Bài tiểu luận khoa công nghệ thực phẩm: Quy trình sản xuất amylase từ vi sinh vật

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP<br /> THỰC PHẨM TP.HCM<br /> KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM<br /> <br /> MÔN HỌC: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH<br /> HỌC TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM<br /> BÀI TIỂU LUẬN: QUY TRÌNH SẢN XUẤT<br /> AMYLASE TỪ VI SINH VẬT<br /> GVDH: Ths. Nguyễn Thị Thu Sang<br /> Nhóm: 09<br /> Lớp: 02DHLTP2<br /> SVTH gồm có:<br /> 01 - Trần Thị Chiến - 2205115008<br /> 02 - Đỗ Tuấn Hưng - 2205115221<br /> 03 - Nguyễn Thị Huyện - 2205115020<br /> 04 - Nguyễn Thị Diễm Kim - 2205115131<br /> 05 - Trần Thị Hoài Thông - 2205115059<br /> 06 - Nguyễn Thị Thơ – 2205115122<br /> <br /> Tháng 12- 2012<br /> 1<br /> <br /> LỜI MỞ ĐẦU<br /> Tinh bột là sản phẩm tự nhiên quan trọng nhất có nhiều ứng dụng trong kỹ<br /> thuật và trong đời sống con người. Nhiều nước trên thế giới sử dụng nguồn tinh<br /> bột từ khoai tây, lúa mì, ngô (sắn), còn riêng ở nước ta thì sử dụng gạo và khoai<br /> mì là nguồn tinh bột chủ yếu. Quá trình thủy phân tinh bột gồm hai công đoạn<br /> chủ yếu là giai đoạn hồ hóa và giai đoạn đường hóa. Để thực hiện hai công<br /> đoạn công nghệ nói trên, trong thực tế sản xuất người ta áp dụng hai cách: thủy<br /> phân tinh bột bằng acid và bằng enzyme. Để thủy phân tinh bột từ lâu người ta<br /> đã sử dụng acid vô cơ như HCl và H2SO4. Nhưng kết quả cho thấy, thủy phân<br /> bằng acid rất khó kiểm soát và thường tạo nhiều sản phẩm không mong muốn<br /> và không đáp ứng tiêu chuẩn an toàn thực phẩm. Do vậy việc thay thế và ứng<br /> dụng enzyme để thủy phân tinh bột là một kết quả tất yếu của lịch sử phát triển.<br /> Enzyme amylase đã được tìm ra đã được góp phần quan trọng cho nhiều<br /> ngành công nghiệp chế biến thực phẩm. Enzym amylase có thể tìm thấy ở<br /> nhiều nguồn khác nhau như amylase từ thực vật, động vật và VSV. Amylase<br /> càng ngày càng được thay thế acid trong sản xuất ở quy mô công nghiệp. Hiện<br /> nay, các nhà sản xuất có thể sử dụng amylase có khả năng chịu nhiệt cao mà<br /> không mất hoạt tính, chẳng hạn amylase được chiết xuất từ VSV, cụ thể là các<br /> chuẩn vi khuẩn chịu nhiệt được phân lập từ những suối nước nóng. Ngoài ra,<br /> amylase còn có nhiều ưu điểm hơn khi sử dụng acid để thủy phân tinh bột:<br /> năng lượng xúc tác thấp, không yêu cầu cao về thiết bị sử dụng, giảm chi phí<br /> cho quá trình tinh sạch dịch đường.<br /> Nguồn amylase có thể lấy từ mầm thóc, mầm đại mạch (malt), hạt bắp nảy<br /> mầm, hay từ nấm mốc, ... Nguyên liệu sản xuất là gạo, bắp, khoai mì, … Đây là<br /> những nguồn nguyên liệu dễ tìm, rẻ tiền và có thể thấy dễ dàng ở nước ta. Do<br /> đó, đây là một lợi thế và là hướng phát triển mạnh làm cơ sở cho nhiều ngành<br /> khác phát triển.<br /> <br /> 2<br /> <br /> PHẦN 1<br /> TỔNG QUAN VỀ ENZYME AMYLASE<br /> 1.1 Giới thiệu về enzyme Amylase<br /> 1.1.1 Lịch sử nghiên cứu, định nghĩa<br /> Vào đầu thế kỷ XIX, các nhà nghiên cứu đã tách được các chất gây ra quá<br /> trình lên men. Năm 1814 Kirchoff, viện sĩ Saint Petercburg đã phát hiện nước<br /> chiết của mầm đại mạch có khả năng chuyển hoá tinh bột thành đường ở nhiệt<br /> độ thường. Năm 1833, hai nhà khoa học người Pháp là Payen và Persor đã<br /> chứng minh chất có hoạt động phân giải tinh bột thành đường có thể tách được<br /> ở dạng bột. Thí nghiệm này được tiến hành bằng cách cho etanol vào dịch chiết<br /> của lúa đại mạch nảy mầm thì thấy xuất hiện kết tủa. Kết tủa được hình thành<br /> này có khả năng chuyển hoá tinh bột và nếu đun kết tủa này sẽ mất tác dụng<br /> chuyển hoá. Danh từ diastase là do Payen và Persor dung để gọi enzyme lúc<br /> bấy giờ.<br /> Enzyme Amylase đã được tìm ra góp phần quan trọng cho nhiều ngành<br /> công nghiệp chế biến thực phẩm. Enzyme amylase có thể tìm thấy ở nhiều<br /> nguồn khác nhau như từ thực vật, động vật và vi sinh vật. Enzyme amylase<br /> được sử dụng nhiều trong sản xuất là do khả năng chịu nhiệt cao, năng lượng<br /> xúc tác thấp, không yêu cầu cao về thiết bị sử dụng, giảm chi phí cho quá trình<br /> tinh sạch dịch đường.<br /> Các enzyme amylase thuộc nhóm enzyme thủy phân, xúc tác phân giải<br /> liên kết nội phân tử trong nhóm polysaccharide với sự tham gia của nước:<br /> R.R` + H-OH → RH + R`OH<br /> 1.1.2 Phân loại, đặc tính, cơ chế tác dụng<br /> 1.1.2.1 Phân loại<br /> Có 6 loại enzyme được xếp vào hai nhóm lớn: Endoamylase và<br /> Exoamylase.<br /> Enzyme amylase được phân loại theo sơ đồ sau<br /> <br /> 3<br /> <br /> Enzyme amylase<br /> Endoamylase<br /> <br /> Enzyme khử<br /> nhánh<br /> <br /> β- amylase (α- 1,4 –<br /> glucanmaltohydrolase)<br /> <br /> γ- amylase<br /> (glucose amylase)<br /> <br /> Khử gián<br /> tiếp<br /> <br /> Khử trực<br /> tiếp<br /> <br /> Pullulanase<br /> (α-dextrin 6 –<br /> glucosidase)<br /> <br /> <br /> α-amylase<br /> <br /> Exoamylase<br /> <br /> Transglucosylase<br /> (oligo-1,6<br /> glucosidase)<br /> <br /> Maylo-1,6glucosidase<br /> <br /> Endoamylase:<br /> <br /> α– amylase<br /> <br /> Amylase có khả năng<br /> phân cắt các liên kết 1,4glucoside của cơ chất một cách<br /> ngẫu nhiên và là enzyme nội<br /> bào. α-amylase không chỉ có khả<br /> năng phân hủy hồ tinh bột mà<br /> còn có khả năng phân hủy các<br /> hạt tinh bột nguyên vẹn.<br /> <br /> 4<br /> <br /> Enzyme khử nhánh<br /> -Khử trực tiếp (Pullulanase)<br /> Pullulanase là một trong các<br /> enzyme quan trọng nhất trong chế<br /> biến tinh bột. Enzyme này được sử<br /> dụng trên một quy mô lớn trong<br /> glucose và các ngành công nghiệp<br /> sirô maltose. Pullulanase là một loại<br /> enzyme rất mạnh cho sự thoái hóa<br /> tinh bột thành glucose hoặc maltose.<br /> Pullulanase thủy phân α-1, 6glycosidic liên kết của chuỗi phân<br /> nhánh và α-1, 4-glycosidic.<br /> <br /> -Khử gián tiếp<br /> Transglucosylase<br /> (oligo-1,6glucosidase) và Maylo-1,6-glucoside:<br /> Enzyme này thủy phân liên kết β-1,6glucoside trong isomaltose, panose và<br /> các dextrin tới hạn có thể chuyển hóa đường có thể lên men được.<br /> <br /> <br /> Exoamylase<br /> <br /> β–amylase<br /> (β-1,4-glucan-maltohydrolase)<br /> β–amylase xúc tác từ sự thủy phân các liên<br /> kết 1,4-glucan trong tinh bột, glucogen và<br /> polysaccharide, phân cắt từng nhóm<br /> maltose từ đầu không khử của mạch.<br /> Maltose được hình thành do sự xúc tác của<br /> β-amylase có cấu hình β.<br /> γ–amylase (glucose amylase)<br /> Glucose amylase có khả<br /> thủy phân liên kết -1,4 lẫn<br /> glucoside, ngoài ra còn có khả<br /> thủy phân liên kết -1,2 và<br /> glucoside.<br /> <br /> năng<br /> -1,6năng<br /> -1,3-<br /> <br /> 5<br /> <br />