ỨNG DỤNG ENZYME AMYLASE TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM VÀ NGUỒN THU NHẬN

Enzyme amylase hay còn được gọi với tên khác là Diatase là một enzyme không những có ý nghĩa về mặt sinh lý , thương mại và còn có ý nghĩa khá quan trong trong công nghiệp nói chung và công nghiệp thực phẩm nói riêng

ỨNG DỤNG ENZYME AMYLASE TRONG

CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM

VÀ NGUỒN THU NHẬN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

KHOA KĨ THUẬT HÓA HỌC

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NHÓM SVTH : Nguyễn Bích Thùy Dương 60800372

Nguyễn Diệp Đăng Khoa 60800979 Nguyễn Khánh Tiến 60802217 Huỳnh Hoàng Tú 60802501 Lâm Mỹ Thúy Vy 60802705 Trần Nhựt Hoàng Yến 60802726

Từ trước thế kỉ 17 , khi loài người hoàn toàn chưa biết gì về Enzyme , người ta đã sử dụng rộng rãi các qui trình enzyme trong hoạt động thực tế như làm bánh mì , bia , rượu … việc ứng dụng enzyme trong giai đoạn này hoàn toàn có tính chất kinh nghiệm thuần túy và sử dụng enzyme thông qua hoạt động sống của tế bào vi sinh vật.

Từ thế kỉ 17 đến thế kỉ 19 , người ta đã đề ra được khái niệm về

sự lên men Valhelmon, người Hà Lan lần đầu tiên đã quan sát được hiện tượng tạo thành chất khí khác với không khí trong quá trình lên men Silvius ( 1659 ) lần đầu tiên nêu lên rằng về

cơ bản tất cả các quá trình sống đều là những quá trình hóa học Đến nửa cuối thế kỉ 18 bắt đầu có những thí nghiệm đầu tiên thô

sơ và đơn giản về khả năng tiêu hóa thịt của dạ dày Năm 1787 Pabroni cho rằng bản chất của quá trình lên men và sự phân cắt

một chất này bởi một chất khác gọi là ferment

Đầu thế kỉ 19, người ta bắt đầu tách được các chất gây ra hiện tượng lên men , mở đầu công trình của Kiecgov ( người Nga )

đã chứng minh được rằng nước chiết từ hạt lúa mạch nảy mầm có tác dụng chuyển hóa tinh bột thành đường gọi là diastae ( xuất phát từ chữ Hy Lạp diastatic có nghĩa là phân giải) Năm 1851 , Leuchs đã phát hiện hoạt động phân giải tinh bột của nước bọt

Enzyme amylase hay còn được gọi với tên khác là Diatase là một enzyme không những có ý nghĩa về mặt sinh lý , thương mại và còn có ý nghĩa khá quan trong trong công nghiệp nói chung và công nghiệp thực phẩm nói riêng

Amylase có thể được tìm thấy ở nhiều nguồn khác nhau như động vật , thực vật và cả vi sinh vật Amylase được tinh sạch

từ malt vào năm 1835 bởi Anselme Payen và Jean Persoz

Amylase được dùng rất phổ biến và đóng một vai trò rất quan trọng trong công nghiệp thực phẩm như sản xuất bánh mì , glucose , rượu , bia , …

I ĐỊNH NGHĨA

Enzyme amylase thuộc nhóm enzyme thủy phân , xúc tác sự phân giải liên kết glucoside nội phân tử trong các polysaccharide với sự tham gia của nước

R – R’ + H – OH  RH + R’OH

Amylase là một hệ enzyme rất phổ biến trong thế giới sinh vật , c ó ở động vật , thực vật và cả ở vi sinh vật

II PHÂN LOẠI

 Endoamylase ( enzyme nội bào )

 Exoamylase ( enzyme ngoại bào )

 – amylase (EC 3.2.1.1)  – amylase (EC 3.2.1.1)

Phân cắt các liên kết 1,4-glucoside nằm bên trong của phân

tử cơ chất ( tinh bột , glycogen ) một cách ngẫu nhiên

 – amylase (EC 3.2.1.1)  – amylase (EC 3.2.1.1)

Dưới tác dụng của α – amylase , amiloza khá nhanh chóng thành oligosaccharide gồm 6-7 gốc glucoza , sau đó tiếp tục

bị phân cắt và trong 1 thời gian dài sẽ bị thủy phân thành 23% glucose và 67% maltose

 – amylase (EC 3.2.1.1)  – amylase (EC 3.2.1.1)

Tác dụng của enzyme này cũng tương tự xảy ra đối với amylopectin nhưng vì không phân cắt được liên kết

α – 1,6 – nên sản phẩm sẽ là 72 % maltose , 19 % glucose , dextrin thấp phân tử và 80% isomaltose

 – amylase (EC 3.2.1.1)  – amylase (EC 3.2.1.1)

Tuy nhiên thông thường trong một thời gian ngắn từ 30-60 phút ( thời gian nấu sơ bộ nguyên liệu tinh bột hay đường hóa sơ bộ khối nấu trong sản xuất trong sản xuất rượu ) thì enzyme

α – amylase chỉ thủy phân tinh bột chủ yếu thành dextrin thấp phân tử và 1 ít đường maltose , khả năng dextrin hóa cao này

là do tính chất đặc trưng của enzyme này Nên còn gọi enzyme này là enzyme amylase dextrin hay amylase dịch hóa

 – amylase (EC 3.2.1.1)  – amylase (EC 3.2.1.1)

 – amylase (EC 3.2.1.2)

 – amylase (EC 3.2.1.2)

- amylase xúc tác sự thủy phân các liên kết 1,4-glucan trong

tinh bột , glucogen và polysaccharide , phân cắt tuần tự từng

 nhóm maltose từ đầu không khử của mạch Maltose được

 hình thành do sự xúc tác của  – amylase có cấu hình 

 – amylase (EC 3.2.1.2)

 – amylase (EC 3.2.1.2)

 – amylase (EC 3.2.1.2)

 – amylase (EC 3.2.1.2)

Hầu như không thủy phân hạt tinh bột nguyên mà chỉ thủy phântinh bột hồ hóa Có khả năng thủy phân 100 % amylaza thành maltose và 54 – 58 % amylopectin thành maltose Khi gặp liên kết α – 1,4 – đứng kế cận α – 1, 6 - thì enzyme β này ngừng tác dụng Phần còn lại không bị tác dụng gọi là β – dextrin

γ γ – amylase (EC 3.2.1.3) – amylase (EC 3.2.1.3)

Glucoamylase có khả năng thủy phân liên kết -1,4- lẫn -1,6- glucoside , ngoài ra còn có khả năng thủy phân các liên kết -1,2 và -1,3 glucoside Glucoamylase có khả năng thủy phân hoàn toàn tinh bột , glucogen , amylopectin , dextrin … thành glucose mà không cần có sự tham gia của các loại amylase khác

-1,6- -1,2- -1.3-

-1,4-GLUCOSE

γ γ – amylase (EC 3.2.1.3) – amylase (EC 3.2.1.3)

Đa số glucoamylase đều thuộc loại “chịu acid” , pHop = 3.5 – 5 , top = 50 – 60oC , mất hoạt tính ở > 70oC Hiện nay enzyme này có vị trí hàng đầu về hiệu lức thủy phân tinh bột và các sảnphẩm trung gian Vì thế việc sử dụng các chế phẩm này tách

từ các chủng vi sinh vật hoạt động trong sản xuất rượu , bia , mạch nha có ý nghĩa , triển vọng vô cùng to lớn

Oligo-1,6-glucosidase (EC 3.2.1.10)

Enzyme này thủy phân liên kết  -1,6 - glucoside trong isomaltose, panose và các dextrin tới hạn thành đường có thể lên men được

ISOMALTOSE

Oligo-1,6-glucosidase (EC 3.2.1.10)

Các loài nấm mốc Asp Oryzae , Asp Awamori , Asp Usami sinh tổng hợp rất mạnh mẽ enzyme này cho nên nếu đường hóa tinh bột đã nấu chín ( trong sản xuất rượu ) bằng chế phẩm enzyme nuôi cấy từ các nòi vi sinh vật này sẽ thu được dịch đường có khả năng lên men cuối rất triệt để , góp phần nâng cao hiệu suất gây men và tổng thu hồi rượu

Ngoài ra enzyme này cũng có trong malt , trong mô động vật và

cả nấm men

α - glucosidase hay maltase (EC 3.2.1.20)

Có nhiều loại nấm mốc sinh tổng hợp ra enzyme này , tác dụng thủy phân đường maltose thành glucose nhưng không thủy phân được tinh bột Như vậy giống như dextrinaza , enzyme này giúp cho quá trình lên men cuối chuyển đường thành rượu etylic nhằm nâng cao hiệu suất lên men

Transglucosidase (EC 2.4.1.3)

Enzyme này thường tồn tại song song với glucoamylase , nó có hoạt tính thủy phân và hoạt tính vận chuyển nhóm Nghĩa là nó không chỉ thủy phân maltose thành glucose mà còn tổng hợp nên isomaltose , isotriose và panose

ĐỒNG PHÂN HÓA

Sự có mặt của enzyme này trong các chế phẩm enzyme dùng đểbiến hình tinh bột là một điều không mong muốn , từ đó làm giảm hiệu suất và gây vị đắng

 Y HỌC VÀ DƯỢC PHẨM

 CÔNG NGHIỆP

 CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM

 NÔNG NGHIỆP

Trong CN rượu bia : nguyên liệu tinh bột đường hóa lên men

Trong CN bánh kẹo : lên men tạo mùi vì đặc trưng cho sản phẩm

Trong CN dệt : dùng để rũ hồ vải

Nông nghiệp : bổ sung vào thức ăn gia súc, trợ giúp tiêu hóa

SẢN XUẤT MÌ CHÍNH

NGUYÊN LIỆU : GIÀU GLUCID ( SẮN , RỈ ĐƯỜNG MÍA )

SẢN XUẤT MÌ CHÍNH

Rỉ đường mía là phần còn lại của dung dịch đường sau khi đã tách phần đường kết tinh Số lượng và chất lượng của rỉ đường phụ thuộc vào giống mía , điều kiện trồng trọt , hoàn cảnh địa lý

và trình độ kĩ thuật của nhà máy đường

SẢN XUẤT MÌ CHÍNH

- Amylase được sử dụng trong giai đoạn thủy phân tinh bột

- Mục đích : tạo điều kiện để thực hiện các phản ứng thủy phân tinh bột thành đường lên men được chủ yếu là đường glucose

- Enzyme thường dùng : enzyme α– amylase , γ – amylase

SẢN XUẤT MÌ CHÍNH

α - AMILASE TINH BỘT

DEXTRIN

MALTOSE

GLUCOSE Thủy phân –1,4 - Thủy phân –1,4 -

SẢN XUẤT MÌ CHÍNH

γ - AMILASE

Thủy phân –1,4 - ,

-1,6-SẢN XUẤT MÌ CHÍNH

- Không dùng đến hóa chất hay thiết bị chịu áp lực ,

- Không độc hại cho người và thiết bị

ƯU ĐIỂM

NHƯỢC ĐIỂM

- Đường hóa 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 hóa tương đối dài

- Lượng đường sau khi đường hóa thấp , do đó phải sử dụng thiết bị to và cồng kềnh

NGUYÊN LIỆU : NGUYÊN LIỆU :

SẢN XUẤT BIA

SẢN XUẤT BIA

Trong công nghệ sản xuất bia , người ta thường dùng enzyme mylase có trong mầm đại mạch

Ngoài ra , còn sử dụng enzyme khác có trong mầm đại mạch

để thủy phân và chuyển hóa chất không tan khác sang trạng thái tan như protein , cellulose … sang amino acid và glucoseNgười ta sử dụng chế phẩm enzyme cellulose có tác dụng phá

vỡ thành tế bào , tạo điều kiện để các thành phần có trong tế bào hạt thoát ra ngoài nhớ đó chất lượng bia được nâng cao hơn Một loại enzyme khác cũng được sử dụng đó là glucose amylase được sử dụng để loại trừ khí O2 có trong bia , giúp quá trình bảo quản bia kéo dài hơn rất nhiều

- So với enzyme amylase từ các

nguồn khác thì enzyme từ thóc đại

mạch đã được nảy mầm được sử

dụng với số lượng nhiều nhất hiện nay

- Enzyme amylase tác động vào giai

đoạn đường h óa : biến đổi tinh bột

thành các dextrin và maltose

SẢN XUẤT BIA

- Trong giai đoạn lên men tiếp theo , các chất đường , dextrin có phân tử thấp sẽ được chuyển hoá thành rượu etylic , CO2 và một số sản phẩm phụ khác tạo thành bia theo yêu cầu kỹ thuật

và chất lượng sản phẩm

- Nguyên liệu sản xuất là nguồn tinh bột

- Nước ta thường dùng là là sắn , sau đó là ngô

- Enzyme thường sử dụng : α – amylase và β-amylase

- Thường dùng enzyme amylase của malt hoặc của nấm sợi

- Enzyme thường sử dụng ở giai đoạn đường hóa

SẢN XUẤT CỒN

SẢN XUẤT CỒN

Enzyme amylase được sử dụng ở các giai đoạn đường hĩa :

Chuyển hĩa tinh bột bằng α - amylase để tạo thành dextrin

Chuyển hĩa dextrin bằng  - amylase hay amyloglucosidase để tạo

ra đường cĩ khả năng lên men

Đường hóa

Làm nguội

Nấu chín ở nhiệt độ cao

Nguyên liệu chứa tinh bột

Amyloglucosidase

55 0 C

SẢN XUẤT CỒN

Khi thủy phân tinh bột , enzym α - amylase tác động vào liên kết α-1,4 glucoside và sản phẩm tạo ra là maltose và dextrin mà mạch của chúng gần bằng C6 các dextrin sau đó sẽ phân hủy chủ yếu theo

SẢN XUẤT CỒN

Enzyme 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 ralượng 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 dịch hóa nhanh ở giai đoạn nấu và cả ở giai đoạn đầu của sự đường hóa , dextrin hóa và tích tụ đường

VAI TRÒ α – AMYLASE

SẢN XUẤT CỒN

VAI TRÒ AMYLOGLUCOSIDASE VAI TRÒ AMYLOGLUCOSIDASE

Thủy phân liên kết -1,4- glucoside trong các polysaccharide , chúng liên tiếp phân cắt các gốc glucose không khử trong mạch polysaccharide Ngoài ra nó còn có khả năng phân cắt liên kết -1,6- glucoside Sản phẩm cuối cùng trong hoạt động của glucoamylase là glucose

NGUYÊN LIỆU NGHIỀN NGHIỀN NẤU , DỊCH HÓA

ĐƯỜNG HÓA LÊN MEN

TINH CHẾ

QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT CỒN SẢN XUẤT CỒN

NGUYÊN LIỆU :

TINH BỘT KHOAI TÂY

TINH BỘT MÌ TINH BỘT SẮN

SẢN XUẤT SIRO

SẢN XUẤT SIRO

Enzym amylase chỉ được sử dụng sau khi tinh bột hoà vào nước

- Theo công nghệ trên , dung dịch tinh bột bắp được điều chỉnh

pH = 6 và được hồ hoá 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

- Tiếp theo người ta cho lượng Enzym còn lại vào Đây là giai đoạn đường hoá rất mạnh để đạt được giá trị DE ( dextrose equivalents ) 15 – 20 Trong công nghệ đường hoá liên tục , thời gian để đạt được DE 15-20 phải mất 2 giờ

SẢN XUẤT SIRO

Trong công nghệ sản xuất siro fructose , nhiều nước trên thế giới có sử dụng Enzym cố định amyloglucosidase và pullulanase Phương pháp này thường thực hiện ở nhiệt độ

600 C và hàm lượng chất khô trong dịch khoảng 30-35%

SẢN XUẤT BÁNH MÌ

SẢN XUẤT BÁNH MÌ

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 dể 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 từ malt , tuy nhiên trong những năm gần đây , malt dần dần được thay thế từ nấm sợi Các chế 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

SẢN XUẤT BÁNH KẸO

Mục đích của việc sử dụng Enzyme vào sản xuất các loại bánh quy là làm tăng mùi và vị bánh , khi chế biến bột thành các loại bánh quy các Enzyme protease và amylase của bột hoạt động 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 quy có mùi , vị màu hấp dẫn

MỤC ĐÍCH

SẢN XUẤT BÁNH KẸO

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 lọaibột xấu để sản xuất bánh Do đó người ta thường bổ sung thêmEnzyme protease và amylase vào chế biến bột trong quá trìnhsản 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

ĐỘNG VẬT

THỰC VẬT

VI SINH VẬT

Enzym có trong tụy tạng của động vật Tụy tạng là ống dạng chùm dài , lớn , nằm sau dạ dày , giữa lá lách và tá tràng Chiều dài của tụy tạng khoảng 30 -

35 cm , 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

ĐỘNG VẬT

TỤY TẠNG ĐỘNG VẬT

Được lấy từ nhiều nguồn như :

THỰC VẬT

ĐẠI MẠCH

LÚA

NGÔ

Ngày nay do ưu thế về nhiều mặt , VSV trở thành nguồn thu enzym amylase chủ đạo Những chủng VSV tạo nhiều amylase thường được phân lập từ các nguồn tự nhiên VSV tạo amylase được dùng nhiều hơn cả là nấm sợi, giả nấm men và vi khuẩn , còn xạ khuẩn thì ít hơn

VI SINH VẬT

NẤM SỢI GIẢ NẤM MEN

VI KHUẨN

XẠ KHUẨN

ĐẠI MẠCH CÁC BƯỚC QUY TRÌNH SẢN XUẤT MALT KHÔ

PHƯƠNG PHÁP THU NHẬN MALT

MALT THÓC :

CÁC BƯỚC QUY TRÌNH SẢN XUẤT MALT KHÔ

PHƯƠNG PHÁP THU NHẬN MALT

PHƯƠNG PHÁP THU NHẬN VI SINH VẬT

Thu nhận amylase từ động vật phần lớn từ dịch tụy

tạng 98 % tụy tạng được cấu tạo từ dịch ngoại tiết hoặc là tế bào tuyến Các tế bào này tiết amylase tiêu hóa vào trong tá tràng

PHƯƠNG PHÁP ĐỘNG VẬT

CẢM ƠN CÔ VÁ CÁC BẠN ĐÃ QUAN TÂM THEO DÕI BÀI

THUYẾT TRÌNH

CẢM ƠN CÔ VÁ CÁC BẠN ĐÃ QUAN TÂM THEO DÕI BÀI

THUYẾT TRÌNH