Nó có trong nước bọt, dịch tiêu hóa, nấm mốc, vi khuẩn và xạ khuẩn. αỜamylaza tác ựộng ựồng thời lên nhiều dây nối (αỜ1Ờ4) kể cả các dây nối bên trong ựại phân tử (vì vậy còn gọi là enzym endoamylaza). αỜamylaza làm dịch hóa một cách nhanh chóng tinh bột. Sản phẩm quá trình phân giải này ngoài mantoza còn có các oligo chứa 3Ờ4 gốc glucozạ Nếu thời gian tác dụng dài trên amilo thì sản phẩm thủy phân của αỜamylaza chứa khoảng 13% glucoza và 87% maltozạ Với amilopectin khi bị thủy phân bởi αỜamylaza, ngoài maltoza và oligosaccarit, trong sản phẩm còn có dextrin phân tử thấp và khoảng 5Ờ10% glucozạ
(2) βỜamylaza: Khác với αỜamylaza, men βỜamylaza chỉ tác ựộng vào phần ngoài ựại phân tử (vì vậy enzym này còn có tên gọi là exoamylaza). Dưới tác ựộng của βỜamylaza, tinh bột vẫn giữ khá lâụ
(3) Amila 1Ờ6glucozidaza: đây là enzym tác ựộng vào các liên kết 1Ờ 6glucozit ở chỗ phân nhánh.
(4) Glucoamylaza: Enzym này phân giải tinh bột ựể tạo thành các glucoza và các αỜoligosaccarit. Một số thực nghiệm cho biết, ngoài việc phân cắt dây nối
αỜ1Ờ4, men glucoamylaza còn có thể cắt cả dây nối αỜ1Ờ6. Glucoamylaza có khả năng thủy phân hoàn toàn tinh bột, glucogen, amilopectin, dextrin giới hạn, maltoza tới glucozạ đây là ưu thế tuyệt ựối của glucoamylaza so với các amylaza khác, vì vậy quá trình phân giải tinh bột của glucoamylaza còn ựược gọi là quá trình ựường hóạ
VSV phân giải tinh bột
Nhiều nhóm VSV có khả năng thủy phân tinh bột như vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm. Trong số các loài VSV thì nấm mốc là nhóm có khả năng phân giải tinh bột mạnh nhất. Các giống nấm mốc ựiển hình có khả năng phân giải tinh bột mạnh ựó là: Aspergillus (Aspergillus acdidus, Ạniger, Ạoryzaẹ..), Rhizopus (R.oryzae, R. delemar, R.niveus...), ựặc biệt Ạoryzae có khả năng tiết ra ựược ựầy ựủ hệ enzym cho quá trình phân giải tinh bột. Xạ khuẩn cũng là một nhóm VSV có khả năng sinh amylaza mạnh, trong ựó Streptomyces là nhóm giữ vị trắ tiên phong sinh amylaza như S.limosus, S.aurefaciens, S.praecox... Một số chủng nấm men
cũng có khả năng tổng hợp amylaza như Candida antaritica, Saccharomyces cerevisiae, Streptomyces bovis...
Trong các vi khuẩn thì vi khuẩn gram dương ựặc biệt là Bacilus thường tạo ra nhiều αỜamylaza hơn các vi khuẩn gram âm (Fogarty & Kelly, 1990). Ngoài
αỜamylaza ra, vi khuẩn còn tạo ra βỜamylazạ Vắ dụ βỜamylaza lần ựầu tiên ựược phát hiện ở vi khuẩn B.polymyxa, khi thủy phân tinh bột có thể tạo ra 92Ờ 94% maltozạ Sau này, người ta tìm thấy βỜamylaza ở một số vi khuẩn khác như
Acetobacter, B.megaterium, B.cereus...