Enzyme Amylase

Nhóm 4 Enzyme Amylase
Lớp 08DTP06
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.HCM
Khoa Công Nghệ Thực Phẩm

Bài tiểu luận
Lớp 08DTP06
Sinh viên thực hiện :
1/ Nguyễn Lê Hoàng
2/ Hoàng Ngọc Duy Quang
3/ Nguyễn Thị Kim Vân
4/ Nguyễn Ngọc Trung
5/ Lê Nguyễn Nhân Luân
Tháng 5/2010
- 1 –
Nhóm 4 Enzyme Amylase
Lớp 08DTP06
MỤC LỤC
Giới thiệu chung ............................................................................................. 3
A. Giới thiệu
I. Khái niệm Enzyme ...................................................................................... 4
II. Enzyme Amylase là gì ............................................................................... 4
III. Lịch sử phát hiện ....................................................................................... 5
B. Tổng quan về Enzyme Amylase
I. Phân loại ..................................................................................................... 6
II. Hệ Enzyme Amylase .................................................................................. 7
1. Enzyme α -Amylase ............................................................................... 7
2. Enzyme β -Amylase ................................................................................ 11
3. Enzyme γ -Amylase ................................................................................ 13
4. Oligo 1,6-glucosidase ............................................................................ 14
5. Enzyme pullulanase ............................................................................... 15

6. α-glucosidase hay maltase ..................................................................... 14
III. Cơ chất ...................................................................................................... 15
1. Tinh bột .................................................................................................. 15
2. Glycogen ................................................................................................ 16
IV. Công nghệ lên men và thu nhận Enzyme Amylase .................................. 17
1. Nguồn thu nhận ..................................................................................... 17
2. Thu nhận Enzyme Amylase từ thực vật ................................................ 19
3. Thu nhận Enzyme Amylase từ vi sinh vật ............................................. 22
V. Phương pháp xác định hoạt độ ................................................................... 28
1. Đơn vị đo hoạt độ .................................................................................. 28
2. Xác định hoạt độ Enzyme α-Amylase theo Rukhliadeva ...................... 28
3. Xác định hoạt độ Enzyme glucoamylase ( γ -Amylase ) ........................ 29
4. Điều kiện cần và đủ để thu nhận Amylase có hoạt lực cao ................... 29
C. Ứng dụng Enzyme Amylase
I.Ứng dụng trong sản xuất Bia ........................................................................ 33
II.Ứng dụng trong sản xuất Bánh mì .............................................................. 37
III. Ứng dụng trong sản xuất Siro .................................................................... 38
IV.Ứng dụng trong sản xuất cồn ..................................................................... 41
V. Ứng dụng trong sản xuất bánh kẹo ............................................................ 42
VI.Ứng dụng trong sản xuất Glucose và Mật ................................................. 43
VII.Ứng dụng trong chế biến thức ăn gia súc ................................................. 43
VIII. Ứng dụng trong công nghiệp dệt ........................................................... 43
Tài liệu tham khảo ..................................................................................... 4 5
- 2 –
Nhóm 4 Enzyme Amylase
Lớp 08DTP06
Giới thiệu chung
Tinh bột, cùng với protein và chất béo là một thành phần quan trọng bậc nhất trong chế
độ dinh dưỡng của loài người cũng như nhiều loài động vật khác. Người La Mã gọi là amilum,
một từ bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp (amilon ). Trong quá trình tiêu hóa chúng bị thủy phân thành

đường glucose là chất tạo nên nguồn năng lượng chính trong thực phẩm.
Ngoài ra tinh bột còn giữ vai trò quan trọng trong công nghiệp thực phẩm do những tính
chất hóa lý của chúng. Tinh bột thường được dùng làm chất tạo độ nhớt sánh cho các thực
phẩm dạng lỏng, là tác nhân làm bền cho thực phẩm dạng keo, là các yếu tố kết dính và làm đặc
để tạo độ cứng, độ đàn hồi cho nhiều loại thực phẩm. Bên cạnh đó, tinh bột còn được dùng
trong các ngành công nghiệp khác như sản xuất giấy, rượu, ....
Nhiều nước trên thế giới sử dụng nguồn tinh bột từ khoai tây, lúa mì, ngô (sắn), còn
riêng ở nước ta thì sử dụng gạo và khoai mì là nguồn tinh bột chủ yếu. Trong chế biến tinh bột
và đường, công đoạn quan trọng nhất là thuỷ phân tinh bột về các đường đơn giản. Sau đó, chủ
yếu trên cơ sở đường đơn nhờ lên men, người ta sẽ nhận được rất nhiều sản phẩm quan trọng
như: rượu cồn, rượu vang, bia, các loại acid hữu cơ, amino acid,… Trước đây người ta hay
dùng acid hoặc H
2
SO
4
để thủy phân tinh bột. Nhưng kết quả cho thấy, thuỷ phân bằng acid rất
khó kiểm soát và thường tạo nhiều sản phẩm không mong muốn và không đáp ứng tiêu chuẩn
an toàn thực phẩm trong khi giá thành lại cao. Cho nên hiện nay để thủy phân tinh bột người ta
thường sử dụng Enzyme Amylase thu nhận từ thực vật hoặc các loại vi sinh vật.
Ngoài ra, Amylase còn có nhiều ưu điểm hơn khi sử dụng acid để thuỷ phân tinh bột
như năng lượng xúc tác thấp, không yêu cầu cao về thiết bị sử dụng, giảm chi phí cho quá trình
tinh sạch dịch đường. Nguồn Amylase có thể lấy từ mầm thóc, mầm đại mạch ( malt ), hạt bắp
nảy mầm, hay từ nấm mốc,… Trong đó Amylase được thu nhận từ malt với số lượng nhiều
nhất, chủ yếu dùng trong sản xuất bia. Nguyên liệu cho sản xuất Enzyme thường là gạo, bắp,
khoai mì,… đây là những nguồn nguyên liệu rẻ tiền có thể tìm thấy dễ dàng ở nước ta. Cho nên
đây là một lợi thế và là hướng phát triển mạnh có thể làm cơ sở cho nhiều ngành khác phát
triển.
- 3 –
Nhóm 4 Enzyme Amylase
Lớp 08DTP06

A. Giới Thiệu
I. Khái niệm Enzyme:
Trong cơ thể sống (các tế bào) luôn luôn xảy ra quá trình trao đổi chất. Sự trao đổi chất
ngừng thì sự sống không còn tồn tại. Quá trình trao đổi của một chất là tập hợp của rất nhiều
các phản ứng hóa học phức tạp. Các phản ứng này có liên quan chặt chẽ với nhau và điều chỉnh
lẫn nhau. Enzyme là hợp chất protein xúc tác cho các phản ứng hóa học đó. Chúng có khả năng
xúc tác đặc hiệu các phản ứng hóa học nhất định và đảm bảo cho các phản ứng xảy ra theo một
chiều hướng nhất định với tốc độ nhịp nhàng trong cơ thể sống.
Enzyme có trong hầu hết các loại tế bào của cơ thể sống. Chính do những tác nhân xúc
tác có nguồn gốc sinh học nên Enzyme còn được gọi là các chất xúc tác sinh học
(biocatalysators) nhằm để phân biệt với các chất xúc tác hóa học
Chúng là chất xúc tác sinh học không chỉ có vai trò quan trọng trong quá trình sinh
trưởng, phát triển của mọi sinh vật mà nó còn giữ vai trò rất quan trọng trong công nghệ chế
biến thực phẩm, trong y học, trong kỹ thuật phân tích, trong công nghệ gen và bảo vệ mội
trường.
II. Enzyme Amylase là gì?
Amylase là một hệ Enzyme rất phổ biến trong thế giới sinh vật . Các Enzyme này thuộc
nhóm Enzyme thủy phân, xúc tác phân giải liên kết nội phân tử trong nhóm polysaccharide với
sự tham gia của nước.
RR’ + H-OH  RH + R’OH
Amylase thủy phân tinh bột, glycogen và dextrin thành glucose, maltose và dextrin hạn
chế. Các Enzyme Amylase có trong nước bọt (còn được gọi là ptyalin), trong dịch tiêu hóa của
người và động vật, trong hạt nảy mầm, nấm sợi, xạ khuẩn, nấm men và vi khuẩn. Trong nước
bọt của người có ptyalin nhưng ở một số loại động vật có vú thì không có như ngựa, chó, mèo...
Ptyalin bắt đầu thủy phân tinh bột từ miệng và quá trình này hoàn tất ở ruột non nhờ Amylase
của tuyến tụy (còn được gọi là amylopsin). Amylase của malt thủy phân tinh bột lúa mạch
thành disaccharide làm cơ chất cho quá trình lên men bởi nấm men.
Amylase là một trong những loại Enzyme được ứng dụng rộng rãi nhất trong công
nghiệp, y tế, và nhiều lĩnh vực kinh tế khác, đặc biệt là trong ngành công nghiệp thực phẩm.
- 4 –

Nhóm 4 Enzyme Amylase
Lớp 08DTP06
III. Lịch sử phát hiện
1814: Kirchoff, Saint Petercburg chứng minh hạt lúa mạch nảy mầm có tác dụng
chuyển hóa tinh bột thành đường ở nhiệt độ từ 400
0
C – 600
0
C.
Năm 1833, Payen và Perso (Pháp) thêm cồn vào dịch chiết này, thu được kết tủa có khả
năng phân giải tinh bột thành đường, và đặt tên là Diastase (xuất phát từ tiếng Hy Lạp,
diastatics, có nghĩa là phân giải, đó là Amylase). Sau này theo đề nghị của Duclo, Enzyme phân
giải tinh bột được gọi là Amylase.
Năm 1851: Leuchs đã phát hiện nước bọt cũng có khả năng phân giải tinh bột thành
đường. Sau đó, các Enzyme Amylase trong nước bọt, trong dịch tiêu hóa của người và động
vật, trong hạt nảy mầm, nấm mốc, nấm men và vi khuẩn bắt đầu được quan tâm nghiên cứu.
Năm 1862, Danilevxki đã tách được Amylase của tuyến tụy bằng phương pháp hấp thụ
chọn lọc.
Năm 1949, Schwimmer đã xác định được số chu chuyển của α-Amylase là 19000.
Năm 1950, Englard và Singer cho biết số chu chuyển của β-Amylase là 250000.
Đến năm 1952, người ta đã thu được 72 Enzyme ở trạng thái kết tinh trong đó có 4
Enzyme α-Amylase.
Năm 1971, Uxtinilov và cộng sự bằng phương pháp điện di trên gel poliacrylamid đã
xác định được sự có mặt của một lượng lớn α-Amylase và glucoamylase trong canh trường nấm
mốc và một lượng nhỏ các phân đoạn có hoạt lực dextrinase và transglucosilase.
Hiện nay các nước trên thế giới sản xuất hàng trăm tấn chế phẩm Enzyme, trong đó
Nhật là nước có truyền thống lâu đời nhất, sau đó đến Anh, Pháp, Mỹ, Đan Mạch, Thụy Điển,...
đặc biệt hãng Novo của Đan Mạch là 1 trong những hãng sản xuất Enzyme nổi tiếng trên thế
giới. Bên cạnh đó trong những năm gần đây các nước Đông Âu và Trung Quốc cũng bắt đầu
nghiên cứu và sản xuất Enzyme.

Nếu như ở Tây Âu mạch nha từ lúa mạch là nguồn Enzyme chủ yếu cho việc chuyển
hóa tinh bột thành đường, thì ở Viễn Đông Amylase thường được sản xuất từ nấm mốc trên
môi trường nuôi cấy là các loại ngũ cốc có chứa tinh bột. Như hãng Novo đã có nhiều chế
phẩm Enzyme Amylase đang được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như: Công
nghiệp sản xuất rượu bia, công nghiệp sản xuất bột giặt, công nghiệp giấy…
- 5 –
Nhóm 4 Enzyme Amylase
Lớp 08DTP06
B. Tổng quan về Enzyme Amylase
I. Phân loại :
Hiện nay, có sáu loại Enzyme Amylase được xếp vào 2 nhóm: Endoamylase ( Enzyme
nội bào ) và Exoamylase ( Enzyme ngoại bào ).
- Endoamylase : gồm có α-Amylase (EC 3.2.1.1) và nhóm Enzyme khử nhánh. Nhóm
Enzyme khử nhánh này được chia thành hai loại: khử trực tiếp là pullulanase ( hay α-dextrin 6-
glucanohydrolase ) (EC 3.2.1.41); khử gián tiếp là transglucosylase (hay oligo-1,6-glucosidase)
(EC 3.2.1.20) và amylo-1,6-glucosidase (EC 3.2.1.10). Các Enzyme này thủy phân các liên kết
bên trong của chuỗi polysaccharide.
- Exoamylase. Đây là những Enzyme thủy phân tinh bột tử đầu không khử của chuỗi
polysaccharide. Nhóm này gồm có:
+ β-Amylase (EC 3.2.1.2)
+ Amyloglucosidase (glucoamylase hay γ-Amylase) (EC 3.2.1.3)
Các loại Enzyme endoAmylase và exoAmylase
* Sự khác biệt giữa các loại Enzyme Amylase:
- Các loại Enzyme Amylase không chỉ khác nhau ở đặc tính mà còn khác nhau ở pH
hoạt động và tính ổn định với nhiệt
- Tốc độ phản ứng của Amylase phụ thuộc vào pH, nhiệt độ, mức độ polyme hóa của cơ
chất. Các Enzyme Amylase có nguồn gốc khác nhau sẽ có tính chất, cơ chế tác dụng và sản
phẩm cuối cùng của quá trình thủy phân khác nhau.
- 6 –
Amylase

Exoamylase
β-Amylase γ-Amylase
Endoamylase
Enzym khử nhánh
α-Amylase
Khử trực tiếp
α-dextrin 6-glucanohydrolase
(pullulanase)
Khử gián tiếp
oligo-1,6-glucosidase
(transglucosylase)
Và amylo 1,6-glucosidase
Nhóm 4 Enzyme Amylase
Lớp 08DTP06
- Amylase có nguồn gốc khác nhau sẽ có thành phần, tính chất, nhiệt độ hoạt động, pH
tối ưu và các đặc điểm thủy phân khác nhau.
II. Hệ Enzyme Amylase:
1. Enzyme α-Amylase (α-1,4-glucanohydrolase) (EC 3.2.1.1):
a) Cấu tạo:
Enzyme α-Amylase là protein có phân tử lượng thấp, thường nằm trong khoảng 50.000
đến 60.000 Dal. Có một số trường hợp đặc biệt như α-Amylase từ loài vi khuẩn Bacillus
macerans có phân tử lượng lên đến 130.000 Dal. Đến nay người ta đã biết rất rõ các chuỗi acid
amin của 18 loại α-Amylase nhưng chỉ có 2 loại α-Amylase là taka-Amylase từ Apergillus
orysee và α-Amylase của tụy lợn được nghiên cứu kỹ về hình thể không gian cấu trúc bậc 3.
Mới đây các nghiên cứu về tính đồng nhất của chuỗi mạch acid amin và về vùng kị nước cho
thấy các chuỗi mạch acid amin của tất cả các Enzyme α-Amylase đều có cấu trúc bậc 3 tương
tự nhau.
Cấu trúc không gian của α-Amylase
b) Cơ chế tác dụng của α-Amylase:
α-Amylase từ các nguồn khác nhau có nhiều điềm rất giống nhau. α-Amylase có khả

năng phân cắt các liên kết α-1,4-glucoside nằm ở phía bên trong phân tử cơ chất ( tinh bột hoặc
- 7 –
Nhóm 4 Enzyme Amylase
Lớp 08DTP06
glycogen ) một cách ngẫu nhiên, không theo một trật tự nào cả. α-Amylase không chỉ thủy phân
hồ tinh bột mà nó thủy phân cả hạt tinh bột nguyên song với tốc độ rất chậm.
Quá trình thủy phân tinh bột bởi α-Amylase là quá trình đa giai đoạn:
+ Ở giai đoạn đầu ( giai đoạn dextrin hóa ): Chỉ một số phân tử cơ chất bị thủy phân tạo
thành một lượng lớn dextrin phân tử thấp (α-dextrin ), độ nhớt của hồ tinh bột giảm nhanh ( các
amylose và amylopectin đều bị dịch hóa nhanh ).
+ Sang giai đoạn 2 ( giai đoạn đường hóa ): Các dextrin phân tử thấp tạo thành bị thủy
phân tiếp tục tạo ra các tetra-trimaltose không cho màu với iodine. Các chất này bị thủy phân
rất chậm bởi α-Amylase cho tới disaccharide và monosaccharide. Dưới tác dụng của α-
Amylase, amylose bị phân giải khá nhanh thành oligosaccharide gồm 6 - 7 gốc glucose ( vì vậy,
người ta cho rằng α-Amylase luôn phân cắt amylose thành từng đoạn 6 - 7 gốc glucopiranose
1 ).
+ Sau đó, các poliglucose này bị phân cắt tiếp tục tạo nên các mạch polyglucose colagen
cứ ngắn dần và bị phân giải chậm đến maltotetrose, maltotriose và maltose. Qua một thời gian
tác dụng dài, sản phẩm thủy phân của amylose chứa 13% glucose và 87% maltose. Tác dụng
của α-Amylase lên amylopectin cũng xảy ra tương tự nhưng vì không phân cắt được liên kết α-
1,6-glycoside ở chỗ mạch nhánh trong phân tử amylopectin nên dù có chịu tác dụng lâu thì sản
phẩm cuối cùng, ngoài các đường nói trên ( 72% maltose và 19% glucose ) còn có dextrin phân
tử thấp và isomaltose 8%.
Tóm lại, dưới tác dụng của α-Amylase, tinh bột có thể chuyển thành maltotetrose,
maltose, glucose và dextrin phân tử thấp. Tuy nhiên, thông thường α-Amylase chỉ thủy phân
tinh bột chủ yếu thành dextrin phân tử thấp không cho màu với Iodine và một ít maltose. Khả
năng dextrin hóa cao của α-Amylase là tính chất đặc trưng của nó. Vì vậy, người ta thường gọi
loại Amylase này là Amylase dextrin hóa hay Amylase dịch hóa.
Các giai đoạn của quá trình thủy phân tinh bột của α-Amylase:
+ Giai đoạn dextrin hóa:

Tinh bột dextrin phân tử lượng thấp
+ Giai đoạn đường hóa:
Dextrin tetra và trimaltose di & monosaccharide
Amylase oligosacharide poliglucose
Maltose maltotriose maltotetrose
c) Đặc tính α-Amylase
- 8 –
α-Amylase
Nhóm 4 Enzyme Amylase
Lớp 08DTP06
α-Amylase từ các nguồn khác nhau có thành phần amino acid khác nhau, mỗi loại α-
Amylase có một tổ hợp amino acid đặc hiệu riêng. α-Amylase là một protein giàu tyrosine,
tryptophan, acid glutamic và aspartic. Các glutamic acid và aspartic acid chiếm khoảng ¼ tổng
lượng amino acid cấu thành nên phân tử Enzyme:
+ α-Amylase có ít methionine và có khoảng 7-10 gốc cysteine.
+ Trọng lượng phân tử của α-Amylase nấm mốc: 45.000-50.000 Da ( Knir 1956;
Fisher, Stein, 1960 ).
+ Amylase dễ tan trong nước, trong dung dịch muối và rượu loãng.
+ Protein của các α-Amylase có tính acid yếu và có tính chất của globuline.
Điểm đẳng điện nằm trong vùng pH=4,2 - 5,7 ( Bernfeld P, 1951 ).
α-Amylase là một metaloEnzyme. Mỗi phân tử α-Amylase đều có chứa 1-30 nguyên tử
gam Ca/mol, nhưng không ít hơn 1 - 6 nguyên tử gam/mol Ca tham gia vào sự hình thành và ổn
định cấu trúc bậc 3 của Enzyme, duy trì hoạt động của Enzyme ( Modolova, 1965 ). Do đó, Ca
còn có vai trò duy trì sự tồn tại của Enzyme khi bị tác động bởi các tác nhân gây biến tính và
tác động của các Enzyme phân giải protein. Nếu phân tử α-Amylase bị loại bỏ hết Ca thì nó sẽ
hoàn toàn bị mất hết khả năng thủy phân cơ chất. α-Amylase bền với nhiệt độ hơn các Enzyme
khác. Đặc tính này có lẽ liên quan đến hàm lượng Ca trong phân tử và nồng độ Mg
2+
. Tất cả các
Amylase đều bị kiềm hãm bởi các kim loại nặng như Cu

2+
, Ag
+
, Hg
2+
. Một số kim loại như :
Li
+
, Na
+
, Cr
3+
, Mn
2+
, Zn
2+
, Co
2+
, Sn
2+
, Cr
3+,
không có ảnh hưởng mấy đến α-Amylase. Một đặc
điểm cần lưu ý là hầu hết α-Amylase khá bền với tác động của protease như pepsin, trypsin,
papain...
Thành phần amino acid của α-Amylase ở nấm mốc Aspergillus như sau ( g/100 g
protein ): alamine = 6,8 ; glycine = 6,6 ; valine = 6,9 ; leucine = 8,3 ; Isoleucine = 5,2 ; prolin =
4,2 ; phenylalanine = 4,2 ; tyrosine = 9,5 ; trytophan = 4,0; xetin = 6,5 ; trionin = 10,7 ; cystein
+ cystine = 1,6 ; glutamic acid = 6,9 ; amide = 1,5 ( Akabori et amilose 1954 ). Không giống
các α-Amylase khác, Amylase của Asp.orysee có chứa phần phi protein là polysaccharide.

Polyose này bao gồm 8 mol maltose, 1 mol glucose, 2 mol hexosemin trên 1 mol Enzyme
( Akabori et amilose, 1965 ). Vai trò của polyose này vẫn chưa rõ, song đã biết được rằng nó
không tham gia vào thành phần của trung tâm hoạt động và nằm ở phía trong phân tử Enzyme.
α-Amylase của nấm mốc hầu như chỉ tấn công những hạt tinh bột bị thương tổn. Sản
phẩm cuối cùng của thủy phân Amylase là glucose và maltose. Đối với nấm sợi tỉ lệ là 1:3,79
( Hanrahan, Caldwell, 1953 ) . Fenikxova và Eromsina (1991) cho biết rằng các maltopentose
và maltohexose bị thủy phân theo sơ đồ sau:
G5 G4 + G1; G6  G2 + G4 hay 2G3 ( chính ) hoặc G5 + G1 ( ít )
- 9 –
Nhóm 4 Enzyme Amylase
Lớp 08DTP06
α-Amylase của nấm sợi không tấn công liên kết α-1,6 glucoside của amylopectin, nên
khi thủy phân nó sẽ tạo thành các dextrin tới hạn phân nhánh. Đây là một cấu trúc phân tử tinh
bột do Enzyme α-Amylase phân cắt tạo thành dextrin tới hạn phân nhánh.
Sản phẩm thủy phân cuối cùng của tinh bột dưới tác dụng của Amylase nấm sợi chủ
yếu là maltose, thứ đến là maltotriose. Nồng độ α-Amylase của VSV tương đối lớn có thể
chuyển hóa 70 - 85% tinh bột thành đường lên men. Còn các α-Amylase của nấm mốc thì mức
độ đường hóa đến glucose và maltose có thể lên tới 84 - 87%.
Điều kiện hoạt động của α-Amylase từ các nguồn khác nhau thường không giống nhau.
pH tối thích cho hoạt động của α-Amylase từ nấm sợi là 4,0 - 4,8 ( có thể hoạt động tốt trong
vùng pH từ 4,5 - 5,8 ). Theo số liệu của Liphis, pH tối thích cho hoạt động dextrin hóa và
đường hóa của chế phẩm Amylase từ Asp.orysee trong vùng 5,6 - 6,2. Còn theo số liệu của
Fenixova thì pH tối thích cho hoạt động dextrin hóa của nó là 6,0 - 7,0.
Độ bền đối với tác dụng của acid cũng khác khác nhau. α-Amylase của Asp.orysee bền
vững đối với acid tốt hơn là α-Amylase của malt và vi khuẩn Bac.subtilis. Ở pH= 3,6 và 0
o
C, α-
Amylase của malt bị vô hoạt hoàn toàn sau 15 - 30 phút; α-Amylase vi khuẩn bị bất hoạt đến
50%, trong khi đó hoạt lực của α-Amylase của nấm sợi hình như không giảm bao nhiêu
( Fenilxova, Rmoshinoi 1989 ). Trong dung dịch α-Amylase nấm sợi bảo quản tốt ở pH= 5,0 -

5,5 ; α-Amylase dextrin hóa của nấm sợi đen có thể chịu được pH từ 2,5-2,8. Ở 0
o
C và pH=
2,5 , nó chỉ bị bất hoạt hoàn toàn sau 1 giờ.
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 sợi rất nhạy cảm đối với tác động nhiệt. Nhiệt độ tối
thích của nó là 50
0
C và bị vô hoạt ở 70
0
C ( Kozmina, 1991 ).
Trong dung dịch đệm pH = 4,7 , α-Amylase của Asp.orysee rất nhạy với tác động của
nhiệt độ cao, thậm chí ở 40
0
C trong 3 giờ hoạt lực dextrin hóa của nó chỉ còn 22 - 29%, hoạt
- 10 –
Nhóm 4 Enzyme Amylase
Lớp 08DTP06
lực đường hóa còn 27 - 85%. Ở 50
0
C trong 2 giờ, α-Amylase của nấm sợi này bị vô hoạt hoàn
toàn ( Miller và cộng sự ).
Một số tính chất của α-Amylase từ vi sinh vật
Tên vi sinh vật pH
opt
T
opt
Phân tử lượng (kD)
Bacillus acidocaldarius 3,5 75 68
Bacillus stearothermophilus 4,5 – 6,5 65 – 73 48

Bacillus subtilis 5,3 – 6,4 50 47
Acinetobacter sp.I 7,0 50 – 55 55
Acinetobacter sp.II 7,0 50 – 55 65
Bacteroides amylophilus 6,3 43 92
Micrococcus halobius 6,0 – 7,0 50 – 55 89
Streptomyces hygroscopicus 5,0 – 6,0 50 – 55 48
Streptomyces aureofaciens 4,6 – 5,3 40 40
Thermonospora curvata 5,5 – 6,0 65 62
Aspergillus prysee 5,5 – 5,9 40 52
Mucor pusillus 3,5 – 4,0 65 – 70 48
Lipomyces kononenkaae 5,5 40 38
Schwaniomyces castellii 6,0 60 40
2. Enzyme β-Amylase (β-1,4-glucan-maltohydrolase) (EC 3.2.1.2):
a) Cấu tạo:
β-Amylase hiện diện phổ biến ở thực vật, đặc biệt là hạt nảy mầm. Ở trong các hạt ngũ
cốc nảy mầm, β-Amylase xúc tác sự thuỷ phân các liên kết 1,4 α-glucan trong tinh bột ,
glucogen và polysaccharide, phân cắt từng nhóm maltose từ đầu không khử của mạch . Maltose
được tạo thành do sự xúc tác của β-Amylase có cấu hình β.
Ở ngũ cốc, β-Amylase tham gia vào sự phân giải của tinh bột trong quá trình nảy mầm
của hạt. Ở lúa, β-Amylase được tổng hợp trong suốt quá trình của hạt và hầu như không được
tổng hợp ở hạt khô. Ở lúa mạch, Enzyme có mặt ở trong hạt khô, nó được tích lũy trong suốt
quá trình phát triển của hạt, khi ở dạng liên kết, Enzyme này là một phân tử có trọng lượng
phân tử là 64.000 Da và khi bị phân cắt bởi một protease sẽ được phóng thích dưới dạng tự do
và có khối lượng phân tử là 59.000 Da .
b) Cơ chế tác dụng của β-Amylase:
β-Amylase là một Enzyme ngoại bào (exoenzyme). Tiến trình phân giải bắt đầu từ đầu
không khử của các nhánh ngoài cùng cơ chất . β-Amylase phân cắt các liên kết α- 1,4glucoside
nhưng khi gặp liên kết α-1,4 glucoside đứng kế cận liên kết α-1,6glucoside thì nó sẽ ngừng tác
dụng. Phần polysaccharide còn lại là dextrin phân tử lớn có chứa rất nhiều liên kết α-1,6
glucoside và được gọi là β-dextrin.

Cơ chế tác dụng của β-Amylase lên tinh bột
- 11 –
Nhóm 4 Enzyme Amylase
Lớp 08DTP06
Tinh bột
- amylase
β
→
maltose (54-58%)+ β-dextrin(42-46%)
(glucogen)
Tinh bột bị thuỷ phân đồng thời bởi cả α và β-Amylase thì lượng tinh bột thuỷ phân tới 95%.
c) Đặc tính của β-Amylase:
β-Amylase là một albumin , tâm xúc tác có chứa nhóm –SH , nhóm X-COOH và vòng
imidazol của các gốc histidine và là Enzyme ngoại bào (exoEnzyme )
β-Amylase không bền khi có Ca
2+
, β-Amylase bị kìm hãm bởi Cu
2+
, Hg
2+
, urea,
iodineoacetamide, iodine, ozon…
β-Amylase chịu nhiệt kém hơn α-Amylase nhưng bền hơn với acid. β-Amylase bị bất
hoạt ở nhiệt độ 70
0
C. Nhiệt độ tối thích của β-Amylase là 55
0
C , pH 5,1 – 5,5.
Tham gia vào cơ chế tác dụng của β-Amylase thường có một nhóm caboxyl thể hiện
tính chất ái nhân và một nhóm imidazol thể hiện tính chất ái electron. Sự nghịch đảo hình thể

của cacbon anome (C1) được thực hiện nhờ việc tạo thành hợp chất đồng hoá trị trung gian
kiểu este axetal giữa cacbon anome và nhóm cacboxyl của tâm hoạt động. Sau đó este này bị
phân huỷ bởi tác động của 1 phân tử nước lên nhóm cacboxyl để giải phóng ra α-maltose và
hoàn nguyên nhóm cacbxyl của Enzyme.
Các đặc tính của β-Amylase
Nguồn gốc Enzyme pH
opt
T
opt
Phân tử lượng (kD)
Đại mạch 5,2 - 56
Lúa mì 5,2 – 5,6 55 64,2
Đỗ tương 5,4 55 57
Khoai lang 5,0 – 6,0 50 – 55 50
B.cerus 7,0 40 58
B.polymyxa 7,5 40 42
B.megaterium 6,5 40 - 65 58
3. Enzyme γ-Amylase (glucoamylase) (EC 3.2.1.3):
a) Cấu tạo:
γ-Amylase ( glucoamylase hay α-1,4-glucan-glucohydrolase ) là những Enzyme có thể
thuỷ phân được cả hai kiểu liên kết của các mạch α-glucan để giải phóng ra ở dạng β.
Glucoamylase hay γ-Amylase chủ yếu được tạo ra bởi các vi sinh vật. Đặc biệt là kiểu nấm
mốc aspergillus, penicillium và Rhizopus
Amyloglucosidase từ nấm mốc là các protein có khối lượng phân tử lượng dao động rất
lớn từ 27.000 đến 112.000 Dal tuỳ thuộc vào nguồn gốc của Enzyme
Nói chung thì các amyloglucosidase đều chứa các gốc mêthioni, tritophan, và một nửa
gốc cystein. Tuy nhiên mối quan hệ giữa chuỗi acid amin, cấu trúc bậc 3 và hoạt động của
- 12 –
Nhóm 4 Enzyme Amylase
Lớp 08DTP06

Enzyme vẫn chưa được làm sáng tỏ tất cả các amyloglucosidase từ nấm mốc đều là
glucoprotein chứa từ 5 - 20% gluxit trong đó chủ yếu là các mono saccharid glucose mannose,
galactose và glucosamin
Các amyloglucosidase chủ yếu được tạo nên từ hai isoEnzyme I và II khác nhau ở khả
năng thuỷ phân tinh bột ở trạng thái rắn và bởi độ bền của chúng. Amyloglucosidase I tự hấp
thụ và thuỷ phân tinh bột ở trạng thái rắn, ngược lại amyloglucosidase II không có cả hai tinh
chất này .
b) Cơ chế hoạt động:
Amyloglucosidase có thể giải phóng ra β-D-glucose bằng cách thuỷ phân lặp lại nhiều
lần các liên kết α-1,4 của mạch α-glucan từ đầu không khử, chúng cũng thuỷ phân được các
liên kết α-1,6 và α-1,3 nhưng rất chậm (10 - 30 lần ). Tốc độ thuỷ phân cũng phụ thuộc vào bản
chất của các liên kết kề cận với các liên kết glucozit được thuỷ phân , cũng như kích thuớc và
cấu trúc của cơ chất bị thuỷ phân . Nhất là với các α-glucan mạch dài ( amylose và amylopectin
) thì bị thuỷ phân nhanh hơn là với các maltodextrin và các oligosaccharit.
c) Tính chất:
Glucoamylase có khả năng thuỷ phân các liên kết α-1,4 lẫn α-1,6 glucoside. Khi thuỷ
phân liên kết α-1,4-glucan trong chuỗi polysaccharide, glucoamylase tách lần lượt từng phân tử
glucose ra khỏi đầu không khử của mạch để tạo ra glucose. Enzyme này có nhiều tên gọi khác
nhau: α-1,4 ; α-1,6-glucan-4; 6-glucohydrolase; glucoamylase; amyloglucosidase; taka-
Amylase B; γ-Amylase… Là Enzyme ngoại bào.
Ngoài các liên kết α-1,4 và α-1,6 glucoside , glucoamylase còn có khả năng thuỷ phân
các liên kết α-1,2 và α-1,3 glucoside .
Glucoamylase có khả năng thuỷ phân hoàn toàn tinh bột , glucogen , amylopectin ,
dextrin , panose , iso maltose và maltose thành glucose, mà không cần có sự tham gia cuả các
loại Enzyme khác. Glucoamylase thuỷ giải các polysaccharide có phân tử lớn nhanh hơn so với
các chất có phân tử nhỏ. Các polisaccharide có nhánh như amylopectin, glucogen, β-dextrin bị
glucoamylase thủy phân khá nhanh.
Đa số glucoamylase có hoạt lực cao nhất ở vùng có pH 3,5 – 5,5 và nhiệt độ 50
0
C . Nó

bền với acid hơn α-Amylase nhưng kém bền hơn trong rượu, acetone và không được bảo vệ bởi
Ca
2+
.
4. Oligo 1,6-glucosidase (dextrinase tới hạn) (EC 3.2.1.10)
- 13 –
Nhóm 4 Enzyme Amylase
Lớp 08DTP06
Enzyme này có thể thuỷ phân liên kết α-1,6 – glucoside trong isomaltose , panose và
các dextrin tới hạn thành đường có thể lên men được. Enzyme này có ở VSV nhưng đồng thời
cũng có trong các hạt nảy mầm ( đại mạch, thóc nảy mầm ). Ngoài oligo–1,6–glucosidase, hệ
dextrinase của hạt ngũ cốc , hạt nảy mầm còn có amylopectin–1,6–glucosidase hay R–Enzyme
và dextrin–1,6–glucoside hay amylo–1,6–glucoside hay dextrin-6-glucocanhydrolase. Hai loại
Enzyme này đều thuỷ phân dextrin triệt để hơn α-Amylase và β-Amylase do đó trong dung
dịch thuỷ phân có nhiều maltose hơn .
Nhiệt độ tối thích cho các hoạt động của các dextrinase là 40
0
C và pH tối thích là 5,1.
5. Enzyme pullulanase (α-dextrin6-glucosidase) (EC 3.2.1.41)
Enzyme này có thể thuỷ phân các liên kết α-1,6 của tinh bột, glucogen, pululan và các
dextrin tới hạn. Điều đáng chú ý là sự định vị của các liên kết α-1,6 có ảnh hưởng lớn đến tác
động của Enzyme. Đặc biệt là sự có mặt của hai liên kết α-1,4 nằm liền kề bên liên kết α-1,6 là
điều kiện cần thiết cho Enzyme phân cắt liên kết này
Pullulanase phân giải các liên kết α-1,6 glucoside bị bao quanh tứ phía bởi các liên kết
α-1,4. Nó còn có khả năng thủy phân cả những dextrin phân tử thấp chỉ gồm có hai gốc
maltose nối nhau bằng liên kết α-1,6 glucoside. Tác dụng hiệp đồng của α-Amylase và
pullulanase làm nó bị thủy phân hoàn toàn.
6. α-glucosidase hay maltase (α-D,glucoside-glucohydrolase) (EC 3.2.1.20)
Nhiều loại nấm sợi sản sinh Enzyme này. Giống như glucomylase, nó thủy phân
maltose thành glucose nhưng không thủy phân tinh bột. Maltase và glucozyltranferase là một

Enzyme đồng nhất vừa có khả năng thủy phân liên kết α-1,4, trong các glucopiranoside vừa có
khả năng chuyển các gốc glucoside sang đường và rượu.
III. Cơ chất:
Cơ chất tác dụng của Amylase là tinh bột và glucose.
1. Tinh bột: là nhóm Cacbonhydrat ở thực vật, có chủ yếu trong các loại củ như khoai
lang, khoai tây, khoai mì…, trong các hạt ngũ cốc, các loại hạt và có công thức tổng quát là
(C
6
H
12
O
6
)
n
. Hạt tinh bột có hình dáng rất khác nhau với kích thước từ 2 đến 15µm. Tinh bột
không nước có khối lượng riêng khoảng 1,633 – 1,648.
- Tinh bột là chất keo háo nước điển hình cấu tạo từ amylose – mạch thẳng và amylopectin. Tỷ
số amylose và amylopectin trong tinh bột thường vào khoảng 1 : 4. Cả hai đều tạo những gốc α-
D-glucose. Amylo có cấu tạo mạch thẳng. Chúng được liên kết bởi các nối α-1,4 glucozit và α-
- 14 –
Nhóm 4 Enzyme Amylase
Lớp 08DTP06
1,6 glucozit nên tạo thành nhiều nhánh. Ngoài amylose và amylopectin trong tinh bột còn có
chứa một lượng nhỏ các chất khác như muối khoáng, chất béo, protit… Hàm lượng chung của
chúng khoảng 0,2 – 0,7%.
- Tinh bột không hòa tan trong nước lạnh, trong rượu và ete. Amylose dễ tan trong nước nóng
và tạo nên độ nhớt của dung dịch. Amylopectin khi hòa tan trong nước nóng tạo dung dịch rất
nhớt.
- Trong nước nóng tinh bột sẽ hút nước trương nở và tạo dạng gel. Mức độ trương của tinh bột
phụ thuộc nhiệt độ. Khi tăng dần nhiệt độ, dịch tinh bột sẽ biến thành dạng keo và gọi là hồ tinh

bột. Nhiệt độ làm cho hồ tinh bột có độ nhớt cực đại gọi là nhiệt độ hồ hóa của tinh bột. Trong
thực tế luôn luôn tồn tại một giới hạn nhiệt độ hồ hóa, vì tinh bột của nguyên liệu bất kì đều
gồm nhiều hạt có kích thước khác nhau.
+ Amylose: có cấu tạo chuỗi không phân nhánh, mạch thẳng cấu tạo từ các gốc α–D-
glucopyranosyl, liên kết với nhau bởi gốc α-1,4 glucoside, dài khoảng 300 – 1000 gốc glucose,
xoắn theo chiều lò xo mỗi xoắn có 6 gốc glucose tạo thành hình lục giác. Cấu trúc xoắn được
giữ vững nhờ các liên kết hidro được tạo thành giữa các nhóm OH tự do . Bên trong xoắn có
thể kết hợp với các nguyên tử khác. Cùng với amylopectin, các phân tử amylose tham gia tạo
nên cấu hình hạt tinh bột ở thực vật. Ví dụ Amylose tạo thành màu xanh khi tác dụng với
Iodine, nếu đun nóng liên kết hidro bị cắt đứt, chuỗi amylose bị duỗi thẳng do bị tách ra khỏi
amylose dung dịch mất màu xanh.
Amilose thường được phân bố ở phần bên trong của hạt tinh bột. Dung dịch amylose có
độ nhớt thấp hơn dung dịch amilopectin. Amylose bị kết tủa bởi ancol butylic.
+ Amylopectin: Là một polyme mạch nhánh, được cấu tạo từ các gốc α-D-
glucopyranosyl liên kết với nhau bởi α-1,4 và α-1,6 glucozit. Mức độ polyme hóa tử
amylopectin có thể lên đến giá trị hàng triệu. Cấu trúc phân mạch của nó bao gồm 1 nhánh
trung tâm ( chứa liên kết 1-4 ) từ nhánh này phát ra các nhánh phụ có chiều dài khoảng vài
chục gốc glucose . Khối lượng phân tử của amylopectin khoảng 500000 - 1 triệu. Amylopectin
được phân bố mặt ngoài hạt tinh bột. Dung dịch amylopectin có độ nhớt cao, khi đun nóng làm
thay đổi sâu sắc và không thuận ngịch cấu trúc phân tử amilopectin gây ra trạng thái hồ hoá tinh
bột. Tinh bột có thể bị thuỷ phân dưới tác dụng của Enzyme Amylase hoặc acid tạo thành các
sản phẩm có khối lượng phân tử thấp hơn gọi là dextrin. Các dextrin này có thể bị thuỷ phân
hoàn toàn tạo thành các gốc glucose. Như vậy sản phẩm thuỷ phân hoàn toàn tinh bột là glucose
tuy nhiên ở những điều kiện xác định, dưới tác dụng của Enzyme disaccharit mantose lại là sản
phẩm chủ yếu trong sản phẩm thuỷ phân tinh bột.
- 15 –
Nhóm 4 Enzyme Amylase
Lớp 08DTP06
Cấu trúc của Amylose và Amylopectin
2. Glycogen :

Glycogen cũng thuộc glucan, là polysaccharide dự trữ ở người và động vật. Phân tử
glycogen có công thức chung là (C
6
H
10
O
5
)n cũng phân nhánh giống như phân tử amilopectin
nhưng mức độ phân nhánh nhiều hơn. Phần lớn các gốc glucose trong phân tử kết hợp với
nhau qua liên kết α -1,4 glucozit , liên kết α-1,6-glucozit ở chỗ phân nhánh của phân tử.
Glycogen bị thuỷ phân dưới tác dụng của Enzyme amylase hoặc acid. Khi thuỷ phân hoàn
toàn glycogen nhận được α-D-glucose. Glycogen hoà tan trong nước nóng, cho màu đỏ tím
hoặc đỏ nâu với iot
Glycogen có số mạch nhiều hơn tinh bột. Phân tử lượng ở trong khoảng 2 – 3 triệu Da.
Glycogen dễ tan trong nước, nếu như chúng ta ăn quá nhiều Carbohydrate thì cơ thể chúng ta sẽ
chuyển hóa chúng thành chất béo dự trữ. Ở động vật và người glucogen chủ yếu tập trung ở
gan.
Quá trình thủy phân tinh bột của các Enzyme Amylase
- 16 –
Nhóm 4 Enzyme Amylase
Lớp 08DTP06
IV. Công nghệ lên men và thu nhận Enzyme Amylase:
1. Nguồn thu nhận:
Enzyme Amylase có trong các tế bào sinh vật , động thực vật , các loại nấm mốc. Muốn
thu nhận Enzyme cần chiết rút ra khỏi tế bào.
Trong cơ thể sinh vật, Enzyme ở trong tế bào chất và các cấu tử tạo nên tế bào như nhân
microsom … Enzyme không có khả năng đi qua màng tế bào, để đi vào dung dịch chiết. Vì vậy
việc đầu tiên là cần phải phá vỡ màng tế bào. Việc phá vỡ cấu trúc tế bào có thể sử dụng một số
cách sau :
+ Biện pháp cơ học như nghiền xay với bột thuỷ tinh , cát thạch anh hoặc máy xay

đồng hoá…
+ Bằng dung môi hữu cơ như butanol, axeton, glycerin, etyl axetat …
+ Bằng sóng siêu âm, tia X, tia UV…
Sau khi nghiền nhỏ Enzyme được chiết rút bằng nuớc hay dung dịch đệm thích hợp,
hoặc dung dịch muối trung tính …
Dung dịch thu được sau khi chiết ngoài Enzyme còn có các tạp chất khác như protein
phi Enzyme, muối, gluxit …
Chúng ta cần loại bỏ để thu nhận Enzyme có độ tinh khiết cao. Có rất nhiều phương
pháp tinh sạch Enzyme sau đây là một số phương pháp cơ bản được sử dụng rộng rãi và có hiệu
quả :
+ Để loại muối và tạp chất có trọng lượng phân tử nhỏ ta dùng phương pháp thẩm tích
qua màng bán thấm. Tinh chất của màng này sẽ cho chất có trọng lượng phân tử nhỏ đi qua .
Các chất có trọng lượng phân tử lớn bị giữ lại (Enzyme , protein... ).
+ Để loại prôtein lạ và tạp chất có trọng lượng phân tử cao ta dùng phối hợp nhiều
phương pháp khác nhau như sắc kí hấp phụ , sắc kí trao đổi ion , điện di lọc gel…
a) Động vật:
Enzyme Amylase có trong tụy tạng của động vật. Tụy tạng là ống dạng chùm, dài, lớn,
nằm ngang phía sau dạ dày, giữa lá lách và tá tràng. Chiều dài của tụy tạng khoảng 30-35cm, 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.
Thu nhận Amylase từ động vật phần lớn là từ dịch tụy tạng. 98% tụy tạng được cấu tạo
từ các tế bào ngoại tiết hoặc là tế bào tuyến. Các tế bào này tiết Enzyme tiêu hoá vào trong tá
tràng.
b) Thực vật:
- 17 –