ENZYME THỦY PHÂN TINH BỘT

ENZYME THỦY PHÂN TINH BỘT:
PHÂN LOẠI, CẤU TRÚC VÀ ĐẶC TRƯNG
1. Tổng quan
Cellulose và tinh bột là những polymer phong phú nhất trên Trái Đất.
Chúng gồm có những phân tử glucose nhỏ ở bên trong, tuy nhiên những hạn chế
khác của chuỗi polymer: tinh bột bao gồm glucose được liên kết bởi α−glucosidic,
trong khi glucose trong cellulose được liên kết bởi β−glucosidic. Vì vậy cho đến
bây giờ hai nguồn năng lượng quan trọng của động vật, thực vật, vi sinh vật cho sự
thủy phân sinh hóa là hai nhóm enzyme: tinh bột bởi enzyme thủy phân
α−glycoside, và cellulose bởi enzyme thủy phân β−glycoside. Tinh bột gồm có hai
phần rõ rệt: chất tạo tinh bột – thuộc liên kết α−1,4 glucan, amylopectin – thuộc
liên kết α−1,4 glucan nhánh liên kết α−1,6, vì vậy enzyme gây ra sự thủy phân
chúng được gọi là enzyme thủy phân tinh bột hay đơn giản là amylase. Enzyme
thủy phân tinh bột tạo thành một nhóm lớn của enzyme chung nhất và dễ biết nhất
là α−amylase, β−amylase và glucoamylase.
Tinh bột là bản chất của nguồn năng lượng, enzyme thủy phân tinh bột
được sản xuất bởi những tính chất khác nhau của cơ thể sống. Mặc dù amylase
gián tiếp khác nhau nhưng phản ứng giống nhau – tất cả chúng xúc tác cho sự phân
ra của liên kết α−glucosidic trong chất nền giống nhau – một cách có cấu trúc và
máy móc chúng khá khác nhau. Cả α−amylase và β−amylase thông qua cấu trúc
TIM-barrel, nghĩa là phạm vi xúc tác của chúng gồm có (β/α)
8
−barrel hình thành
bởi 8 mạch β song song được bao quanh bởi 8 α−helices. Tuy nhiên chúng không
giống nhau trong những chi tiết. Glucoamylase sở hữu cấu trúc khác của (α/α)
6
-
barrel, bao gồm 6 α−helice được bao quanh bởi nhiều hơn 6 α−helice. Các mạch
và helice trong phạm vi của (β/α)
8
−barrel và helice của (α/α)

6
− barrel được nối bởi
vùng nối (loop) có độ dài khác nhau.
Dựa trên sự giống và khác nhau của cấu trúc cơ bản, enzyme thủy phân tinh
bột đã được phân loại vào họ của enzyme thủy phân glycoside (GH): (i)
1
α−amylase – GH13, (ii) β−amylase – GH14, và glucoamylase – GH15. Sự phân
loại đó, có sẵn để dùng trực tuyến tại CAZy (Carbohydrate-Active enZymes) trên
internet, mang lại sự khác nhau trong cơ chế phản ứng và tổ chức hoạt động của ba
loại amylase. Nhờ sự tích lũy to lớn của chuỗi dữ liệu mới trong những năm gần
đây, α−amylase – GH13 được mở rộng vì thế nó chứa hầu hết 30 enzyme và
protein khác nhau (ví dụ pullulanase, isoamylase, neopullulanase…) liên quan đến
α−amylase. Hiện tại tất cả enzyme được phân loại vào họ GH13, GH70 và GH77
chúng cùng với cấu tạo thủy phân glycoside hợp thành nhóm GH-H. Hơn nữa, họ
GH31 và GH 57 chứa vài amylotic đặc hiệu mà không có trình tự nào tương tự
như họ GH13.
Các nghiên cứu hiện nay tập trung vào các đặc điểm cấu tạo của họ GH.
Mục đích chính của việc này là cung cấp sự miêu tả chung ngắn gọn về họ enzyme
thủy phân glycoside: GH13, GH14, GH15, GH31, GH57, GH70 và GH77.
2. Nhóm GH-H: họ GH13, GH70 và GH77
Họ GH13, GH70 và GH77 tạo thành bộ phận của nhóm GH-H – cái gọi là
họ α−amylase. Nhóm này bao gồm 30 enzyme đặc hiệu khác nhau. Nhóm GH-H
có một số đặc điểm sau: (i) phạm vi xúc tác được hình thành bởi nếp gấp (β/α)
8
−
barrel với một loop dài nối đoạn β3 và xoắn α3 tạo thành vùng B; (ii) cơ chế xúc
tác chung trong đó là mạch aspartate β4 hoạt động như một base (nucleophile) và
mạch glutamate β5 hoạt động như một thể cho proton (xúc tác acid/base) với sự
giúp đỡ của cấu tử thứ ba, mạch aspartate β7, yếu tố cần thiết cho sự liên kết với
cơ chất ; (iii) sự phân tách liên kết α−glycosidic.

2
Fig. 1. Cây tiến hóa của họ
α−
amylase, nghĩa là nhóm GH-H. Với mục đích đơn giản, cây này là dựa vào
liên kết của chuỗi được bảo tồn (xem Fig. 2), nghĩa là nó không mang lại chuỗi amino acid đầy đủ.
Table 1.
α
-Amylase family (clan GH-H)
Enzyma class Enzyme EC GH family
Hydrolases α-Amylase 3.2.1.1 13
Oligo-1,6-glucosidase 3.2.1.10 13
α-Glucosidase 3.2.1.20 13
Pullulanase 3.2.1.41 13
Amylopullulanase 3.2.1.1/41 13
Cyclomaltodextrinase 3.2.1.54 13
Maltotetraohydrolase .2.1.60 13
Isoamylase 3.2.1.68 13
Dextranglucosidase 3.2.1.70 13
Trehalose-6-phosphate hydrolase 3.2.1.93 13
3
Maltohexaohydrolase 3.2.1.98 13
Maltotriohydrolase 3.2.1.116 13
Maltogenic α-amylase 3.2.1.133 13
Maltogenic amylase 3.2.1.133 13
Neopullulanase 3.2.1.135 13
Maltooligosyltrehalose hydrolase 3.2.1.141 13
Maltopentaohydrolase 3.2.1 13
Transferases Amylosucrase 2.4.1.4 13
Glucosyltransferase 2.4.1.5 70
Sucrosea phosphorylase 2.4.1.7 13

Glucan branching enzyme 2.4.1.18 13
Cyclodextrin glucanotransferase 2.4.1.19 13
4-α-Glucanotransferase 2.4.1.25 13, 77
Glucan debranching enzyme 2.4.1.25/3.2.1.33 13
Alternansucrasee 2.4.1.140 70
Maltosyltransferase 2.4.1 13
Isomerases Isomaltulose synthase 5.4.99.11 13
Trehalose synthase 5.4.99.15 13
Maltooligosyltrehalose synthase 5.4.99.16 13
Bên cạnh nhu cầu cho sự phân loại, nó hầu như không thể làm được trong
nghiên cứu họ α−amylase không có biểu hiện vào bản miêu tả của vùng nối tiếp
được bảo tồn. Nó vừa được biết cho vài lần nối tiếp tương tự nhau đến mức thấp
nhất (khoảng 10%) thay thế chỉ có α−amylase. Điều đó mô tả cho α−amylase
hình thành từ vi sinh vật, thực vật, và động vật khác. Với sự mở rộng xảy ra sau
của họ này, nghĩa là khi nhiều liên kết hình thành từ nguồn khác nhau và enzyme
đặc hiệu khác nhau trở nên có hiệu lực, thứ tự của phần còn lại đồng nhất trong họ
α−amylase enzyme giảm đi 8-10 amino acid bởi 1994 (Janeˇcek, 1994; Svensson,
1994).
4
Fig. 2. Chuỗi bảo tồn trong họ
α−
amylase. Một điển hình cho enzyme đặc hiệu được giới thiệu. Đại diện
cho những cái đó là cấu trúc ba chiều đã được xác định, thời gian cấu trúc được làm sáng tỏ và trình
chiếu trên cột đầu tiên. Phần quan trọng còn lại được làm nổi bật trong màu đen; bộ ba xúc tác được nhận
ra bởi dấu hoa thị. Phần còn lại khác có màu xám, nếu được bảo tồn ít nhất 50% chuỗi.
Fic. 3. Chuỗi bảo tồn lựa chọn trong phần đại diện GH77
4−α−
glucanotransferase. Là vùng I, II, III, IV và
V tương ứng với thành phần
β3, β4, β5, β7

và
β2,
thuộc phạm vi xúc tác
(β/α)
8
−
barrel. Bộ phận trình chiếu
ở trên đại diện cho Borrelia được ăn sâu
4−α−
glucanotransferase, nhưng ngược lại bộ phận trình chiếu
chỉ là protein giả định với chuỗi GH77 giống nhau. Bộ ba xúc tác không thay đổi trong nhoms GH-H được
nhận biết bởi Borrelia
4−α−
glucanotransferase được làm nổi bật trong màu đen, chú ý nhất là sự biến đổi
(Arg/Lys) được nhấn mạnh bởi mũi tên.
5
Vùng nối tiếp được bảo tồn thuộc họ α−amylase của cấu trúc ba chiều đã giải thích
bên ngoài qua Fig. 2. Khoảng của GH70 tổng hợp glucan glucosyltransferase là
dựa vào sự dự đoán trong nghiên cứu của MacGregor và cộng sự (1996) và tại vị
trí phát sinh đột biến (Devulapalle và cộng sự, 1997) vì không có cấu trúc ba
chiều, hiện nay có giá trị là bộ phận GH70. Nó có toàn bộ những tính chất của
nhóm GH-H chứa xúc tác bất biến trong bộ ba gồm có hai aspartate (trong thành
phần β4 và β7) và một glutamate (trong thành phần β5). Hai chức năng quan trọng
về histidine (trong thành phần β3 và β7) – mặc dù được bảo tồn mạnh và yếu tố
cần thiết rõ ràng cho vài đặc hiệu – hiện tại GH13 maltosyltransferase cũng không
ở trong bộ phận của cả GH70 và GH77 (Fig. 2). Tuy Histidine quyết định trong sự
ổn định vị trí dy chuyển. Phần còn lại không thay đổi của α−amylase dường như là
arginine tại vị trí i-2 với xúc tác thành phần β4. Tuy nhiên điều đó có thể không
chống đỡ nữa bởi vì sự phối hợp của GH77 4−α−glucanotransferase hình thức
Borrelia burgdorferi và Borrelia garinii được thay thế bởi lysine (Fig. 3). Sự thay

thế này không có nét đặc trưng tác động đến đặc điểm của GH77 từ đó nó có thể
phát hiện được nhiều hơn ví dụ như sự thay thế Arg/Ly trong chuỗi cơ sở dữ liệu.
Hơn nữa, hai giả định Borrelia 4−α−glucanotransferase biểu lộ phép cộng đặc biệt
của chuỗi đặc trưng điều đó có nghĩa là nhận ra chúng từ những cái khác của
enzyme GH77. Những điều này là (Fig. 3): Pro/Ala trong khoảng VI (β2),
Asp/Asn trong khoảng I (β3), Ile (Leu)/Trp và Leu-Gly/Phe-Gln(Glu) trong
khoảng III (β5), và His/Gly trong khoảng IV (β7). Liên quan đến chức năng
protein, phạm vi hoạt động xúc tác và đặc hiệu enzyme của Borrelia
4−α−glucanotransferase, nó là giá trị của những chuỗi amino acid được suy ra từ
chuỗi nucleotide của Lyme bệnh spirochete và hệ gen liên quan, nghĩa là chúng chỉ
được thể hiện ra ORFs. 4−α−glucanotransferase đặc hiệu trong cả hai do đó chỉ
được phân chia bởi vì chuỗi tương tự nhau của GH77
4−α−glucanotransferase/amylomaltase. Bộ ba xúc tác được bảo tồn, mặc dù hỗ trợ
khả năng để duy trì hoạt động. Ví dụ thể đột biến Arg/Lys của Bacillus
stearothermophilus α−amylase có 12% hoạt tính đặc hiệu của enzyme gốc và thể
đột biến đồng thời của enzyme nhánh được giữ lại phần hoạt động còn sót. Khả
6
năng của sắp xếp chuỗi sai (sự trao đổi Arg/Lys) có thể không được quan tâm bởi
vì Borrelia burgdorferi
4−α−
glucanotransferase là dòng vô tính gần, giống như
trong Escherichia coli và được sắp xếp theo trình tự. Tất cả sự thay thế nổi bật
trong Fig. 3 qua thực nghiệm nhiều năm.
3. Họ GH13
GH13 phân nhóm lớn nhất trong họ GH với khoảng 30 enzyme đặc hiệu và
hơn 2000 chuỗi. Nó là nhân tố chính và quan trọng nhất họ của toàn bộ nhóm GH-
H. Thêm vào α−amylase bao gồm (Table 1) cyclodextrin glucanotransferase
(CGTase), α−glucosidase, amylopullulanase, neopullulanase, amylosucrase…
Nhóm dường như hợp lý có mối liên hệ gân gũi với bộ phận GH13 trong họ phụ
oligo-1,6-glucosidase và neopullulanase.

Fig. 4. (a) Cấu trúc ba chiều
α−
amylase GH13 từ Aspergillus oryzae và (b) amylomaltase từ Thermus
aquaticus.
Không phải tất cả enzyme GH13 đều tấn công liên kết glucosidic trong tinh
bột. Chúng có một số nét đặc trưng chung: (i) chuỗi tương tự nhau (cái gọi là vùng
liên kết bảo tồn) bao gồm yếu tố tương đương của cấu trúc không quan trọng (đặc
bệt thành phần β); (ii) các cơ cấu xúc tác (Asp, Glu and Asp phần còn lại trong
thành phần β - β4, β5 và β7, theo thứ tự định sẵn); (iii) sự duy trì cơ cấu phản ứng
7
(kết quả nhóm hydroxyl giữ lại α−configuration); (iv) xoắn ba chiều (TIM-barrel).
Đầu tiên cấu trúc ba chiều của α−amylase được làm sáng tỏ thì đó là Taka-amylase
A, có nghĩa là α−amylase từ Aspergillus oryzae. Enzyme thông qua cái gọi là xoắn
TIM-barrel, nó được nhận ra đầu tiên trong cấu trúc triosephosphate isomerase và
bây giờ tìm thấy khoảng 50 enzyme và protein khác nhau. Chủ đề (β/α)
8
−barrel
gồm có 8 β−thành phần song song hình thành bên trong β−barrel nó bao quanh bởi
phía ngoài hình trụ bao gồm 8 α−helices để mà thành phần β và β−helices xen kẽ
và có liên quan đến những mạch cuộn. Mặc dù tất cả thành phần của họ
α−amylase (Table 1) chia các đặc trưng ở trên, một số đã phân loại vào họ GH
mới. Như vậy sucrose-utilising glucosyltransferase được đặt trong họ GH70 bởi vì
phạm vi xúc tác báo trước chứa đựng đã đổi trật tự xung quanh của α−amylase loại
(β/α)
8
−barrel. Điều này chỉ là trường hợp cho một thuộc rất nhiều bộ phận của
α−amylase, alternansucrase. Hơn nữa, một vài amylomaltases, chuỗi của chúng
tương tự với bộ phận tiêu biểu của α−amylase, nhóm vào GH77 mới. Tuy nhiên
cấu trúc ba chiều của amylomaltase từ Thermus aquaticus đã ăn sâu, enzyme này
chỉ sở hữu cấu trúc (β/α)

8
−barrel (Fig. 4) với sự sắp xếp của chuỗi bên cạnh tương
tự như tìm thấy trong họ α−amylase.
Với liên quan đến cấu trúc bậc bốn, nhiều bộ phận có thể hình thành oligomer.
Đáng chú ý nhất là cyclomaltodextrinases.
4. Họ GH14 và GH15
Đây là hai enzyme khác dùng để phân giải tinh bột của nhóm GH trong
CAZy (Coutinho và Henrissat, 1999), GH14 và GH15 có lớp β-amylases và
glucoamylases. Cả hai được dung trong cơ chế đảo đoạn và kết nối α-glucosidic và
sản phẩm của phản ứng là β-anomers (Sinnot, 1990: Kuriki 2000; Macgregor và
cộng sự, 2001). Là điểm đến của tiến hóa, β-amylase có vẻ như khác biệt với nhóm
GH và nhóm này thì có cấu trúc không giống với những glycoside hydrolase khác
(Pujadas và cộng sự, 1996; Countinho và Henrissat, 1999). Bởi cái sự tương phản,
glucoamylases trong GH15 trong phân nhóm GH-L cùng với nhóm GH65 (Egloff
và cộng sự, 2001).
8
Tuy nó là hai dạng của amylases nhưng nó không chứa những đoạn đặc
trưng của α-amylases. Mặc dù nó là hai exo-amylases có chuỗi acic amin và cấu
trúc 3 chiều khác nhau (Aleshin và cộng sự, 1992; Mikami và cộng sự, 1993). Về
cấu trúc, β-amylases xếp dọc theo cùng với α-amylases ở giữa còn lại phần lớn là
của (β/α)
8
-barrel protein (Pujadas and Palau, 1999), đôi khi một phần nhỏ còn có
glucoamylases được thông qua protein để tạo thành những nếp gấp (Aleshin và
cộng sự, 1992).
Nhóm GH14 gồm có β-amylases và hypothetical protein và những chuỗi
tương tự như là β-amylases. Các thiết bị tạo ra β-amylases như: Arabidopsis
thaiana, Oryza sativa, Triticum aestivum và Solanum tuberosum. Nhóm GH15
gồm enzyme phân giải glucose, hai glucodextranase và hypothetical
glucoamylases cùng với những chuỗi tương tự.

Fig. 5. (a) cấu trúc ba chiều của
β−
amylase từ đậu nành và (b) glucoamylase từ Aspergillus awamori
Lần đầu tiên cấu trúc 3 chiều của β-amylases được xác định nhờ vào đậu
nành (Mikami và cộng sự, 1993). β-amylases có trong vị ngọt khoai tây (Cheong
và cộng sự, 1995), lúa mạch (Mikami và cộng sự, 1999b) và Bacilluscereus
(Mikami và cộng sự, 1999a; Oyama và cộng sự, 1999) là những gì đã biết. Cấu
trúc β-amylases chủ yếu là ở dạng đó do xúc tác (β/α)
8
-barrel và theo sau là C-
terminal ở dạng vòng. Mặc dù bị bao quang bởi N-terminal của (β/α)
8
-barrel và
9
làm cho phân tử β-amylases trở nên ổn định hơn, và sự xúc tác không phức tạp nữa
(Mikami, 2000). Amino acid là gốc quan trọng của 2 glutamates, Glu186 và
Glu380, giúp xác định đúng C-terminus và làm đứt bởi β4 và β7 của (β/α)
8
-barrel.
Bản phân tích của (β/α)
8
-barrel trong β-amylases thì cả hai đều có cấu trúc có lợi
cho sự xúc tác (Pujadas và cộng sự, 1996; Pujadas và Palau, 1997).
Cấu trúc Glucoamylase được lý giải bởi: Aspergillus awamori ( Aleshin và
cộng sự, 1992) và Sacchromycopsis fibuligera (Sevick và cộng sự, 1998) và một
enzyme từ vi sinh vật đó là Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum
(Aleshin và cộng sự, 2003). Chất xúc tác glucoamylase thì bị kiềm chế bởi 12 α-
helices trong (α/α)
6
-barrel. Nó có trong nhân tế bào và được phân bố xuyên qua

màng và song song với các thành phần khác nhưng nó có khoảng dừng đối song
song với α-helices (Aleshin và cộng sự, 1992). Nếp gấp ít được thấy như TIM-
barrel (Farber and Petsko, 1990; Janecek and Batemen, 1996; Pujadas and Palau,
1999), tuy nhiên (α/α)
6
-barrel thì có phần khác biệt ở protein và enzyme, ví dụ như
là enzyme trong nhóm GH8 và GH9 (Juy và cộng sự, 1992; Alzari và cộng sự,
1996). Một vài Glucoamylases, có α-amylase và β-amylase giống nhau trong liên
kết của tinh bột và nó ít bị phụ thuộc vào chất xúc tác. Hiển nhiên thì amylase
dùng để xúc tác phản ứng thủy phân tinh bột một cách đặc hiệu (Hostinova và
cộng sự, 2003; Tranier và cộng sự, 2005).
Chuỗi amino acid của glucoamylases được phân tích bởi Countinho và
Reilly (1997) và nó tương ứng với vi khuẩn, archaeanl, nấm men, nấm khởi sinh.
Cấu trúc của glucoamylases trong Aspergillus awamori (Harris và cộng sự, 1993;
Aleshin và cộng sự, 1994, 1996; Stoffer và cộng sự, 1995) và Saccharomycopsis
fibuligera (Sevcik và cộng sự, 1998), và 2 enzyme phân giải đường, Glu 19 và Glu
400 (enzyme từ Aspergillus) là chìa khóa để xúc tác các phản ứng còn lại. Tiếp
theo là enzyme thủy phân đường có trong Aspercillus niger (Chritensen và cộng
sự, 1996; Frandsen và cộng sự, 1996) nó là một bản sao nhỏ của Aspercillus
awamori.
10
5. Nhóm GH31
Một số enzyme phân hủy đường thì còn có trong nhóm GH13 cùng với α-
glucosidases, α-xylosidases và glucan lyase (Yu và cộng sự, 1999; Lee và cộng sự,
2003; 2005b). những enzyme này thì theo cơ chế của nhóm GH-H (Chiba, 1997;
Nakai và cộng sự, 2005). GH31 thì nằm trong nhóm GH-H bởi vì có chuỗi tương
đồng giữa GH31 và enzyme GH13 (Rigden, 2002). Gần đây có một số giả thuyết
chống lại cấu trúc 3 chiều của GH31 α-xylosidase trong Escherichia coli
(Lovering và cộng sự, 2005) và α-glucosidase trong Sulfolobus solfataricus ( Ernst
và cộng sự, 2006).

Fig. 6. Cấu trúc ba chiều của
α−
xylosidase từ Escherichia coli
6. Họ GH57
Trong thời gian dài họ GH57 đã trở thành họ phổ biến nhất của nhóm GH,
thu hút nhiều nhà khoa học hơn 15 năm trước đây chuỗi α – amylase bền nhiệt từ
vi khuẩn ưa nhiệt Dictyolomus thermophilim đã được công bố. Mặc dù trong thực
tế chuỗi α–amylase này đã được mã hoá sự phân tích không phát hiện ra bất kỳ sự
11
tương đồng nào với chuỗi α–amylase sau này, một chuỗi mã hoá α–amylase tương
tự từ hyperthormophilic archaeon, Pyrococus furiosus đuợc quyết định hai chuỗi
này trở thành cơ sở của họ phân giải tinh bột mới GH57, thiết lập 1996. Trong một
vài năm trước khi hoàn thành bộ gen của một số vi sinh vật nhỏ đã trở thành chuỗi
họ GH57 đã được mở rộng. Nó trở thành thành viên của enzyme sinh học. Hầu hết
chúng có từ hyperthormophilic archaeon. Hiện tại họ GH57 bao gồm hơn 100
thành viên và 5 enzyme: α–amylase, α–galactosidase, amylopullulanase, nhánh
enzyme và 4–α–glucan. Chỉ có 10% của họ chuỗi là enzyme, tất cả các cái khác là
thuộc giả thuyết là protein không có các hoạt tính đã biết. Các trình tự trong GH57
không đồng nhất: một số chỉ có khoảng ít hơn 400 cấu tử, số khác có thể lên đến
1500 cấu tử.
Fig. 7. Cấu trúc ba chiều của
4−α−
glucanotransferase từ Thermococus litoralis
12
Cấu trúc thông tin cho thành viên GH57 thì hiếm, đến bây giờ thì chỉ có cấu
trúc nhóm 4–α–glucan từ Thermococus litoralis và enzyme AmyC từ Thermotoga
maritima được xác định , cả hai phát hiện xoắn (α)–barrel. Như vậy họ GH57 duy
trì cấu trúc cho liên kết α–glycosidic.
Thông tin mới về GH57 nảy sinh từ a biosinformatic học tập trung và giữ
gìn chuỗi xúc tác còn lại.

13
VIỆC SỬ DỤNG TINH BỘT SẢN XUẤT
ENZYME TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
1. Tổng quan
Tinh bột thành phần chính của nhiều sản phẩm nông nghiệp như hạt ngũ
cốc, khoai tây, gạo… được dự trữ trong tế bào của cây như là nguồn nguyên liệu
dự trữ cho cơ thể ở dạng các hạt nhỏ không tan trong nước lạnh. Cacbonhydrat này
là thành phần chính của nhiều loại thức ăn như bánh mì và nhiều loại bánh khác
hay thêm vào các loại thực phẩm làm cho nó có chức năng như chất làm đặc, dịch
nước dính, lớp phủ bề mặt các thiết bị, gel kết dính và mở biến tính. Các hạt nhỏ
tinh bột đuợc cấu tạo bởi hai loại phân tử D–α–gluco còn gọi là amylose và
amylopectin, hầu hết tất cả là các glucose phần còn lại được liên kết bởi chuỗi α–
1,4 glycosidic, trong khi đó trong amylopeptin chỉ có 5% cabonhidrat còn lại là sự
tham gia của α–1,6 liên kết tạo thành các nhánh. Hàm luợng của amylose và
amylopectin phụ thuôc vào từng loại cây. Ví dụ: tinh bột lúa mì chứa 5% amylose
trong khi đó tinh bột ngũ cốc chứa hơn 97 – 99% amylopectin. Lượng tinh bột là
nguồn gốc làm nên sự khác nhau về kích cỡ hình dạng và cấu trúc các hạt
polysaccaric, sức trương lên của chúng, gelatin hoá nhiệt độ, este hoá với axit
phophoric và tổng số lipid và nhiều phức hợp khác cái được dữ lại trong
hydropobic chuỗi xoắn amylose.
Fig. 1. Enzyme làm giảm giá trị tinh bột
14
Chức năng của tinh bột còn được mở rộng hơn có thể đạt được trong hoá
học hay hoạt tính enzyme. Phương pháp quan trọng nhất của quá trình sản xuất
enzyme từ tinh bột là sự sự sản xuất cyclodextrin và hydrolysis của tinh bột trộn
lẫn với cabonhidrat đơn giản (Fig.1). Các sản phẩm này đựơc sử dụng trong nhiều
thực phẩm khác nhau như các loại nước uống nhẹ, bánh mứt, thịt, kẹo trái cây,
chất bảo quản Hơn thế nữa, glucose luôn sản xuất thành tinh bột biến thành
nguyên liệu chất đốt và nhiều sản phẩm khác bởi men hay vi khuẩn lên men, đồng
phân glucose. Fuctose được sử dụng như chất làm ngọt trong nhiều sản phẩm thức

ăn và thích hợp cho người bệnh tiểu đường hơn là sử dụng đường thông thường.
2. Enzyme thủy phân tinh bột
2.1. α-amylases
Sự giảm phẩm chất công nghiệp của tinh bột thường được bắt đầu bởi α-
amylases, một enzyme rất phổ biến trong vi sinh vật. Cùng với các enzyme thủy
phân tinh bột khác (như pullulanases), α-amylases bao gồm bởi một nhóm 13
glycosyl hydrolase (Henrissat and Bairoch, 1996) được đặc trưng bởi hình dạng
(α,β)
8
-barrel. Cấu trúc và chức năng bề ngoài của α-amylases đã được nghiên cứu
bởi Nielsen và Borchert năm 2000 và MacGregor 2001. Enzyme chứa một khe để
kết hợp với cơ chất, khe này có thể đủ chỗ cho 4-10 phân tử glucose của cơ chất.
Tuy nhiên sự tác động qua lại của oligosaccharides với một vài mảnh vỡ tạo ra sự
kết hợp nhiều điểm dẫn đến kết quả tạo ra thứ tự đúng của các phân tử chất nền,
hướng đến các vùng xúc tác. Sự khác biệt giữa số mảnh vỡ được kết hợp lại và các
vị trí xúc tác xác định nét đặc trưng của chất nền, chiều dài của đoạn
oligosaccharides được tạo ra sau thủy phân và cacbonhydrat sẽ xác định sản phẩm
cuối cùng.
Sự liên kết của cơ chất không đủ cho xúc tác khi mà tất cả glucose còn lại
của chuỗi oligosaccharide thoát ra khỏi vùng xúc tác. Hiện tượng này chỉ xảy ra
trong trường hợp có sự phát triển của sản phẩm thủy phân phân tử oligosaccharide
mà phân tử oligosaccharide quá ngắn để đảm nhận vị trí trong chất nền. Sự liên kết
không thích hợp này tạo ra sự phá hủy nhanh chóng trong giai đoạn cuối của phản
ứng và cũng giải thích sự khác nhau của cacbonhydrate, sản phẩm cuối cùng được
15
sinh ra từ α-amylases tạo ra từ nhiều nguồn khác nhau. Trong lĩnh vực khác phân
tử α-amylases có vai trò duy trì cấu trúc của protein. Một trong số đó được gọi là
“the starch-binding domain”, có lực liên kết của những hạt tinh bột trong enzyme,
tinh bột có thể thái hóa mà không cần có sự gelatin hóa. Sự khác nhau về cấu trúc
dẫn đến sự đa dạng về sự hoạt động của enzyme, tính ổn định, phản ứng lai các

điều kiện và đặc trưng của chất nền, với sự thay đổi của cả hai thì ưu tiên cho
chuỗi dài và có khả năng phân giải liên kết α-1,4 thành α-1,6 trong phân tử
amylopectin. Ví dụ nhiệt độ hoạt động tối ưu của vi khuẩn α-amylase trong phạm
vi từ 25-95°C. Ion canxi đóng vai trò quan trọng trong việc nuôi dưỡng toàn bộ
cấu trúc xúc tác hoặc điểm liên kết chất nền trong α-amylase, amylopullulanases
và vài glycosyl hydrolases khác. Vì vậy thêm muối canxi vào để tạo hỗn hợp có
tác dụng cải tiến hoạt động và độ bền của enzyme. Tuy nhiên nếu cho quá mức
lượng ion canxi sẽ gây ra tác dụng làm hạn chế và làm giảm sút hoạt động của nó.
α-amylase xúc tác chia nhỏ liên kết α-1,4 glycosidic ở vùng trong của phân tử do
vậy nó là nguyên nhân gây ra sự giảm sút nhanh chóng trọng lượng và tính nhớt
trong chất nền của phân tử. Những enzyme làm nhiêm vụ nội thích ứng có thể
phân chia hóa lỏng bên trong hoặc saccharyfying, α-amylase ưu tiên phân rã nhóm
chất nền có nhiều hơn 15 hoặc 4 đơn vị glucose, tách biệt ra. Kéo dài sự thủy phân
của amylose tạo ra maltose, maltotriose và oligosaccharide có chiều dài khác nhau,
thỉnh thoảng xảy ra ở giai đoạn thứ hai trong phản ứng phân giải ngược glucose từ
maltotriose. Tuy nhiên tốc độ phản ứng bị giảm bớt khi enzyme chỉ có tác dụng
trên một đoạn nhỏ phân tử oligosaccharides. Một vài enzyme α-amylases ví dụ
như là từ Pyrococcus furiosus, không thể giải phóng glucose, maltopentaose trong
chất nền quá nhỏ để bị thủy phân bởi enzyme. Sự thủy phân của amylopectin hoặc
glucogen sinh ra glucose, maltose và maltooligosaccharide thêm vào chuỗi “α-
limit dextrin” chứa đựng nhiều hơn 4 hoặc nhiều hơn glucose những chất còn lại
trong vùng lân cận của chuỗi α-1,6-glycosidic có quan hệ với một nhánh của phân
tử polysaccharides. Trong khi xúc tác thủy phân bởi những enzyme thuộc nhóm
hydroxyl thì glycosidic bị phân giải giữ lại cấu hình α mà không giữ lại cấu hình β-
amylase và glucoamylase, nó có họ hàng với nhóm enzyme vì nó đảo ngược cấu
hình β.
16
Fig. 2. Cấu trúc của
α−
amylase

α-amyase được sử dụng trong quá trình công nghiệp với những điều kiện
vật lý, hóa học gồm nhiều loại khác nhau. Do đó mỗi enzyme sẽ gắn riêng rẽ, mỗi
quá trình yêu cầu phải riêng biệt. Enzyme chịu được nhiệt độ cao thỉnh thoảng
được mong muốn để nâng cao nhiệt độ gelatinisation tinh bột, giảm bớt tính đặc
sệt, xúc tác thúc đẩy phản ứng nhanh hơn, giảm bót sự mất mát của vi khuẩn gây ô
nhiễm môi trường. Hầu hết α-amylase chịu nhiệt thường được sử dụng trong quá
trình công nghệ sinh học thì được sản xuất bởi Bacillus licheniformis. Nó có thể
hoạt động được một vài giờ ở nhiệt độ trên 90°C dưới những điều kiện của quá
trình thủy phân tinh bột công nghiệp. Nguồn gốc chức năng của α-amylase hoạt
động được ở nhiệt độ cao là vi khuẩn cổ siêu ưu nhiệt. Enzyme ngoại bào của
Pyrococcus woesei hoạt động ở 40-130°C vói điều kiện thuận lợi nhất là 100°C và
pH 5,5. Enzyme α-amylase nội bào cùng chung một loại, Pyrococcus furiosus,
17
hoạt động mạnh nhất ở nhệt độ tương tự nhưng ở pH 6,5-7,5. Tuy nhiên quá trình
sử dụng α-amylase được giữ cho hoạt động ở pH 4,0. bởi sự tương phản này α-
amylase chịu nhiệt thường được sử dụng trong việc hóa đường tinh bột ở nhiệt độ
thường, như trong công nghệ sản xuất rượu, chuẩn bị quá trình lên men trong nhà
máy rượu cần ở trong điều kiện là bột nhào hoặc thêm vào một ít xà phòng.
2.2. Enzyme thủy phân
Có hai nhóm chính của enzyme thủy phân có khả năng thủy phân liên kết α-
1,6-glucosidic trong các amylase, glycogen, pullulanase và các kiểu
oligosaccharides. Đầu tiên là pullulanases đặc biệt tấn công vào liên kết α-1,6 giải
phóng chuỗi oligosaccharide bị bao quanh bởi liên kết α-1,4. Thứ hai là
neopullulanases và amylopullulanases nó tác dụng lên cả hai liên kết α-1,4 và α-
1,6.
Pullulanase thường được thu nhận từ thực vật như: gạo, lúa mạch, yến
mạch, đậu, từ vi khuẩn như: Klebsiella, escherichia, Streptococus, bacillus và
Streptomyces. Những enzyme này hơi nhạy cảm về nhiệt. Các enzyme có giá trị
thương nghiệp thu được từ Klebsiella pnuemoniae hoặc Bacillus acidopullulyticus
nên sử dụng ở nhiệt độ không quá 50-60°C. Tuy nhiên nghiên cứu về năng suất

của enzyme thủy phân chịu nhiệt đang tiến triển tốt bởi vì enzyme trong sự chuyển
hóa tinh bột thường được thực hiện ở nhiệt độ cao. Pullulanase hiếm được tu nhận
từ vi sinh vật chịu nhiệt. Tuy nhiên, vài nghiên cứu cho thấy nguồn pullulanases
chịu nhiệt là từ vi khuẩn earobic, vi khuẩn chịu nhiệt Thermus caldophilus, nó tổng
hợp enzyme tốt nhất ở 75°C, pH 5,5 và giữ hoạt tính cho đến 90°C.
Hầu hết enzyme thủy phân chịu được nhiệt thuộc về nhóm
amylopullulanase, nó phân bố rộng rãi trong vi khuẩn Archara chịu nhiệt và được
tách ra từ Bacillus Subtilis, Thermoanaerobium brockii, Clostridium
thermosulphuricum và Thermus aquaticus. Enzyme từ Pyrococcus woesei có hoạt
tính mạnh nhất ở 105°C và pH 6,0 là amylopullulanases có khả năng chịu nhiệt tốt
nhất được biết đến. Thermostable amylopullulanasecos giá trị tạo thành thuốc tẩy,
bột giặt từ khi nó xúc tác cả hai phản ứng tốt như là phản ứng hóa lỏng. tuy nhiên
18
các ứng dụng đó có giới hạn bởi vì amylopullulanases có nguồn gốc từ vi khuẩn
thường hiếm hoạt động ở pH kiềm.
2.3. Amylase hoạt động bên trong
Hai loại Hydrolases hoạt động từ bên trong thường được dùng để hồ hóa
đường: β-amylases(EC 3.2.1.2) và glucoamylases (EC 3.2.1.3). Cả hai hoạt động
trên glycosilic liên kết ở phần đuôi không biến đổi của amylose, amylopectin và
phân tử glycogen, sản xuất cacbonhydrat có phân tử lượng thấp trong β- anomeric.
Ý nghĩa sản phẩm cuối cùng của quá trình thủy phân gây xúc tác bởi β-amylases là
maltose. Trong khi glucoamylase (amyloglucosidase) sản sinh ra gluco. Cấu trúc,
β-amylases và glucoamylases được Henrissat và Bairoch (1996) sắp xếp vào 14,
15 họ theo thứ tự. Trong khi β-amylase có một (α/β)
8
giống α−amylases,
glucoamylases thì tiêu biểu bởi cấu trúc (α/α)
6
.
Tất cả các β-amylases không có khả năng tách liên kết α−1,6 và sản phẩm

cuối cùng gồm maltose và “dextrin β-giới hạn”. Vì vậy, sự suy thoái của
amylopectin thì không hoàn toàn , dẫn đến chỉ 50-60% biến đối của maltose. Ngay
cả trong trường hợp của amylose, mức lớn nhất của hydrolysis là 75-90% vì
polysaccharide này cũng có một cấu trúc nhánh yếu ớt. Sự tích lũy dextrin β-giới
hạn thì không được ước muốn bởi vì nó làm tăng thêm tính dính của maltose. β-
amylases tìm thấy ở thực vật bậc cao, như lúa mạch, lúa mì, đậu nành, và một số
giống thuộc Pseudomonas, Bacillus, Streptococcus và một số loài vi sinh vật.
Những enzym này hiếm thấy ở sinh vật ưa nhiệt. Hiện nay sản xuất β-amylases
không ổn định ở nhiệt độ khoảng 60
0
C. Áp dụng của enzyme có sức chịu được
nhiệt tốt hơn, enzyme hoạt động trong môi trường có tính acid yếu sẽ làm chậm
thời gian hóa đường và có thể giới hạn của sự rủi ro phản ứng nâu hóa không
mong muốn ở kiềm hay pH trung tính. Shen và các cộng sự (1988) đã báo cáo rằng
β-amylase từ Clostridium thermosulfurigenes là một sự chọn lựa , tự khi nó biểu
độ mức hoạt động tối đa ở 75
0
C và mức pH rõ ràng từ 4-7.
Glucoamylases tách chọn lọc liên kết α−1−4 và cũng có thể tách liên kết
α−1,6−glycosidic ở mức độ thấp. Kết quả, glucoamylases có khả năng mang đi
hầu hết sự thoái hóa của việc hồ hóa glucose. Sự cô glucose trong phản ứng trung
19
bình vượt 30-35% glucoamylases có thể gây xúc tác phản tác dụng ngược lại sự
định hình maltose, Isomaltose và những chất phụ khác, bằng cách đó đã làm suy
giảm đi sản lượng cuối của quy trình. Glucoamylase được phân bố rộng rãi giữa
cây cối, động vật, và vi sinh vật ưa nhiệt như là Saccharomyces, Endomycopsis,
Aspergillus, Penicillium, Mucor và Clostridium. Nói chung, enzyme bắt đầu như
vậy hoạt động cao nhất ở từ 45–60
0
C và ở pH 4.5–5.0, giống như β-amylases,

glucoamylase thì hiếm thấy ở nhiệt độ này .
3. Sự chế biến enzyme từ tinh bột và thức ăn chứa tinh bột
3.1. Sản phẩm đạt được trong thủy phân tinh bột
Enzyme thủy phân tinh bột rất phổ biến, được sử dụng thêm vào để tẩy
sạch, hóa lỏng tinh bột và hình thành dextrin khi nướng. Chúng được thêm vào để
làm hỏng tinh bột, saccharose thêm vào trong dịch mía đường, và gây cản trở sự
lọc. Sự khám phá và sử dụng các enzyme hoạt động khác nhau và chất nền đặc
trưng riêng biệt từ sự đa dạng về nguồn vi sinh vật bằng sự nhân dòng gen và kỹ
thuật protein đã đạt được kết quả trong sự phát triển của vài thành phẩm tinh bột
của một số cacbonhydrat khác nhau và sở hữu chức năng. Thu được sản phẩm thủy
phân thường được phân chia theo hai nhóm miêu tả chính: sự chuyển đổi tinh bột
ở mức độ chậm hay cao. Ở nhóm đầu tiên thì những maltodextrin đó chuẩn bị bởi
sự thủy phân giới hạn (DE10-20) của tinh bột gelatinised ở trong phản ứng nhiều
khi gây xúc tac bởi α−amylases chịu được nhiệt, không có sự hồ hóa đường theo
sau, Maltodextrin cung cấp cho một vài ứng dụng thì được sản xuất thêm nữa bởi
enzym debranching để dời chuỗi bên canh của các phân tử amylopectin theo cách
đó để sản xuất chuỗi oligosaccharides. Thành phần chính của sản phẩm thì trọng
lượng khoảng 75-96% trọng lượng khô, oligosaccharide chứa đựng nhiều hơn 4
loại glucose còn lại. Maltodextrin có sở hữu những chức năng có ích, ví dụ làm
cho hút ẩm chậm, làm cho tính dẻo cao, khả năng làm cho tinh thể chậm đóng
băng trong kem và thực phẩm đông lạnh khác. Những khả năng này làm cho chúng
phù hợp với sự chính xác của những lớp vỏ khác nhau, sự cải thiện được lặp đi lặp
lại và sở hữu ràng buộc với việc sản xuất thức ăn, giữ được độ ẩm trong đường
dạng mềm hay rắn. Maltodextrins cũng đính vào như chất gắn kết vỏ. Để bảo vệ
20
hương vị lớp vỏ từ quá trình oxi hóa khử hay lipid thay thế trong sản phẩm có độ
béo thấp. Mục đích này, độ đặc xánh tinh bột với múc độ cao hơn của thủy phân
(DE-20-70) và chiếm khoảng 40-78% của oligosaccharides lớn hơn maltotetrase
có thể sử dụng. Chất thủy phân được thấy trong dung dịch dẻo, và tăng thêm sức
chịu đựng của gel tinh bột đến sự suy giảm, ngăn cản sự kết tinh của sucrose.

Chúng thường được lợi dụng cho việc làm cho sản phẩm thức ăn trở nên nhiều
hơn.
Thúc đẩy thủy phân tinh bột là quá trình có nghĩa, có giá trị của maltose và
glucose có thể dành được kéo dài 48-96h của quá trình hóa đường. Maltose là
thành phần chính của chất thủy phân, gọi là maltose điểm cao, maltose cực độ và
syrup chuyển hóa cao bao hàm cả chất nền khô 35-40%, 70-85 % và 30-47% của
cacbonhydrat này. Tách biệt ra theo thứ tự. Sự chuyển hóa cao syrup cũng bao
hàm một số lượng lớn glucose từ 35 % xuống 45% trên nền tảng khô. Chất thủy
phân bao hàm cả maltose thì thường sử dụng như chất làm ngọt, mùi vị, và làm
tăng vị, chất điều hòa ẩm, chất ổn định bảo vệ chống lại sự kết tinh của sucrose
trong bánh kẹo tốt như trong bánh kẹo tốt như cryoprotectant hạn chế sự hình
thành đá tinh thể trong trong thức ăn đông lạnh. Hóa đường maltose mức độ cao có
tính dẻo thấp và phép nghiệm ẩm, vị ngọt nhẹ. Những sản phẩm này cũng được sử
dụng thay thế sucrose trong thức ăn cho người mắc bệnh tiểu đường và cho sự
tổng hợp maltulose hay maltitol cái mà sử dụng như loại đường chứa ít calorie.
Gần đây cũng có một sự phát triển khác cho đường hóa maltose hay sự hòa tan
maltooligosaccharide dành được suốt quá trình sản xuất tinh bột là sự sản xuất
trehaloza và cyclodextrin.
Sở hữu đặc biệt của hồ hóa glucose cao là sự tham gia của chúng và sự tăng
cường của sự phản ứng Maillard. Phát triển sự thích thú các món ăn và màu sắc
của thịt rán hay thức ăn nướng. Bên cạnh việc áp dụng thức ăn có thêm hồ hóa
glucose thì cũng converted into fructose. Khả năng đồng phân hóa phụ thuộc vào
thành phần cơ chất. Về mặt lý thuyết mà nói thì glucoamylase có thể hoàn toàn
thủy phân amylose thành glucose nhưng giới hạn ở mức độ của glucose trong sản
phẩm cuối cùng là lý do bời maltose tổng hợp và bởi sự phản tác dụng cái mà
đứng đầu trong việc hình thành maltose. Isomaltose và α−1,6−oligosaccharides,
21
Maltulose thì tích lũy trong sản phẩm vì glucoamylases không tách ra khỏi mối
rành buộc glycosidic giữa glucose và fructose. Sự tổng hợp maltulose không công
bằng có thể bị loài trừ khi saccharification được gây xúc tác ở pH thấp hơn 6.0.

3.2. Sản phẩm của quá trình thủy phân tinh bột
Có hai bước cơ bản trong thủy phân tinh bột qua enzyme là sự hóa lỏng và
hóa đường. Trong suốt quá trình hóa lỏng những hột tinh bột đã cô đặc (30 – 40%,
w/v) được nấu thành chất keo ở nhiệt độ cao (90 – 100
o
C). Thêm vào đó một ít
amylase ở giai đoạn gia nhiệt để hòa tan và tránh tăng độ nhớt nhanh chóng,
nguyên nhân do sự giảm hoạt tính của amylase do các hột tinh bột nở ra. Enzyme
thủy phân amylose nhờ enzyme α−amylase cho đến khi sản phẩm của chuỗi dài
phản ứng khoảng 10–20 đơn vị (gốc) glucose. Tại điểm đó, những mảnh vỡ tinh
bột còn lại liên kết tốt với enzyme. Kết quả của sự thủy phân amylopectin không
chỉ trong việc sản xuất hỗn hợp maltooligosaccharides, như là sự thủy phân
amylose, mà những mảnh vỡ tinh bột còn chứa lien kết α−1,6 nó không thể bị tách
ra bởi α−amylose. Việc nghiên cứu đã được hoàn thành trên sự cố định của
α−amylose trên các sự khuyến khích khác nhau. Tuy nhiên, tỉ lệ phản ứng được
tìm thấy bị ảnh hưởng mạnh mẽ, nguyên nhân do sự hạn chế phổ biến bởi khối
lượng phân tử của chất nền và độ keo dính của dung dịch. Các enzyme thủy phân
glycosyl khác không hoạt động trên tinh bột nhưng sự cải thiện sản lượng trên quá
trình này làm xylanases and cellulases. Cả hai đòi hỏi phải có trong quá trình phân
tách liên kết β–1,4 glycosis nối với phần còn lại của D–glucose hoặc D–
xylopyranose trong cellulose và xylans tương ứng. Xylanase giảm sự keo dính của
hạt tinh bột do arabinoxylans & xylans khác. Trong khi celluloses ảnh hưởng một
cách xác thực lên tính có thể lọc của sản phẩm cuối của quá trình thủy phân tinh
bột trong trường hợp có các sợi cellulose.
Giai đoạn đường hóa được thực hiện ở nhiệt độ thấp hơn và dẫn đến sự thủy
phân của oligosaccharides tạo thành glucose hoặc maltose trong phản ứng dưới sự
xúc tác của glycoamylase hoặc β–amylase tương ứng. Sản lượng của quá trìnhthủy
phân tinh bột có thể được tăng lên nhờ sử dụng glucoamylase hoặc β–amylase
22
trong sự kết hợp với pullulanase hoặc debranching khác. Nhìn chung, ích lợi của

pullulanase làm tăng sản lượng glucose đến 94%.
Fig. 3. Sơ đồ quá trình sản xuất siro glucose và maltose
23
Khi dịch hóa tinh bột được hoàn thành gần 100
o
C ở đa số chu trình công
nghiệp, thermostall α−amylase được sử dụng. Các enzymes này được phổ biến
trong số vi khuẩn chịu nhiệt và archea, và gen ghi lại mật mã vài gen được sinh sản
vô tính và thể hiện trong vật chủ. Termamyl thu nhận từ Bacilluss licheniformis, và
α−amylase từ nhiều vi sinh vật khác nhau được sử dụng cho quá trình dịch hóa
tinh bột diễn ra ở nhiệt độ cao trên 90
o
C và pH 5.5 – 6.0 . Những điều kiện này
không thích hợp cho các enzyme glucoamylases hoặc β−amylases được sử dụng
cho bước tiếp theo, nó nhạy cảm về nhiệt độ và không hoạt động trên 60
o
C.
Enzyme chịu nhiệt bị giới hạn nghĩa là sự nguội nhanh chóng của substrate được
đòi hỏi trước quá trình xa hơn có thể tiếp tục nhưng nó dẫn đến sự gia tăng độ nhớt
của phản ứng kết hợp và giảm sản lượng cuối của quá trình. Khi pH tự nhiên của
hạt tinh bột khoảng 4.5, nó có thể đạt được giá trị mong muốn cho hoạt tính cao
nhất của enzyme trong quá trình hóa lỏng và sau kết tủa đến 4.5 trước quá trình
đường hóa. Sự cần thiết của nhiệt độ và sự điều chỉnh pH làm tăng giá trị của quá
trình.
Bước phát triển quan trọng ta có thể tiến hành giảm còn một bước. Nó được
thực hiện bằng enzyme α−amylase có sức bền ở nhiệt độ cao nó có thể hoạt động
của pH thấp so với enzyme từ Bacillus licheniformis và không đòi hỏi muối canxi
để hoạt động. Cải thiện tính chịu nhiệt tránh sử dụng thêm α−amylase trong suốt
quá trình hóa lỏng để thay thế, nó bị phá hủy bởi sự xử lý ở nhiệt độ cao.
α−amylase từ các vi sinh vật chịu nhiệt có nhiều triển vọng, nhưng không enzyme

nào được sản xuất cho thương mại. Hơn nữa, enzymes oligosaccharecle xúc tác
quá trình đường hóa dưới điều kiện thích hợp với nó được sử dụng cho hoạt tính
α−amylase là cần thiết. Nó có thể làm dễ dàng gắn tất cả các enzymes với nhau
ngoài sự đòi hỏi điều chỉnh nhiệt độ và độ pH trước quá trình hóa lỏng và đường
hóa. Nghiên cứu mới gần đây cho thấy the oligosaccharides được giảm trong lúc
hoạt tính α−amylase được kéo dài trên tinh bột, có thể thủy phân bằng enzyme
chịu nhiệt α−glucosolase. Những enzyme này hoạt động giới hạn không giảm
α−1,4 và đến phạm vi thấp hơn liên kết α−1,6 glucoses, một dạng glucose như sản
phẩm cuối. Hầu hết liên kết α−glucosidase thu được từ thermophiles và
24
mesophiles hoạt tính được thể hiện rõ nhất đối với maltose và isomaltose. Tuy
nhiên, hoạt tính đáng chú ý chống lại maltooligosacchases làm cho các enzyme
này phù hợp cho việc sử dụng vào bước cuối cùng giảm tinh bột thay vì thêm
glucoamylases nhạy cảm với nhiệt độ. Đặc biệt thích hợp là các α−glucosidaser
với khả năng thủy phân được tăng của liên kết α−1,6 tìm thấy ở nhánh của phân tử
amylopectin. Legin cùng với cộng sự (1998) chứng minh tính khả thi việc sản xuất
siro glucose sử dụng enzyme chịu nhiệt α−glucosiclase từ chủng Thermococus
hydrothermalis với α−amylase & pullulanases. Chúng ta có báo cáo về lựa chọn
nguồn enzyme chịu nhiệt nhưng có chưa hoạt tính α−glucosidare là halotolerant,
không hình thành bào tử vi khuẩn Thermis thermophilus có ở biển và trong đất
suối nước nóng. Một nửa cuộc sống của enzyme được ủ ở 85
0
C trong khoảng 2h,
và ở 90
o
C không thấy hoạt động còn lại 30 phút. Ứng dụng “Thermozymes” cho
quá trình đường hóa tinh bột tăng sự thay đổi sản lượng, tăng khả năng hòa tan và
giảm độ nhớt của dung dịch. Hơn nữa, enzyme chịu nhiệt hoạt động ở mức độ thấp
khi nhiệt độ giảm, thuận lợi kết thúc phản ứng đơn giản bởi sự làm nguội. Sự lựa
chọn cho quá trình sử dụng enzyme chịu nhiệt α−amylase là sự gắn vào của endo–

glucanase nó hoạt động tích cực đối với tinh bột tự nhiên, như ví dụ glucoamylse
từ Rhizopus sản phẩm.
3.3. Sự isomer hóa glucose
Sự isomer hóa tinh bột chuyển hóa glucose thành fructose làm tăng tính
ngọt của siro, nó thường được sử dụng trong nhiều sản phẩm thức ăn và đồ uống.
Ví dụ như độ ngọt hơn và tăng vị thơm của cam. Fructose có vị ngọt nhất trong số
tất cả carbonhydrates và phù hợp cho việc chế biến các sản phẩm có calorie thấp
chứa thành phần sucrose được giảm kết tủa, hay như chất ngọt cho bệnh đái tháo
đường bởi vì nó có thể chuyển hóa ngoài isulin. Sử dụng siro fructose như chất
phụ gia vào một số loại bánh, kết quả làm tăng mùi vị của bánh như kết quả của
phản ứng Maillard. Thêm vào đó, fructose hoạt động như chất ức chế sự kết tinh
nó giữ sucrose trong dung dịch vì vậy việc sản xuất bánh cần fructose trong quá
trình để giữ cấu trúc xốp.
25