Nghiên cứu giải pháp công nghệ điều khiển quá trình thuỷ phân bột ngô bằng chế phẩm enzim để ứng dụng trong chế biến thực phẩm

Bộ giáo dục và đào tạo Tr-ờng đại học bách khoa hà nội Phạm thị thanh huyền Nghiên cứu giải pháp công nghệ điều khiển quá trình thuỷ phân bột ngô bằng chế phẩm enzim để ứng dụng trong

Bộ giáo dục và đào tạo

Tr-ờng đại học bách khoa hà nội

Phạm thị thanh huyền

Nghiên cứu giải pháp công nghệ điều khiển quá trình thuỷ phân bột ngô bằng chế phẩm enzim để ứng dụng trong chế biến thực phẩm

Luận án tiến sĩ kỹ thuật

Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Hoàng Đình Hòa PGS.TS Phạm Thu Thủy

HÀ NỘI - 2010

Hà Nội - 2010

Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan rằng trong công trình nghiên cứu này, mọi số liệu, kết quả đ-ợc trình bầy trong luận án là trung thực và đ-ợc khẳng định qua quá trình thực nghiệm do tôi tự nghiên cứu và thực hiện; kết quả ch-a từng đ-ợc công bố trong bất kỳ công trình nào

Nghiên cứu sinh

Phạm Thị Thanh Huyền

LỜI CẢM ƠN

Sau qúa trình học tập và nghiên cứu, đến nay tôi đã hoàn thành chương trình đào tạo dành cho nghiên cứu sinh Trong thời gian nghiên cứu tôi đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của quý thầy cô hướng dẫn; sự động viên và tạo điều kiện thuận lợi của người thân trong gia đình, đồng nghiệp và bạn bè Tôi muốn bầy tỏ lòng biết

ơn của mình đến những người đã giúp tôi hoàn thành chương trình học tập này

Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất, tôi xin gửi lời cảm ơn đến GS.TS Hoàng Đình Hòa và PGS.TS Phạm Thu Thủy- trường ĐH Bách Khoa Hà Nội, là những người thầy, cô đã dành nhiều thời gian và tâm huyết để trực tiếp hướng dẫn tôi hoàn thành luận án

Trong quá trình thực hiện luận án, tôi đã nhận được sự góp ý chân thành về nội dung chuyên môn của các thầy cô công tác tại Bộ môn Công nghệ sinh học, Bộ môn Cây nhiệt đới, Bộ môn Công nghệ sau thu hoạch; sự giúp đỡ nhiệt tình của các anh, chị kỹ thuật viên tại Phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ sinh học, Phòng thí nghiệm Công nghệ cao của viện Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Tôi xin được gửi lời cảm ơn đến các quý thầy,

Tôi xin bầy tỏ sự biết ơn đến những người thân trong gia đình, đồng nghiệp

và bạn bè luôn tạo những điều kiện tốt nhất, luôn động viên để tôi vượt qua những khó khăn trong quá trình thực hiện luận án

Tôi xin cảm ơn các anh chị công tác tại Viện sau đại học – trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp thực hiện các thủ tục hành chính

để tôi hoàn thành chương trình học tập dành cho nghiên cứu sinh tại cơ sở đào tạo

Cuối cùng cho tôi được bầy tỏ lời cảm ơn đến các GS, PGS, TS là thành viên Hội đồng chấm luận án tiến sĩ cấp Nhà nước đã dành thời gian để đọc, nhận xét và đánh giá kết quả cho luận án

Xin trân trọng cảm ơn!

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Tỷ lệ các thành phần cấu tạo của hạt ngô 8

Bảng 1.2 Sự phân bố thành phần hóa học trong hạt ngô 9

Bảng 1.3 Thành phần hóa học của một số loại ngô 9

Bảng 1.4 Thành phần hóa học của một số loại lương thực 11

Bảng 1.5 Nhiệt độ hồ hóa của tinh bột ở một số loại ngô 13

Bảng 1.6 Hàm lượng và đặc điểm tinh bột của một số giống ngô 14

Bảng 1 8 Điều kiện hoạt động của enzim õ- amilaza từ một số

Bảng 3.1 Thành phần hoá học của một số loại bột ngô 63

Bảng 3.3 Một số chỉ số hóa học và hóa lý của dịch sau hồ hóa 66

Bảng 3.5 Giá trị hàm mong đợi và kết quả chập mục tiêu 69

Bảng 3.6 Thành phần gluxit của dịch cháo ngô sau hồ hoá 70

Bảng 3.7 Sự phụ thuộc của nồng độ chất hoà tan (%) vào liều lượng

chế phẩm enzim và thời gian đường hoá

73

Bảng 3.8 Ảnh hưởng của liều lượng chế phẩm đến một số chỉ tiêu

cơ học của các mẫu thí nghiệm

74

Bảng 3.9 Ảnh hưởng của liều lượng chế phẩm đến tỷ lệ các cấu tử 75

đường của dịch đường hóa

Bảng 3.10 Lượng bột ngô, lượng nước và tỷ lệ phần trăm chất khô

của các mẫu (hàm ẩm của bột ngô lấy tròn số là 12%)

Bảng 3.17 Ảnh hưởng của pH đến cơ cấu sản phẩm thuỷ phân bột

ngô khi đường hoá bằng chế phẩm AMG

85

Bảng 3.18 Ảnh hưởng của thời gian đường hóa đến cơ cấu dịch

đường khi sử dụng chế phẩm AMG

86

Bảng 3.19 Tỷ lệ dextrin nhận được theo ma trận thực nghiệm 88

Bảng 3.20 Kết quả thực nghiệm quá trình tối ưu mục tiêu cực tiểu

hoá tỷ lệ dextrin

91

Giá trị hàm mục tiêu y1 (tỷ lệ glucoza - %CHT) thực nghiệm và theo mô hình

Bảng 3.22 Giá trị hàm mục tiêu y1, y2, y3 (tỷ lệ glucoza, maltoza,

dextrin) tại tâm kế hoạch theo ma trận thực nghiệm

98

Bảng 3.24 Giá trị hàm mục tiêu y1 (tỷ lệ glucoza - %CHT) thực

nghiệm và theo mô hình

100

Bảng 3.25 Giá trị hàm mục tiêu y2 (tỷ lệ maltoza - %CHT) thực

nghiệm và theo mô hình

100

Bảng 3.26 Giá trị hàm mục tiêu y3 (tỷ lệ dextrin - % CHT) thực

nghiệm và theo mô hình

101

Bảng 3.27 Sự đồng tác động của hai chế phẩm FUN và AMG

ảnh hưởng đến cơ cấu sản phẩm thuỷ phân bột ngô

104

Bảng 3.28 Các thí nghiệm tiến hành và kết quả 105

Bảng 3.29a Kết quả phân tích hệ số hồi quy của mô hình hàm mục tiêu

Bảng 3.30 Hệ số hồi quy của 3 mô hình hàm mục tiêu 109

Bảng 3.31 Cơ cấu dịch đường đạt được khi đường hóa bột ngô trong

các điều kiện công nghệ khác nhau

111

Bảng 3.32 Giá trị các biến và hàm mục tiêu theo lời giải bài toán 1 115

Bảng 3.33 So sánh giá trị hàm mục tiêu theo lời giải và thực nghiệm 115

Bảng 3.34 Giá trị các biến và hàm mục tiêu theo lời giải bài toán 2 117

Bảng 3.35 So sánh giá trị hàm mục tiêu theo lời giải và thực nghiệm 117

Bảng 3.36 Các phương án thí nghiệm có kỳ vọng cao nhất 118

Bảng 3.37 Các chỉ số của dịch đường từ malt có thời gian đường hoá

khác nhau

123

Bảng 3.38 Thành phần hoá học của sản phẩm sau tàng trữ 123

Bảng 3.39 Sự phụ thuộc giữa tỷ lệ dextrin vào liều lượng TE và thời

gian đường hoá (số liệu trích từ bảng 3.8 và 3.9)

Bảng 3.43 Một số chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm đồ uống dinh

dưỡng lên men lactic từ ngô

132

Bảng 3.44 Khả năng chấp nhận sản phẩm của người sử dụng 133

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Hình dạng, kích thước của hạt tinh bột ngô 12

Hình 1.2 Sự biến đổi của hạt tinh bột ngô trong quá trình hồ hóa 13

Hình 1.3 Sơ đồ tổng quát quy trình công nghệ chế biến đồ uống lên

men từ nguyên liệu giầu tinh bột

45

Hình 2.1 Lược đồ nghiên cứu quá trình thủy phân bột ngô 53

Hình 3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tỷ lệ các đường trong dịch

đường hóa khi sử dụng chế phẩm FUN

92

Hình 3.2 Ảnh hưởng của liều lượng chế phẩm FUN đến cơ cấu

thành phần dịch đường hóa bột ngô

93

Hình 3.3 Ảnh hưởng của thời gian đến cơ cấu thành phần dịch

đường hóa khi sử dụng chế phẩm FUN

CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN AMG: Chế phẩm enzim AMG 300L (Glucoamilaza)

DE: Chỉ số Dextrose Equivalent

DS: dry solids - độ khô- nồng độ tinh bột của nguyên liệu bột

EAC: East Asiatic Company

EU: Euro- Khối liên minh châu Âu

FAO: Tổ chức lương thực thế giới

FUN: Chế phẩm enzim Fungamyl 800L

FAU: Fungamyl Amilaza Unit (đơn vị hoạt độ của enzim amilaza từ nấm mốc) g/l: Gam/lít

Ký hiệu (ví dụ 5,8- 6,0): 5,8 đến 6,0

mg/l: Miligam/lít

max, min: Giá trị cực đại, cực tiểu

MRS: Môi trường Man Rogosa Sharpe (nuôi cấy vi khuẩn lactic)

NXB: Nhà xuất bản

PGS.TS: Phó giáo sư, tiến sĩ

ppm: (part per million): đơn vị phần triệu

TĐY2 n

: Thực nghiệm đủ toàn phần 2n

TE: chế phẩm enzim Termamyl 120L

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

VSV: Vi sinh vật

y TT : Giá trị hàm mục tiêu tính theo mô hình

y TN : Giá trị hàm mục tiêu theo thực nghiệm

CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN AMG: Chế phẩm enzim AMG 300L (Glucoamilaza)

DE: Chỉ số Dextrose Equivalent

DS: dry solids - độ khô- nồng độ tinh bột của nguyên liệu bột

EAC: East Asiatic Company

EU: Euro- Khối liên minh châu Âu

FAO: Tổ chức lương thực thế giới

FUN: Chế phẩm enzim Fungamyl 800L

FAU: Fungamyl Amilaza Unit (đơn vị hoạt độ của enzim amilaza từ nấm mốc) g/l: Gam/lít

max, min: Giá trị cực đại, cực tiểu

MRS: Môi trường Man Rogosa Sharpe (nuôi cấy vi khuẩn lactic)

NXB: Nhà xuất bản

PGS.TS: Phó giáo sư, tiến sĩ

ppm: (part per million): đơn vị phần triệu

TĐY2 n

: Thực nghiệm đủ toàn phần 2n

TE: chế phẩm enzim Termamyl 120L

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

VSV: Vi sinh vật

y TT : Giá trị hàm mục tiêu tính theo mô hình

y TN : Giá trị hàm mục tiêu theo thực nghiệm

Lời cam đoan

1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ ngô trên thế giới 5

1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ ngô ở Việt Nam 7

1.3 Cấu tạo và thành phần hoá học của hạt ngô 8

1.4.1 Giới thiệu về enzim thuỷ phân tinh bột 15

1.4.2 Các enzim phân cắt liên kết -1,4 glucozit 16

1.4.3 Enzim thủy phân liên kết -1,6 glucozit 19

1.4.4 Enzim thuỷ phân liên kết -1,4 và -1,6 glucozit 20

1.4.5 Các yếu tố chính ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng thuỷ

phân bởi enzim

21

1.7 Tình hình ứng dụng sản phẩm thuỷ phân từ tinh bột 34

1.7.3 Ứng dụng của sản phẩm thủy phân để sản xuất đồ uống

từ nguyên liệu giầu tinh bột

37

1.7.3.1 Đặc điểm về công nghệ sản xuất và sản phẩm điển hình 37

1.7.3.2 Sơ đồ tổng quát quy trình công nghệ sản xuất đồ uống từ

2.2 Thiết bị 51

2.3.3.1 Phân tích thành phần hóa học của nguyên liệu 54

2.3.3.2 Hoạt độ các chế phẩm enzim thương mại (Termamyl,

AMG, FUN)

54

2.3.3.3 Hàm lượng các đường, chất khô trong dịch thủy phân 54

2.3.3.4 Các chỉ tiêu của sản phẩm lên men theo TCVN hiện hành 54

2.3.4 Phương pháp lên men tạo sản phẩm đồ uống lên men

lactic và đồ uống có độ cồn thấp từ dịch ngô thủy phân

55

2.3.4.2 Điều kiện công nghệ tiến hành lên men 55

2.3.5.5 Thuật toán để giải bài toán nhiều phương trình, nhiều ẩn

số, tìm lời giải để điều khiển quá trình thuỷ phân

59

2.3.5.6 Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm 60

2.3.5.7 Phương pháp chập mục tiêu theo phần mềm Design Expert 61

3.1 Khảo sát đặc tính của nguyên liệu 63

3.3 Khảo sát động thái của quá trình đường hoá bột ngô

bằng chế phẩm Termamyl

71

3.3.1 Ảnh hưởng của liều lượng chế phẩm đến cơ cấu sản phẩm và

thời gian đường hoá

71

3.3.2 Ảnh hưởng của nồng độ bột ngô, pH môi trường đến cơ

cấu thành phần sản phẩm thủy phân

76

3.3.2.1 Tối ưu quá trình theo trục x 1 (nồng độ cơ chất) 77

3.3.2.2 Tối ưu quá trình theo trục x 2 (pH môi trường) 79

3.4 Khảo sát động thái và tối ưu hoá quá trình đường hoá

bột ngô khi sử dụng chế phẩm AMG

81

3.4.1 Khảo sát ảnh hưởng của từng yếu tố đơn lẻ đến cơ cấu

dịch sau thủy phân

81

3.4.1.1 Ảnh hưởng của liều lượng chế phẩm enzim AMG 82

3.4.2 Tối ưu hoá điều kiện đường hoá bột ngô khi sử dụng chế

phẩm AMG

87

3.4.2.1 Xây dựng kế hoạch thực nghiệm theo ma trận 87

3.4.2.2 Kiểm tra sự hội tụ sai số của số liệu thực nghiệm 88

3.5 Khảo sát động thái và xây dựng mô hình toán học mô tả

quá trình đường hoá bột ngô bằng chế phẩm FUN

91

3.5.1 Khảo sát ảnh hưởng của từng yếu tố đơn lẻ 91

3.5.1.2 Ảnh hưởng của liều lượng chế phẩm enzim 93

3.5.2 Xây dựng mô hình toán học mô tả sự phụ thuộc giữa cơ

cấu dịch đường với các điều kiện phản ứng

95

3.5.2.1 Lựa chọn thông số của quá trình (biến ảnh hưởng và

khoảng biến thiên)

96

3.5.2.2 Xây dựng kế hoạch thực nghiệm và thí nghiệm nhận thông tin 96

3.5.2.3 Xây dựng mô hình toán học bằng phương pháp thực

nghiệm

98

3.5.2.4 Kiểm chứng sự thích ứng của mô hình bằng thực nghiệm 99

3.6 Khảo sát động thái và xây dựng mô hình toán học mô tả

quá trình đường hoá bột ngô khi sử dụng hỗn hợp hai

chế phẩm FUN và AMG

102

3.6.1 Khảo sát sự ảnh hưởng của một số yếu tố đơn lẻ 102

3.6.2 Xây dựng mô hình toán học mô tả sự phụ thuộc giữa cơ

cấu dịch đường với các điều kiện phản ứng

104

3.7.2 Thuật toán và lời giải các bài toán 114

3 8 Thiết kế dịch đường từ ngô để sản xuất một số sản

phẩm đồ uống

120

3.8.1.2 Thiết kế dịch đường để tạo sản phẩm từ ngô 124

3.8.1.3 Sơ đồ và thuyết minh quy trình công nghệ chế biến sản

phẩm đồ uống lên men độ cồn thấp

phẩm đồ uống lên men lactic

PHỤ LỤC

1

MỞ ĐẦU

Tính cấp thiết của luận án:

Ngày nay, cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, ngành CNSH cũng phát triển mạnh mẽ Một trong những thành tựu to lớn của CNSH là các nghiên cứu và ứng dụng enzim đặc biệt trong lĩnh vực chế biến thực phẩm Trong đó thu hút sự quan tâm nghiên cứu của các nhà khoa học là hướng ứng dụng các chế phẩm enzim trong công nghệ chế biến, nhằm tạo ra sản phẩm có tính chất đặc thù và giúp đa dạng hoá các sản phẩm thực phẩm

Nguyên liệu giàu tinh bột nói chung điển hình là ngô được dùng phổ biến

để sản xuất nhiều loại sản phẩm có chất lượng cao bởi những tính năng ứng dụng

ưu việt Phản ứng thủy phân tinh bột là một mắt xích quan trọng trong quy trình chế biến và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành sản xuất công nghiệp có

sử dụng nguyên liệu giàu tinh bột Phản ứng này quyết định hiệu suất, chất lượng, công năng sử dụng cũng như tính chất cơ lý của sản phẩm cuối cùng Bởi

lẽ, chất lượng và đặc tính các sản phẩm hoàn toàn phụ thuộc vào cơ cấu thành phần của sản phẩm thủy phân Cơ cấu này càng phong phú thì danh mục sản phẩm cuối cùng tạo ra ngày càng nhiều, từ đó mở rộng được lĩnh vực ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp nói chung và công nghiệp thực phẩm nói riêng

Do vậy, việc điều khiển các yếu tố thông qua phản ứng thủy phân để tạo dịch đường có cơ cấu và tỷ lệ các cấu tử đường phù hợp với những mục đích ứng dụng khác nhau là rất cần thiết Tuy nhiên, các nhà công nghệ mới chỉ tập trung nghiên cứu việc lựa chọn chế phẩm enzim, các điều kiện cũng như động học của phản ứng thủy phân tinh bột bởi enzim nhằm nâng cao hiệu suất thủy phân Việc nghiên cứu sử dụng enzim để điều khiển sản phẩm của quá trình thủy phân theo

2

yêu cầu công nghệ đã định trước còn là một trong những bài toán chưa được giải quyết một cách có hiệu quả Thật vậy, để tạo ra một sản phẩm mong muốn thông qua con đường sử dụng phản ứng thủy phân thường mất nhiều thời gian do phải thực hiện nhiều thí nghiệm để thay đổi lần lượt từng yếu tố tác động đến phản ứng Các phương pháp này mang tính thủ công, mò mẫm và dễ gây sai số Hơn nữa chưa khái quát đựơc bản chất của quá trình vì không kiểm soát được tác động tương hỗ giữa các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân, đồng thời không thấy đựơc xu hướng của quá trình khi cùng lúc biến đổi các yếu tố tham gia vào phản ứng

Với mục tiêu điều khiển được cơ cấu thành phần trong sản phẩm thủy phân để tạo hỗn hợp các cấu tử đường phù hợp cho từng mục đích sử dụng, nhằm tạo điều kiện đa dạng hoá sản phẩm và tạo ra sản phẩm như ý muốn Đặc biệt, ứng dụng thuật toán làm công cụ điều khiển quá trình để đạt mục tiêu công nghệ định trước là lời giải rất có ý nghĩa, vừa mang tính học thuật, đảm bảo tính chính xác và khoa học, đồng thời có ý nghĩa thực tiễn và cũng là một hướng đi mới ở Việt Nam Điều đó sẽ đem lại hiệu quả kinh tế đáng kể cho lĩnh vực công nghệ thủy phân tinh bột do giảm bớt được quá trình thực nghiệm Trên cơ sở đó,

chúng tôi chọn hướng nghiên cứu với đề tài: “Nghiên cứu giải pháp công nghệ

điều khiển quá trình thủy phân bột ngô bằng chế phẩm enzim để ứng dụng trong chế biến thực phẩm”

Mục tiêu của luận án:

Ứng dụng công cụ toán học để điều khiển kết thúc quá trình thủy phân bột ngô bằng các chế phẩm enzim amilaza, tạo sản phẩm thủy phân có cơ cấu thành phần theo yêu cầu công nghệ đã định trước Từ đó đưa ra một số giải pháp

3

về công nghệ nhằm đạt mục tiêu đa dạng hoá sản phẩm theo mong muốn và nâng

cao hiệu quả kinh tế của quy trình công nghệ

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án:

Xác định được mối quan hệ giữa mục tiêu cần đạt của quá trình thuỷ phân với các yếu tố ảnh hưởng, qua đó có thể mô tả tổng thể động học của quá trình thủy phân bằng enzim

Bằng công cụ toán học, luận án đã đóng góp một giải pháp chính xác để đình chỉ quá trình thủy phân tinh bột khi mục tiêu đã đạt được, vừa đảm bảo tính khoa học, đồng thời tiết kiệm được thời gian thực nghiệm, chi phí sản xuất Tạo được các sản phẩm thủy phân có đặc tính công nghệ theo các yêu cầu đã đặt ra,

sẽ nâng cao hiệu quả kinh tế cho các quy trình công nghệ khi thiết kế các loại sản phẩm mới, cải thiện chất lượng và đa dạng hoá các sản phẩm thực phẩm

Nội dung nghiên cứu của luận án:

4 Dùng phương pháp giải tích toán học để giải một số bài toán công nghệ đặt ra từ thực tế sản xuất trong lĩnh vực đường hoá

4

5 Ứng dụng thuật toán đã xây dựng được để thiết kế sản phẩm đường hoá với hàm lượng một số cấu tử đường cho trước và sử dụng dịch đường hoá đó tạo một số sản phẩm đồ uống lên men từ nguyên liệu bột ngô

Cấu trúc của luận án:

Luận án được trình bầy trong 150 trang đánh máy Cấu trúc gồm 3 chương với 63 bảng biểu và hình vẽ Chương 1: Tổng quan tài liệu có 46 trang Chương 2: Phương pháp nghiên cứu gồm 12 trang Chương 3: Kết quả và thảo luận có 79 trang Luận án đã tham khảo 105 tài liệu tiếng Việt và tiếng Anh

Những điểm mới của luận án

Là công trình nghiên cứu về lĩnh vực thủy phân tinh bột bằng chế phẩm enzim amilaza, trong đó ứng dụng có kết quả một phần lý thuyết toán giải tích để xây dựng các hàm nội suy mô tả sự phụ thuộc giữa tỷ lệ cơ cấu của sản phẩm đường hoá với các điều kiện phản ứng Cụ thể, luận án đã phát triển thêm một giải pháp kiểm soát thông số công nghệ bằng giải pháp mô hình hóa đối tượng thử nghiệm để tạo ra đối tượng công nghệ là dịch thủy phân bột ngô có đặc tính công nghệ đã được xác định trước để ứng dụng trong chế biến đồ uống

Phương pháp điều khiển quá trình đường hoá với sản phẩm là những đại lượng cho trước mà luận án đã đề xuất là hướng đi mới, sẽ giúp các nhà công nghệ rút bớt thời gian thực nghiệm khi thiết kế các loại sản phẩm mới, giảm chi phí sản xuất, nâng cao hiệu quả kinh tế của quy trình công nghệ

Trên thế giới, ngô là cây lương thực quan trọng sau lúa mì và gạo Hàng năm ngô được sản xuất khoảng 600 triệu tấn, trị giá trên 50 tỷ đô la Trực tiếp hay gián tiếp đã nuôi sống 15 - 20% nhân loại, được trồng trong 70 nước với hơn

100 triệu ha Hiện ngô đứng thứ nhất về năng suất, thứ hai về sản lượng, thứ ba

về diện tích so với các cây lương thực khác [23]

Trong giai đoạn 2005 - 2008, sản lượng ngô của thế giới trung bình hàng năm từ 696,2-723,3 triệu tấn Mỹ là nước có sản lượng ngô lớn nhất, chiếm 40,62% tổng sản lượng, còn lại do các nước khác sản xuất [74]

Trong những năm 2000 - 2008, năng suất ngô bình quân trên thế giới là

4,14 tấn/ha Trong đó các nước EU là 9,17 tấn/ha, chiếm một phần tư sản lượng ngũ cốc của thế giới Các nước có năng suất ngô cao trong giai đoạn này gồm Italia 9,2 tấn/ha; Pháp 8,2 tấn/ha; Mỹ 7,9 tấn/ha [28]

Nhu cầu tiêu thụ ngô của các nước cũng rất lớn, trung bình hàng năm từ 702,5 - 768,8 triệu tấn Mỹ là nước tiêu thụ ngô lớn nhất, chiếm 33,52% tổng sản lượng ngô thế giới Lượng ngô sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất các sản phẩm tinh bột thủy phân ở Mỹ tăng gấp 3 lần, từ 6,21 triệu tấn năm 1975 lên 18,6 triệu tấn năm 1993 Trong giai đoạn từ năm 1990 - 1993, lượng ngô dùng

để sản xuất các sản phẩm tinh bột và đường ngọt chiếm 7,2 - 8,2% tổng sản

6

lượng, đứng đầu so với các loại ngũ cốc khác Tổng công suất các sản phẩm đường ngọt từ ngô ở 27 nhà máy của Mỹ khoảng 11,8 triệu tấn năm 1993 tăng lên 113,2 triệu tấn năm 1995 Trong năm 1992, Mỹ sản xuất 6 triệu tấn siro fructoza; 2,8 triệu tấn siro glucoza; 680 nghìn tấn glucoza [94]

Ngô được xếp vào mặt hàng giao dịch thương mại lớn giữa các nước, trung bình hàng năm từ 82,6 - 86,7 triệu tấn Trong đó ngô xuất khẩu từ Mỹ chiếm 64,41% tổng lượng, còn lại các nước khác chiếm 35,59% [13], [28]

Giá trị của cây ngô đối với nông nghiệp và nền kinh tế thế giới ngày càng tăng Ngô được sử dụng với 3 mục đích chính: lương thực cho người, thức

ăn gia súc, nguyên liệu cho nhiều sản phẩm công nghiệp

Một phần ba dân số thế giới dùng ngô làm lương thực chủ yếu và chiếm khoảng 21% sản lượng ngô Ngô nguyên hạt có chứa nhiều sinh tố tự nhiên nhóm B (B1, B6, B12), niacin và một số nguyên tố vi lượng cần thiết khác Ngô

là nguồn tinh bột khuyến cáo dùng cho người tiểu đường với lý do tỷ lệ chất xơ cao và chỉ số đường huyết thấp so với gạo, mì, sữa giúp tăng cường cảm giác no, đồng thời làm chậm sự hấp thụ và chuyển hoá đường, tăng cường sự hấp thụ của ruột già [23]

Thức ăn gia súc là lĩnh vực sử dụng nhiều ngô nhất Ở các nước tư bản, trên 70% sản lượng ngô được dùng làm thức ăn gia súc, còn ở các nước nông nghiệp phát triển khoảng 50% [21], [62]

Trong công nghiệp, ngô được sử dụng với nhiều ứng dụng khác nhau Với lĩnh vực chế biến thực phẩm, ngô dùng làm nguyên liệu để sản xuất đồ uống, bánh kẹo, bột dinh dưỡng, tinh bột, đường glucoza, gia công thủy sản - ở

Mỹ và một số nước khác như Nhật Bản, Thái Lan chủ yếu các sản phẩm tinh bột, mật tinh bột, glucoza được sản xuất từ ngô Trong công nghiệp Dược, phôi ngô

7

được dùng để ép dầu và sản xuất vitamin E, B [102] Trong các ngành công nghiệp khác, tinh bột ngô dùng làm chất kết dính, hồ giấy trong công nghiệp Giấy và Bao bì caton Trong công nghiệp Dệt dùng để hồ và nhuộm vải, sợi Bột ngô dùng để sản suất hồ, keo dán, phụ gia trong công nghiệp Dược phẩm, Mỹ phẩm Trên thị trường nông sản thế giới, ngô đứng hàng đầu trong danh sách những mặt hàng có tỷ lệ lưu thông lớn

1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ ngô ở Việt Nam

Trong nền nông nghiệp Việt Nam, ngô là cây lương thực đứng vị trí thứ hai sau lúa Do có đặc tính phù hợp với mọi vùng đất nên được trồng phổ biến khắp các vùng, miền, đặc biệt là vùng núi và đồng bằng ven sông

Hiện nay nước ta sản xuất được khoảng 1 triệu tấn ngô/năm, tính đến năm 2007, sản lượng ngô hạt đạt 3 triệu tấn/năm [28]

Diện tích trồng ngô hiện tập trung nhiều nhất tại các vùng Tây Nguyên, Tây Bắc, Lâm Đồng, Đông Nam bộ và khu vực Đông Bắc bộ Năm 2000 diện tích trồng ngô đạt 730,2103 ha, đến năm 2006 đạt 984,3103 ha [23], [28]

Giai đoạn 2000 - 2007 năng suất ngô bình quân ở nước ta đạt 27 tạ/ha, nổi bật là các tỉnh An Giang: 66,3 tạ/ha; Hà Giang, Cao Bằng, Bắc Giang, Vĩnh Phúc, Phú Thọ, Hoà Bình, Lâm Đồng: 35,5 tạ/ha; Đồng Nai, Hà Tây: 29,2 tạ/ha [23], [28]

Trong nước, ngô được sử dụng vào nhiều mục đích với tỷ lệ như sau: dùng làm thực phẩm: 20 - 25%; làm thức ăn gia súc: 60 - 65%; nguyên liệu trong công nghiệp, đặc biệt là công nghiệp thực phẩm 15 - 20% trong đó dùng để sản xuất đường glucoza, mật tinh bột, bánh kẹo, đồ uống, dầu thực vật [21], [43]

Từ ngô có thể chế biến nhiều dạng sản phẩm, các món ăn truyền thống được chế biến từ ngô như bắp bung, bắp rang, bắp nướng, bắp luộc, bắp nổ,

8

snack, xôi nếp ngô là những món ăn hấp dẫn lại bổ dưỡng Nhiều nơi trồng ngô làm rau xanh: ngô bao tử đóng hộp xuất khẩu, phục vụ nội tiêu hoặc sử dụng làm thực phẩm hàng ngày như một loại rau tươi cao cấp đã tăng thu nhập cho nông dân Ngoài những mục đích sử dụng trên, ngô còn dùng làm môi trường nuôi cấy

vi sinh vật, sản xuất axít axetic Tinh bột ngô dùng làm nguyên liệu và phụ liệu pha chế dược phẩm [19], [21] Có thể khẳng định ngô là cây lương thực đem lại giá trị kinh tế cao và có vai trò quan trọng đối với đời sống con người

1.3 Cấu tạo và thành phần hoá học của hạt ngô

1.3.1 Cấu tạo hạt ngô

Về cấu tạo thực vật, hạt ngô có 4 cấu trúc chính gồm: vỏ, phôi, nội nhũ, cuống hạt [25], [30] Tỷ lệ các thành phần này như sau:

Bảng 1.1: Tỷ lệ các thành phần cấu tạo của hạt ngô [30]

Nội nhũ: sau lớp alơrông là nội nhũ- phần dự trữ chất dinh dưỡng của hạt, chiếm 72 - 75% trọng lượng hạt Trong đó 77 - 84% là tinh bột, 7 - 11% là

có giá trị cao dùng để ép dầu và sản xuất vitamin E, B1

1.3.2 Thành phần hoá học của hạt ngô

Thành phần hóa học cơ bản của ngô bao gồm tinh bột, protein, chất béo, xenluloza, chất tro và một số axít amin như serin, treonin Tỷ lệ giữa các thành phần này dao động trong khoảng rộng, phụ thuộc vào giống, điều kiện canh tác, khí hậu Sự phân bố tỷ lệ các thành phần này trong từng phần cấu tạo của hạt ngô cũng khác nhau, điều này được minh chứng qua bảng 1.2 và 1.3

Bảng 1.2: Sự phân bố thành phần hóa học trong hạt ngô [30]

Ngô có hàm lượng lipit cao nhất trong các loại hạt cốc Lượng lipit thay đổi từ 3,5 - 3,7%, phụ thuộc vào giống, điều kiện thổ nhưỡng và khí hậu Có những giống ngô hàm lượng lipit đạt tới 9 - 14% Trong đó linoic 56%; oleic 30%; linoleic 0,7%; các axít béo no 14% Tạp chất thuộc hợp chất béo trong dầu ngô thô gồm: xitosterol 1%; photphattit 1-1,5%; tocopherol 0,15% Chất béo trong nội nhũ có một vi lượng các cấu tử thuộc nhóm sắc tố carotenoit gồm tiền sinh tố A (betacaroten), lutein và zencantin Phôi có 30 - 35% tổng số lipit, số lượng lipit còn lại chủ yếu nằm trong lớp alơron của hạt Lipit của phôi chứa ít axít béo và các chất xà phòng hóa Dầu ngô chủ yếu là hỗn hợp của triglyxerin

và lipit liên kết với gluten, xenluloza và tinh bột, đặc biệt chứa nhiều axít béo tự

do Dầu ngô chứa 50% axít linoleic liên kết với glyxerit Động vật không tự tổng hợp được axít này [6], [37]

Hàm lượng trung bình của protein trong hạt ngô là 10% và dao động từ 6-21% Khoảng một phần hai đến một phần ba protein của hạt ngô phân bố ở nội nhũ Hạt ngô chứa chủ yếu là zein, globulin, glutelin Zein - thành phần protit chủ yếu trong ngô chỉ có vết của tryptophan và không có axít amin quan trọng là

11

lyzin, bù lại glutelin và protein của phôi chứa tương đối nhiều các axít amin cần thiết Khoảng một nửa tổng số protein trong ngô ở dạng zein và 30% ở dạng glutelin

Thành phần tro phụ thuộc vào đất trồng, phân bón, khí hậu, kỹ thuật canh tác Chất tro trong ngô chủ yếu là photpho, oxyt kim loại kiềm và kiềm thổ

Bảng 1.4: Thành phần hóa học của một số loại lương thực [25], [62], [[72]

ăn bổ sung Ngô vừa là món ăn bổ dưỡng, vừa giúp tái tạo và tăng cường năng

12

lượng Mặt khác trong ngô có chứa rất nhiều vitamin E, điều này sẽ giúp cho con người cảm thấy khỏe khoắn, sảng khoái, làm da căng, mịn, làm chậm qúa trình lão hóa [23]

1.3.3 Đặc điểm của tinh bột ngô

Tinh bột ngô có cấu tạo và tính chất chung của tinh bột Tinh bột ngô có hình đa giác 4 góc, một số có hình tròn, hình cầu không đối xứng Kích thước từ

26 - 30µm, được xếp theo thứ tự: tinh bột gạo < ngô < đại mạch < lúa mì [63], [72], [76], [79]

Hình 1.1: Hình dạng, kích thước của hạt tinh bột ngô

Nhiệt độ hồ hóa của tinh bột ngô khoảng 65 -750C, tuy nhiên còn phụ thuộc vào từng giống ngô

Bảng 1.5: Nhiệt độ hồ hóa của tinh bột ở một số loại ngô [37], [76]

13

C) Nhiệt độ đầu Nhiệt độ trung bình Nhiệt độ cuối

Hình 1.2: Sự biến đổi của hạt tinh bột ngô khi thay đổi nhiệt độ hồ hóa

14

Phần amiloza của tinh bột ngô có trọng lượng phân tử khoảng 250 nghìn Dalton, chiếm 25 - 30% trọng lượng phân tử tinh bột Phần amilopectin có trọng lượng phân tử khoảng 50 - 500 triệu Dalton, chiếm 70 - 75% Ngô nếp chiếm 100% amilopectin [37], [89] Hàm lượng tinh bột, amiloza và amilopectin phụ thuộc vào điều kiện canh tác và giống ngô Với sự phát triển của CNSH hiện nay

đã tạo được những giống ngô có hàm lượng amiloza trong tinh bột chiếm tới 80% [93]

Bảng 1.6: Hàm lượng và đặc điểm tinh bột của một số giống ngô [37] Giống ngô Tinh bột Amiloza

Ngô đường 25 - 47

(dextrin 19- 31%)

60 - 90 10- 40 Hạt nhăn nheo, vỏ

màu vàng, trắng, tím

15

Trong phân tử amilopectin, mạch thẳng được liên kết với các mạch nhánh bằng liên kết ỏ-1,6 glucozit Tỷ lệ số mạch thẳng/mạch nhánh của ngô thường là 1,7; của ngô nếp là 2,6; ngô đường là 2,3 [36], [63]

1.4 Sự thủy phân tinh bột bằng enzim

Ngoài tác nhân thủy phân là axít và bazơ, sự thủy phân tinh bột còn được thực hiện bởi các enzim amilaza từ các nguồn khác nhau Với những ưu điểm vượt trội so với các chất xúc tác hoá học, các chế phẩm enzim được sản xuất ngày càng nhiều và được sử dụng trong hầu hết các lĩnh vực kinh tế Một số nước sử dụng nguồn enzim từ thóc mầm, malt đại mạch, phần lớn hiện nay dùng chế phẩm enzim từ việc nuôi cấy các chủng vi sinh vật [67], [79]

Hiện nay hãng Novo - Đan Mạch đã cho ra rất nhiều loại chế phẩm enzim hữu hiệu để ứng dụng trong quá trình thủy phân tinh bột Sử dụng enzim

để chế biến tinh bột và các nguyên liệu có chứa tinh bột đã mở ra những triển vọng mới trong việc phát triển ngành chế biến nông sản, thực phẩm Trong những năm gần đây, enzim ngày càng được sản xuất với quy mô công nghiệp và được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp Việc ứng dụng amilaza vào các ngành sản xuất rượu bia, bánh kẹo đã đem lại những hiệu quả kinh tế đáng kể Ở Nhật Bản ứng dụng enzim vào sản xuất rượu đã tăng hiệu suất lên 10%, tiết kiệm kinh phí 10%, giảm nhân lực 6% Mỹ, Đức, Nga ứng dụng amilaza trong sản xuất Bia có thể thay thế 50% malt bằng đại mạch không nảy mầm [3], [4]

1.4.1 Giới thiệu về enzim thuỷ phân tinh bột

Các enzim thủy phân tinh bột thuộc lớp thứ 3 (hydrolaza) trong hệ thống phân loại được đánh số và đặt tên theo Hội nghị Hóa sinh quốc tế năm 1960

16

Dựa vào khả năng phân cắt các mối liên kết trong mạch tinh bột, các enzim này

được phân loại như sau:

Bảng 1.7: Phân loại enzim thuỷ phân tinh bột [3], [5], [34]

Enzim thuỷ phân tinh bột

1,6- - amilaza  - amilaza Pululanaza Exopululanaza

Glucoamilaza Isoamilaza

 - Amiloglucosidaza

1.4.2 Các enzim thủy phân liên kết  -1,4 glucozit

• Đặc tính: -amilaza có trong nước bọt, hạt hoà thảo nảy mầm, có nhiều trong các chế phẩm nuôi cấy vi sinh vật (nấm mốc và vi khuẩn) Các -

amilaza từ nấm mốc (Aspergillus, Rhizopus) và vi khuẩn (Bacillus) vẫn là những

mũi nhọn được các nhà khoa học tập trung nghiên cứu với lý do đây là nguồn dồi dào và khả năng ứng dụng rộng rãi Trong thành phần chứa ion Ca2+

, có chức năng nối các phần tương ứng của cấu trúc bậc ba trong phân tử enzim, có vai trò quan trọng trong việc duy trì cấu trúc phân tử và khả năng hoạt động của enzim, bởi vậy còn gọi là enzim cơ kim Tất cả các amilaza đều bị kìm hãm bởi các ion kim loại nặng như Cu2+

, Ag+, Hg2+ Chúng là protein giàu tryptophan và tyrosin,

có tính axít yếu, điểm đẳng điện trong khoảng 4,2 - 5,7 [80]

Điều kiện hoạt động của enzim này từ các nguồn khác nhau không đồng nhất, đặc biệt là khả năng chịu nhiệt của -amilaza từ vi khuẩn cao hơn nhiều so

17

với các nguồn khác Enzim -amilaza bền nhiệt nhất hoạt động tốt ở 95 - 1050C

được tách ra từ Bacillus stearothermophilus và Bacillus licheniformis Ngược lại,

- amilaza từ nấm mốc hoạt động trong môi trường axít tốt hơn từ các nguồn khác [100], [85] Enzim - amilaza của nấm mốc được phân biệt làm hai loại: -amilaza chịu axít và kém chịu axít, còn - amilaza từ vi khuẩn hoạt động trong môi trường trung tính hoặc kiềm nhẹ

Trong số - amilaza từ vi khuẩn và nấm mốc được phân thành - amilaza dịch hoá và đường hoá Phân tử - amilaza dịch hoá bền nhiệt hơn còn

- amilaza đường hoá lại bền với Ca2+ Khả năng phân giải tinh bột của hai enzim này cũng khác nhau Sản phẩm tạo thành chủ yếu của - amilaza dịch hoá

là các dextrin (5 - 6 đơn vị glucoza), còn của - amilaza đường hoá là maltoza và glucoza [33], [81]

Trong công nghiệp, - amilaza từ vi khuẩn được sử dụng nhiều hơn so với nguồn từ nấm mốc, với lý do hoạt lực cao hơn và khả năng chịu nhiệt vượt trội Do khả năng dextrin hoá tinh bột cao nhưng lượng đường tạo thành thấp, vì vậy các enzim - amilaza từ vi khuẩn thường ứng dụng trong giai đoạn dịch hoá tinh bột

• Cơ chế tác dụng của - amilaza lên tinh bột: - amilaza chỉ thủy phân liên kết -1,4 glucozit Khả năng thủy phân phụ thuộc vào độ dài mạch, mức độ phân nhánh của phân tử cơ chất, tỷ lệ amiloza và amilopectin cũng như cấu trúc, kích thước của hạt tinh bột

Với cơ chất là amiloza, trước tiên enzim này phân cắt tại nhiều điểm trên cùng một chuỗi Sự thủy phân xảy ra qua hai giai đoạn, giai đoạn đầu tạo thành một ít maltoza và maltotrioza còn lại chủ yếu là các oligosacarit có 6 - 7 gốc

18

glucoza (dextrin) Giai đoạn tiếp theo, dextrin vừa được tạo thành bị thủy phân tiếp nhưng quá trình này xảy ra chậm hơn nhiều so với tốc độ thủy phân ở giai đoạn đầu, đặc biệt đối với maltotrioza vì đây không phải là cơ chất thích hợp của

- amilaza Sau thời gian tác dụng dài, sản phẩm của quá trình thủy phân có tỷ lệ glucoza khoảng 13% và 87% là maltoza [53]

Với cơ chất là amilopectin,  - amilaza thủy phân các liên kết -1,4 glucozit trong mạch polysacarit trừ điểm phân nhánh Qúa trình tác dụng cũng xảy ra tương tự như với cơ chất amiloza Ở giai đoạn đầu, 20% oligosacarit và maltoza được tạo thành, sau đó các oligosacarit lại được phân cắt, cuối cùng tạo

ra 72% maltoza, 19% glucoza, ngoài ra 8% gồm dextrin mạch nhánh có phân tử thấp và isomaltoza [100]

Khả năng dextrin hoá của enzim này rất cao làm cho độ nhớt của dịch hồ tinh bột giảm, do đó làm mất khả năng nhuộm mầu với iốt và làm giảm khả năng khử Quá trình này là cần thiết và có tính khởi đầu cho giai đoạn đường hoá tiếp theo trong công nghệ thủy phân tinh bột Với tính năng đó, enzim này còn có tên

là amilaza dextrin hoá hay amilaza dịch hoá

• Đặc tính: õ- amilaza là một protein, trung tâm hoạt động có chứa

nhóm [- SH], nhóm [- COOH] và vòng imidazol của các gốc histidin Đây là một enzim ngoại bào (exoenzim) Nó chỉ tác dụng lên tinh bột đã hồ hoá và vẫn giữ được hoạt tính khi không có Ca2+

, ở 700C đã bị vô hoạt hoàn toàn Các enzim này có khả năng chịu axít tốt hơn ỏ- amilaza Đa số chúng hoạt động mạnh ở pH

5 - 6 và nhiệt độ 50 - 550C [85]

Enzim - amilaza hiện diện phổ biến ở thực vật, có trong hạt nảy mầm (mầm lúa mạch, đậu tương, khoai lang) và từ tụy tạng của động vật Hiện nay đã

19

phân lập được các chủng vi khuẩn và nấm mốc có hoạt tính - amilaza cao và

được ứng dụng trong sản xuất enzim này như Bacillus circulans, B cereus, B

megaterium, Streptomyces sp., Pseudomonas và Rhizopus japonicus [51]

• Cơ chế thuỷ phân: với cơ chất là amiloza, enzim cắt tuần tự từng

phân tử maltoza từ đầu không khử của chuỗi mạch với hiệu suất thủy phân là 100% Với cơ chất là amilopectin, enzim chỉ thủy phân được các mạch nhánh, khi gặp liên kết -1,4 glucozit kế cận với liên kết  - 1,6 glucozit tại các điểm phân nhánh thì dừng lại Sản phẩm thu được khoảng 54 - 58% maltoza và 42 - 46% õ dextrin (chứa tất cả các liên kết  - 1,6 glucozit của phân tử ban đầu) [37] Điều kiện hoạt động tối ưu của enzim này thay đổi tuỳ theo nguồn sinh

tổng hợp [80]

Bảng 1.8: Điều kiện hoạt động của õ - amilaza từ một số nguồn khác nhau [59]

Nguồn sinh tổng hợp Nhiệt độ ( 0

1.4.3 Enzim thủy phân liên kết  - 1,6 glucozit

20

• Đặc tính: các enzim này có trong cây thượng đẳng và vi sinh vật Dựa

vào cách tác dụng lên cơ chất, chúng được chia thành hai nhóm [91]:

Nhóm 1: gồm các enzim thủy phân trực tiếp các  - 1,6 glucozit của amilopectin và của glycogen nguyên thể Phổ biến là pululanaza (pululan- 6-glucanhydrolaza, EC 3.2.1.41) và izoamilaza (glycogen-6-glucanhydrolaza, EC3.2.1.68) Enzim pululanaza thủy phân liên kết  - 1,6 glucozit của pululan, amilopectin, glycogen và các dextrin giới hạn; izoamilaza thủy phân các

glycogen và dextrin giới hạn từ amilopectin Trong đó pululanaza từ Aspergillus

aerogenes và Bacillus cereus là có ứng dụng trong công nghiệp Enzim nhóm

này chỉ có ở vi sinh vật

Nhóm 2: gồm những enzim chỉ có khả năng thủy phân cơ chất sau khi đã được các enzim khác làm mất nhánh Các enzim này chỉ tham gia vào quá trình chuyển hoá glycogen và không có ứng dụng trong công nghiệp

1.4.4 Enzim thuỷ phân liên kết  - 1,4 và  - 1,6 glucozit

• Đặc tính: enzim này còn được gọi là ɤ - amilaza hay glucoamilaza

(ỏ-1,4 glucan, 4-glucohydrolase - EC 3.2.1.3) Chúng có nhiều ở tế bào nấm mốc và nấm men Ngoài ra có trong dịch tiêu hoá của người và động vật, gan động vật,

hạt nảy mầm Tuy nhiên nguồn thu nhận chủ yếu vẫn từ nấm mốc Aspergillus, đặc biệt là Aspergillus awamori và nấm men Endomycopsis filibuger;

Endomyces sp., Penicillium, Rhizopus

Điểm đẳng điện và nhiệt độ hoạt động của enzim này từ các nguồn khác nhau sẽ không đồng nhất Glucoamilaza từ nấm men và nấm mốc bền với axít và không cần bảo vệ bằng ion Ca2+

Hầu hết enzim này bị mất hoạt tính ở nhiệt độ lớn hơn 700

C [33]

Bảng 1.9: Điểm đẳng điện và nhiệt độ hoạt động của glucoamilaza

• Cơ chế tác dụng của enzim: enzim thủy phân tinh bột theo cơ chế đa

mạch, xúc tác sự thủy phân liên kết ỏ -1,4 và -1,6 glucozit của tinh bột cũng như các polysacarit tương tự từ đầu không khử, tạo ra D-glucoza Nó cũng thủy phân

các liên kết ỏ -1,6 và ỏ -1,3 glucozit nhưng với tốc độ chậm hơn từ 10 - 30 lần

[32], [34]

Khả năng thủy phân tinh bột thành glucoza của các loại enzim

glucoamilaza từ các nguồn sẽ khác nhau Nguồn từ Asp niger thủy phân tinh bột đến 80-85% glucoza, còn lại là dextrin Nguồn từ Rhizopus delamar và

Endomyces sp thủy phân tinh bột tới 100% glucoza Sở dĩ như vậy vì có những

enzim chưa thuần khiết như enzim được tách chiết từ Asp niger có chứa

transglucozilaza, vì vậy không cho lượng glucoza theo đúng lý thuyết Đây là

giải thích hợp lý vì trong các enzim thu nhận từ Rhizopus delamar và Endomyces

sp không tìm thấy transglucozilaza – enzim xúc tác ngưng tụ nhiều đơn vị glucoza để tạo thành maltoza và chuyển các phân tử của glucoza từ vị trí -1,4 qua -1,6 để tạo thành panoza và isomaltoza [32], [34], [37]

1.4.5 Các yếu tố chính ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng thủy phân bởi enzim