Điều kiện hoạt động của α-amylase từ các nguồn khác nhau thường không giống nhau.
pH:
- α-amylase từ nấm mốc có thể hoạt động tốt trong vùng pH 4,5÷4,8; pH tối thích của đại mạch nảy mầm và thóc mầm là 5,3 (có thể hoạt động tốt trong vùng pH 4,7÷5,4) và của vi khuẩn là 5,8÷6,0 (hoạt động tốt trong vùng pH 5,8 ÷7,0).
- Theo số liệu của Liphsis (2000), pH tối thích cho hoạt động dextrin hóa và đường hóa của chế phẩm α-amylase từ Asp.oryzae giống nhau và nằm trong vùng pH 5,6÷ 6,2. Còn theo số liệu của Fenixova (2001) thì pH tối thích hoạt động dextrin hóa của nó là 6,0÷7,0.
- Độ bền đối với tác dụng của acid cũng khác nhau. α-amylase của nấm mốc Asp.oryzae bền vững đối với acid tốt hơn là α-amylase của malt và vi khuẩn Bac.subtilis. Ở pH 3,6 và nhiệt độ 0oC, α-amylase của malt bị vô hoạt hoàn toàn sau 15–30 phút; α-amylase của vi khuẩn bị vô hoạt 50%; trong khi đó hoạt lực của
Trang 17 α-amylase từ nấm mốc hầu như không giảm bao nhiêu (Fenikxcova, Ermoshina, 2005).
- Trong dung dịch α-amylase của nấm mốc được bảo quản tốt ở pH 5,0÷5,5; α- amylase dextrin hóa của nấm mốc đen có thể chịu được pH 2,5÷2,8. Ở 0oC và ở pH 2,5 nó chỉ bị vô hoạt sau 1 giờ (Bernfeld, Okazaki, Kitahara, Kusushima, Ermoshina, 2005).
- Ngoài α-amylase không bền trong môi trường acid ra, các loại nấm mốc Asp.awamori, Asp.Butatea, Asp.usamii còn tạo ra tới 5 – 10% α-amylase bền acid.
Trong khi đó nấm mốc Asp.niger 475 lại chỉ tạo ra các α-amylase bền acid. Nó không bị mất hoạt tính ở pH 2,5; nhiệt độ 30oC trong vòng 1 giờ.
Bảng 1.2: Độ bền acid của α-amylase mốc đen [30]
Chủng
Hoạt độ dextrin hóa tổng số
(đv/ml)
Hoạt độ dextrin hóa bền acid
(đv/ml)
Hoạt độ dextrin hóa bền acid, so với hoạt độ tổng số (%)
Asp.awamori 0,5 0,08 16
Asp.usamii 45 0,43 0,1 23
Asp.usamii 45 - 56 0,5 0,11 22
Asp.usamii 45 - 21 0,4 0,06 15
Asp.niger 475 0,35 0,34 97
- Ở pH < 4,0 α-amylase của vi khuẩn bị vô hoạt hoàn toàn (Virits, 1996). Theo Uhlig (2000), α-amylase của nấm mốc bền ở vùng pH 5,3÷8,0 còn α-amylase của vi khuẩn bền ở khoảng pH 5,0÷10,0.
Trang 18 Nhiệt độ:
- Nhiệt độ tối thích cho hoạt động xúc tác của α-amylase từ các nguồn khác nhau cũng không đồng nhất, α-amylase của nấm mốc rất nhạy với tác động của nhiệt, nhiệt độ tối thích của nó là 50oC, α-amylase của thóc mầm và của malt bền nhiệt hơn và hoạt động tối thích 58 – 60 oC. Trong sản xuất rượu người ta thường đường hóa bằng canh trường nấm mốc ở 50 – 52oC, và bằng malt ở 60 – 65oC, α-amylase của vi khuẩn có độ bền nhiệt cao hơn cả. Nhiệt độ tối thích của nó là 70- 75 oC (Liphsis, Bragnitsenko, 1997), α-amylase của Bac.stearothermophilus…vẫn giữ được hoạt lực trong một thời gian dài ở 85oC và cao hơn nữa (Manning Campbell, Karpukina, 2001).
- α-amylase của vi khuẩn có thể chịu được nhiệt độ 92oC trong khi đó α-amylase của nấm mốc bị vô hoạt ở 70oC (Kozmina, 2002). Trong dung dịch hồ tinh bột, α- amylase của vi khuẩn bị vô hoạt nhanh chóng khi nhiệt độ cao hơn 77oC. Ở 70oC, α-amylase của nấm mốc đã bị mất 50% hoạt lực, còn α-amylase của malt hầu như chưa bị mất hoạt lực.
Bảng 1.3: Độ bền nhiệt của α-amylase từ các nguồn khác nhau (Miller, Johnson, 2005) [26]
Nhiệt độ (oC) Hoạt độ α-amylase, % so với hoạt độ ban đầu của các nguồn
Nấm mốc Malt Vi khuẩn
65 100 100 100
70 52 100 100
75 3 58 100
80 1 25 92 85 - 1 58 90 - - 52 95 - - 8 - Trong dung dịch đệm pH 4,7: α-amylase của Asp.oryzae rất nhạy với tác động của
nhiệt độ cao, thậm chí ở 40oC trong 3 giờ hoạt lực dextrin hóa của nó chỉ còn 22–
Trang 19 29%, hoạt lực đường hóa còn 27–85%. Ở 50oC trong 2 giờ, α-amylase của nó bị vô hoạt hóa hoàn toàn.
- Miller và cộng sự còn nhận thấy rằng α-amylase của vi khuẩn có thể giữ được một phần hoạt lực thậm chí ngay cả khi đun sôi trong nước một thời gian ngắn. Tính bền nhiệt của α-amylase vi khuẩn là một ưu điểm lớn. Trong sản xuất, α-amylase của vi khuẩn được sử dụng để xử lý nguyên liệu ở các công đoạn phải dùng ở nhiệt độ cao. Ở Tây Đức đã tuyển chọn được một chủng Bac.subtilis mà α- amylase của nó không khác gì của vi khuẩn thông thường về đặc tính tác dụng lên tinh bột, song lại có độ bền nhiệt khá cao (Sprister, Uhlig, 2000). Tính chất α- amylase của chủng bền nhiệt này cũng đặc trưng cho Bac.subtilis; pH tối thích 6,0; bị vô hoạt hoàn toàn ở pH 4,0 và bị vô hoạt một nửa ở pH 8,0.
- Những khác biệt về tính chất như nhiệt độ và pH tối thích, mức độ thủy phân và đặc tính thủy phân của α-amylase từ các nguồn khác nhau đang mở ra nhiều khả năng to lớn cho việc ứng dụng chúng 1 cách hợp lý và hiệu quả ở các giai đoạn khác nhau của quá trình sản xuất.
Nồng độ cơ chất:
- Nồng độ cơ chất ảnh hưởng khá mạnh đến khối lượng và chất lượng của sản phẩm thủy phân do sự phân cắt của α-amylase. Nhìn chung nếu nồng độ cơ chất khá loãng, lượng đường tạo ra theo cơ chất càng nhiều, đặc biệt là nhóm đường thấp phân tử có khả năng lên men được. Tuy nhiên, tương quan đó không phải là tỷ lệ thuận.
- Ngoài ra, gần đây, các nhà nghiên cứu đã tìm hiểu và thấy rằng thành phần amylose, amylopectin và cấu trúc tinh bột cũng là những yếu tố ảnh hưởng khá mạnh đến tác dụng thủy phân của enzyme α-amylase. Nguồn tinh bột khác nhau cùng ảnh hưởng đến quá trình thủy phân khác nhau.