thu nhận enzyme amylase từ Aspergillus Oryzae

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

BÀI BÁO CÁO: Ứng Dụng Công Nghệ Sinh Học Trong Công Nghệ Thực Phẩm

QUY TRÌNH SẢN XUẤT AMYLASE TỪ VI SINH VẬT

GVHD: Th.S Nguyễn Thị Thu Sang

Nhóm : 17

Nguyễn Thị Bích Phương

Nguyễn Thị Kim Ngân

Trương Thị Thúy An

Phạm Trúc Ly

TP.HCM, Tháng 12/2012

Bài tiểu luận CNSH trong CNTP Quy trình sản xuất amylase từ vi sinh vật

LỜI MỞ ĐẦU

Enzyme amylase là một trong những enzyme được quan tâm nghiên cứu sớm

và nhiều nhất hiện nay. Các ứng dụng của enzyme trong nhiều lĩnh vực khác nhau

ngày càng được quan tâm nghiên cứu. Ngoài những ứng dụng tiêu biểu được trình bày

ở trên, enzyme amylase còn có ứng dụng trong sản xuất giấm, bột ngọt, bánh kẹo,

nước trái cây… Ngày nay người ta đang nghiên cứu các nguồn amylase có chất lượng

cao và có thể sản xuất theo quy mô công nghiệp đồng thời khắc phục những hạn chế

của các phương pháp sản xuất tạo enzyme amylase năng suất cao. Ở Việt Nam bước

đầu đã có nhiều nghiên cứu ứng dụng enzyme amylase trong chế biến nông sản, thực

phẩm, nhất là trong lĩnh vực sản xuất bia, rượu, chế biến tinh bột.

Hiện nay, α-amylase là một trong những enzyme được sử dụng rộng rãi trong

nhiều lĩnh vực như công nghiệp thực phẩm, chăn nuôi thú y, chẩn đoán bệnh…Trong

công nghiệp thực phẩm, α-amylase đóng vai trò đặc biệt quan trọng

Thông qua sự thủy phân tinh bột, α-amylase tạo ra những sản phẩm có giá trị

dinh dưỡng như dextrin, maltose, glucose…

Trước đây, người ta thu nhận α-amylase từ malt là chủ yếu. Ngày nay, với nền

công nghiệp phát triển mạnh kéo theo nhu cầu về α-amylase tăng cao nên việc áp

dụng những kỹ thuật tiến bộ trong nuôi cấy vi sinh vật để thu dễ dàng hơn với lượng

lớn α-amylase là rất cần thiết

NHÓM - 17 2


PHẦN 1

TỔNG QUAN

1. GIỚI THIỆU SẢN PHẨM

1.1 Định nghĩa

1.1.1 Enzyme

Trong cơ thể sống (các tế bào) luôn luôn xảy ra quá trình trao đổi chất. Sự trao

đổi chất ngừng thì sự sống không còn tồn tại. Quá trình trao đổi của một chất là tập

hợp của rất nhiều các phản ứng hóa học phức tạp. Các phản ứng này có liên quan chặt

chẽ với nhau và điều chỉnh lẫn nhau. Enzyme là hợp chất protein xúc tác cho các phản

ứng hóa học đó. Chúng có khả năng xúc tác đặc hiệu các phản ứng hóa học nhất định

và đảm bảo cho các phản ứng xảy ra theo một chiều hướng nhất định với tốc độ nhịp

nhàng trong cơ thể sống.

Enzyme có trong hầu hết các loại tế bào của cơ thể sống. Chính do những tác

nhân xúc tác có nguồn gốc sinh học nên Enzyme còn được gọi là các chất xúc tác sinh

học (biocatalysators) nhằm để phân biệt với các chất xúc tác hóa học

Chúng là chất xúc tác sinh học không chỉ có vai trò quan trọng trong quá trình

sinh trưởng, phát triển của mọi sinh vật mà nó còn giữ vai trò rất quan trọng trong

công nghệ chế biến thực phẩm, trong y học, trong kỹ thuật phân tích, trong công nghệ

gen và bảo vệ mội trường.

1.1.2 Enzyme Amylase

Amylase là một hệ Enzyme rất phổ biến trong thế giới sinh vật. Các Enzyme

này thuộc nhóm Enzyme thủy phân, xúc tác phân giải liên kết nội phân tử trong nhóm

polysaccharide với sự tham gia của nước.

RR’ + H-OH RH + R’OH

Amylase thủy phân tinh bột, glycogen và dextrin thành glucose, maltose và dextrin

hạn chế. Các Enzyme Amylase có trong nước bọt (còn được gọi là ptyalin), trong dịch

NHÓM - 17 3


tiêu hóa của người và động vật, trong hạt nảy mầm, nấm sợi, xạ khuẩn, nấm men và vi

khuẩn. Trong nước bọt của người có ptyalin nhưng ở một số loài động vật có vú thì

không có như ngựa, chó, mèo... Ptyalin bắt đầu thủy phân tinh bột từ miệng và quá

trình này hoàn tất ở ruột non nhờ Amylase của tuyến tụy (còn được gọi là amylopsin).

Amylase của malt thủy phân tinh bột lúa mạch thành disaccharide làm cơ chất cho quá

trình lên men bởi nấm men.

Amylase là một trong những loại Enzyme được ứng dụng rộng rãi nhất trong

công nghiệp, y tế, và nhiều lĩnh vực kinh tế khác, đặc biệt là trong ngành công nghiệp

thực phẩm.

1.2 Nguồn gốc

1814: Kirchoff, Saint Petercburg chứng minh hạt lúa mạch nảy mầm có tác

dụng chuyển hóa tinh bột thành đường ở nhiệt độ từ 4000C – 6000C.

Năm 1833, Payen và Perso (Pháp) thêm cồn vào dịch chiết này, thu được kết

tủa có khả năng phân giải tinh bột thành đường, và đặt tên là Diastase (xuất phát từ

tiếng Hy Lạp, diastatics, có nghĩa là phân giải, đó là Amylase). Sau này theo đề nghị

của Duclo, Enzyme phân giải tinh bột được gọi là Amylase.

Năm 1851: Leuchs đã phát hiện nước bọt cũng có khả năng phân giải tinh bột

thành đường. Sau đó, các Enzyme Amylase trong nước bọt, trong dịch tiêu hóa của

người và động vật, trong hạt nảy mầm, nấm mốc, nấm men và vi khuẩn bắt đầu được

quan tâm nghiên cứu.

Năm 1862, Danilevxki đã tách được Amylase của tuyến tụy bằng phương pháp

hấp thụ chọn lọc.

Năm 1949, Schwimmer đã xác định được số chu chuyển của α-Amylase là

19000.

Năm 1950, Englard và Singer cho biết số chu chuyển của -Amylase là

250000.

Đến năm 1952, người ta đã thu được 72 Enzyme ở trạng thái kết tinh trong đó

có 4 Enzyme α-Amylase.

NHÓM - 17 4


Năm 1971, Uxtinilov và cộng sự bằng phương pháp điện di trên gel

poliacrylamid đã xác định được sự có mặt của một lượng lớn α-Amylase và

glucoamylase trong canh trường nấm mốc và một lượng nhỏ các phân đoạn có hoạt

lực dextrinase và transglucosilase.

Hiện nay các nước trên thế giới sản xuất hàng trăm tấn chế phẩm Enzyme,

trong đó Nhật là nước có truyền thống lâu đời nhất, sau đó đến Anh, Pháp, Mỹ, Đan

Mạch, Thụy Điển,... đặc biệt hãng Novo của Đan Mạch là 1 trong những hãng sản

xuất Enzyme nổi tiếng trên thế giới. Bên cạnh đó trong những năm gần đây các nước

Đông Âu và Trung Quốc cũng bắt đầu nghiên cứu và sản xuất Enzyme.

Nếu như ở Tây Âu mạch nha từ lúa mạch là nguồn Enzyme chủ yếu cho việc

chuyển hóa tinh bột thành đường, thì ở Viễn Đông Amylase thường được sản xuất từ

nấm mốc trên môi trường nuôi cấy là các loại ngũ cốc có chứa tinh bột. Như hãng

Novo đã có nhiều chế phẩm Enzyme Amylase đang được sử dụng rộng rãi trong các

ngành công nghiệp như: Công nghiệp sản xuất rượu bia, công nghiệp sản xuất bột

giặt, công nghiệp giấy…

1.3 Phân loại

Hiện nay, có sáu loại Enzyme Amylase được xếp vào 2 nhóm: Endoamylase

( Enzyme nội bào ) và Exoamylase ( Enzyme ngoại bào ).

- Endoamylase : gồm có α-Amylase (EC 3.2.1.1) và nhóm Enzyme khử nhánh.

Nhóm Enzyme khử nhánh này được chia thành hai loại: khử trực tiếp là pullulanase

( hay α-dextrin 6-glucanohydrolase ) (EC 3.2.1.41); khử gián tiếp là transglucosylase

(hay oligo-1,6-glucosidase) (EC 3.2.1.20) và amylo-1,6-glucosidase (EC 3.2.1.10).

Các Enzyme này thủy phân các liên kết bên trong của chuỗi polysaccharide.

- Exoamylase. Đây là những Enzyme thủy phân tinh bột tử đầu không khử của

chuỗi polysaccharide. Nhóm này gồm có:

+ β-Amylase (EC 3.2.1.2)

+ Amyloglucosidase (glucoamylase hay γ-Amylase) (EC 3.2.1.3)

NHÓM - 17 5

Amylase

Exoamylase

β-Amylase γ-Amylase

Endoamylase

Enzym khử nhánh α-Amylase

Khử trực tiếpα-dextrin 6-glucanohydrolase

(pullulanase)

Khử gián tiếpoligo-1,6-glucosidase

(transglucosylase)Và amylo 1,6-glucosidase


Các loại Enzyme endoAmylase và exoAmylase

* Sự khác biệt giữa các loại Enzyme Amylase:

- Các loại Enzyme Amylase không chỉ khác nhau ở đặc tính mà còn khác nhau

ở pH hoạt động và tính ổn định với nhiệt

- Tốc độ phản ứng của Amylase phụ thuộc vào pH, nhiệt độ, mức độ polyme

hóa của cơ chất. Các Enzyme Amylase có nguồn gốc khác nhau sẽ có tính chất, cơ chế

tác dụng và sản phẩm cuối cùng của quá trình thủy phân khác nhau.

- Amylase có nguồn gốc khác nhau sẽ có thành phần, tính chất, nhiệt độ hoạt

động, pH tối ưu và các đặc điểm thủy phân khác nhau.

1.3.1 Enzyme α-Amylase (α-1,4-glucanohydrolase) (EC 3.2.1.1)

a) Cấu tạo

Enzyme α-Amylase là protein có phân tử lượng thấp, thường nằm trong khoảng

50.000 đến 60.000 Dal. Có một số trường hợp đặc biệt như α-Amylase từ loài vi

khuẩn Bacillus macerans có phân tử lượng lên đến 130.000 Dal. Đến nay người ta đã

biết rất rõ các chuỗi acid amin của 18 loại α-Amylase nhưng chỉ có 2 loại α-Amylase

là taka-Amylase từ Apergillus oryzae và α-Amylase của tụy lợn được nghiên cứu kỹ

về hình thể không gian cấu trúc bậc 3. Mới đây các nghiên cứu về tính đồng nhất của

NHÓM - 17 6


chuỗi mạch acid amin và về vùng kị nước cho thấy các chuỗi mạch acid amin của tất

cả các Enzyme α-Amylase đều có cấu trúc bậc 3 tương tự nhau.

Cấu trúc không gian của α-Amylase

b) Cơ chế tác dụng của α-Amylase

α-Amylase từ các nguồn khác nhau có nhiều điềm rất giống nhau. α-Amylase

có khả năng phân cắt các liên kết α-1,4-glucoside nằm ở phía bên trong phân tử cơ

chất (tinh bột hoặc glycogen) một cách ngẫu nhiên, không theo một trật tự nào cả. α-

Amylase không chỉ thủy phân hồ tinh bột mà nó thủy phân cả hạt tinh bột nguyên

song với tốc độ rất chậm.

Quá trình thủy phân tinh bột bởi α-Amylase là quá trình hai giai đoạn:

+ Giai đoạn đầu (giai đoạn dextrin hóa): Chỉ một số phân tử cơ chất bị thủy

phân tạo thành một lượng lớn dextrin phân tử thấp (α-dextrin ), độ nhớt của hồ tinh

bột giảm nhanh (các amylose và amylopectin đều bị dịch hóa nhanh).

+ Giai đoạn 2 (giai đoạn đường hóa): Các dextrin phân tử thấp tạo thành bị

thủy phân tiếp tục tạo ra các tetra-trimaltose không cho màu với iodine. Các chất này

bị thủy phân rất chậm bởi α-Amylase cho tới disaccharide và monosaccharide. Dưới

NHÓM - 17 7


tác dụng của α-Amylase, amylose bị phân giải khá nhanh thành oligosaccharide gồm 6

- 7 gốc glucose (vì vậy, người ta cho rằng α-Amylase luôn phân cắt amylose thành

từng đoạn 6 - 7 gốc glucopiranose 1).

+ Sau đó, các polyglucose này bị phân cắt tiếp tục tạo nên các mạch

polyglucose colagen 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 amylose chứa

13% glucose và 87% maltose. Tác dụng của α-Amylase lên amylopectin cũng xảy ra

tương tự nhưng vì không phân cắt được liên kết α-1,6-glycoside ở chỗ mạch nhánh

trong phân tử amylopectin nên dù có chịu tác dụng lâu thì sản phẩm cuối cùng, ngoài

các đường nói trên (72% maltose và 19% glucose) còn có dextrin phân tử thấp và

isomaltose 8%.

Tóm lại, dưới tác dụng của α-Amylase, tinh bột có thể chuyển thành

maltotetrose, maltose, glucose và dextrin phân tử thấp. Tuy nhiên, thông thường α-

Amylase chỉ thủy phân tinh bột chủ yếu thành dextrin phân tử thấp không cho màu

với Iodine và một ít maltose. Khả năng dextrin hóa cao của α-Amylase là tính chất đặc

trưng của nó. Vì vậy, người ta thường gọi loại Amylase này là Amylase dextrin hóa

hay Amylase dịch hóa.

Các giai đoạn của quá trình thủy phân tinh bột của α-Amylase:

+ Giai đoạn dextrin hóa:

Tinh bột dextrin phân tử lượng thấp

+ Giai đoạn đường hóa:

Dextrin tetra và trimaltose di & monosaccharide

Amylase oligosacharide poliglucose

Maltose maltotriose maltotetrose

NHÓM - 17 8

α-Amylase


c) Đặc tính α -Amylase

α-Amylase từ các nguồn khác nhau có thành phần amino acid khác nhau, mỗi

loại α-Amylase có một tổ hợp amino acid đặc hiệu riêng. α-Amylase là một protein

giàu tyrosine, tryptophan, acid glutamic và aspartic. Các glutamic acid và aspartic acid

chiếm khoảng ¼ tổng lượng amino acid cấu thành nên phân tử Enzyme:

+ α-Amylase có ít methionine và có khoảng 7-10 gốc cysteine.

+ Trọng lượng phân tử của α-Amylase nấm mốc: 45.000-50.000 Da (Knir

1956; Fisher, Stein, 1960 ).

+ Amylase dễ tan trong nước, trong dung dịch muối và rượu loãng.

+ Protein của các α-Amylase có tính acid yếu và có tính chất của globuline.

Điểm đẳng điện nằm trong vùng pH = 4,2 - 5,7 ( Bernfeld P, 1951 ).

α-Amylase là một metaloEnzyme. Mỗi phân tử α-Amylase đều có chứa 1-30

nguyên tử gam Ca/mol, nhưng không ít hơn 1 - 6 nguyên tử gam/mol Ca tham gia vào

sự hình thành và ổn định cấu trúc bậc 3 của Enzyme, duy trì hoạt động của Enzyme

(Modolova, 1965). Do đó, Ca còn có vai trò duy trì sự tồn tại của Enzyme khi bị tác

động bởi các tác nhân gây biến tính và tác động của các Enzyme phân giải protein.

Nếu phân tử α-Amylase bị loại bỏ hết Ca thì nó sẽ hoàn toàn bị mất hết khả năng thủy

phân cơ chất. α-Amylase bền với nhiệt độ hơn các Enzyme khác. Đặc tính này có lẽ

liên quan đến hàm lượng Ca trong phân tử và nồng độ Mg2+. Tất cả các Amylase đều

bị kiềm hãm bởi các kim loại nặng như Cu2+, Ag+, Hg2+. Một số kim loại như : Li+,

Na+, Cr3+, Mn2+, Zn2+, Co2+, Sn2+, Cr3+, không có ảnh hưởng mấy đến α-Amylase. Một

đặc điểm cần lưu ý là hầu hết α-Amylase khá bền với tác động của protease như

pepsin, trypsin, papain...

NHÓM - 17 9


Cấu trúc phân tử tinh bột do Enzyme α-Amylase phân cắt tạo thành dextrin

tới hạn phân nhánh.

Sản phẩm thủy phân cuối cùng của tinh bột dưới tác dụng của Amylase nấm

sợi chủ yếu là maltose, thứ đến là maltotriose. Nồng độ α-Amylase của vi sinh vật

tương đối lớn có thể chuyển hóa 70 - 85% tinh bột thành đường lên men. Còn các α-

Amylase của nấm mốc thì mức độ đường hóa đến glucose và maltose có thể lên tới 84

- 87%.

Độ bền đối với tác dụng của acid cũng khác khác nhau. α-Amylase của

Asp.oryzae bền vững đối với acid tốt hơn là α-Amylase của malt và vi khuẩn

Bac.subtilis. Ở pH= 3,6 và 0oC, α-Amylase của malt bị vô hoạt hoàn toàn sau 15 - 30

phút; α-Amylase vi khuẩn bị bất hoạt đến 50%, trong khi đó hoạt lực của α-Amylase

của nấm sợi hình như không giảm bao nhiêu (Fenilxova, Rmoshinoi 1989). Trong

dung dịch α-Amylase nấm sợi bảo quản tốt ở pH = 5,0 - 5,5; α-Amylase dextrin hóa

của nấm sợi đen có thể chịu được pH từ 2,5 - 2,8. Ở 0oC và pH = 2,5, nó chỉ bị bất

hoạt hoàn toàn sau 1 giờ.

Bảng 1.1: Một số tính chất của α-Amylase từ vi sinh vật

Tên vi sinh vật pHopt Topt Phân tử lượng

(kD)

Bacillus acidocaldarius 3,5 75 68

Bacillus stearothermophilus 4,5 – 6,5 65 – 73 48

NHÓM - 17 10


Bacillus subtilis 5,3 – 6,4 50 47

Acinetobacter sp.I 7,0 50 – 55 55

Acinetobacter sp.II 7,0 50 – 55 65

Bacteroides amylophilus 6,3 43 92

Micrococcus halobius 6,0 – 7,0 50 – 55 89

Streptomyces

hygroscopicus

5,0 – 6,0 50 – 55 48

Streptomyces aureofaciens 4,6 – 5,3 40 40

Thermonospora curvata 5,5 – 6,0 65 62

Aspergillus prysee 5,5 – 5,9 40 52

Mucor pusillus 3,5 – 4,0 65 – 70 48

Lipomyces kononenkaae 5,5 40 38

Schwaniomyces castellii 6,0 60 40

1.3.2 Enzyme β-Amylase (β-1,4-glucan-maltohydrolase) (EC 3.2.1.2)

a) Cấu tạo

β-Amylase hiện diện phổ biến ở thực vật, đặc biệt là hạt nảy mầm. Ở trong các

hạt ngũ cốc nảy mầm, β-Amylase xúc tác sự thuỷ phân các liên kết 1,4 α-glucan trong

tinh bột, glucogen và polysaccharide, phân cắt từng nhóm maltose từ đầu không khử

của mạch . Maltose được tạo thành do sự xúc tác của β-Amylase có cấu hình β.

Ở ngũ cốc, β-Amylase tham gia vào sự phân giải của tinh bột trong quá trình

nảy mầm của hạt. Ở lúa, β-Amylase được tổng hợp trong suốt quá trình của hạt và hầu

như không được tổng hợp ở hạt khô. Ở lúa mạch, Enzyme có mặt ở trong hạt khô, nó

được tích lũy trong suốt quá trình phát triển của hạt, khi ở dạng liên kết, Enzyme này

NHÓM - 17 11


là một phân tử có trọng lượng phân tử là 64.000 Da và khi bị phân cắt bởi một

protease sẽ được phóng thích dưới dạng tự do và có khối lượng phân tử là 59.000 Da .

b) Cơ chế tác dụng của β-Amylase

β-Amylase là một Enzyme ngoại bào (exoenzyme). Tiến trình phân giải bắt đầu

từ đầu không khử của các nhánh ngoài cùng cơ chất . β-Amylase phân cắt các liên kết

α-1,4glucoside nhưng khi gặp liên kết α-1,4 glucoside đứng kế cận liên kết α-

1,6glucoside thì nó sẽ ngừng tác dụng. Phần polysaccharide còn lại là dextrin phân tử

lớn có chứa rất nhiều liên kết α-1,6 glucoside và được gọi là β-dextrin.

Cơ chế tác dụng của β-Amylase lên tinh bột

Tinh bột - amylase maltose (54-58%) + β-dextrin (42-46%)

(glucogen)

Tinh bột bị thuỷ phân đồng thời bởi cả α và β-Amylase thì lượng tinh bột thuỷ phân

tới 95%.

c) Đặc tính của β-Amylase

β-Amylase là một albumin, tâm xúc tác có chứa nhóm –SH , nhóm X-COOH

và vòng imidazol của các gốc histidine và là Enzyme ngoại bào (exoEnzyme )

β-Amylase không bền khi có Ca2+, β-Amylase bị kìm hãm bởi Cu2+, Hg2+, urea,

iodineoacetamide, iodine, ozon…

β-Amylase chịu nhiệt kém hơn α-Amylase nhưng bền hơn với acid. β-Amylase

bị bất hoạt ở nhiệt độ 700C. Nhiệt độ tối thích của β-Amylase là 550C, pH 5,1 – 5,5.

Tham gia vào cơ chế tác dụng của β-Amylase thường có một nhóm caboxyl thể

hiện tính chất ái nhân và một nhóm imidazol thể hiện tính chất ái electron. Sự nghịch

đảo hình thể của cacbon anome (C1) được thực hiện nhờ việc tạo thành hợp chất đồng

hoá trị trung gian kiểu este axetal giữa cacbon anome và nhóm cacboxyl của tâm hoạt

động. Sau đó este này bị phân huỷ bởi tác động của 1 phân tử nước lên nhóm cacboxyl

để giải phóng ra α-maltose và hoàn nguyên nhóm cacbxyl của Enzyme.

NHÓM - 17 12


Bảng 1.2: Các đặc tính của β-Amylase

Nguồn gốc

Enzyme

pHopt Topt Phân tử lượng

(kD)

Đại mạch 5,2 - 56

Lúa mì 5,2 – 5,6 55 64,2

Đỗ tương 5,4 55 57

Khoai lang 5,0 – 6,0 50 – 55 50

B.cerus 7,0 40 58

B.polymyxa 7,5 40 42

B.megaterium 6,5 40 - 65 58

1.3.3 Enzyme γ-Amylase (glucoamylase) (EC 3.2.1.3)

a) Cấu tạo

γ-Amylase (glucoamylase hay α-1,4-glucan-glucohydrolase ) là những Enzyme

có thể thuỷ phân được cả hai kiểu liên kết của các mạch α-glucan để giải phóng ra ở

dạng β. Glucoamylase hay γ-Amylase chủ yếu được tạo ra bởi các vi sinh vật. Đặc

biệt là kiểu nấm mốc Aspergillus, Penicillium và Rhizopus

Amyloglucosidase từ nấm mốc là các protein có khối lượng phân tử lượng dao

động rất lớn từ 27.000 đến 112.000 Dal tuỳ thuộc vào nguồn gốc của Enzyme

Nói chung, các amyloglucosidase đều chứa các gốc methioni, tritophan, và một

nửa gốc cystein. Tuy nhiên mối quan hệ giữa chuỗi acid amin, cấu trúc bậc 3 và hoạt

động của Enzyme vẫn chưa được làm sáng tỏ, tất cả các amyloglucosidase từ nấm

mốc đều là glucoprotein chứa từ 5 - 20% gluxit trong đó chủ yếu là các

monosaccharid, glucose mannose, galactose và glucosamin

Các amyloglucosidase chủ yếu được tạo nên từ hai iso-Enzyme I và II khác

nhau ở khả năng thuỷ phân tinh bột ở trạng thái rắn và bởi độ bền của chúng.

NHÓM - 17 13


Amyloglucosidase I tự hấp thụ và thuỷ phân tinh bột ở trạng thái rắn, ngược lại

amyloglucosidase II không có cả hai tinh chất này .

b) Cơ chế hoạt động

Amyloglucosidase có thể giải phóng ra β-D-glucose bằng cách thuỷ phân lặp

lại nhiều lần các liên kết α-1,4 của mạch α-glucan từ đầu không khử, chúng cũng thuỷ

phân được các liên kết α-1,6 và α-1,3 nhưng rất chậm (10 - 30 lần ). Tốc độ thuỷ phân

cũng phụ thuộc vào bản chất của các liên kết kề cận với các liên kết glucozit được

thuỷ phân , cũng như kích thuớc và cấu trúc của cơ chất bị thuỷ phân . Nhất là với các

α-glucan mạch dài (amylose và amylopectin) thì bị thuỷ phân nhanh hơn là với các

maltodextrin và các oligosaccharit.

c) Tính chất

Glucoamylase có khả năng thuỷ phân các liên kết α-1,4 lẫn α-1,6 glucoside.

Khi thuỷ phân liên kết α-1,4-glucan trong chuỗi polysaccharide, glucoamylase tách

lần lượt từng phân tử glucose ra khỏi đầu không khử của mạch để tạo ra glucose.

Enzyme này có nhiều tên gọi khác nhau: α-1,4; α-1,6-glucan- 4; 6-glucohydrolase;

glucoamylase; amyloglucosidase; taka-Amylase B; γ-Amylase… Là Enzyme ngoại

bào.

Ngoài các liên kết α-1,4 và α-1,6 glucoside, glucoamylase còn có khả năng

thuỷ phân các liên kết α-1,2 và α-1,3 glucoside .

Glucoamylase có khả năng thuỷ phân hoàn toàn tinh bột, glucogen,

amylopectin, dextrin, panose, iso maltose và maltose thành glucose, mà không cần có

sự tham gia cuả các loại Enzyme khác. Glucoamylase thuỷ giải các polysaccharide có

phân tử lớn nhanh hơn so với các chất có phân tử nhỏ. Các polisaccharide có nhánh

như amylopectin, glucogen, β-dextrin bị glucoamylase thủy phân khá nhanh.

Đa số glucoamylase có hoạt lực cao nhất ở vùng có pH = 3,5 – 5,5 và nhiệt độ

500C. Nó bền với acid hơn α-Amylase nhưng kém bền hơn trong rượu, acetone và

không được bảo vệ bởi Ca2+.

1.3.4. Oligo 1,6-glucosidase (dextrinase tới hạn) (EC 3.2.1.10)

NHÓM - 17 14


Enzyme này có thể thuỷ phân liên kết α-1,6 – glucoside trong isomaltose,

panose và các dextrin tới hạn thành đường có thể lên men được. Enzyme này có ở vi

sinh vật nhưng đồng thời cũng có trong các hạt nảy mầm (đại mạch, thóc nảy mầm).

Ngoài oligo–1,6–glucosidase, hệ dextrinase của hạt ngũ cốc, hạt nảy mầm còn có

amylopectin–1,6–glucosidase hay R–Enzyme và dextrin–1,6–glucoside hay amylo–

1,6–glucoside hay dextrin-6-glucocanhydrolase. Hai loại Enzyme này đều thuỷ phân

dextrin triệt để hơn α-Amylase và β-Amylase do đó trong dung dịch thuỷ phân có

nhiều maltose hơn .

Nhiệt độ tối thích cho các hoạt động của các dextrinase là 400C và pH tối thích

là 5,1.

1.3.5. Enzyme pullulanase (α-dextrin 6-glucosidase) (EC 3.2.1.41)

Enzyme này có thể thuỷ phân các liên kết α-1,6 của tinh bột, glucogen, pululan

và các dextrin tới hạn. Điều đáng chú ý là sự định vị của các liên kết α-1,6 có ảnh

hưởng lớn đến tác động của Enzyme. Đặc biệt là sự có mặt của hai liên kết α-1,4 nằm

liền kề bên liên kết α-1,6 là điều kiện cần thiết cho Enzyme phân cắt liên kết này

Pullulanase phân giải các liên kết α-1,6 glucoside bị bao quanh tứ phía bởi các

liên kết α-1,4. Nó còn có khả năng thủy phân cả những dextrin phân tử thấp chỉ gồm

có hai gốc maltose nối nhau bằng liên kết α-1,6 glucoside. Tác dụng hiệp đồng của α-

Amylase và pullulanase làm nó bị thủy phân hoàn toàn.

1.3.6. α-glucosidase hay maltase (α-D,glucoside-glucohydrolase)(EC

3.2.1.20)

Nhiều loại nấm sợi sản sinh Enzyme này. Giống như glucomylase, nó thủy

phân maltose thành glucose nhưng không thủy phân tinh bột. Maltase và

glucozyltranferase là một Enzyme đồng nhất vừa có khả năng thủy phân liên kết α-

1,4, trong các glucopiranoside vừa có khả năng chuyển các gốc glucoside sang đường

và rượu.

NHÓM - 17 15


2. NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT

Enzyme Amylase có trong các tế bào sinh vật , động thực vật , các loại nấm

mốc. Muốn thu nhận Enzyme cần chiết rút ra khỏi tế bào.

Trong cơ thể sinh vật, Enzyme ở trong tế bào chất và các cấu tử tạo nên tế bào

như nhân microsom … Enzyme không có khả năng đi qua màng tế bào, để đi vào

dung dịch chiết. Vì vậy việc đầu tiên là cần phải phá vỡ màng tế bào. Việc phá vỡ cấu

trúc tế bào có thể sử dụng một số cách sau :

+ Biện pháp cơ học như nghiền xay với bột thuỷ tinh , cát thạch anh hoặc máy

xay đồng hoá…

+ Bằng dung môi hữu cơ như butanol, axeton, glycerin, etyl axetat …

+ Bằng sóng siêu âm, tia X, tia UV…

Sau khi nghiền nhỏ Enzyme được chiết rút bằng nuớc hay dung dịch đệm thích

hợp, hoặc dung dịch muối trung tính …

Dung dịch thu được sau khi chiết ngoài Enzyme còn có các tạp chất khác như

protein phi Enzyme, muối, gluxit …

Chúng ta cần loại bỏ để thu nhận Enzyme có độ tinh khiết cao. Có rất nhiều

phương pháp tinh sạch Enzyme sau đây là một số phương pháp cơ bản được sử dụng

rộng rãi và có hiệu quả :

+ Để loại muối và tạp chất có trọng lượng phân tử nhỏ ta dùng phương pháp

thẩm tích qua màng bán thấm. Tinh chất của màng này sẽ cho chất có trọng lượng

phân tử nhỏ đi qua . Các chất có trọng lượng phân tử lớn bị giữ lại (Enzyme,

protein...).

+ Để loại protein lạ và tạp chất có trọng lượng phân tử cao ta dùng phối hợp

nhiều phương pháp khác nhau như sắc kí hấp phụ, sắc kí trao đổi ion, điện di lọc gel…

2.1 Từ thực vật

NHÓM - 17 16

Sấy khô

Thu nhận, xử lý, làm sạch, phân

loại

Mầm rễ khô

Tách mầm rễ

Sấy khôNảy mầmNgâm

Không khí

Malt khô sản xuất bia

Malt khô bảo quản

Bảo quản

Đại mạch


Được lấy từ nhiều nguồn như:

Đại mạch (hodeum sativum):

+ Giống 2 hàng: sản xuất malt làm bia

+ Giống nhiều hàng (4,6 hàng): làm thức ăn cho gia súc.

Lúa (oryza sativa L.): chủ yếu ở vùng Đông Nam Á

Ngô (zea mays): có nhiều loại ngô: ngô đá, ngô bột, ngô răng ngựa. Hạt ngô có

màu trắng, màu vàng hay màu hồng. Ngô màu vàng do có sự hiện diện của carotenoid

và zeaxanthine ở trong nội nhũ. Ngô màu hồng là do trong nội nhũ của ngô có

anthocyanin.

Các bước quy trình sản xuất malt khô

NHÓM - 17 17


Quá trình thủy phân tinh bột của các Enzyme Amylase

2.2 Từ động vật

Enzyme Amylase có trong tụy tạng của động vật. Tụy tạng là ống dạng chùm,

dài, lớn, nằm ngang phía sau dạ dày, giữa lá lách và tá tràng. Chiều dài của tụy tạng

khoảng 30-35cm, và nặng khoảng 80-150g. Bên trong có những vách ngăn nhỏ chia

tụy tạng thành nhiều thùy nhỏ. Tụy tạng vừa có chức năng nội tiết vừa có chức năng

ngoại tiết.

Thu nhận Amylase từ động vật phần lớn là từ dịch tụy tạng. 98% tụy tạng được

cấu tạo từ các tế bào ngoại tiết hoặc là tế bào tuyến. Các tế bào này tiết Enzyme tiêu

hoá vào trong tá tràng.

2.3 Từ Môi trường nuôi cấy vi sinh vật

2.3.1 Nguyên liệu tạo môi trường nuôi cấy.

Nguyên liệu sử dụng trong nuôi cấy bề mặt thường là những nguyên liệu có

nguồn gốc tự nhiên như cám mì, cám gạo, gạo, ngô mảnh, đậu nành và các loại hạt

ngũ cốc khác.Trong các loại nguyên liệu trên, cám gạo, cám mì được sử dụng nhiều

hơn cả. Hai loại này có đầy đủ các chất dinh dưỡng cần thiết cho VSV phát triển. Mặt

khác khi tạo môi trường, chúng thường có tính chất vật lý rất thích hợp để vừa đảm

bảo khối kết dính cần thiết, vừa đảm bảo lượng không khí lưu chuyển trong khối

nguyên liệu.

NHÓM - 17 18


Nguyên liệu sử dụng trong nuôi cấy bề sâu (Sử dụng môi trường hoàn toàn

lỏng): Nguyên liệu nuôi cấy phổ biến là dịch đường như glucose, fructose, sacarose,

pepton,… nồng độ thích hợp khoảng 10 - 15%.

2.3.2 Môi trường lỏng .

Ở môi trường lỏng, VSV sẽ phát triển trên bề mặt môi trường, tạo thành khuẩn

lạc ngăn cách pha lỏng (môi trường) và pha khí (không khí). Ở đây, VSV sẽ

sử dụngchất dinh dưỡng từ dung dịch môi trường, O2 từ không khí, tiến hành

quá trình tổng hợp enzyme. Enzyme ngoại bào sẽ được tách ra từ sinh khối và

hòa tan vào dung dịch môi trường. Enzyme nội bào sẽ nằm trong sinh khối

vi sinh vật.

Hình 1.1: Lên men trong môi trường lỏng ở quy mô phòng thí nghiệm (5L)

(www.khoahoc.com.vn)

2.3.3 Môi trường bán rắn

Phần lớn các nhà máy sản xuất enzyme, khi nuôi cấy VSV thu nhận enzyme,

người ta thường sử dụng môi trường đặc. Để tăng khả năng xâm nhập của không khí

vào trong lòng môi trường, người ta thường sử dụng cám, trấu, hạt ngũ cốc để làm

môi trường. Vi sinh vật phát triển trên bề mặt môi trường, nhận chất dinh dưỡng từ hạt

môi trường và sinh tổng hợp ra enzyme nội bào và ngoại bào.

Các enzyme ngoại bào sẽ thẩm thấu vào trong các hạt môi trường, còn các

enzyme nội bào nằm trong sinh khối vi sinh vật. Vi sinh vật không chỉ phát triển trên

NHÓM - 17 19


bề mặt môi trường, nơi ngăn cách pha rắn (môi trường) và pha khí (không khí) mà còn

phát triển trên bề mặt của các hạt môi trường nằm hẳn trong lòng môi trường. Môi

trường nuôi cấy vừa có độ xốp cao và vừa phải có độ ẩm thích hợp. Nếu độ ẩm quá

cao sẽ làm bết môi trường lại, không khí không thể xâm nhập vào trong lòng môi

trường, nếu có độ ẩm thấp quá sẽ không thuận lợi cho VSV phát triển. Thông thường

người ta thường tạo độ ẩm khoảng 55-65% W là hợp lý. Nếu sử dụng cám làm nguyên

liệu chính để nuôi cấy vi sinh vật thu nhận enzyme, người ta phải cho thêm 20-25%

trấu để làm xốp môi trường, tạo điều kiện thuận lợi không khí dễ xâm nhập vào lòng

môi trường. Phương pháp nuôi cấy bề mặt bán rắn (môi trường đặc) này rất thích hợp

cho len men ở nấm mốc Asp.oryzae.

A. B.

Bảng 1.3: Tính chất của amylase thu nhận từ các nguồn khác nhau.

(Nguyễn Tiến Thắng, Gíao trình công nghệ enzyme 2008)

Nguồn thu nhậnGiới hạn pH

(pH tối ưu)

Khối luợng phân

tử (Dalton)

Nhiệt độ tối

ưu (oC)

B. subtilis 4,5 – 6,5 48.000 60

B. licheniformis 5,0 – 9,0 22.500 90

B.stearothermophilus 4,0 – 5,2(3,0) 96.000 80

B. cereus 6,0 – 7,0 90.000 50 – 55

Pseudomonas 6,7 – 7,0 62.000 45

NHÓM - 17 20

Hình 1.2: Lên men trên môi trường rắn. A: lên men kỵ khí trong nồi bằng đất nung, B: lên men hiếu khí.


Tụy 6,0 – 7,0 45.000

Malt 4,5 – 9,5 (5,5) 52.000 70

Aspergilus oryzae 5,0 51.000 50 – 60

3. GIỐNG VI SINH VẬT

3.1 Vi sinh vật trong sản xuất enzyme Amylase

Nhóm enzyme amylase, đa phần được tổng hợp bởi nấm mốc và vi khuẩn, một

số ít từ nấm men. Các chủng nấm mốc như: Asp. Oryzae, Asp. ninger, Asp. awamori,

Asp. Usamiii, Rhizopus neveus, Mucor sp,... và một số loài vi sinh vật khác như:

Endomycopsis.Fibuliger, Endomyces sp, Saccharomyces diastaticus,... tạo amylase,

glucoamylase, glucozil transferase. Từ vi khuẩn Bac. Diastaticus, Bac. Subtilis, Bac.

Mesentericus, Bac. Amylosolvens... thường để thu α-amylase chịu nhiệt độ cao.

Mỗi chủng vi sinh có thể tổng hợp nhiều loại enzyme nhưng khối lượng mỗi

loại enzyme tổng hợp được khác nhau. Ví dụ: chủng Asp. Oryzae (mốc vàng) tổng

hợp nhiều amylase nhưng ít glucoamylase và glucozil-transferase. Còn chủng Asp.

ninger , Asp.awamori (mốc đen) thì ngược lại.

Amylase của vi khuần có khả năng dịch hóa cao (tạo dextrin), khả năng đường

hóa kém hơn amylase nấm mốc, nhưng có ưu điểm là chịu nhiệt cao (90 0C). Ở Nhật,

hàng năm sản xuất 7.000 tấn amylase từ vi khuẩn.

3.2 Đặc điểm sinh lý, dinh dưỡng và cơ chế tổng hợp sản phẩm trao

đổi chất

3.2.1 Nấm mốc Aspergillus Oryzae

a) Đặc điểm nấm mốc

Aspergillus Oryzae (Asp. Oryzae) là một loại nấm vi thể thuộc bộ Plectascales,

lớp Ascomycetes (nang khuẩn). Cơ thể sinh trưởng của nó là một hệ sợi bao gồm

những sợi rất mảnh, chiều ngang 5 -7 µm, phân nhánh rất nhiều và có vách ngang,

NHÓM - 17 21


chia sợi thành nhiều bao tế bào (nấm đa bào). Từ những sợi nằm ngang này hình thành

những sợi đứng thằng gọi là cuống đính bào tử, ở đó có cơ quan sinh sản vô tính.

Cuống đính bào tử của Asp.oryzae thường dài 1-2 mm nên có thể nhìn thấy

bằng mắt thường. Phía đầu cuống đính bào tử phồng lên gọi là bọng. Từ bọng này

phân chia thành những tế bào nhỏ, thuôn, dài, gọi là những tế bào hình chai. Đầu các

tế bào hình chai phân chia thành những bào tử đính vào nhau, nên gọi là đính bào tử.

Đính bào tử của Asp.oryzae có màu vàng lục hay màu vàng hoa cau…

Đặc điểm của giống Asp.oryzae là giàu các enzyme thủy phân nội bào và ngoại

bào (amylase, protease, pectinasa,…), ta rất hay gặp chúng ở các kho nguyên liệu,

trong các thùng chứa đựng bột, gạo… đã hết nhưng không được rửa sạch, ở cặn bã

bia, bã rượu, ở lõi ngô, ở bã sắn… Chúng mọc và phát triển có khi thành lớp mốc, có

màu sắc đen ,vàng… Màu do các bào tử già có màu sắc. Các bào tử này, dễ bị gió

cuốn bay xa và rơi vào đâu khi gặp điều kiện thuận lợi sẽ mọc thành mốc mới

Hình 1.3: Aspergillus Oryzae (mốc vàng hoa cau)

b)Ứng dụng của Asp. Oryzae

Dịch quả sau khi nghiền và tách bỏ vỏ thường chứa các thành phần tế bào thịt

quả và các thành phần của polysaccharide làm cho dịch quả có độ nhớt cao. Để tăng

hiệu suất trích ly dịch quả, giảm bớt độ nhớt, tăng mức cảm quan nước quả và giảm

bớt một số công đoạn, việc bổ sung Endoglucanase rất quan trọng. Enzyme này là

NHÓM - 17 22


điểm mấu chốt cải thiện hiệu suất dịch hóa. Sự kết hợp của glucanase và pectinase sẽ

phá hủy hoàn toàn màng tế bào.

Trong công nghệ sản xuất bia, các chế phẩm enzyme amylase, protease và

glucanase đã được sử dụng để ngăn chặn sự tạo thành các diacetyl do đó giảm lượng

diacetyl được tạo thành, rút ngắn thời gian cần thiết để ủ bia. Trong dịch lên men có

chứa một lượng β-glucan, chất này ảnh hưởng tới khả năng lọc và gây đục cho bia.

3.2.2 Baciluus Subtilis

a) Đặc điểm vi khuẩn

B. Subtilis là trực khuẩn, Gram (+), có khả năng sinh catalase, hiếu khí hay kỵ

khí tùy ý. Thường được tìm thấy trong đất. Có khả năng di động, sinh nội bào tử. Tế

bào sinh dưỡng có dạng hình que, kích thước chiều rộng từ 0,7 – 0,8 μm, chiều dài từ

2,0 – 3,0 μm. Không kết thành chuỗi, bắt phẩm nhuộm đồng đều, không tạo bao nang.

Hình 1.4: Bacillus subtilis Hình 1.5: Vi khuẩn Bacillus subtilis

trong phân chia tế bào.

Bào tử B. Subilis có dạng ellip đến hình cầu, kích thước chiều rộng 0,6 – 0,9

μm, chiều dài 1,0 – 1,5 μm, nằm giữa hay trong khoảng trung tâm đến gần cuối tế bào,

phần lớn được tạo thành ở 48 giờ. Mỗi cá thể chỉ tạo một bào tử, bào tử có khả năng

chịu nhiệt, tia bức xạ, chất sát khuẩn, chất hút ẩm.

NHÓM - 17 23


Khi nuôi cấy trên môi trường thạch đĩa, khuẩn lạc tròn, không đều hay phân

tán. Đường kính khuẩn lạc từ 3 – 5 mm, màu vàng xám, rìa có hình răng cưa. Sau 1– 4

ngày bề mặt khuẩn lạc nhăn nheo, màu hơi nâu.

Hình 1.6. Khuẩn lạc B. subtilis trên thạch đĩa

Trong môi trường lỏng sinh khối tạo màng mỏng có lớp bao phủ. Do bào tử

chiu nhiệt cao nên B. subtilis có thể gây hư hỏng một số thực phẩm hộp tạo mùi vị khó

chịu.

Sinh acid từ xylose, arabinose, glucose, sucrose và mannitol nhưng không tạo

khí (sử dụng nguồn nitơ là muối amonium).

Có khả năng phân giải nitrate, sinh nitrit từ nitrate. Trong điều kiện kỵ khí,

không sinh khí từ môi trường lỏng chứa nitrate.

Một đặc điểm dùng để phân biệt với các vi khuẩn khác là làm tan chảy gelatine

nhanh chóng.

Bảng 1.4. Một số phản ứng sinh hoá của B. subtilis

Phản ứng sinh hoá Kết quả

Hoạt tính Catalase +

Sinh Indol -

MR +

NHÓM - 17 24


VP +

Sử dụng Citrate +

Khử Nitrate +

Tan chảy gelatin +

Phân giải tinh bột +

Arabinose +

Xylose +

Saccharose +

Manitol +

Glucose +

Lactose -

Maltose +

(Theo Holt, 1992)

Nhiệt độ tối thích của B. subtilis vào khoảng 36 - 50oC. Nhiều loài vẫn phát

triển được ở 60oC. Nồng độ muối ăn làm ngừng phát triển là 10 – 15%.

Người ta đã chứng minh B. subtilis có tập tính “ăn lẫn nhau” (cannibalism).

(phương pháp đơn giản để thoát khỏi những trường hợp điều kiện sống giới hạn).

B. subtilis có khả năng sinh tổng hợp hơn 20 loại kháng sinh khác nhau như:

subtilin, subtilosin A, sublancin, chlorotetain, mycobacillin, rhizocticins, bacillanene,

difficidin…(theo tài liệu tổng hợp của Nguyễn Quỳnh Nam, 2006).

Phân bố trong đất và các chất hữu cơ bị phân hủy và là một đối tượng dùng

trong nghiên cứu khả năng lây bệnh trong phòng thí nghiệm.

B. subtilis không được xem là mầm bệnh gây bệnh cho người. Chúng thường

có trong thực phẩm nhưng hiếm khi gây ngộ độc thực phẩm.

NHÓM - 17 25


b) Phân loại

Bảng 1.5. Bảng phân loại của Bacillus subtilis

c) Bộ gen

Năm 1997, ngƣời ta đã hoàn tất việc nghiên cứu về trình tự gen của B.subtilis

và lần đầu tiên công bố trình tự gen của vi khuẩn.

Bộ gen chứa 4,2 mega-base, xấp xỉ 4100 gen. Trong số đó, chỉ có 192 gen

không thể thiếu được, 79 gen đƣợc dự đoán là thiết yếu. Phần lớn gen thiết yếu đều có

liên quan với quá trình trao đổi chất của tế bào.

d) Ứng dụng của Bacillus subtilis

Trong công nghiệp sản xuất amino acid, thức ăn gia súc, Bacillus subtilis là

một trong những chủng vi sinh vật tổng hợp lysine có hàm lượng khá lớn (15-20%) từ

tinh bột.

Trong y dược, Bacillus subtilis được đóng thành ống thuốc Subtilis 10 ml trị

bệnh tiêu chảy cho trẻ em do vi khuẩn Coliform gây ra, bệnh đường ruột do lị trực

tràng, đắp các vết thương lở loét ngoài da.

NHÓM - 17 26

Phân loại khoa học

Giới : Bacteria Họ : Bacillaceae

Ngành: Firmicutes Giống : Bacillus

Lớp : Bacilli Loài : subtilis

Bộ : Bacillales

Tên kép

Bacillus subtilis

(Ehrenberg 1835

Cohn 1872)


Sản xuất các kháng sinh thực vật, ứng dụng trong phòng trừ vi sinh vật gây

bệnh như nấm Rhizoctonia solani, Fusarium sp, Pylicularia oryzae,... Người ta thấy

rằng sự phát triển của Bacillus subtilis trong cây làm tăng khả năng tổng hợp các

peptide kháng nấm của vi khuẩn nốt rễ (Rhizobacterium). Khả năng này được ứng

dụng trong kiểm soát sinh học.

Ứng dụng trong sản xuất chế phẩm sinh học (probiotic) bổ sung trong thức ăn

nhằm cải thiện tiêu hóa, sức tăng trƣởng; giảm sự tái phát bệnh tiêu chảy trên gia súc;

bổ sung vào ao nuôi nhằm duy trì chất lượng nước ao, hạn chế bệnh cho thủy sản

nuôi.

Hệ enzyme của B. subtilis được sử dụng nhiều trong sản xuất chất tẩy rửa.

Chúng có thể biến đổi các dạng chất thải độc hại thành những dạng hợp chất vô hại

của nitrogen, carbon dioxide, và nước.

Một chủng Bacillus subtilis được biết trước đây là Bacillus natto được dùng

trong sản xuất thực phẩm thương mại của Nhật tương tự như thực phẩm

cheonggukjang của Hàn Quốc.

B. subtilis tái tổ hợp được sử dụng trong sản xuất polyhydroxyalkanoates

(PHA) và chúng có thể sử dụng malt phế thải như là nguồn cacbon, nhờ vậy chi phí

sản xuất PHA giảm.

NHÓM - 17 27

Chuẩn bị môi trường thạch nghiêng

Cấy truyềnỐng mốc giống

Nuôi cấy 30-320C trong 5-6 ngày

Giống trong ống thạch nghiêng

Nước vô trùng

Trộn đều bào tửMốc giống trong

bình tam giác

Nuôi cấy 30-320C trong 5-6 ngày

Chuẩn bị môi trường trong bình tam giác

Trộn giống 0,5-10%

Nuôi mốc 60h

Sấy khô

Bao gói

Mốc giống cho sản xuất

Làm tơi

Ngô mảnh, hấp thanh trùng


Phần 2

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT

1. SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ENZYME THEO PHUONG

PHÁP NUÔI CẤY VI SINH VẬT

Quy trình sản xuất mốc giống

NHÓM - 17 28

Nguyên liệu

Xử lý nguyên liệu

Hấp thanh trùng

Làm nguội

Trộn giống vi sinh vật

Nuôi cấy

Thu nhận chế phẩm enzyme thô

Chế phẩm enzyme thô đem tinh chế

Nghiền mịn

Trích ly

Lọc

Kết tủa

Chế phẩm enzyme tinh khiết

Cồn hoặc sulfat amon

Bã Dùng trong chăn nuôi

Chế phẩm enzyme thô đem sử dụng

Giống cho sản xuất

Nhân giống

Giống vi sinh vật


1.1. Theo Phương Pháp Nuôi Cấy Bề Mặt

Quy trình công nghệ thu nhận enzyme amylase từ Asp. Oryzae

NHÓM - 17 29


Thuyết minh quy trình

Hấp thanh trùng: dưới áp suất hơi 1-1,5 atm trong thời gian 45-60 phút.

Trộn giống vi sinh vật: Sau khi làm nguội, tiến hành cấy giống hoặc rắc bào tử

vào môi trường đã thanh trùng, ủ thành đống vài giờ. Khi cấy vào môi trường dinh

dưỡng, bào tử sẽ phát triển thành tế bào nấm mốc và tạo ra các loại enzyme mà ta

mong muốn.

Kỹ thuật nuôi cấy: Sau khi đã trộn giống, môi trường được trải đều ra các khay

với chiều dài 2-3cm, rồi được đưa vào phòng nuôi cấy ở 28-32oC, không cần điều

chỉnh pH. Thời gian nuôi nấm sợi thu nhận enzyme vào khoảng 36-60 giờ. Quá trình

phát triển của nấm mốc trong môi trường bán rắn khi nuôi bằng phương pháp bề mặt

này trải qua các giai đoạn sau:

Giai đoạn 1 : giai đoạn này kéo dài 10-14 giờ kể từ thời gian bắt đầu nuôi cấy.

o Nhiệt độ tăng rất chậm.

o Sợi nấm bắt đầu hình thành và có màu trắng hoặc màu sữa.

o Thành phần dinh dưỡng bắt đầu có sự thay đổi.

o Khối môi trường còn rời rạc.

o Enzyme mới bắt đầu đươc hình thành.

Giai đoạn 2: giai đoạn này kéo dài 14-18 giờ.

o Toàn bộ bào tử đã phát triển thành sợi nấm có màu trắng xám

o Môi trường được kết lại khá chặt.

o Độ ẩm môi trường giảm dần.

o Nhiệt độ môi trường sẽ tăng nhanh có thể lên tới 40-45oC.

o Các chất dinh dưỡng bắt đầu giảm nhanh do sự đồng hoá mạnh của nấm

sợi.

NHÓM - 17 30


o Enzyme amylase được tổng hợp mạnh.

o Lượng O2 trong không khí giảm và CO2 sẽ tăng dần

Giai đoạn 3 : giai đoạn này kéo dài 10-20 giờ.

o Quá trình trao đổi chất yếu dần, do đó mức độ giảm chất dinh dưỡng sẽ

chậm lại.

o Nhiệt độ của khối môi trường giảm, do đó làm giảm lượng không khí

môi trường xuống 20-25 thể tích không khí /thể tích phòng nuôi cấy/ 1giờ.

1.1.1. Thu nhận sản phẩm

Toàn bộ khối lượng enzym thô amylase được đem đi nghiền nhỏ để phá vỡ

thành tế bào và làm nhỏ các thành phần của chế phẩm thô.

Sử dụng những chất trợ nghiền (cát thạch anh và bột thủy tinh) khi nghiền.

Trước khi sử dụng cát thạch anh và bột thủy tinh phải được rửa sạch, sấy khô ở

nhiệt độ lớn hơn 1000C để loại bỏ nước và tiêu diệt VSV. Sau khi nghiền mịn,

người ta cho nước vào để trích ly enzym α-amylase. Cứ một phần chế phẩm

enzym thô, người ta cho 4-5 phần nước, khuấy nhẹ và sau đó lọc lấy dịch, phần bã

thu riêng dùng làm thực phẩm gia súc (chú ý cần loại bỏ cát thạch anh và bột thủy

tinh ra khỏi hỗn hợp bã rồi mới cho gia súc ăn). Dịch thu nhận được vẫn ở dạng

chế phẩm enzym thô vì trong đó có chứa nước, các chất hòa tan khác từ khối môi

trường nuôi cấy. Dùng cồn và sunfat amon để kết tủa enzyme.Trong khi tiến hành

kết tủa, người ta phải làm lạnh cả dung dịch enzym thô và cả những tác nhân kết

tủa để tránh làm mất hoạt tính enzyme.

Khi cho chất kết tủa vào dung dich enzyme thô, người ta tiến hành khuấy

nhẹ, sau đó để yên trong điều kiện nhiệt độ 4-70C. Theo thời gian, các enzyme sẽ

được tạo kết tủa và lắng xuống đáy, người ta tiến hành gạn và lọc thu nhận kết tủa

ở dạng paste (độ ẩm > 70%W).

1.1.2 Ưu và nhược điểm

Ưu điểm :

NHÓM - 17 31


Nuôi cấy bề mặt rất dễ thực hiện. Quy trình công nghệ thường không phức tạp.

Lượng enzyme được tạo thành từ nuôi cấy bề mặt thường cao hơn rất nhiều so

với nuôi cấy chìm.

Chế phẩm enzyme thô (bao gồm thành phần môi trường sinh khối vi sinh vật,

enzyme và nước). Sau khi thu nhận rất dễ sấy khô và dễ bảo quản.

Nuôi cấy bề mặt không cần sử dụng nhiều thiết bị phức tạp.

Trong trường hợp bị nhiễm các vi sinh vật lạ, ta rất dễ dàng xử lý. Môi trường

đặc là môi trường tĩnh, không có sự xáo trộn nên khu vực nào bị nhiễm ta chỉ cần loại

bỏ khu vực đó khỏi toàn bộ khối nuôi cấy. Những khu vực khác sẽ hoàn toàn được an

toàn.

Nhược điểm : Phương pháp này tốn khá lớn diện tích cho nuôi cấy. Trong

phương pháp này vi sinh vật phát triển trên bề mặt môi trường (môi trường lỏng hoặc

môi trường bán rắn) nên rất cần nhiều diện tích.

Mô hình nuôi mốc trên khay

NHÓM - 17 32

Vi Sinh Vật

Dịch nuôi cấy (mật rỉ)

Hấp thanh trùng

Trộn giống vi sinh vật

Nuôi cấy

Amylase thô


1.2. Theo Phương Pháp Nuôi Cấy Bề Sâu:

Quy trình công nghệ

Thuyết minh quy trình

Hấp khử trùng ở nhiệt độ 118 – 125 0C, thời gian 40 – 60 phút, để nguội dến

nhiệt độ bình thường và tiếp giống vi sinh vật vào môi trường, tỷ lệ giống đưa vào là 2

– 2,5 %. Sau đó quá trình nuôi cấy được thực hiện theo 2 phương pháp: nuôi cấy theo

chu kỳ hay nuôi cấy liên tục.

Nuôi cấy theo chu kỳ là phương pháp nuôi cấy trong 1 thiết bị lên men.

Sau 1 chu kỳ nuôi từ 2 – 4 ngày ở 28 – 320C người ta thu nhận toàn bộ dịch nuôi cấy

như là 1 loại chế phẩm enzyme thô. Phương pháp này không đòi hỏi kỹ thuật cao

nhưng năng suất thấp.

NHÓM - 17 33


Nuôi cấy liên tục là để khắc phục tình trạng trên. Quá trình nuôi cấy liên

tục có thể nuôi cấy trong 1 thiết bị, cũng có thể thực hiện trong nhiều thiết bị. Phương

pháp này có lợi là nếu chất lượng sản phẩm ra cuối cùng ra ta thu nhận đuợc chưa đạt

yêu cầu đặt ra ta có thể khắc phục bằng hai cách.

o Cách thứ nhất: làm cho thời gian lưu của dung dịch và tế bào vi

sinh vật trong thiết bị lâu hơn.

o Cách thứ hai là: ta tiến hành hoàn lưu dịch lên men hòa chung với

dòng môi trường để tái lên men.

1.2.1 Thu nhận sản phẩm

Dung dịch sau khi nuôi cấy theo phương pháp bề sâu được tách khỏi sinh khối

và các thành phần không hòa tan bằng phương pháp ly tâm. Dịch thu thường chứa 2 –

3% chất khô hòa tan. Hàm lượng chất này rất nhỏ, do đó ta cần phải cô đặc chúng cho

đến khi khối lượng dịch giảm đi 5 – 10 lần ở điều kiện chân không.

1.2.2 Ưu và nhược điểm

Ưu điểm:

Phương pháp nuôi cấy hiện đại dễ cơ khí hoá, tự động hoá, năng suất cao

Có thể nuôi cấy dễ dàng các chủng vi sinh vật đột biến có khả năng sinh tổng

hợp enzyme cao và lựa chọn tối ưu thành phần môi trường, các điều kiện nuôi cấy,

enzyme thu được tinh khiết hơn, đảm bảo vô trùng.

Nhược điểm:

Đòi hỏi phải được vô trùng tuyệt đối ở các khâu vệ sinh tổng hợp, thanh trùng

môi trường dinh dưỡng, thao tác nuôi cấy, không khí cung cấp cho quá trình nuôi cấy.

Tốn điện năng cho khuấy trộn, nếu không bảo đảm vô trùng sẽ bị nhiễm hàng

loạt, toàn bộ gây tổn thương lớn và thu hồi enzyme sẽ có giá thành cao.

NHÓM - 17 34


2. TINH SẠCH ENZYME

Các bước cơ bản

Loại tạp chất và chất không tan: lọc; ly tâm

Trích ly: hấp phụ hay dung môi.

Tinh sạch: sắc ký, điện di, kết tủa phân đoạn.

Hoàn thiện: sấy hay kết tinh

Phương pháp “diêm tích” : là phương pháp kết tủa phân đoạn enzyme

bằng muối trung tính như : (NH4)2SO4, NaCl, (Na2SO4, MgSO4 …)

Bước 1: Loại bỏ tạp chất

Lọc: kích thước

+ Vấn đề: độ nhớt

+ Thiết bị: máy lọc khung bản

-Ly tâm: kích thước và tỉ trọng

Thiết bị: dạng ống, đĩa,…

NHÓM - 17 35


Hình 2.1: Thiết bị lọc khung bản

Bước 2: Ly trích

Yêu cầu: không biến tính E

Phá màng tế bào: enzyme nội bào

+ Hóa học: Ptt; sấy khô, lysozyme, acid, kiềm, chất tẩy Triton X-100,…

+ Cơ học: đồng hóa, nghiền, sóng siêu âm,…

+ Ly trích: dung môi chiết rút là dung dịch đệm có pH gần với pHenzym.

+ Sắc ký hấp phụ: với enzyme loãng

Bước 3: Tinh sạch

Loại bỏ: protein tạp chất

Các phương pháp tinh sạch

+ Phương pháp kết tủa

- Bằng dung môi: aceton, etanol ở to thấp

-Bằng muối: (NH4)2SO4

+ Phương pháp sắc ký:

- Sắc ký trao đổi ion

- Sắc ký hấp thụ

NHÓM - 17 36


- Sắc ký lọc gel

GEL FILTRATION CHROMATOGRAPHY

Sắc ký trao đổi ion

ION – EXCHANGE CHROMATOGRAPHY

NHÓM - 17 37


Sắc ký hấp thụ

Hình 2.2: Sắc ký hấp thụ

NHÓM - 17 38


NHÓM - 17 39


Hình 2.3: Nguyên tắc của mối quan hệ sắc ký

NHÓM - 17 40


Dialysis – thẩm thấm, thẩm tách

Hình 2.5: Túi Cellophane (Cellophane bag)

Phương pháp điện di:

Chất mang: giấy, bản mỏng, SDS-polyacrylamide

- Dựa: khác nhau về điện tích, kích thước.

- Chất khử: mercaptoetanol, dithithreitol (DTT)

Bước 4: Hoàn thiện:

Tạo ra: enzym khô, tinh thể rắn, xốp.

- Sấy, kết tính.

- Lọc, ly tâm.

- Tính ổn định cao

- Bảo quản: < 20oC.

NHÓM - 17 41


Phương pháp xác định hoạt tính

Nguyên tắc: Hoạt tính xúc tác của enzyme tính trong một đơn vị thời gian nhất

định được xác định thông qua: lượng cơ chất giảm hoặc là sự tăng hàm lượng sản

phẩm tạo thành.

- Các phương pháp: hoá học, lý học, lý hóa để xác định sự biến đổi hàm lượng

của cơ chất hay sản phẩm tạo thành.

Đơn vị đo

* IU = 1 mol / phút = 10-6mol/60s

* Katal (kat) = 1 mol / 1s = 60.106 IU

-Hoạt độ riêng: đánh giá độ sạch của chế phẩm E. Số ĐVHĐ/khối lượng.

Phương pháp xác định hoạt độ

+ Quang phổ: đo lượng sản phẩm tạo thành.

- Khi xác định hoạt tính xúc tác protease, dùng phản ứng tạo màu giữa tyrozin

(do thủy phân protein) với chất nhuộm màu Folin. Và do biến đổi mật độ quang (OD)

của dung dịch màu này ở 650-720nm.

- Ưu điểm:

Độ nhạy cao, sự chính xác

Thời gian xác định nhanh chóng

Tiến hành đơn giản.

+ Đo độ nhớt: với sản phẩm có độ nhớt thấp hơn cơ chất.

- Thí dụ:

Thủy phân acid nucleic

Thủy phân tinh bột

Thủy phân protein.

+ Phân cực kế: sản phẩm và cơ chất làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực.

NHÓM - 17 42


- Thí dụ: thủy phân sucrose

Glucose: +52,5o

Fructose: -92,4o

Sucrose: +65o

+ Đo áp suất: sản phẩm là chất khí hay làm mất chất khí.

- Thí dụ:

H2O2 → H2O + O2

Lipit + H2O → glycerol + acid béo

+ Chuẩn độ: sản phẩm/cơ chất có thể bắt màu với thuốc thử.

* Phương pháp sắc ký: giấy, bản mỏng, HPLC, GC,…

* Đo cường độ màu

NHÓM - 17 43


PHẦN 3

ỨNG DỤNG CỦA ENZYME AMYLASE TRONG CÔNG

NGHIỆP

3.1 Ứng dụng của enzyme amylase trong công nghệ dệt

Trong công nghệ dệt, người ta thường tiến hành xử lý vải bằng nhiều loại bột

khác nhau như: bột khoai tây, bột gạo và một số chất khác như: gelatin, guar gum,

poly-vinyl alcohol, methacrylate, trong đó tinh bột được sử dụng nhiều nhất.

Sau khi được hồ hóa để làm mịn vải, người ta tiến hành quá trình rũ hồ vải.

Phương pháp làm sạch hồ tinh bột được sử dụng là enzyme amylase.

Trước đây, người ta sử dụng enzyme -amylase của malt hay pancreatic

amylase để phá hủy nhanh lượng tinh bột thừa, đầu tiên ta đưa nhiệt độ đến nhiệt độ

sôi sau đó làm giảm nhiệt độ xuống 500C hay 600C và cho enzyme amylase vào.

Ngày nay, người ta sử dụng -amylase của vi khuẩn thay cho amylase malt và

pancreatin. Enzyme -amylase của vi khuẩn chịu nhiệt độ, chúng hoạt động mạnh ở

nhiệt độ 85 – 900C. Một số enzyme amylase của Bacillus subtilic có khả năng hoạt

động ở 105 – 1150C.

Bảng 3.1: Bảng thống kê một số enzyme amylase được sử dụng trong công

nghệ Dệt

Loại enzyme Khoảng pH

hoạt động

Nhiệt độ

tối ưu

Chất hoạt hóa, chất

làm ổn định

-amylase của malt 4,5-5,5 55-65 Ca2+

Amylase pancreatin 6,7-7,5 45-50 NaCl, Ca2+

-amylase nấm sợi 4,5-5,5 55-65 Ca2+

-amylase vi khuẩn 5,5-7,5 75-85 NaCl, Ca2+

-amylase vi khuẩn chịu nhiệt 5,0-7,0 90-105 NaCl, Ca2+

NHÓM - 17 44


Tuy nhiên còn tùy thuộc vào điều kiện kinh tế, sản xuất, nguồn amylase mà

người ta tiến hành chọn lựa enzyme rũ hồ vải cho phù hợp.

QUY TRÌNH RŨ HỒ VẢI:

1. Giai đoạn làm sạch vải

Được thực hiện trong nước đun sôi, vải hấp thụ đến 90 – 100% nước, vải được

rửa sạch các chất bẩn.

Các hạt tinh bột trưng nở, giúp cho quá trình phân giải tinh bột nhanh hơn.

2. Giai đoạn ngâm

Người ta bổ sung một số chất để điều chỉnh pH và làm ổn định điều kiện môi

trường cho amylase hoạt động.

Đối với -amylase, người ta thường cho vào 300g NaCl, 50g CaCl2, khoảng

50g những chất không phải là anionic trong 100 lít nước ở nhiệt độ 65 – 700C.

Sau đó người ta cho vào 100 – 200g amylase với hoạt tính 3000SKB/g.

Đối với enzyme -amylase chịu nhiệt, người ta cho vào 100 lít ở nhiệt độ 70 –

8000C khoảng 39g CaCl2 và 400g NaCl, pH điều chỉnh khoảng 6 – 8.

3. Giai đoạn phân giải tinh bột

Thường sử dụng dung dịch Iodine để kiểm tra quá trình phân giải.

Thời gian: 2 phút – 16 giờ.

Tùy thuộc vào hoạt tính enzyme.

4. Giai đoạn rửa dung dịch

sử dụng 5 – 10g NaOH/1 lít nước để rửa, làm sạch vaỉ.

Nhiệt độ: 95 – 1000C.

-amylase

NHÓM - 17 45


QUÁ TRÌNH HỒ VẢI THEO PHƯƠNG PHÁP LIÊN TỤC VỚI

ENZYME AMYLASE CHUẨN

Thành phần dung dịch ngâm: 300g NaCl, 200g CaCl2, 50g surfactant,

250-500g enzyme amylase.

Trong nước rửa vải cho: 20 – 30g NaOH.

1000C : 15’

Nguyên liệu phụ gạo

và bắp

760C :15’

Malt ( +Lúa mạch) 670C : 60’

520C : 70’

Phương pháp rũ hồ vải liên tục

Đối với các loại lụa tơ tằm, người ta áp dụng các điều kiện sau: Bicarbonate

Natri 5,0g/I, surfactant không phải anionic 0,5-1,0g/l, chế phẩm protease kiềm từ

B.licheni formic 1Au/1,0-2,5g/lit.

Ngoài ra, còn tùy thuộc vào điều kiên nhà máy, mục đích và yêu cầu của từng

loại sản phẩm mà thành phần các chất cho vào sẽ thay đổi cho phù hợp.

3.2 Ứng dụng của enzyme amylase trong sản xuất chất tẩy rửa

Chất tẩy rửa bao gồm những chất kiềm, sodium silicate, sodium bicarbonate,

sodium tripolyphosphate.

Mục đích: Loại bỏ các chất vô cơ, hữu cơ bám vào quần áo như: protein, lipid,

carbohydrate và những chất màu.

NHÓM - 17 46


Enzyme -amylase của vi khuẩn là một trong những enzyme thường được ứng

dụng trong công nghiệp sản xuất chất tẩy rửa do enzyme này có khả năng chịu nhiệt

cao (khoảng 900C), pH cao (pH = 9).

Tuy nhiên do enzyme này không bền pH kiềm và nhiệt độ cao trong thời gian

lâu nên người ta thường bao chúng lại trước khi phối trộn với các thành phần khác của

chất tẩy rửa để bảo quản được lâu và đảm bảo khả năng hoạt động của chúng.

Enzyme -amylase làm tăng khả năng

phân giải các vết bẩn do cacbohydrate trong

quần áo.

3.3 Ứng dụng của

enzyme amylase trong công

nghiệp thực phẩm

3.3.1 Ứng dụng của

Enzyme Amylase trong sản xuất

mì chính:

Nguyên liệu sử dụng chủ yếu: tinh bột sắn, rỉ đường mía,...

Các chủng vi sinh vật: corymebacterium hydrocacboclastus,

bacillus,Brevibacterium...

Enzym amylase được sử dụng trong công đoạn thuỷ phân tinh bột.

NHÓM - 17 47


Mục đích của công đoạn này là tạo điều kiện để thực hiện các phản ứng thuỷ

phân tinh bột thành đường lên men được chủ yếu là đường glucoza.

Người ta có thể dùng α-amila , β-amila của các hạt nảy mầm hay của nấm mốc

để thuỷ phân tinh bột thành đường.

amylase

Tinh bột Dextrin + maltose + glucose

Thủy phân -1,4 của amylose

amylase

Tinh bột Maltose + Dextrin

(Glucogen)

Phương pháp này có ưu điểm là không dùng đến hoá chất hay thiết bị chịu

axít, chịu áp lực … không độc hại cho người và thiết bị.

Nhược điểm

Đường hoá không triệt để tinh bột, mà còn ở dạng trung gian như dextrin…

làm cho vi khuẩn lên men mì chính không có khả năng sử dụng.

Thời gian đường hoá tương đối dài.

Lượng đường sau khi đường hoá thấp, do đó phải sử dụng thiết bị to, cồng

kềnh.

3.3.2 Ứng dụng của Enzyme Amylase trong sản xuất bia:

Nguyên liệu sử dụng: Ngũ cốc, hoa Houblon, nấm men, chất phụ gia.

Các chủng vi sinh vật:

Saccharomyces cerevisizae ( lên men nổi)

Saccharomyces cerevisidae (lên men chìm).

NHÓM - 17 48


Trong công nghệ sản xuất bia, người ta thường sử dụng

enzym amylase có trong mầm đại mạch.

Ngoài ra, còn sử dụng các enzym khác có trong mầm đại mạch để thuỷ

phân và chuyển hóa các chất không tan sang trạng thái tan như chuyển protein,

cellulose… sang amino acid và glucose. Các quá trình công nghệ này đã được thực

hiện ở nhiều nước trên thế giới.

So với các loại enzym amylase từ các nguồn khác, amylase từ thóc đại

mạch đã nảy mầm được sử dụng với số lượng nhiều nhất hiện nay.

Quá trình hạt đại mạch nảy mầm là quá trình sinh tổng hợp enzym

amylase và nhiều enzym khác.

Nhờ sự tổng hợp ra những enzym này, hạt tiến hành quá trình tự thuỷ

phân tinh bột, protein và các hợp chất khác để cung cấp nguyên liệu và năng lượng

cho hạt nảy mầm.

Enzyme amylaze tác động vào giai đoạn đường hóa:

Biến đổi tinh bột đã qua giai đoạn dịch hóa thành Dextrin và Maltoza.

Amylaza tác động tạo Dextrin hóa, - amylaza tác động vào mantoza.

amylase



amylase

Tinh bột Maltose + Dextrin

Trong giai đoạn lên men tiếp theo, các chất đường, dextrin có phân tử thấp sẽ

được chuyển hóa thành rượu etylic, CO2 và một số sản phẩm khác tạo thành bia theo

yêu cầu kỹ thuật và chất lượng sản phẩm.

NHÓM - 17 49

Đường hóa

Làm nguội

Nấu chín ở nhiệt độ cao

Nguyên liệu chứa tinh bột

Amyloglucosidase hoạt động ở 550C Amylase hoạt động ở 550C


3.3.3 Ứng dụng của Enzyme Amylase trong CNSX cồn

Nguyên liệu chủ yếu mà các nhà máy rượu nước ta thường dùng là sắn, sau đó

là ngô 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 tỉ lệ giữa H và O đều tương tự như trong nước. Ví dụ ramnoza - C6H12O5

Vai trò của α -amylase và -amylase

Trong nội dung phần này chỉ trình bày sản xuất cồn từ hydro carbon, đây là quá

trình sản xuất có ứng dụng enzyme.

Trước đây, người ta dùng enzyme amylase của malt, nhưng ngày nay đã thay

thế bằng enzyme amylase của nấm sợi.

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 -amylase hay amyloglucosidase để tạo ra

đường có khả năng lên men.

Sơ đồ quá trình chuyển hóa tinh bột

Quá trình đường hóa đóng vai trò 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 nuôi cấy bề mặt, nuôi chìm hoặc

NHÓM - 17 50


chế phẩm đậm đặc, tinh khiết. Chủ yếu là sử dụng chế phẩm dạng thô vì tính chất kinh

tế.

Vì sử dụng chế phẩm dạng thô, do đó để tránh các phản ứng không mong muốn

trong quá trình đường hóa, trước khi đường hóa phải xác đinh hoạt tính enzyme của

từng loại enzyme từ đó điều chỉnh hoạt động của 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 đoạn này enzyme -amylase lại tạo ra các sản phẩm không mong muốn, làm cản

trở quá trình lên men.

Trong giai đoạn đường hóa dịch đường nấm men, enzyme α-amylase tham gia

thực hiện các phẩn ứng sinh hóa cần thiết và quyết định tới hiệu suất sản xuất của cồn.

Còn enzyme -amylase tham gia những biến đổi cơ bản cơ chất để tăng cường quá

trình chuyển hóa cơ bản.

Khi thủy phân tinh bột, enzym 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.

Enzym α-amylase của vi khuẩn thủy phân tinh bột tạo ra lượng glucose và

maltose theo 1: 5,45. Enzym α-amylase của nấm sợi thủy phân tinh bột tạo ra lượng

glucose và maltose theo 1: 3,79. Enzym α-amylase của vi khuẩn và nấm sợi đều

không 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 cho

dịch hóa nhanh ở giai đoạn nấu và cả giai đoạn đầu của sự đường hóa, dextrin hóa và

tích tụ đường.

Vai trò của glucoamylase

NHÓM - 17 51


Glucoamylase thủy phân liên kết α-1,4 glucoside trong các polysaccharide,

chúng liên tiếp phân cắt các gốc glucose không khử trong mạch polysaccharide. Ngoài

ra, glucoamylase còn có khả năng phân cắt liên kết α-1,6 glucoside.

Sản phẩm cuối cùng trong hoạt động của glucoamylase là glucose.

Bảng 3.2: Hoạt độ phân giải của vi sinh vật trong sản xuất cồn etylic

Chủng vi sinh vật

Hoạt độ dv/g chất khô

Hoạt độ amylaza Hoạt độ D Hoạt độ Gluco Hoạt độ Pr

Asp.oryzae KC

Asp.oryzae U476

Asp.niger S4-10-111

Asp.awamori 22

70.0

85.0

0.65

14.5

450.0

665.0

437.0

850.0

30.0

80.0

70.0

30.0

50.0

40.0

0.5

0

3.3.4 Ứng dụng của Enzyme Amylase trong sản xuất siro

Các nguyên liệu chứa tinh bột không chỉ là nguồn thực phẩm quan trọng mà

còn là nguồn nguyên liệu để tạo ra nhiều loại thực phẩm khác nhau.

Ứng dụng trong sản xuất siro và các sản phẩm chứa đường – phôi bắp được xử

lý bằng SO2 và vi khuẩn lactic để hạt tinh bột mềm, ra khỏi khối bột bằng ly tâm.

Enzyme amylase chỉ được sử dụng sau khi tinh bột hòa vào nước.

Theo công nghệ trên, dung dịch bắp được điều chỉnh

pH = 6 và được hồ hóa ở nhiệt độ cao và được thực hiện theo phương pháp liên tục. Ở

giai đoạn gia nhiệt này, người ta cho một lượng nhỏ α- amylase để dịch tinh bột có độ

nhớt thấp, tránh hiện tượng cháy khét.

NHÓM - 17 52


Tiếp theo người ta cho lượng enzyme còn lại vào. Đây là giai đoạn đường hóa

rất mạnh để đạt được giá trị DE (dextrose equivalents) 15 – 20. Trong công nghệ

đường hóa liên tục, thời gian để đạt được DE 15 – 20 phải mất 2 giờ.

Quá trình chuyển hóa tinh bột thành siro fructose

Ngoài tinh bột bắp, người ta còn sử dụng tinh bột khoai tây, tinh bột mì, tinh

bột sắn (khoai mì). Tùy theo nguồn nguyên liệu tinh bột mà người ta áp dụng kỹ thuật

khác nhau cho phù hợp.

Enzyme được sử dụng trong công nghệ sản xuất siro fructose phải là những

enzyme chịu nhiệt. Những enzyme này thường được thu nhận từ vi khuẩn Bacillus

licheniformis, Bacillus stearothermophilus. Ngoài ra, người ta còn sử dụng α –

amylase từ nhiều vi sinh vật khác nhau.

Đặc điểm quan trọng nhất của enzyme amylase là chúng hoạt động ở pH gần

trung tính.

NHÓM - 17 53


Đặc điểm này giúp chúng ta thực hiện các quá trình đường hóa rất dễ dàng.

Đặc điểm kỹ thuật của từng công đoạn sản xuất siro fructose được trình bày trong

bảng sau:

Bảng 3.3: Điều kiện chuyển tinh bột thành đường trong công nghệ sản xuất

siro fructose

Các công đoạn Hàm

lượng

Chỉ số

DE

Nhiệt độ

(0C)

pH Hàm lượng

Ca2+,

mg/l

Mg2+,

mg/l

1. Chuyển hóa tinh bột

dịch hóa lần 1

dịch hóa lần 2

-amylase

(0.01-0.02)

-amylase

(0.1-0.2)

2-5

15-20

105-115

90-95

5.5-6.5

5.5-6.5

50-100

50-100

2. Đường hóa Amyluco -

sidase (0.1)

98-99 55-65 4-4.5 50-100

3. Isomer hóa Glucose-

isomerase

41%

frutose

55-60 7-8 2 25-100

4. Làm giàu frutose 55-95%

frutose

Trong đó, giai đoạn dịch hóa và đường hóa đóng vai trò rất quan trọng. Các

giai đoạn này thường quyết định các giai đoạn sau và quyết định đến chất lượng sản

phẩm.

Trong công nghệ sản xuất siro fructose, nhiều nước trên thế giới có sử dụng

enzyme cố định amyloglycosidase và pullulanase.

NHÓM - 17 54


Phương pháp này thường thực hiện ở nhiệt độ 600C và hàm lượng chất khô

trong dịch khoảng 30 – 35%.

Các đặc tính cơ bản của công nghệ sản xuất siro fructose bằng enzyme cố định

được trình bày trong bảng sau

Bảng 3.4: Hiệu suất chuyển hóa tinh bột bằng enzyme cố định trong sản

xuất siro fructose

Enzyme cố định Glucose

(%)

Maltose(%) Maltosetri

ose

(%)

Maltotetraose

(%)

-amylase 1 51 14 34

-amylase-pullunase 60 8 32

-amylase-pullanase-

-amylase

2 69 18 11

Ngoài công nghệ sản xuất siro fructose từ nguyên liệu ban đầu là bột ngô ra,

người ta còn tiến hành quá trình isomer hóa glucose hóa glucose để sản xuất siro

fructose. Quá trình isomer được tiến hành như sau:

NHÓM - 17 55

D - fructose glucose

glucoisomerase

2CH

OH

CHOH

O

2

CH

CH

CH

CH

HO

OHOH

HO

OH

CH

CH

CH

CH

H

2

O

OHC


3.3.5 Ứng dụng của Enzyme Amylase trong sản xuất bánh mì:

Các loại hạt ngũ cốc như lúa mì, lúa nước, bắp, khoai mì là nguồn nguyên liệu

chính để làm bánh mì. Trong đó chỉ có bột từ lúa mì mới là nguyên liệu để sản xuất

bánh mì.

Bánh mì được coi là nguồn lương thực chính của các nước châu Mỹ và các

nước châu Âu, trong vài thập niên gần đây bánh mì được coi như là một khẩu phần

lương thực của Việt Nam.

Trong sản xuất bánh mì, người ta sử dụng enzyme nhằm giải quyết một số vấn

đề sau:

Làm tăng thể tích bánh

Làm màu sắc của bánh đẹp hơn

Làm tăng mùi thơm cho bánh.

Trong sản xuất bánh mì, người ta sử dụng cả hai loại enzyme α -amylase và

β_amylase, các loại enzyme này tham gia thủy phân tinh bột để tạo thành đường. Nhờ

đó, nấm men Saccharomyces cerevisiae sẽ dễ dàng chuyển hóa chúng thành cồn, CO2,

làm tăng thể tích của bánh và tạo ra màu sắc, hương vị tốt cho bánh.

Nguồn amylase thường sử dụng là malt. Tuy nhiên trong những năm gần đây,

malt dần dần được thay thế từ nấm sợi. Các phế phẩm enzyme từ nấm sợi không chỉ

chứa amylase mà còn chứa protease và một số enzyme khác rất có lợi cho quá trình

lên men. Chế phẩm enzyme này chủ yếu thu nhân từ Aspergillus oryzae.

Trong quá trình sử dụng enzyme amylase người ta cho sulfat amon vào bột như

một chất đệm cho amylase hoạt động. Người ta thường tạo chất đệm cho amylase

bằng cách trộn lượng enzyme amylase vào tinh bột theo tỉ lệ 1 : 1. Hỗn hợp nayfcos

tác dụng ổn định hoạt tính enzyme amylase không thay đổi trong một năm bảo quản.

Khi cho hỗn hợp này vào bột để làm bánh thì chất lượng bánh sẽ tăng lên rất nhiều

(tăng thể tích, độ xốp, tăng khả năng giữ hình bánh, tăng mức ổn định cấu trúc ruột

bánh và làm giảm quá trình làm khô của bánh). Ngoài ra khi sử dụng chế phẩm

enzyme sẽ làm giảm tiêu hao nấm men lỏng đến 20%.

NHÓM - 17 56


Mặt khác chất lượng của bánh mì không chỉ phụ thuộc vào lượng CO2 tạo ra

nhiều hay ít, mà phụ thuộc vào động thái của quá trình tạo ra nó. Nếu lượng CO2 tạo

ra chỉ từ lượng đường có sẵn trong bột mì thì lượng CO2 này sẽ đạt cực đại ở giờ đầu

tiên và giờ thứ haicuar quá trình lên men, sau đó lượng khí sẽ giảm bánh mì sẽ không

đảm bảo chất lượng. Trong công nghệ sản xuất bánh mì, lượng khí CO2 phải được tạo

ra liên tục từ giờ đầu tiên đến giờ cuối cùng của quá trình sản xuất. Đặc biệt là quá

trình tạo CO2 phải ổn định 10 – 15 phút đầu khi đưa bánh vào lò nướng.

Khi trong bột có β-amylase hoạt động thì tạo thành CO2 trong quá trình nhào

bột xảy ra theo chiều hướng tăng và đạt cực đại ở giờ thứ tư của quá trình lên men.

Như vậy sự tạo thành lượng khí liên tục là nhờ hoạt động của amylase đưa vào trong

bột trong quá trình nhào bột.

Công nghệ sản xuất bánh mì của một số nước có sử dụng chế phẩm enzyme

như:

+ Ở Nga, người ta sử dụng chế phẩm có tên thương mại là

Amilorizin – P810X. Chế phẩm này được sản xuất từ nấm sợi Aspergillus oryzae

chủng 476 – 1, chế phẩm enzyme này chứa cả các loaijamylase và protease. Chế phẩm

này thường ở dạng cô đặc tinh khiết và cả dạng bột.

+ Ở Mỹ các chế phẩm enzyme thường dùng ở dạng hạt, hãng sản

xuất chế phẩm enzyme dùng cho bánh mì lớn nhất ở Mỹ là hãng Rom và Khaac.

Enzyme có tên thương mại là GUMASE NR-150.

+ Ở Anh người ta sử dụng các chế phẩm Enzyme amylase chủ yếu

từ nấm sợi aspergillus oryzae bằng phương pháp nuôi cấy chìm, các enzyme protease

và amylase thường được tách riêng biệt. Khi sử dụng họ thường sử dụng chính xác

từng loại enzyme.

+ Ở Nhật, tuy bánh mì không phải là lương thực chính nhưng

những cơ sở sản xuất bánh mì thường ứng dụng enzyme rất có hiệu quả. Các chế

phẩm enzyme sử dụng là hỗn hợp amylase và protease.

NHÓM - 17 57


3.3.6 Ứng dụng của Enzyme Amylase trong sản xuất bánh kẹo

Mục đích của việc sử dụng enzyme vào sản xuất các loại bánh quy là làm tăng

mùi và vị của bánh, khi chế biến bột thành các loại bánh quy các enzyme protease và

amylase của bột hoạt làm tăng hàm lượng các amino acid tự do và làm tăng lượng

đường khử. Đường khử và các amino acid tự do có trong khối bột sẽ cùng tham gia

vào các phản ứng oxy – hóa khử và kết quả tạo cho bánh mì có mùi, vị, màu hấp dẫn.

Tuy nhiên nếu chỉ tận dụng lượng enzyme có sẵn trong tinh bột thì phản ứng

trên xảy ra không mạnh, nhất là khi sử dụng loại bột xấu để sản xuất bánh. Do đó,

người ta thường bổ sung thêm Enzyme protease và amylase vào chế biến bột trong

quá trình sản xuất bánh quy. Khi đó, lượng đường khử và lượng amino acid tự do sẽ

tăng lên, phản ứng oxi – hóa khử cũng được tăng cường.

3.3.7 Ứng dụng của Enzyme Amylase trong sản xuất glucoze – mật

Chúng ta đã biết từ tinh bột có thể thu được các phẩm vật đường khác nhau khi

thủy phân tinh bột bằng acid cũng như bằng enzyme amylase sẽ thu được mật. Mật

glucoza hay mật maltoza thường được dùng trong sản xuất bánh kẹo và trong sản xuất

các sản phẩm ăn kiêng cho trẻ em và người bệnh.

Hiện nay nhiều nước như: Nhật, Mỹ,… đã sản xuất glucoza đi từ tinh bột bằng

enzyme glucoamylase, nhưng trong các chế phẩm Enzyme glucoamylase luôn luôn

chứa cả glucozyltransferaza do đó sẽ làm giảm tính chất của glucoza, làm cho glucoza

khó kết tinh và ảnh hưởng xấu đến chất lượng thực phẩm. Vì vậy, tốt hơn hết là nên

chọn những chủng nấm mốc không tạo ra glucozyltransferaza ( ta có thể hấp thụ nó

bằng đất sét chua hoạt bằng cách khử hoạt tính của nó bằng acid hoặc kiềm).

Glucoamylase bền trong một khoảng pH rộng, những nấm mốc chứ nhiều

glucoamilase A. awarnor, Rhizopus, đặc biệt là Rhizopus ở Nhật đã sản xuất chế phẩm

glucoamylase từ canh trường bề mặt của nấm mốc này.

NHÓM - 17 58


3.4 Ứng dụng enzyme Amylase trong y học & dược phẩm

3.4.1 Thuốc, hóa chất chứa hoạt tính enzyme amylase phục vụ trong

nuôi trồng thủy sản

Enzyme amylase thường được bổ sung trong thành phần các hợp chất hóa học

nhằm cải tạo ao hồ, kích thích tăng trưởng và phát triển mạnh của động vật thủy sản ở

các giai đoạn mong muốn.

Đối tượng: cá ăn thực vật và cá ăn động vật.

Cơ chế

Đối với cá ăn thực vật: Enzyme amylase phân giải tinh bột có trong thức ăn của

cá: cỏ, khoai lang, khoai mì,…

Đối với cá ăn thịt động vật: Enzyme amylase phân giải glycogen hay glucid ở

tế bào động vật.

3.4.2 Vai trò của enzyme amylase trong tiêu hóa và biến dưỡng

carbohydrate

Trong thành phần của carbohydrat, tinh bột, glycogen được xem như là nguồn

nguyên liệu chính cung cấp năng lượng cho con người, động vật, thực vật và vi sinh

vật.

Sự tiêu hóa tinh bột:

Hệ thống enzyme thủy phân tinh bột như sau:

amylase



-1,6 glucosidase

Dextrin Maltose + glucose

Thủy phân -1,6 của amylospectin

NHÓM - 17 59


glucosidase (maltase)

Maltose 2 glucose

glucosidase (lactase)

Lactose Glucose + galactose

fructofuranisidase (sucrase)

Suctose Glucose + fructose

Enzyme amylase phân giải carborhydrat có trong thực phẩm nhằm cung cấp

năng lượng cho hoạt động sống của cơ thể.

Amylase thủy phân tinh bột, làm các liên kết glucoside bị cắt đứt, thông qua 2

giai đoạn: dịch hóa tạo sản phẩm trung gian là dextrin và giai đoạn đường hóa tiếp

theo tạo sản phẩm là maltose và glucose.

Amylase phân giải glycogen, cắt đứt liên kết -1,4- glycoside và - 1,6

glycoside. Giải phóng năng lượng, đây là nguồn năng lượng dự trữ của cơ thể.

Đối với người và động vật:

Amylase có trong dịch tiêu hóa ở tuyến tụy.

Đối với thực vật:

Amylase có chủ yếu ở vùng anoron trong phôi hạt.

Đối với vi sinh vật:

Amylase chủ yếu được sử dụng trong quá trình thủy phân, trao đổi chất thông

qua hai quá trình: đồng hóa và dị hóa ngoài tế bào.

Enzyme tiêu hóa carbohydrat của động vật thủy sản

Wilder (1994) cho biết cá nước ngọt và cá vùng nước ấm có khả năng tiêu hóa

tinh bột tốt hơn cá biển và cá vùng nước lạnh. Sự khác nhau này có liên quan đến hoạt

lực của enzyme amylase của loài. Hoạt lực của enzym tiêu hóa carbohydrat của cá

NHÓM - 17 60


chép cao hơn 80 lần so với cá đuôi vàng và 10-30 lần so với cá hồi. Nhóm cá ăn thực

vật có enzym tiêu hóa carbohydrat mạnh hơn so với cá ăn động vật.

Khả năng tiêu hóa carbohydrate phụ thuộc rất nhiều vào trọng lượng phân tử và

cấu tạo các nối của carbohydrate. Các loại đường đơn dễ tiêu hóa hơn các loại đường

đa và nhóm không đường như tinh bột, dextrin. Đường đơn có thể hấp thu trực tiếp

qua thành ruột trong khi các nhóm khác phải qua quá trình tiêu hóa, đặc biệt là quá

trình này xảy ra chậm ở ĐVTS. Khi thủy phân các loại tinh bột dẫn đến làm gia tăng

độ tiêu hóa của tinh bột, vì vậy, việc nấu chín hay hồ tinh bột đều giúp cải thiện độ

tiêu hóa thức ăn tinh bột.

3.4.3 Ứng dụng enzyme amylase trong chuẩn đoán viêm tụy cấp ở trẻ em

Tụy là một cơ quan sau phúc mạc, nằm sau dạ dày sát thành sau của ổ bụng.

Chức năng : Tuyến tụy sản xuất các men tiêu hóa có khả năng tiêu hóa gần như

tất cả các thành phần thức ăn.

Tụy được bao bọc bởi bao tụy. Bao tụy cũng có tác dụng phân chia tụy thành

các tiểu thùy. Nhu mô của tụy được cấu tạo bởi các tế bào tụy ngoại tiết. Các tế bào

này chứa đựng rất nhiều các hạt nhỏ chứa enzyme tiêu hóa dưới dạng tiền chất (chủ

yếu là trypsinogen, chymotrysinogen lipase tụy và amylase).

Viêm tụy cấp là một trong những bệnh lý của tuyến tụy: Dựa vào các đặc tính

biểu hiện của enzyme amylase người ta tiến hành nghiên cứu phương pháp chuẩn

đoán bệnh viêm tuyến tụy.

Đối tượng: enzyme s-amylase và p- amylase.

Theo nghiên cứu ta nhận thấy: Với điểm cắt: -AM =400 u\ l; P-AM=150 u\ l

thì giá trị của enzyme S-amylase, P- amylase, lipre máu trong chuẩn đoán viêm tụy

cấp ở trẻ em đáng tin cậy và đạt giá trị cao nhất.

Khi chọn lựa điểm cắt thích hợp và phối hợp cả 2 enzyme s-amylase + lipre

hoặc p-amylase + lipre trong chuẩn đoán viêm tụy cấp ở trẻ em thì giá trị chuẩn đoán

chính xác cao nhất.

KẾT LUẬN

NHÓM - 17 61


Vi sinh vật có tốc độ sinh trưởng và tổng hợp nhanh, do đó cho phép thu được

khối lượng sản phẩm lớn trong thời gian ngắn.

Enzyme vi sinh vật có hoạt tính cao, đáp ứng được khả năng phân giải, tổng

hợp nhanh các chất cần cho sinh trưởng của tế bào vi sinh vật.

Số lượng, tính đa dạng và hoạt tính enzyme có ở vi sinh vật mà thực vật không

thể nào so sánh được. vì vậy mà vi sinh vật có thể sử dụng được rất nhiều dạng dinh

dưỡng khó đồng hóa và rẻ tiền để nuôi cấy sản xuất.

Quy trình công nghệ sản xuất enzyme dễ thực hiện, hiệu suất thu hồi cao, do

enzyme dễ hòa tan trong môi trường và tỉ lệ enzyme sinh ra là khá lớn so với kích

thước và khối lượng tế bào.

Do vậy vi sinh vật là đối tượng chính để sàn xuất enzyme.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

NHÓM - 17 62


1. Công nghệ Enzyme – Nguyễn Đức Lượng . Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia

Tp.HCM – 2008

2. Công nghệ vi sinh-Tập 2: Vi sinh vật Công Nghiệp – Nguyễn Đức Lượng.

Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia Tp.HCM – 2008

3. Giáo trình Công Nghệ Enzyme – Nguyễn Tiến Thắng, Trường Đại Học Kỹ

Thuật Công Nghệ Tp.Hcm, 2008.

4. www.congnghesinhhoc24h.com

MỤC LỤC

NHÓM - 17 63


LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................................2

PHẦN 1 : TỔNG QUAN ...............................................................................................3

1. GIỚI THIỆU SẢN PHẨM .........................................................................................3

1.1 Định nghĩa .....................................................................................................3

1.1.1 Enzyme ............................................................................................3

1.1.2 Enzyme Amylase .............................................................................3

1.2 Nguồn gốc..................................................................................................... 4

1.3 Phân loại........................................................................................................ 5

1.3.1 Enzyme α-Amylase (α-1,4-glucanohydrolase) (EC 3.2.1.1) ...........6

1.3.2 Enzyme β-Amylase (β-1,4-glucan-maltohydrolase) (EC 3.2.1.2)......... 11

1.3.3 Enzyme γ-Amylase (glucoamylase) (EC 3.2.1.3) ........................13

1.3.4. Oligo 1,6-glucosidase (dextrinase tới hạn) (EC 3.2.1.10) ............15

1.3.5. Enzyme pullulanase (α-dextrin 6-glucosidase) (EC 3.2.1.41)..... 15

1.3.6. α-glucosidase hay maltase (α-D,glucoside-glucohydrolase)(EC

3.2.1.20) .............................................................................................................15

2. NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT ..................................................................................16

2.1 Từ thực vật.................................................................................................. 17

2.2 Từ động vật.................................................................................................. 18

2.3 Từ Môi trường nuôi cấy vi sinh vật .............................................................18

2.3.1 Nguyên liệu tạo môi trường nuôi cấy ...........................................18

2.3.2 Môi trường lỏng .................................................................................19

2.3.3 Môi trường bán rắn .......................................................................19

3. GIỐNG VI SINH VẬT ............................................................................................21

3.1 Vi sinh vật trong sản xuất enzyme Amylase ...............................................21

NHÓM - 17 64


3.2 Đặc điểm sinh lý, dinh dưỡng và cơ chế tổng hợp sản phẩm trao đổi chất ..........21

3.2.1 Nấm mốc Aspergillus Oryzae .......................................................21

3.2.2 Baciluus Subtilis ...........................................................................23

Phần 2: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ............................................................................28

1. SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ENZYME THEO PHƯƠNG

PHÁP NUÔI CẤY VI SINH VẬT ...............................................................................28

Quy trình sản xuất mốc giống........................................................................... 28

1.1. Theo Phương Pháp Nuôi Cấy Bề Mặt........................................................ 29

1.1.1. Thu nhận sản phẩm ............................................................................31

1.1.2 Ưu và nhược điểm ...............................................................................31

1.2. Theo Phương Pháp Nuôi Cấy Bề Sâu........................................................ 33

1.2.1 Thu nhận sản phẩm ...........................................................................34

1.2.2 Ưu và nhược điểm............................................................................. 34

2. TINH SẠCH ENZYME........................................................................................... 35

PHẦN 3: ỨNG DỤNG CỦA ENZYME AMYLASE TRONG CÔNG NGHIỆP...... 44

3.1 Ứng dụng của enzyme amylase trong công nghệ dệt ..................................44

3.2 Ứng dụng của enzyme amylase trong sản xuất chất tẩy rửa ......................46

3.3 Ứng dụng của enzyme amylase trong công nghiệp thực phẩm ................. 47

3.3.1 Ứng dụng của Enzyme Amylase trong sản xuất mì chính ...........47

3.3.2 Ứng dụng của Enzyme Amylase trong sản xuất bia ....................48

3.3.3 Ứng dụng của Enzyme Amylase trong CNSX cồn ......................50

3.3.4 Ứng dụng của Enzyme Amylase trong sản xuất siro................... 52

3.3.5 Ứng dụng của Enzyme Amylase trong sản xuất bánh mì ............56

3.3.6 Ứng dụng của Enzyme Amylase trong sản xuất bánh kẹo ...........58

3.3.7 Ứng dụng của Enzyme Amylase trong sản xuất glucoze – mật ...58

NHÓM - 17 65


3.4 Ứng dụng enzyme Amylase trong y học & dược phẩm ..............................59

3.4.1 Thuốc, hóa chất chứa hoạt tính enzyme amylase phục vụ trong

nuôi trồng thủy sản ............................................................................................59

3.4.2 Vai trò của enzyme amylase trong tiêu hóa và biến dưỡng

carbohydrate ......................................................................................................59

3.4.3 Ứng dụng enzyme amylase trong chuẩn đoán viêm tụy cấp ở trẻ

em ......................................................................................................................61

KẾT LUẬN ..................................................................................................................62

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................63

NHÓM - 17 66

Documents

thu nhận enzyme amylase từ Aspergillus Oryzae