khảo sát ảnh hưởng của việc sử dụng chế phẩm enzyme amylase đến tốc độ thủy phân tinh bột trong quá trình lên men rượu nếp than

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
…

 

 

…



ĐÀM THỊ HẢI YẾN

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC SỬ DỤNG
CHẾ PHẨM ENZYME AMYLASE ĐẾN TỐC ĐỘ
THỦY PHÂN TINH BỘT TRONG QUÁ TRÌNH
LÊN MEN RƯỢU NẾP THAN

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ
Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
Mã ngành: 08

Người hướng dẫn
Th.S. BÙI THỊ QUỲNH HOA


NĂM 2007
i

LỜI CẢM TẠ




 

 





Đề tài luận văn tốt nghiệp này được viết và hoàn thành dựa vào kết quả thực
tập và nghiên cứu sau hơn 12 tuần tại phòng thí nghiệm bộ môn Công nghệ thực phẩm
– Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng - Trường Đại học Cần Thơ. Những
thành quả mà tôi đạt được hôm nay chính là nhờ vào sự giúp đỡ tận tình của gia đình,
Thầy Cô và bạn bè. Chính điều này đã thao thức lòng biết ơn vô hạn trong tôi.
Tôi kính gởi lòng biết ơn chân thành đến:
- Cha mẹ đã nuôi dạy, động viên khuyến khích và tạo mọi điều kiện thuận lợi
cho con trong suốt quá trình học tập cũng như trong cuộc sống.
- Toàn thể quý Thầy Cô trường Đại Học Cần Thơ và đặc biệt là quý Thầy Cô
trong Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng đã tận tình truyền đạt những kiến
thức quý báu cho em trong suốt những năm tháng học tập tại trường.
- Cô Bùi Thị Quỳnh Hoa đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ em trong
suốt thời gian thực hiện đề tài.
- Quý Thầy Cô phòng thí nghiệm bộ môn Công nghệ thực phẩm và thư viện
Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng đã tạo điều kiện thuận lợi cho em thực

hiện đề tài luận văn tốt nghiệp.
- Các bạn lớp Công nghệ thực phẩm khóa 28 đã giúp đỡ, đóng góp ý kiến,
động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành đề tài luận văn tốt nghiệp
của mình.
Kính chúc tất cả quý Thầy Cô và các bạn thành đạt trong công việc và cuộc
sống.

Cần Thơ, ngày 28 tháng 05 năm 2007
Sinh viên thực hiện
ĐÀM THỊ HẢI YẾN






ii

MỤC LỤC








Trang
Lời cảm tạ i
Mục lục ii

Danh sách bảng v
Danh sách hình vii
Tóm tắt x
CHƯƠNG I. ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1. Đặt vấn đề 1
1.2. Mục tiêu nghiên cứu 1
CHƯƠNG II. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1. Nguyên liệu dùng trong sản xuất rượu nếp than 2
2.1.1. Gạo nếp than 2
2.1.2. Bánh men thuốc bắc 2
2.1.3. Chế phẩm enzyme Amylase 5
2.1.4. Cồn tinh khiết 5
2.1.5. Nước 6
2.2. Vai trò của enzyme amylase trong sản xuất rượu nếp than 7
2.2.1. Cấu trúc phân tử enzyme amylase 7
2.2.2. Cơ chất tác dụng của enzyme amylase 8
2.2.3. Đặc tính và cơ chế tác dụng của enzyme amylase 9
2.2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme amylase 12
2.3. Lý thuyết lên men rượu 15
2.3.1. Khái quát quá trình lên men rượu 15
2.3.2. Cơ sở lý luận của quá trình lên men rượu 16
iii

2.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men rượu 19
2.4. Quy trình công nghệ sản xuất rượu nếp than 21
2.4.1. Qui trình sản xuất rượu nếp than 21
2.4.2. Thuyết minh qui trình 22
CHƯƠNG III. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. Phương tiện nghiên cứu 24
3.1.1. Thời gian địa điểm 24

3.1.2. Nguyên vật liệu
24
3.1.3. Thiết bị - dụng cụ 24
3.1.4. Hoá chất sử dụng 25
3.2. Phương pháp nghiên cứu 25
3.2.1. Phương pháp lấy mẫu 25
3.2.2. Phương pháp phân tích 25
3.3. Nội dung và bố trí thí nghiệm 27
3.3.1. Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme glucoamylase
bổ sung đến hiệu suất thu hồi rượu 27
3.3.2. Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và pH
đến khả năng thuỷ phân của enzyme glucoamylase 29
3.3.3. Thí nghiệm 3: Khảo sát thời điểm bổ sung enzyme glucoamylase 30
CHƯƠNG IV. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme glucoamylase bổ sung đến hiệu suất thu hồi
rượu 32
4.1.1. Biến đổi hàm lượng chất khô hòa tan 32
4.1.2. Biến đổi pH 34
4.1.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme đến nồng độ rượu và hiệu suất thu hồi rượu 36
4.1.4. Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme đến mật độ quang A (màu sắc)
của sản phẩm 38
iv

4.1.5. Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme đến cảm quan của sản phẩm 39
4.2. Khảo sát ảnh hưởng của nhệt độ và pH đến khả năng thủy phân
của enzyme glucoamylase 40
4.2.1. Biến đổi hàm lượng chất khô hòa tan 40
4.2.2. Biến đổi pH 44
4.2.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến nồng độ rượu
và hiệu suất thu hồi rượu ở tỷ lệ 0.3% enzyme 46

4.2.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH
đến mật độ quang A (màu sắc) của sản phẩm ở tỷ lệ 0.3% enzyme 49
4.2.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH
đến cảm quan của sản phẩm ở tỷ lệ 0.3% enzyme 51
4.3. Khảo sát thời điểm bổ sung enzyme glucoamylase 52
4.3.1. Biến đổi hàm lượng chất khô hòa tan 52
4.3.2. Biến đổi pH 53
4.3.3. Ảnh hưởng của thời điểm bổ sung enzyme đến nồng độ rượu
và hiệu suất thu hồi ở tỷ lệ enzyme 0,3%, nhiệt độ 35 - 38
0
C và pH = 5,6 54
4.3.4. Ảnh hưởng của thời điểm bổ sung enzyme đến mật độ quang A (màu sắc)
của sản phẩm ở tỷ lệ enzyme 0,3%, nhiệt độ 35 - 38
0
C và pH = 5,6 57
4.3.5. Ảnh hưởng của thời điểm bổ sung enzyme đến cảm quan của sản phẩm
ở tỷ lệ enzyme 0,3%, nhiệt độ 35 - 38
0
C và pH = 5,6 59
CHƯƠNG V. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 57
5.1. Kết luận 61
5.2. Đề nghị 62
Tài liệu tham khảo 63




v

DANH SÁCH BẢNG







Trang
Bảng 1. Thành phần hóa học của gạo nếp than 2
Bảng 2. Giới hạn hàm lượng muối trong nước 6
Bảng 3. Tỉ lệ amylose và amylopectin của các loại hạt 8
Bảng 4. Khả năng chịu nhiệt của enzyme amylase
trong vi khuẩn, malt đại mạch và nấm mốc 10
Bảng 5. Thống kê biến đổi hàm lượng chất khô hoà tan (độ Brix)
ở các tỷ lệ enzyme khác nhau 33
Bảng 6. Thống kê biến đổi pH ở các tỷ lệ enzyme khác nhau 34
Bảng 7. Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme đến nồng độ rượu và hiệu suất thu hồi 36
Bảng 8. Thống kê ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme
đến mật độ quang A (màu sắc) của sản phẩm 38
Bảng 9. Thống kê ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme đến cảm quan của sản phẩm 39
Bảng 10. Thống kê biến đổi hàm lượng chất khô hòa tan (độ Brix)
ở tỷ lệ enzyme 0,3% theo nhiệt độ, pH và thời gian lên men 41
Bảng 11. Thống kê biến đổi pH ở tỷ lệ enzyme 0,3%
theo nhiệt độ, pH và thời gian lên men 44
Bảng 12. Thống kê ảnh hưởng của nhiệt độ và pH
đến nồng độ rượu ở tỷ lệ enzyme 0,3% 46
Bảng 13. Thống kê ảnh hưởng của nhiệt độ và pH
đến hiệu suất thu hồi rượu ở tỷ lệ enzyme 0,3% 47
Bảng 14. Thống kê ảnh hưởng của nhiệt độ và pH

đến thể tích dịch sau lên men ở tỷ lệ enzyme 0,3% 47
vi

Bảng 15. Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH
đến mật độ quang A (màu sắc)của sản phẩm ở tỷ lệ enzyme 0,3% 50
Bảng 16. Thống kê ảnh hưởng của nhiệt độ và pH
đến cảm quan của sản phẩm ở tỷ lệ 0,3% enzyme 51
Bảng 17. Biến đổi hàm lượng chất khô hòa tan (Brix) ở tỷ lệ enzyme 0,3%,nhiệt
độ 35 - 38
0
C, pH = 5,6 theo thời điểm bổ sung enzyme và thời gian lên men 52
Bảng 18. Thống kê biến đổi pH ở tỷ lệ enzyme 0,3%, nhiệt độ 35 - 38
0
C,
pH = 5,6 theo thời điểm bổ sung enzyme và thời gian lên men 54
Bảng 19. Ảnh hưởng của thời điểm bổ sung enzyme đến nồng độ rượu
và hiệu suất thu hồi ở tỷ lệ enzyme 0,3%, nhiệt độ 35 - 38
0
C và pH = 5,6 55
Bảng 20. Thống kê ảnh hưởng của thời điểm bổ sung enzyme
đến mật độ quang A (màu sắc) của sản phẩm ở tỷ lệ enzyme 0,3%,
nhiệt độ 35 - 38
0
C và pH = 5,6 58
Bảng 21. Thống kê ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme đến cảm quan của sản phẩm 59

vii


DANH SÁCH HÌNH







Trang
Hình 1. Nấm men Saccharomyces cerevisiae 4
Hình 2. Cấu tạo tế bào nấm men Saccharomyces 4
Hình 3. Một số nấm mốc thường gặp 5
Hình 4. Sơ đồ phân loại enzyme amylase 7
Hình 5. Cấu tạo phân tử Amylose 9
Hình 6. Cấu tạo phân tử Amylopectine 9
Hình 7. Cơ chế tác dụng của enzyme α-amylase lên mạch tinh bột 10
Hình 8. Cơ chế tác dụng của enzyme β-amylase lên mạch tinh bột 11
Hình 9. Cơ chế cắt của enzyme amylase lên mạch tinh bột 12
Hình 10. Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất đến hoạt tính enzyme 13
Hình 11. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến tốc độ phản ứng 13
Hình 12. Chất kìm hãm cạnh tranh 14
Hình 13. Chất kìm hãm không cạnh tranh 14
Hình 14. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng enzyme 15
Hình 15. Ảnh hưởng của pH đến tốc độ phản ứng enzyme 15
Hình 16. Qui trình công nghệ sản xuất rượu nếp than 22
Hình 17. Nguyên liệu dùng trong sản xuất rượu nếp than 24
Hình 18. Cân phân tích 25

Hình 19.Thiết bị đo pH 25
Hình 20.Thiết bị đo độ hấp thụ màu 25
Hình 21. Sơ đồ thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ
enzyme glucoamylase bổ sung đến hiệu suất thu hồi rượu 28
viii

Hình 22. Sơ đồ thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và pH
đến khả năng thuỷ phân của enzyme glucoamylase 29
Hình 23. Sơ đồ thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của thời điểm bổ sung
enzyme glucoamylase đến khả năng thuỷ phân 31
Hình 24. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng chất khô hòa tan (độ Brix)
theo tỷ lệ enzyme và thời gian lên men 33
Hình 25. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi pH theo tỷ lệ enzyme và thời gian lên men .35
Hình 26. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme đến nồng độ rượu 36
Hình 27. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme
đến hiệu suất thu hồi rượu (ml rượu/100g gạo) 37
Hình 28. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme
đến mật độ quang A của sản phẩm 38
Hình 29. Sản phẩm ở các tỷ lệ enzyme khác nhau 40
Hình 30. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng chất khô hòa tan (độ Brix) ở tỷ lệ
enzyme 0,3% và nhiệt độ phòng thí nghiệm theo pH và thời gian lên men 41
Hình 31. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng chất khô hòa tan (độ Brix)
ở tỷ lệ enzyme 0,3% và nhiệt độ 35 - 38
0
C theo pH và thời gian lên men 42
Hình 32. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng chất khô hòa tan (độ Brix)
ở tỷ lệ enzyme 0,3% và nhiệt độ 50 - 55
0
C theo pH và thời gian lên men 42
Hình 33. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi pH ở tỷ lệ enzyme 0,3%

và nhiệt độ phòng thí nghiệm theo pH và thời gian lên men 44
Hình 34. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi pH ở tỷ lệ enzyme 0,3%
và nhiệt độ 35 - 38
0
C theo pH và thời gian lên men 45
Hình 35. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi pH ở tỷ lệ enzyme 0,3%
và nhiệt độ 50 - 55
0
C theo pH và thời gian lên men 45
Hình 36. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nhiệt độ và pH
ix

đến nồng độ rượu ở tỷ lệ enzyme 0,3% 47
Hình 37. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nhiệt độ và pH
đến hiệu suất thu hồi rượu ở tỷ lệ enzyme 0,3% 48
Hình 38. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nhiệt độ và pH
đến mật độ quang A của sản phẩm ở tỷ lệ enzyme 0,3% 50
Hình 39. Sản phẩm thu được ở các điều kiện nhiệt độ và pH khác nhau 52
Hình 40. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng chất khô hòa tan (độ Brix)
ở tỷ lệ enzyme 0,3%, nhiệt độ 35 - 38
0
C, pH = 5,6
theo thời điểm bổ sung enzyme và thời gian lên men 53
Hình 41. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi pH ở tỷ lệ enzyme 0,3%, nhiệt độ
35 - 38
0
C, pH = 5.6 theo thời điểm bổ sung enzyme và thời gian lên men 54
Hình 42. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời điểm bổ sung enzyme
đến nồng độ rượu ở tỷ lệ enzyme 0,3%, nhiệt độ 35 - 38
0

C và pH = 5,6 56
Hình 43. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời điểm bổ sung enzyme đến
hiệu suất thu hồi rượu ở tỷ lệ enzyme 0,3%, nhiệt độ 35 - 38
0
C và pH = 5,6 .56
Hình 44. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời điểm bổ sung enzyme
đến mật độ quang A (màu sắc) của sản phẩm ở tỷ lệ enzyme 0,3%,
nhiệt độ 35 - 38
0
C và pH = 5,6 58
Hình 45. Sản phẩm ở các thời điểm bổ sung enzyme khác nhau 60
Hình 46. Quy trình sản xuất rượu nếp than đề nghị 62






x

TÓM TẮT
Với quy trình lên men rượu nếp than theo phương pháp cổ truyền thì đạt được hiệu
suất thu hồi rượu không cao. Do đó để cải tiến quy trình lên men rượu nếp than nhằm
đạt được hiệu suất thu hồi rượu cao hơn, chúng tôi tiến hành bổ sung vào khối lên men
enzyme glucoamylase có nguồn gốc từ vi sinh vật.
Khảo sát ảnh hưởng của việc sử dụng chế phẩm enzyme glucoamylase đến tốc độ thủy
phân tinh bột trong quá trình lên men rượu nếp than được thực hiện thông qua 3 thí
nghiệm sau:
1. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme glucoamylase bổ sung đến hiệu suất thu
hồi rượu.

2. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến khả năng thuỷ phân của enzyme
glucoamylase.
3. Khảo sát thời điểm bổ sung enzyme glucoamylase
Qua thời gian tiến hành nghiên cứu, kết quả đạt được như sau:
Ở tỷ lệ 0,3% enzyme cho kết quả tốt nhất: nồng độ rượu đạt 9,2
0
, hiệu suất thu
hồi đạt 29,2 (ml rượu/100g gạo), rượu có mùi thơm và hậu vị vừa phải nhưng chưa
hoàn toàn hòa hợp.
Ở tỷ lệ 0,3% enzyme khi kết hợp với các điều kiện nhiệt độ và pH thích hợp
thì hiệu suất thu hồi rượu đã tăng lên đáng kể. Ở nhiệt độ 35 - 38
0
C và pH = 5,6 cho
kết quả tốt: nồng độ rượu đạt được là 9,7
0
, hiệu suất thu hồi đạt 31,9 (ml rượu/100g
gạo), rượu có mùi thơm dịu, hậu tốt và hoàn toàn đặc trưng cho sản phẩm.
Ở thời điểm bổ sung enzyme vào thời điểm 1 ngày sau đường hóa cho nồng độ
và hiệu suất thu hồi rượu cao: nồng độ rượu đạt được là 10,7
0
, hiệu suất thu hồi đạt
37,2 (ml rượu/100g gạo), rượu có mùi thơm dịu, hậu vừa phải và đặc trưng cho sản
phẩm.
Từ các kết quả thu nhận được ta thấy khi tiến hành lên men rượu với điều kiện bổ
sung 0,3% enzyme glucoamylase vào ngày thứ nhất, ở nhiệt độ 35 - 38
0
C và pH = 5,6
thì sẽ đạt được hiệu suất thu hồi rượu cao hơn rất nhiều so với phương pháp lên men
cổ truyền là không có bổ sung enzyme.

Luận văn tốt nghiệp khoá 28 – 2007 Trường Đại Học Cần Thơ

Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

1

CHƯƠNG I. ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Rượu cổ truyền từ lâu đã là niềm tự hào dân tộc của nhiều quốc gia trên thế giới.
Người ta không chỉ biết đến hương vị độc đáo đặc trưng của nó, mà thông qua cách
thưởng thức rượu cổ truyền dân tộc có thể tìm về cội nguồn văn hóa của dân tộc mình.
Ở Việt Nam rượu cổ truyền do các làng nghề và dân tự làm ra với sản lượng đáng kể.
Nhiều làng nghề chuyên sản xuất rượu ngon nổi tiếng như rượu Làng Vân Bắc Giang,
rượu San Lùng Lào Cai, rượu Gò đen Tiền Giang, rượu nếp than của người Kinh…
Ngoài các rượu làng nghề có chất lượng cao thì phần lớn là rượu dân tự làm ra, do
trình độ công nghệ còn kém và thiết bị sản xuất thô sơ nên còn rất nhiều độc tố, tạp
chất có ảnh hưởng xấu tới sức khỏe của người tiêu dùng. Mặt khác hiệu xuất thu hồi
rượu thấp, hao phí nguyên vật liệu lớn dẫn đến hiệu quả sản xuất chưa cao. Nhằm kết
hợp hài hòa giữa công nghệ cổ truyền và kỹ thuật hiện đại để sản xuất những loại rượu
đặc sản có tính chất đặc trưng cho từng vùng, đề tài luận văn này sẽ tập trung nghiên
cứu việc ứng dụng chế phẩm enzyme amylase để đẩy nhanh tốc độ thuỷ phân tinh bột
trong quá trình lên men rượu nếp than - một loại rượu cổ truyền của dân tộc - nhằm
cải tiến công nghệ, nâng cao hiệu suất thu hồi và chất lượng rượu đặc sản làng nghề.
Ở nước ta, nguồn nguyên liệu nếp than rất dồi dào, các nguyên liệu phụ khác như:
men thuốc bắc, cồn tinh khiết, enzyme amylase, … cũng được bán khá nhiều trên thị
trường. Vì vậy, công tác nghiên cứu khảo sát qui trình sản xuất rượu nếp than dựa vào
nguồn nguyên liệu và những thiết bị sẵn có là rất thuận lợi. Đồng thời qua đó tìm ra
được những phương pháp sản xuất tối ưu để góp phần nâng cao chất lượng rượu nếp

than để có thể sánh ngang hàng với các loại rượu nổi tiếng trên thế giới như: Martin,
Whisky, Brandy, Mao Đài, Sakê, Vodka, …
1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Đề tài “khảo sát ảnh hưởng của việc sử dụng chế phẩm enzyme amylase đến tốc độ
thuỷ phân tinh bột trong quá trình lên men rượu nếp than” được thực hiện từ
nguyên liệu gạo nếp than, bánh men thuốc bắc và chế phẩm enzyme amylase dựa trên
qui trình sản xuất rượu nếp than cổ truyền với mục tiêu chính là nâng cao hiệu suất
thuỷ phân tinh bột để từ đó nâng cao hiệu suất thu hồi và chất lượng rượu nếp than.
Đề tài tiến hành nghiên cứu với các mục tiêu nghiên cứu sau:
1. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ enzyme glucoamylase bổ sung đến hiệu suất thu hồi
rượu.
2. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến khả năng thuỷ phân của enzyme
glucoamylase.
3. Khảo sát thời điểm bổ sung enzyme glucoamylase.




Luận văn tốt nghiệp khoá 28 – 2007 Trường Đại Học Cần Thơ

Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

2

CHƯƠNG II. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1. NGUYÊN LIỆU DÙNG TRONG SẢN XUẤT RƯỢU NẾP THAN
2.1.1. Gạo nếp than
Gạo nếp than là một loại gạo đặc biệt được trồng nhiều ở vùng Nam Bộ vì thế rượu
nếp than là đặc sản của vùng Nam Bộ. Gạo nếp than bao gồm 4 loại:

 Nếp cẩm Đức Hòa.
 Nếp đen Khánh Vinh.
 Nếp than Long Đất.
 Lúa lứt nếp cẩm.
Hiện nay, nếp than được phân loại dựa theo màu sắc của hạt gạo. Theo cách phân loại
này, nếp than được phân ra thành hai loại:
 Nếp than đen huyền.  Nếp than hồng đỏ.
Các sắc tố của nếp than rất dễ tan trong nước, vì thế sản phẩm rượu sẽ mang đặc trưng
màu của loại gạo làm ra nó.
Tuy khác nhau về màu sắc bên ngoài, nhưng các loại gạo nếp than có thành phần hóa
học không sai biệt nhau nhiều.
Bảng 1. Thành phần hóa học của gạo nếp than
Thành phần Hàm lượng (%)
Nước
Protein
Lipit
Gluxit
Axit hữu cơ
Tro
14
8,2
1,5
74,9
0,6
0,8
(Nguồn: Lượng, 2004)
Gạo nếp than chứa hàm lượng tinh bột rất cao, phù hợp với ngành công nghiệp sản
xuất rượu bằng phương pháp cổ truyền. Thành phần tinh bột chủ yếu trong gạo nếp
than được cấu tạo từ amylopectin (gần như 100%) và một ít amylose.
Ngoài ra trong gạo nếp than còn chứa một lượng nhỏ các chất khác như muối khoáng,

chất béo, protit, …
2.1.2. Bánh men thuốc bắc
Nguyên liệu chính để sản xuất men thuốc bắc là: bột gạo, men giống, các vị thuốc bắc.
Bánh men thuốc bắc phải đảm bảo một số yêu cầu cơ bản sau:
 Phải có vi sinh vật sinh tổng hợp enzyme amylase.
 Có chứa nhiều giống vi sinh vật thuộc vi khuẩn, nấm men, nấm mốc (nấm sợi) có
khả năng chuyển hóa đường thành rượu.
 Có các loài vi sinh vật có khả năng tạo hương thơm cho quá trình lên men.
Việc cho thuốc bắc vào bánh men rượu có 2 tác dụng: tạo hương trong sản phẩm và
ức chế sự phát triển của các vi sinh vật không có ích.
Luận văn tốt nghiệp khoá 28 – 2007 Trường Đại Học Cần Thơ

Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

3

Thành phần hóa học của các vị thuốc bắc có thể chia làm hai nhóm: nhóm các chất
độn và nhóm hoạt chất. Nhóm các chất độn gồm nước, muối vô cơ, carbohydrate
(đường, tinh bột), chất béo (dầu mỡ, sáp), protein, diệp lục tố và các sắc tố, … Nhóm
hoạt chất bao gồm các acid hữu cơ, acid vô cơ, tinh dầu, ancaloit, chất nhựa (resine),
glucoside, tanin, flavon, vitamin, các men, hocmon, …
Các chất trong nhóm hoạt chất phần lớn tác động đến hệ thần kinh, hệ tuần hoàn, hệ
hô hấp, hệ nội tiết của động vật. Một số chất như tinh dầu, phenol, ancaloit, chất nhựa
còn có tính kháng sinh như sinnamic aldehyde, eugenol, menthol, thymol, vanillin, …
Thuốc bắc gồm 20 vị, trong đó có 6 vị chính, được nghiền mịn trộn lẫn với bột và men
giống. Trong đó có khoảng 17 vị thuốc bắc có ảnh hưởng tốt đến sự phát triển sinh
khối của nấm mốc Aspergillus niger và nấm men Saccharomyces cerevisiae như quế
khâu, tiểu hồi, cam thảo, bạch truật, nhục đậu khấu, Một số vị thuốc có chứa hàm
lượng chất kháng sinh thực vật khá cao như tinh dầu quế chứa 95% cinnamic
aldehyde, tinh dầu đinh hương chứa 85% eugenol, tinh dầu bạc hà chứa 50% menthol,

tinh dầu tiểu hồi chứa 70% anethol. Một số vị khác chứa hàm lượng chất dinh dưỡng
đáng kể như nhục đậu khấu chứa 40% chất béo, cam thảo chứa 8% glucose, 6%
saccarose, 30% tinh bột, … Sự phối hợp các vị thuốc đó có tác động mạnh hơn từng vị
thuốc đơn lẻ, các vị thuốc này cũng có ảnh hưởng đến năng suất rượu.
Hệ vi sinh vật có trong bánh men thuốc bắc gồm có các loài nấm mốc như mucor và
rhizopus, các loài nấm men như saccharomyces và candida, các loài vi khuẩn có khả
năng sinh tổng hợp enzyme amylase và tạo hương. Như vậy bánh men thuốc bắc là
một hỗn hợp vi sinh vật, ở đó có sự cộng tác tương hỗ trong quá trình lên men. Ở đây
đồng thời xảy ra một loạt quá trình sinh hóa khác nhau khi lên men như: quá trình
tăng sinh khối, quá trình đường hóa, quá trình rượu hóa.


 Hệ vi sinh vật trong bánh men thuốc bắc


 Nấm men
Nấm men là tác nhân chuyển hóa đường thành rượu etylic. Có cấu tạo đơn bào, sinh
sản bằng cách nảy chồi và phân cắt. Đa số thường có hình oval, hình cầu, hình bầu
dục. Kích thước của tế bào nấm men thường từ khoảng 3 - 3,5 x 10 µm.
Nấm men tự nó không chuyển động được, trong môi trường nó chuyển động được là
nhờ sự xáo trộn của dịch lên men do CO
2
bị thoát ra ngoài. Nhiệt độ thích hợp cho
nấm men hoạt động từ 15 - 35
0
C, cao hơn 50
0
C nấm men sẽ bị chết. pH hoạt động khá
rộng từ 2 - 8, pH tối thích là 4,5 - 5. Khi có O
2

, nấm men sẽ tăng sinh khối nhanh
chóng. Khi không có O
2
, nấm men sẽ chuyển đường thành rượu. Các loại nấm men sử
dụng trong sản xuất rượu phải là các loại nấm men ngoài việc tạo ra rượu còn tạo ra
một số sản phẩm khác góp phần tạo hương vị thơm ngon và đặc trưng của rượu.
Trong mỗi gam bánh men thuốc bắc có từ vài chục triệu đến vài trăm triệu tế bào nấm
men. Chúng gồm hai chi khác nhau:


 Endomycopsis
Endomycopsis fibulligenes là loài nấm men rất giàu enzyme amylase, glucoamylase.
Do đó chúng vừa có khả năng đường hóa, vừa có khả năng rượu hóa.

Luận văn tốt nghiệp khoá 28 – 2007 Trường Đại Học Cần Thơ

Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

4



 Saccharomyces
Saccharomyces cerevisae: đây là loại lên men nổi, kỵ khí không bắt buộc, chúng có
khả năng hô hấp và lên men. Có khả năng lên men rất nhiều loại đường khác nhau như
glucose, saccharose, maltose, fructose, raffinose, galactose. Chúng có khả năng lên
men được ở nhiệt độ cao (khoảng từ 36 - 40
0
C), có khả năng chịu được độ acid.
Đặc biệt chúng có khả năng chịu được thuốc sát trùng Na

2
SiF
6
với nồng độ 0,02 -
0,025%. Đặc điểm này rất thuận lợi cho lên men khi cần phải sử dụng thuốc sát trùng.
Đặc điểm quan trọng hơn hết là loài nấm men này có khả năng lên men các loại
nguyên liệu rất khác nhau như gạo, ngô, khoai, sắn, với lượng đường trong dung dịch
từ 12 - 14% có khi 16 - 18%. Nồng độ rượu trong dung dịch lên men là 10 - 12 %.
Nhiệt độ lên men thích hợp là 28 - 32
0
C.
Ngoài ra trong men thuốc bắc còn thấy nhiều loài nấm men dại khác nhau. Chúng vừa
có khả năng thủy phân tinh bột, vừa có khả năng chuyển đường thành cồn, tuy rằng sự
chuyển hóa này còn thấp. Điều đặc biệt là các loài nấm men dại này chịu nhiệt rất cao,
có khi lên tới 60 - 65
0
C và chịu được chất sát trùng ở nồng độ 0,05 - 1%.



 Nấm mốc (nấm sợi)
Có cấu tạo sợi, chúng thuộc loại thực vật hạ đẳng, có bào tử, không có diệp lục tố,
không có khả năng tổng hợp các chất hữu cơ từ khí CO
2
mà sử dụng trực tiếp các chất
hữu cơ sẵn có trong môi trường để phát triển và đảm bảo hoạt động sống bình thường.
Nấm mốc chỉ mọc tốt trong môi trường có nhiều không khí và ẩm. Vì vậy thường phát
triển trên bề mặt cơ chất dưới dạng những lớp lún phún hình sợi, lớp màng nhện hay
khối sợi bông. Trong cơ chất chúng phát triển trong các khoang hổng chứa không khí.
Nấm mốc có khả năng sinh ra các enzyme amylase, đặc biệt là α-amylase và

amyloglucosidase có khả năng thủy phân tinh bột tạo ra đường chủ yếu là glucose.
Nguồn tinh bột ban đầu được hồ hóa bằng cách nấu hay hấp, sau đó dịch hóa bằng α-
amylase, đường hóa bằng amyloglucosidase.
Trong bánh men thuốc bắc có rất nhiều loài mốc khác nhau thuộc Aspergillus,
Penicillium, Mucor, Rhizopus. Trong đó Mucor và Rhizopus phát triển nhiều hơn cả.
Loài Mucor, đặc biệt là Mucor rouxi có nhiều đặc tính rất quí như khả năng chịu nhiệt
độ cao (32-35
0
C), chúng vừa có khả năng đường hóa và vừa có khả năng rượu hóa.





Hình 2. Cấu tạo tế bào
nấm men Saccharomyces
Hình 1. Nấm men
Saccharomyces cerevisiae
Luận văn tốt nghiệp khoá 28 – 2007 Trường Đại Học Cần Thơ

Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

5


Hình 3. Một số nấm mốc thường gặp


 Vi khuẩn
Trong bánh men thuốc bắc có nhiều loài vi khuẩn phát triển. Trong đó thấy chủ yếu là

các loài vi khuẩn lactic và vi khuẩn acetic. Đây là các loài vi khẩn thường làm chua
môi trường. Thời gian đầu của quá trình lên men, quá trình này xảy ra là có lợi vì rằng
pH môi trường do chúng tạo ra sẽ thích hợp cho nấm men và nấm sợi phát triển. Tuy
nhiên pH xuống quá thấp lại ảnh hưởng xấu cho quá trình lên men. Mặt khác nếu
trong dịch lên men có mặt của O
2
thì vi khuẩn acetic sẽ oxy hóa rượu thành axit
acetic. Quá trình này làm tổn hao lượng cồn tạo thành.
2.1.3.Chế phẩm enzyme Amylase
Amylase là enzyme rất thông dụng, được dùng nhiều trong công nghệ thực phẩm.
Enzyme này làm nhiệm vụ thủy phân tinh bột thành các phân tử đường đơn giản như
glucose, maltose, … gồm có α-amylase, β-amylase và glucoamylase. Do đó việc bổ
sung chế phẩm enzyme amylase vào dịch đường hóa thì sẽ làm tăng cao hiệu suất thủy
phân. Chế phẩm enzyme amylase có thể được sản xuất từ những hạt ngũ cốc nảy
mầm (thóc, ngô, đại mạch, tiểu mạch, lúa mì, …) và từ quá trình nuôi cấy vi sinh vật.
Tùy theo nguồn chế phẩm enzyme amylase bổ sung vào mà hiệu suất thủy phân và
đặc tính tác dụng sẽ khác nhau. Chẳng hạn như: α-amylase của nấm mốc và vi khuẩn
có nhiều đặc tính khác nhau như độ pH tối ưu của nấm mốc là 4,7 - 4,9 còn của vi
khuẩn là 5,9 - 6,1, nhiệt độ tối ưu của α-amylase nấm mốc là 55 - 66
0
C và khả năng
chịu nhiệt là 70
0
C trong khi đó nhiệt độ tối ưu của α-amylase vi khuẩn là 60 - 75
0
C và
khả năng chịu nhiệt là 90
0
C. Tuy nhiên hoạt tính enzyme sinh ra từ nấm mốc và vi
khuẩn đều tương đương nhau nhưng khả năng đường hóa của enzyme amylase nấm

mốc khá hơn enzyme amylase vi khuẩn, ngược lại khả năng dịch hóa (tạo dextrin) của
enzyme amylase vi khuẩn lại cao hơn enzyme amylase nấm mốc.
2.1.4.Cồn tinh khiết
Trong quá trình lên men rượu nếp than, lượng cồn tạo được chỉ khoảng 7 - 10%. Với
nồng độ rượu này là thấp và rất dễ dàng bị oxy hóa tiếp (oxy hóa sinh học và oxy hóa
hóa học) để tạo CO
2
và nước. Do đó sau khi lên men xong phải cho thêm một lượng
cồn tinh khiết nhất định vừa để nâng cao hàm lượng cồn trong rượu, vừa tránh khả
năng oxy hóa rượu bởi vi khuẩn acetic.
Cồn được dùng để pha thêm trong rượu nếp than là loại cồn thực phẩm có độ tinh sạch
cao và phải đạt được một số chỉ tiêu sau:


Rhizopus Mucor Aspergillus
Luận văn tốt nghiệp khoá 28 – 2007 Trường Đại Học Cần Thơ

Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

6

 Trong suốt, không màu và mùi lạ.
 pH = 6,5 - 7.
 Hàm lượng cồn là 96,5
0
.
 Furfurol không có.
 Hàm lượng aldehyde 6 - 10 mg/l.
 Hàm lượng este là 30 - 35 mg/l.
 Dầu fusel là 30 - 60 mg/l.

2.1.5. Nước
Tiêu chuẩn của nước trong công nghiệp sản xuất rượu có yêu cầu chất lượng giống
như nước dùng trong sinh hoạt, nghĩa là: có độ cứng không quá 7mg đương lượng/lít,
trong suốt, không màu, không mùi.
Bảng 2. Giới hạn hàm lượng muối trong nước
Ion Hàm lượng (mg/l) Ion Hàm lượng (mg/l)
Cl
-
0,5 F 3
SO
4
2-
80 Zn 3
As 0,05 Cu 5
Pb 0,1 Fe 0,3
NO
3
-
40
(Nguồn: Hoa, 2006)
 Không có hoặc chỉ có rất ít các muối kim loại nặng như: Hg
2+
, Ba
2+
.
 Khả năng oxy hóa 1 lít nước không quá 2 ml dung dịch KMnO
4
(0.01N).
 Chất cặn không vượt quá 1000mg/l.
 pH kiềm không thích hợp cho quá trình nấu nguyên liệu, có khả năng tạo điều

kiện thuận lợi cho vi sinh vật gây hại phát triển và thúc đẩy quá trình tạo thành
glycerin trong quá trình lên men.
 Muối CaSO
4
, MgCl
2
, NaCl với lượng từ 300 - 400 mg/l thích hợp cho hoạt động
của enzyme amylase, lượng đường khử tăng lên nhưng độ thuần khiết của dung dịch
đường lại giảm.
 Muối sulfat (CaSO
4
, MgSO
4
) 400 - 800 mg/l sẽ làm tăng lượng đường không lên
men, làm giảm tốc độ đường hóa và lên men.
 Muối CaCO
3
, MgCO
3
, Fe
2+
, Fe
3+
với lượng 400 mg/l, muối Nitrat 400 mg/l và
muối Nitơ 200 mg/l sẽ ảnh hưởng không tốt đến quá trình lên men.
 NH
3
với lượng ít hơn 20 mg/l lại có tác dụng làm tăng hiệu suất lên men. Hàm
lượng lớn hơn thì lại không cho phép.
 Các muối Nitrat, Nitric, Photphat và Silicat với lượng nhỏ hơn 200 mg/l không

ảnh hưởng đến quá trình đường hóa. Muối Bicacbonat với lượng không quá 200 - 400
mg/l không ảnh hưởng đến sự đường hóa, nhưng lượng lớn hơn ảnh hưởng rõ rệt đến
enzyme amylase.
 Chỉ tiêu E. Coli < 20 tế bào/lít.



Luận văn tốt nghiệp khoá 28 – 2007 Trường Đại Học Cần Thơ

Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

7

2.2. VAI TRÒ CỦA ENZYME AMYLASE TRONG SẢN XUẤT RƯỢU NẾP
THAN
Enzyme amylase thuộc nhóm enzyme thủy phân, xúc tác sự phân giải các liên kết
glucoside nội phân tử trong các polysaccharide với sự tham gia của nước. Enzyme
amylase thủy phân tinh bột, glycogen và các dextrin thành glucose, maltose và dextrin
mạch ngắn.
2.2.1. Cấu trúc phân tử enzyme amylase
a. Thành phần cấu tạo
Enzyme amylase thuộc loại hydrolase chỉ là những phân tử protein thuần, nghĩa là sản
phẩm của sự phân giải enzyme này hoàn toàn chỉ gồm toàn những acid amin. Vì vậy
chúng thuộc loại enzyme đơn giản.
Hiện nay, người ta biết có 6 loại enzyme amylase trong đó α-amylase, β-amylase, γ-
amylase (hay glucoamylase) thủy phân các liên kết α-1,4-glucoside của tinh bột,
glycogen và các polysaccharide cùng loại. Các enzyme amylase còn lại như: dextrin-
6-glucanhydrolase, amylopectin-6-glucanhydrolase và oligodextrin-6-glucanhydrolase
thủy phân các liên kết α-1,6-glucoside. Sáu loại này xếp thành hai nhóm:
 Endoamylase (enzyme nội phân): gồm α-amylase và nhóm enzyme khử nhánh.

 Exoamylase (enzyme ngoại phân): gồm có β-amylase và γ-amylase.











Hình 4. Sơ đồ phân loại enzyme amylase
b. Trung tâm hoạt động của enzyme
Enzyme amylase nói riêng hay tất cả các enzyme nói chung đều là loại protein đặc
biệt. Ngoài cấu trúc giống như cấu trúc bình thường của một protein, enzyme còn có
cấu trúc rất đặc biệt liên quan đến hoạt động của enzyme. Không phải toàn bộ enzyme
tham gia vào hoạt động xúc tác mà chỉ có những bộ phận rất đặc biệt mang tính đặc
hiệu trong phân tử protein của enzyme mới tham gia xúc tác phản ứng. Bộ phận đặc
hiệu này được gọi là trung tâm hoạt động của enzyme.
Amylase

Exoamylase
dextrin-6-glucanhydrolase
Khử gián tiếp
Khử trực tiếp
Enzym khử nhánh
γ
-amylase
β

-amylase
α
-amylase
Endoamylase
và amylopectin-6-glucanhydrolase
oligodextrin-6-glucanhydrolase
Luận văn tốt nghiệp khoá 28 – 2007 Trường Đại Học Cần Thơ

Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

8

Đối với enzyme amylase trung tâm hoạt động của nó thường là những nhóm chức
như: - NH
2
, - COOH, - SH, … Ngoài ra để thực hiện được chức năng của mình
enzyme amylase còn phải qua vai trò trung gian của phân tử H
2
O.
c. Tính đặc hiệu của enzyme
Tính đặc hiệu biểu hiện khả năng xúc tác của enzyme đối với cơ chất nhất định. Mỗi
enzyme đều có tác dụng chọn lọc đối với một cơ chất hoặc một loại cơ chất nhất định
và đối với một phản ứng hóa học nhất định. Do cấu trúc hóa lý đặc biệt của enzyme và
đặc biệt là trung tâm hoạt động mà enzyme có tính chất đặc hiệu rất cao so với các xúc
tác thông thường khác.
Đặc hiệu kiểu phản ứng: mỗi enzyme chỉ có thể xúc tác cho một kiểu phản ứng
chuyển hóa nhất định trong các kiểu phản ứng oxy hóa khử, phản ứng chuyển vị, phản
ứng thủy phân, …
Đặc hiệu cơ chất: khi tham gia các phản ứng, các loại cơ chất phải được gắn vào trung
tâm hoạt động thích hợp và không phải cơ chất nào cũng có khả năng tiếp cận với

trung tâm hoạt động của enzyme.
2.2.2 Cơ chất tác dụng của enzyme amylase
Cơ chất tác dụng của enzyme amylase là tinh bột và glycogen.
a. Tinh bột
Tinh bột thuộc nhóm carbohydrate có chủ yếu trong các loại củ như: khoai lang, khoai
mỳ, … và trong các loại ngũ cốc, các loại hạt và có công thức tổng quát là (C
6
H
12
O
6
)
n
.
Tinh bột từ mọi nguồn khác nhau đều cấu tạo từ amylose và amylopectin. Các loại
tinh bột giống nhau về thành phần nhưng tỉ lệ amylose và amylopectin khác nhau. Tỉ
lệ giữa hai loại polysaccharide trong một số loại hạt được trình bày trong bảng 3.
Bảng 3. Tỉ lệ amylose và amylopectin của các loại hạt
Tỉ lệ (%) Tinh bột
Amylose Amylopectin
Nếp
Rất ít
≈ 100
Gạo tẻ 17 83
Khoai mỳ 13 - 16 84 - 87
Khoai lang 14 – 16 84 – 86
Khoai tây 19 – 22 78 – 81
Ngô 21 - 23 77 – 79
Đại mạch 20 – 25 75 – 80
Lúa mì 22 – 24 76 – 78

Đậu 75 25
(Tú, Lê Ngọc. 2003. Luận văn tốt nghiệp. Trường ĐHCT)
Tuy có sự khác biệt như vậy nhưng đa phần tinh bột đều chứa khoảng 20-30%
amylose và 70 - 80% amylopectin.
 Amylose: được cấu tạo từ những gốc glucose (C
6
H
10
O
5
) và liên kết với nhau bởi
nối α-1,4-glucoside nên tạo thành mạch thẳng. Số gốc glucose trong phân tử amylose
có thể từ 200-1000 và tương ứng với phân tử lượng 34200-162000.
Luận văn tốt nghiệp khoá 28 – 2007 Trường Đại Học Cần Thơ

Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

9

Amylose dễ tan trong nước nóng và tạo nên độ nhớt của dung dịch. Nó hầu như không
có khả năng khử vì trong mỗi phân tử amylose chỉ có một nhóm aldehyde tự do.
 Amylopectin: cấu tạo từ những gốc glucose nhưng ngoài các nối α-1,4, trong
phân tử amylopectin có gốc glucose còn nối với nhau bởi các nối α-1,6 thường rất ít
so với nối α-1,4 nhưng rất bền. Mạch chính của amylopectin có khoảng 400 - 2000
gốc glucose, các mạch nhánh bao gồm 15 - 18 gốc và cách đều 8 - 9 gốc. Tùy theo
loại nguyên liệu, số gốc glucose trong phân tử amylopectin có thể từ 600 - 6000,
tương đương với phân tử lượng 96120 - 961200.
Tinh bột là chất keo háo nước điển hình nhưng không hòa tan trong nước lạnh, trong
rượu và ete. Trong nước nóng sẽ hút nước, trương nở và tạo dạng gel. Mức độ trương
nở phụ thuộc vào nhiệt độ. Khi tăng nhiệt độ (60 - 85

0
C), dịch tinh bột sẽ biến thành
dạng keo. Dưới tác dụng của enzyme amylase, tinh bột bị thủy phân do liên kết
glucoside bị phân giải. Sự thủy phân tinh bột bởi enzyme amylase xảy ra theo hai mức
độ: dịch hóa và đường hóa. Kết quả của sự dịch hóa là tạo ra sản phẩm trung gian
dextrin, khi dextrin tiếp tục bị đường hóa thì sản phẩm sẽ là maltose và glucose.
b. Glycogen
Glycogen (tinh bột động vật) là chất dự trữ đối với mọi cơ thể cũng như một số nấm
men và vi khuẩn. Nó được cơ thể chuyển hóa và sử dụng từ từ. Enzyme amylase có
vai trò quan trọng trong sự chuyển hóa glucide ở tế bào động vật và vi sinh vật.
Glycogen có cấu tạo nhánh và có công thức chung là (C
6
H
10
O
5
)
n
. Nó được cấu tạo từ
các gốc glucose liên kết với nhau bởi liên kết α-1,4-glucoside, ở vị trí phân nhánh
glucose nối với nhau bằng liên kết α-1,6-glucoside. Glycogen có sự phân nhánh nhiều
hơn amylopectin của tinh bột, có phân tử lượng khoảng 2 - 3 triệu.
2.2.3. Đặc tính và cơ chế tác dụng của enzyme amylase
a.
α
-amylase


 Đặc tính
α

αα
α
-amylase
Trong phân tử α-amylase có ít nhất một ion Ca
2+
có tác dụng làm bền cấu trúc bậc 2, 3
của phân tử enzyme, α-amylase khá giàu tyrosine, tryptophan nhưng ít methionine.
α-amylase sẽ hoàn toàn mất hết khả năng thủy phân cơ chất nếu bị loại bỏ hết ion
Ca
2+
. Chúng được hoạt hóa bởi ion đơn trị nếu có nguồn gốc động vật và vi sinh vật.
Nếu có nguồn gốc thực vật thì được hoạt hoá bởi ion hóa trị II. Hoạt hoá bởi ion hoá
trị I như sau: Cl
-
>Br
-
>I
-
. Chúng bị kìm hãm bởi ion kim loại nặng như Cu
2+
, Hg
2+
, …


Hình 5. Cấu tạo phân tử Amylose Hình 6. Cấu tạo phân tử Amylopectine
Luận văn tốt nghiệp khoá 28 – 2007 Trường Đại Học Cần Thơ

Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

10

Protein của α-amylase có tính acid yếu và có tính chất của globuline. Vì vậy, nó kém
bền trong môi trường acid nhưng khá bền nhiệt (bền nhất trong hệ enzyme amylase).
Điều kiện hoạt động của α-amylase từ các nguồn khác nhau thường không giống
nhau. Nhiệt độ, pH tối thích cho hoạt động của α-amylase từ malt khác với vi sinh vật.
Bảng 4. Khả năng chịu nhiệt của enzyme amylase trong vi khuẩn, malt đại mạch và nấm mốc
Nguồn gốc Nhiệt độ tối thích pH tối thích
Malt 72 – 75 5,3 – 5,8
Nấm mốc 50 – 60 5,0 – 6,0
Vi khuẩn 60 -70 6,0 – 7,0
(Nguồn: Hoa, 2006)


 Cơ chế tác dụng của
α
αα
α
-amylase
α-amylase có khả năng phân cắt các liên kết α-1,4-glucoside của cơ chất một cách
ngẫu nhiên và là enzyme nội, α-amylase không chỉ có khả năng thủy phân hồ tinh bột
mà còn thủy phân cả những hạt tinh bột còn nguyên vẹn.


 Sự thủy phân tinh bột của
α
αα
α
-amylase trải qua nhiều giai đoạn
 Giai đoạn đầu (giai đoạn dextrin hóa): tinh bột bị thủy phân thành các dextrin

phân tử lượng thấp. Độ nhớt của hồ tinh bột giảm dần.
 Giai đoạn 2 (giai đoạn đường hóa): dextrin tiếp tục bị thủy phân tạo thành các
tetra và trimaltose, disaccharide và monosaccharide.
Dưới tác dụng của α-amylase, amylose bị phân giải khá nhanh tạo thành
oligosaccharide gồm 6 - 7 gốc glucose, sau đó các mạch này bị phân cắt dần và bị
phân giải chậm đến maltose. Sau thời gian thủy phân amylose, sản phẩm bao gồm
87% maltose và 13% glucose.
Dưới tác dụng của α-amylase, amylopectin bị phân giải khá nhanh nhưng vì α-
amylase không cắt được liên kết α-1,6-glucoside nên dù có kéo dài thời gian thủy
phân nhưng sản phẩm sau cùng có khoảng 72% maltose, 19% glucose, dextrin phân tử
thấp và izomaltose là 8%.
Sản phẩm do α-amylase tạo thành gồm dextrin, đường maltose và một ít đường khử.

Hình 7. Cơ chế tác dụng của enzyme α
αα
α-amylase lên mạch tinh bột
a, Cơ chế tác dụng của enzym α-amylase lên mạch amylose
b, Cơ chế tác dụng của enzym α-amylase lên mạch amylopectin

Luận văn tốt nghiệp khoá 28 – 2007 Trường Đại Học Cần Thơ

Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

11

b.
β
-amylase



 Đặc tính
β
ββ
β
-amylase
β-amylase là một loại albumin. Tâm xúc tác của nó chứa gốc – SH, - COOH cùng với
vòng imidazol của các gốc histidin.
β-amylase chỉ phổ biến trong thực vật đặc biệt có nhiều trong hạt nảy mầm. Trong vi
khuẩn không có β-amylase.
β-amylase rất bền khi không có ion Ca
2+
, bị kìm hãm bởi ion kim loại nặng như: Cu
2+
,
Hg
2+
, ure, iod, ozon, …
β-amylase bị vô hoạt ở 70
0
C.


 Cơ chế tác dụng của
β
ββ
β
-amylase
β-amylase là một enzyme ngoại phân. Tiến trình phân giải bắt đầu từ đầu không khử
của các nhánh ngoài cùng của cơ chất. β-amylase cắt liên kết α-1,4-glucoside nhưng
khi gặp liên kết α-1,4-glucoside đứng kế cận α-1,6-glucoside thì nó ngưng tác dụng.

Phần saccharide còn lại là dextrin phân tử lớn, có chứa nhiều liên kết α-1,6-glucoside
và được gọi là β-dextrin có màu tím đỏ với iod.
β-amylase phân giải 100% amylose thành maltose, phân giải 54 - 58% amylopectin
thành maltose. Sản phẩm tạo thành là đường maltose nên β-amylase còn được gọi là
enzyme đường hóa.
Tác dụng của β-amylase lên tinh bột như sau:

Tinh bột Maltose (54-58%) + β-dextrin (42-46%)
Nếu tế bào bị thủy phân đồng thời bởi cả α-amylase và β-amylase thì lượng tinh bột
sẽ bị thủy phân 95%. Cả hai enzyme này đều không cắt được nối α-1,6-glucoside
trong phân tử tinh bột. Kết quả tác dụng của α-amylase và β-amylase ta thu được dịch
đường gồm 78 - 80% maltose và glucose, 20 - 22% là dextrin chứa tất cả các nối α-
1,6-glucoside.

Hình 8. Cơ chế tác dụng của enzyme β
ββ
β-amylase lên mạch tinh bột
a, Cơ chế tác dụng của enzyme β-amylase lên mạch amylose
b, Cơ chế tác dụng của enzyme β-amylase lên mạch amylopectin

β
-
amylase

Luận văn tốt nghiệp khoá 28 – 2007 Trường Đại Học Cần Thơ

Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

12

c.
γ
-amylase (Glucoamylase hay amyloglucosidase)


 Đặc tính
γ
γγ
γ
-amylase
Đa số glucoamylase có hoạt lực cao nhất ở vùng pH = 3,5 - 5,5 và nhiệt độ 50
0
C. Nó
bền với acid hơn β-amylase nhưng kém bền hơn trong rượu, aceton và không bền với
ion kim loại nặng: Cu
2+
,Hg
2+
, Có trong nấm mốc và một vài loại vi khuẩn. Nó có
giá trị đặc biệt trong sản xuất rượu, chuyển những dextrin có phân tử cao không lên
men thành những hợp chất lên men được và do đó nâng cao được hiệu suất nấu rượu
từ các nguyên liệu là tinh bột.
Enzyme này chứa nhiều trong một số nấm mốc như: A.usamii, A.niger, A.awamori,
Rhizopus delamar và nấm men Endomycopsip, … Enzym này có nhiều tên gọi khác
nhau như: α-1,4:1,6-glucan-4:6-glucohydrolase, glucoamylase, amyloglucosidase,
takaamylase β, γ-amylase, maltulase, … Glucoamylase là enzym ngoại bào exoenzym.


 Cơ chế tác dụng của
γ

γγ
γ
-amylase
Glucoamylase không chỉ có khả năng phân cắt nối α-1,4-glucoside mà còn phân cắt
được cả nối α-1,6-glucoside và biến 100% tinh bột thành đường glucose. Khi thủy
phân liên kết α-1,4-glucoside trong chuỗi polysaccharide, glucoamylase tách lần lượt
từng phân tử glucose ra khỏi đầu không khử của mạch để tạo ra glucose. Chúng không
thuỷ phân được các dextrin vòng.
Ngoài các liên kết α-1,4-glucoside và α-1,6-glucoside, glucoamylase còn có khả năng
thủy phân các liên kết α-1,2-glucoside và α-1,3-glucoside.
Glucoamylase có khả năng thủy phân hoàn toàn tinh bột, glucogen, amylopectin,
dextrin, panose, isomaltose và maltose thành glucose mà không cần có sự tham gia
của các loại enzyme amylase khác. Glucoamylase thủy giải các polysaccharide có
phân tử lớn nhanh hơn so với các chất có phân tử nhỏ. Các polysaccharide có nhánh
như amylopectin, glucogen, β-dextrin bị glucoamylase thủy phân khá nhanh.

Hình 9. Cơ chế cắt của enzyme amylase lên mạch tinh bột
2.2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme amylase
a. Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất đến hoạt tính enzyme amylase
Cơ chế tác dụng của enzyme amylase vào cơ chất trải qua ba giai đoạn:
E + S ES P + E
Luận văn tốt nghiệp khoá 28 – 2007 Trường Đại Học Cần Thơ

Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

13

Trong đó: E: Enzyme; S: cơ chất; P: sản phẩm.
 Giai đoạn 1: enzyme sẽ tương tác
với cơ chất để tạo thành phức hợp

enzyme - cơ chất ES.
 Giai đoạn 2: phức hợp enzyme - cơ
chất sẽ được tách ra.
 Giai đoạn 3: enzyme sẽ được giải
phóng và hoạt động tự do, cơ chất sẽ
chuyển thành sản phẩm.
Hiện tượng trên được xem xét trên cơ sở
phản ứng chỉ có một cơ chất duy nhất. Ở
trường hợp này sẽ xảy ra ba giai đoạn khác biệt:
1- Ở giai đoạn đầu, nếu nồng độ cơ chất thấp thì tốc độ phản ứng (V) phụ thuộc tuyến
tính với nồng độ cơ chất.
2- Ở giai đoạn kế tiếp, tốc độ phản ứng cực đại và nó hoàn toàn không phụ thuộc vào
nồng độ cơ chất.
3- Ở giai đoạn tiếp theo, nếu nồng độ cơ chất vượt qua ngưỡng cực đại của tốc độ
phản ứng thì tốc độ phản ứng không có khả năng tăng theo. Ở giai đoạn này các
enzyme đã bão hoà cơ chất do đó nó không thể có tốc độ phản ứng cao hơn được.
b. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme
amylase đến tốc độ phản ứng
Trong trường hợp thừa cơ chất, nồng độ
enzyme tăng sẽ làm tăng tốc độ phản
ứng. Nhìn chung tốc độ phản ứng phụ
thuộc tuyến tính với lượng enzyme.

Tốc độ phản ứng: V = K [E]
Trong đó: V: Tốc độ phản ứng.
[E]: Nồng độ enzyme.
c. Ảnh hưởng của các chất kìm hãm đến hoạt tính enzyme amylase

Trong các phản ứng enzyme, một số chất như những ion kim loại, các chất vô cơ,
hữu cơ, … có khả năng kìm hãm tốc độ phản ứng enzyme. Các chất này có thể kìm

hãm thuận nghịch hay không thuận nghịch, làm yếu hoặc chấm dứt hoàn toàn tác dụng
của enzyme nhưng lại không bị enzyme làm thay đổi tính chất hoá học, cấu tạo hoá
học và tính chất vật lý của chúng, …


 Nhóm các chất kìm hãm cạnh tranh
Các chất kĩm hãm (I) cạnh tranh thường có cấu trúc không gian tương tự cấu trúc
không gian của cơ chất (S). Do đó, chúng có khả năng kết hợp với enzyme (E) ở trung
tâm hoạt động của enzyme. Kết quả là một số chỗ kết hợp cần thiết ở enzyme bị chất
kìm hãm chiếm mất. Do đó cơ chất mất một phần khả năng tương tác, làm cho tốc độ
phản ứng không tăng. Phản ứng cạnh tranh có thể biểu thị như sau:
Nồng độ enzyme
Hình 11. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme
đến tốc độ phản ứng
Nồng độ cơ chất
Km
Hình 10. Ảnh hưởng của nồng độ
cơ chất đến hoạt tính enzyme
T
ốc
đ
ộ

phản ứng
T
ốc
đ
ộ

phản ứng

Luận văn tốt nghiệp khoá 28 – 2007 Trường Đại Học Cần Thơ

Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

14

E + I EI
E + S ES E + P


 Nhóm các chất kìm hãm không cạnh
tranh
Các chất kìm hãm không cạnh tranh tham gia kết hợp với enzyme ở một vị trí không
phải trung tâm hoạt động của enzyme, mà là ở một vị trí ngoài trung tâm hoạt động
của enzyme. Người ta còn gọi vị trí này là trung tâm kìm hãm của enzyme.
Khi chất kìm hãm kết hợp với enzyme ở vùng ngoài trung tâm hoạt động của enzyme
sẽ làm thay đổi cấu trúc không gian của trung tâm hoạt động của enzyme. Như vậy
phức hợp này sẽ làm thay đổi theo hướng không có lợi cho hoạt động xúc tác của
enzyme, chúng sẽ làm giảm tốc độ phản ứng của enzyme.
Sau khi kết hợp với chất kìm hãm để tạo thành phức hợp EI, chúng vẫn có khả năng
kết hợp với cơ chất để tạo thành một
phức hợp EIS như phản ứng sau:
E + S = ES E + P
E + I = EI
ES + I = EIS
EI + S = EIS


 Kiềm hãm bởi sản phẩm của phản ứng
Các sản phẩm được tạo thành do các phản ứng enzyme tham gia có thể trở thành chất

kìm hãm tốc độ của chính phản ứng đó.
Thí dụ: nếu có một phản ứng kiểu:
S
1
+ S
2
= P
1
+ P
2

Do tính thuận nghịch của phản ứng trên, các enzyme có ái lực với P
1
và P
2
tương
đương với S
1
và S
2
. Trong trường hợp như thế P
1
+ P
2
được coi như chất kìm hãm với
S
1
và S
2
.



 Kìm hãm do thừa cơ chất
Trong một số trường hợp cơ chất bị thừa lại trở thành chất kìm hãm phản ứng. Giả sử
ta có phản ứng:
E + S = ES E + P
Nếu có cơ chất thứ hai tham gia vào và nó có khả năng đính vào một vị trí nào đó trên
phức hệ ES (ngoài vùng xúc tác) làm cho chúng không hoạt động, khi đó phức hệ này
được coi như chất kìm hãm.
ES + S = ESS
d. Ảnh hưởng của các chất hoạt hoá đến hoạt tính enzyme amylase
Chất hoạt hoá là những chất có tac dụng làm cho enzyme amylase từ trạng thái không
hoạt động hoặc hoạt động yếu trở nên mạnh hơn.
Hình 12. Chất kìm hãm cạnh tranh
Hình 13. Chất kìm hãm không cạnh tranh