ỨNG DỤNG của ENZYM TRONG sản XUÁT rượu BIA

Đặc điểm Có nhiều tên gọi khác nhau: amyloglucosidase, glucoamylase,... Thuộc nhóm enzyme ngoại bào exoamylase. Do vi sinh vật tạo ra. Khối lượng phân tử: 27.000 112.000 Dal. Tính chất Được tạo nên từ hai isoEnzyme I và II. Amyloglucosidase I tự hấp thụ và thuỷ phân tinh bột ở trạng thái rắn. amyloglucosidase II không có cả hai tính chất này

Công nghệ enzyme CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

BÁO CÁO CHỦ ĐỀ VỀ

ỨNG DỤNG CỦA ENZYME TRONG SẢN XUẤT RƯỢU

BIA

1 2 3 4 5

Tổng quan về enzyme Một số enzyme

Các yếu tố ảnh hưởng đến enzyme Quy trình sản xuất rượu

Quy trình sản xuất bia

Nội dung bài báo cáo gồm có

Một số enzyme

Trong dung dịch đệm pH = 4.7, α – amylase

của Asp.orysee rất nhạy với tác động của

Enzyme β – amylase

Là một Enzyme ngoại bào (exoenzyme)

Phân giải bắt đầu từ đầu không khử của các nhánh ngoài cùng cơ chất

Phân giải bắt đầu từ đầu không khử của các nhánh ngoài cùng cơ chất

Phân cắt liên kết α – l,4glucoside nhưng khi gặp liên kết α – 1,4 glucoside đứng kế cận liên kết α – l,6glucoside thì ngừng tác dụng

Phân cắt liên kết α – l,4glucoside nhưng khi gặp liên kết α – 1,4 glucoside đứng kế cận liên kết α – l,6glucoside thì ngừng tác dụng

Đặc điểm

Cấu trúc không gian của Enzyme β –

amylase

e I tự hấp thụ và thuỷ phân tinh bột

ở trạng thái rắn

amyloglucosidase

II không có cả hai tính chất này

Tính chất

Được tạo nên từ hai isoEnzyme I và II

Amyloglucosidas

e I tự hấp thụ và thuỷ phân tinh bột

ở trạng thái rắn

amyloglucosidase

II không có cả hai tính chất này

Enzyme γ – amylase

Enzyme protease

Cacboxypeptidase

Aminopeptidase Dipeptidhydrolase

Proteinase

Thủy phân liên kết

peptit ở đầu nitơ của

mạch polypeptit

Thủy phân liên kết peptit ở đầu cacbon của mạch polypeptit

Thủy phân các liên kết dipepit

Thủy phân các liên kết peptid nội mạch

Nguồn gốc

Nguồn gốc

Từ Từ

Vi khuẩn Aerbacter

aerogenes

Từ Từ

Vi khuẩn Klebsiella

Enzym Pullulanase

Enzyme Pullulanase

Enzym Pullulanase

Thuỷ phân liên kết α – 1,6 – glycoside trong tinh bột và glycogen

Thuỷ phân những dextrin phân tử thấp

Dưới tác động của iso amylase hay pullulanase tạo thành sẽ là glucose

Hoạt tính tối ưu của chúng ở pH = 6 và nhiệt độ tối ưu 600C.

1

2 3 4

Cấu trúc không gian enzyme cellulase

Enzyme cellulase

• Thủy phân ngẫu nhiên bên trong phân tử

cellulose tạo ra các loại oligosaccharide.

• Thủy phân ở đầu khử và đầu không khử của

chuỗi cellulose Endogluacanase

• Cắt 2 hoặc 4 đơn vị glucose từ đầu

không khử của chuỗi cellulose.

Exocellulase

Add Your Text

Add Your Text Add Your Text

Add Your Text

Add Your Text

Add Your Text

Yếu tố ảnh hưởng

Nhiệt độ

pH

Chất hoạt hóa Chất kiềm hãm

Nhiệt độ

Tối thích

Trung tâm hoạt động

Cao

Thấp

Biến tính

Không mất hoạt tính mà chỉ bị giảm.

Mất đi cấu hình chuẩn và không phù hợp với cơ chất

Nhiệt độ tối thích

từ 40 – 60oC

Ảnh hưởng của nhiệt độ

Ảnh hưởng pH

Thay đổi không thuận nghịch ở

phạm vi pH cực hẹp

Hai sườn của ph tối thích ra sự phân

ly nhóm prosthetic hay coenzyme

Làm thay đổi mức ion hóa hay phân ly cơ chất

Thay đổi ái lực liên kết của enzyme với cơ chất

Ảnh hưởng chất hoạt hóa

Là chất làm tăng khả năng xúc tác chuyển hóa cơ chất thành sản phẩm

Là chất làm tăng khả năng xúc tác chuyển hóa cơ chất thành sản phẩm

Thông thường là những cation kim loại hay những hợp chất hữu cơ như các vitamin tan trong nước

Thông thường là những cation kim loại hay những hợp chất hữu cơ như các vitamin tan trong nước

Các cation kim loại có thể có tính đặc hiệu, tính đối kháng và tác dụng còn tuỳ thuộc vào nồng độ

Các cation kim loại có thể có tính đặc hiệu, tính đối kháng và tác dụng còn tuỳ thuộc vào nồng độ

Ảnh hưởng chất kiềm hãm

Là chất có tác dụng làm giảm hoạt độ hay làm enzyme không còn khả nâng xúc tác biến cơ chất thành sản phẩm

Phân loại

Thuận nghịch

Cạnh tranh

Phi cạnh tranh Không thuận

nghịch

Ảnh hưởng nồng độ enzyme, cơ chất

Vận tốc đạt cực đại khi toàn bộ enzyme liên kết với cơ chất

Ảnh hưởng các yếu tố khác

 Sóng siêu âm: Tác động rất khác nhau đối với từng loại enzyme, có enzyme bị mất hoạt tính, có enzyme lại không ảnh hưởng.

 Sóng siêu âm: Tác động rất khác nhau đối với từng loại

enzyme, có enzyme bị mất hoạt tính, có enzyme lại không ảnh hưởng.

 Ánh sáng: Có ảnh hưởng khác nhau đến từng loại enzyme, các bước sóng khác nhau có ảnh hưởng khác nhau, thường ánh sáng trắng có tác động mạnh nhất, ánh sáng đỏ có tác động yếu nhất Ánh sáng tử ngoại cũng có thể gây nên những bất lợi.

 Ánh sáng: Có ảnh hưởng khác nhau đến từng loại enzyme,

các bước sóng khác nhau có ảnh hưởng khác nhau, thường ánh sáng trắng có tác động mạnh nhất, ánh sáng đỏ có tác động yếu nhất Ánh sáng tử ngoại cũng có thể gây nên những bất lợi.

 Sự chiếu điện: Điện chiếu với cường độ càng cao thì tác động phá hủy càng mạnh

 Sự chiếu điện: Điện chiếu với cường độ càng cao thì tác

động phá hủy càng mạnh

Để nguội

Trộn bánh men

Trộn bánh men

Lên men Chưng cất

Sản phẩm

Quy trình sản xuất rượu gạo

Nguyên liệu Ngâm nước Nấu chín

Ứng dụng cuả enzyme trong sản xuất rượu

Nguyên liệu

Giải thích quy trình

Gạo, nếp hoặc các loại nông sản có hàm lượng tinh bột cao thường chứa khoảng 14% nước và trên 74% tinh bột

Nguyên liệu tốt không sâu mọt, mốc, không lẫn tạp chất khác, …

• Cho nguyên liệu ngâm trong nước nhằm loại

bỏ tạp chất bẩn

• Trong quá trình ngâm nguyên liệu hút nước

và trở nên mềm hơn, rút ngắn thời gian nấu.

Ngâm nước

Nấu chín

 Vai trò của amylase:  – amylase hoạt động mạnh trong giai đoạn đầu của quá trình đường hóa.

Nguyên nhân: Có sự thay đổi pH trong thời gan

đường hóa và giới hạn hoạt động của a-amylase tới đường không vượt quá 70 – 80%.

=> Vai trò enzyme này là làm dịch hóa nhanh ở giai đoạn nấu và cả giai đoạn đầu của quá trình đường hóa, dextrin và tích tụ đường.

Giải thích quy trình

 Glucoamylase thủy phân kiên kết  – 1,4

glucose trong các polysacharide.

 Ngoài ra enzyme này còn có khả năng phân cắt liên kết  – 1,6 glucoside

 Phần lớn các glucoamylase hoạt động ở pH không cao

 Nhiệt độ tối ưu là 55 – 60°C.

 Sản phẩm cuối cùng của quá trình thủy phân này là glucose

Nấu chín

Giải thích quy trình

Vai trò của glucoamylase

Nấu chín

Giải thích quy trình

Vai trò của pululanase

Tham gia thủy phân liên kết  – 1,6 glucoside

trong các poly và oligosacharide

Tham gia thủy phân liên kết  – 1,6 glucoside

trong các poly và oligosacharide

Phân cắt liên kết  – 1,6 glucosidetrong trường

hợp liên kết này được bao quanh tất cả các phía nhờ liên kết  – 1,4 glucoside

Phân cắt liên kết  – 1,6 glucosidetrong trường

hợp liên kết này được bao quanh tất cả các phía nhờ liên kết  – 1,4 glucoside

Dextrin có phân tử thấp, dễ bị pululanse phân hủy tạo thành từ 2 gốc maltose, nối với nhau bằng liên kết  – 1,6 glucoside

Dextrin có phân tử thấp, dễ bị pululanse phân hủy tạo thành từ 2 gốc maltose, nối với nhau bằng liên kết  – 1,6 glucoside

Nếu có sự kết hợp của  – amylase và pululanase,

dextrin sẽ bị thủy phân hoàn toàn

Nếu có sự kết hợp của  – amylase và pululanase,

dextrin sẽ bị thủy phân hoàn toàn

Nấu chín

Giải thích quy trình

Vai trò của hệ enzyme cellulase

Tham gia phân huỷ các polysacharide không

cylose, glucose tăng lên

Bổ sung enzyme trên vào trong quá trình đường hoá hàm lượng đường galactose, arabinose,

cylose, glucose tăng lên

Hệ enzyme cellulase được coi như biện pháp tăng cường khả năng đường hoá và làm tăng

hiệu suất thu cồn sau lên men

Hệ enzyme cellulase được coi như biện pháp tăng cường khả năng đường hoá và làm tăng

hiệu suất thu cồn sau lên men

Nấu chín

Giải thích quy trình

Vai trò của enzyme protease

Khi xử lý nguyên liệu bằng chế phẩm protease, trong dung dịch đường hóa tích

tụ nhiều amino acid

Khi xử lý nguyên liệu bằng chế phẩm protease, trong dung dịch đường hóa tích

tụ nhiều amino acid

Amino acid là thành phần rất cần thiết cho

sự phát triển của nấm men

Amino acid là thành phần rất cần thiết cho

sự phát triển của nấm men

Lên men ẩm

Lên men

 Là quá trình tạo điều kiện cho enzym amylase của nấm mốc, vi khuẩn xúc tác thủy phân tinh bột.

 Là quá trình tạo điều kiện cho enzym amylase của nấm mốc, vi khuẩn xúc tác thủy phân tinh bột.

Giải thích quy trình

 Cơm đã trộn men được ủ trong 5 – 10 giờ để mốc mọc đều cả khối cơm, sau đó vun thành đống, phủ kín bằng vải và giữ ở nơi thoáng mát (nhiệt

độ 28 – 32 o C) trong 2 – 3 ngày

 Cơm đã trộn men được ủ trong 5 – 10 giờ để mốc mọc đều cả khối cơm, sau đó vun thành đống, phủ kín bằng vải và giữ ở nơi thoáng mát (nhiệt

 Là quá trình nấm men sử dụng đường tạo ra

để lên men rượu.

 Thời gian ủ khoảng 2 – 3 ngày

 Cơm rượu ủ trong điều kiện kín, nấm mốc ngừng phát triển nhưng enzyme tạo thành vẫn tiếp tục thủy phân tinh bột

 Trong giai đoạn này, nấm men phát triển mạnh nhờ lượng oxi hòa tan trong nước và lượng đường tạo thành, sau đó chuyển sang lên men rượu.

Lên men lỏng

Lên men

Giải thích quy trình

để ngưng tụ rượu bên trong lòng ống

Dung dịch rượu thu được trong suốt, có mùi thơm đặc trưng và nồng độ rượu sẽ giảm dần theo thời gian chưng cất

Quá trình lên men kết thúc thì tiến hành chưng cất để thu được rượu thành phẩm

Ủ Lên men

phụ

Lên men phụ

Làm trong bia

Làm trong bia

Chiết rót chai

Thanh trùng

Thanh trùng

Thành phẩm

Thành phẩm

mầm

Ươm

Đường hoá

Đường hoá Lọc bã

Nấu

Lọc bã malt

Lọc bã malt Làm lạnh

Lên men

chính

Lên men

chính

Quy trình sản xuất bia

Ứng dụng cuả enzyme trong sản xuất bia

Các enzym trong giai đoạn ươm mầm

Tác động của Sitase (β–glucanase–pentosanase)

Thành hemicellulose

Đường đơn pentose, hexose và các sả phẩm khác

Cơ chế hoạt động

Enzym sitase bắt đầu hoạt động ở nội nhũ.

Đầu tiên đầu tiên là sự hóa lỏng màng của tế bào gần kề với ngù.

Enzym tác động theo trục của hạt.

Khả năng hoạt động của enzym sitase quyết định khả năng nảy mầm

Cơ chế hoạt động

Enzym sitase bắt đầu hoạt động ở nội nhũ.

Đầu tiên đầu tiên là sự hóa lỏng màng của tế bào gần kề với ngù.

Enzym tác động theo trục của hạt.

Khả năng hoạt động của enzym sitase quyết định khả năng nảy mầm

Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của enzym sitase

Hoạt động của protease

Protease được tiết ra từ phôi hạt và hoạt động ngay khi bắt đầu ươm mầm.

Tác động trước tiên vào các tế bào nội nhũ.

protein peptid peptid Chuỗi Chuỗi Các acid amin hoà tan Các acid amin hoà tan trong dịch thực trong dịch thực

Abumo, pepton

Giải thích quy trình

Hoạt động của enzyme amylase

 Các amylase tấn công và ăn mòn bề mặt hạt tinh

bột.

 Các tế bào gần mầm bị tấn công mạnh hơn còn các

tế bào khác hầu như không bị tấn công.

 Maltose được tạo thành dưới dạng hoà tan và di

chuyển đến mầm.

Giải thích quy trình

Hoạt động của enzym lipase

Thuỷ phân lipid

Giải thích quy trình

Hoạt động của enzyme amylophotphatase

Enzyme phytase thuỷ phân các

este photphoric

Giải thích quy trình

Quá trình đường hoá

Thuỷ phân glucan

β-Thuỷ phân protein

Thuỷ phân protein

Quá trình hồ hoá Quá trình dịch hoá Quá trình đường hoá

Giải thích quy trình

Giảm độ nhớt

Giải thích quy trình

Quá trình đường hoá

Amylose và amylopectin

α-amylase

Thuỷ phân thành dextrin chứa 7 – 12 gốc glucose

Dextrin

β-amylase Phân cắt thành

hai gốc maltose

ở đầu không khử

Ngoài ra, γ – amylase tham gia thuỷ phân polysaccharide từ đầu không khử tuần tự từng gốc glucose Cắt loeen kết α – 1,4;

α – 1,6; α – 1,2 và α – 1,3 glucozid Sản phẩm tạo thành là glucose và oligosaccharide.

Giải thích quy trình

Thuỷ phân β-glucan

Giải thích quy trình

Thành tế bào nội nhũ: chứa một mạng lưới các protein, cellulose và hemicellulase vững chắc, các chất này liên kết với nhau bởi β – glucan

β – glucan làm tăng độ nhớt của dịch đường và bia gây cản trở quá trình lọc

Thuỷ phân protein

 Thuỷ phân protein nhờ enzym protease.

 Protein bị phân cắt dần thành các mạch nhỏ hơn và tạo

thành các acid amin

 Các hợp chất cao phân tử tạo thành trong quá trình thủy

phân protein lại tiếp tục bị phân cắt cho nên thời gian để tạo thành chúng không cần kéo dài, đặc biệt là các chất keo, tạo bọt bị phân hủy ở cùng nhiệt độ.

 Protein bị phân cắt dần thành các mạch nhỏ hơn và tạo

thành các acid amin

 Các hợp chất cao phân tử tạo thành trong quá trình thủy

phân protein lại tiếp tục bị phân cắt cho nên thời gian để tạo thành chúng không cần kéo dài, đặc biệt là các chất keo, tạo bọt bị phân hủy ở cùng nhiệt độ.

Giải thích quy trình

Lọc bã

Tách dịch đường hay dịch hèm với vỏ và những phần nội nhũ của hạt không tan Ngoài ra, loại bỏ những chất không mong muốn như: kim loại nặng, tanin, …

Tách dịch đường hay dịch hèm với vỏ và những phần nội nhũ của hạt không tan Ngoài ra, loại bỏ những chất không mong muốn như: kim loại nặng, tanin, …

Nấu với hoa houblon

Ổn định thành phần và tạo cho bia có mùi thơm và vị đắng đặc trưng của hoa houblon.

Ổn định thành phần và tạo cho bia có mùi thơm và vị đắng đặc trưng của hoa houblon.

Giải thích quy trình

Loại bỏ cặn, chất huyền phù và hoa houblon Tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật hoạt động

Loại bỏ cặn, chất huyền phù và hoa houblon Tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật hoạt động

Lên men chính

Chuyển hoá các chất hoà tan ở trong dịch đường thành

C2H5OH, CO2 và các sản phẩm phụ khác (sinh tổng hợp trong quá trình hoạt động sống của tế bào nấm men) tạo thành bia theo yêu cầu kỹ thuật và chất lượng thành phẩm

Giải thích quy trình

Lên men phụ

Tiếp tục lên men phần chất khô còn sót lại sau lên men chính, bão hòa CO2 và tăng cường mùi vị cho bia, thực hiện quá trình ủ chín của bia (ổn định chất lượng bia), làm trong bia; đưa bia về nhiệt độ thấp để hạn chế sự xâm nhập và phá hủy của vi sinh vật.

Giải thích quy trình

Li tâm

Làm trong bia

Tách cặn lơ lửng, tách các tế bào nấm

men sống và xác tế bào non

 Tăng giá trị cảm quan, ổn định thành phần cơ học, làm tăng độ bền sinh học,

độ bền keo của bia

Phương pháp

Lọc

Lắng

Giải thích quy trình

Chiết chai và thanh trùng

Bia sau khi bão hòa CO2 phải được chiết chai ngay

Không tổn thất bia

Rót đủ lượng

Không ảnh hưỡng chất lượng

Yêu cầu

Giải thích quy trình

Chiết chai và thanh trùng

Vi sinh vật gây hư hỏng bia có thể xâm nhập vào sản

Thanh trùng nhanh (nâng nhiệt đến 68 –

72oC trong 50 giây, sau đó làm lạnh)

Chiết bia nóng (chai sau khi rữa không cần làm nguội)

THE END