đề tài QUY TRÌNH SẢN XUẤT ENZYME AMYLASE VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM (MALTODEXTRIN)

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

MÔN:
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG
CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
Đề tài:
QUY TRINHG SẢN XUẤT ENZYME AMYLASE
VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ THỰC
PHẨM (MALTODEXTRIN)
GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang
Nhóm thực hiện: 09
Thứ 5, tiết 7-8
UDCNSHTCNTP GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang
TP. Hồ Chí Minh, tháng năm 2015
BẢNG PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC
STT Họ tên MSSV Công việc
1 Phạm Thị Phượng 2005120296 Tìm hiểu về quy trình công
nghệ sản xuất enzyme, tổng
hợp word
2 Võ Thị Như Quỳnh 2005120279 Tìm hiểu về enzyme amylase,
làm powerpoint
3 La Thị Hoài Ân 2005120271 Tìm hiểu về quy trình sản
xuất enzyme, làm powerpoint
4 Nguyễn Thị Thanh Quyên 2005120243 Tìm hiểu về công nghệ sản
xuất maltodextrin, làm word
Nhóm thực hiện: 09 Trang 2
UDCNSHTCNTP GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang
MỤC LỤC
Phần 1: Tổng quan về enzyme amylase 5

1. Lịch sử nghiên cứu, định nghĩa 5
2. Phân loại, đặc tính, cơ chế tác dụng 5
Phần 2: Nguồn thu nhận enzyme amylase 10
1. Nguồn thực vật 10
1.1 Malt đại mạch 10
1.2 Lúa 10
2. Nguồn vi sinh vật 11
Phần 3: Quy trình công nghệ sản suất enzyme Amylase từ Aspergyllus Oryzae 13
Phần 4: Ứng dụng của enzyme amylase trong sản xuất maltodextrin 19
Phần 5: Các sản phẩm enzyme lưu hành và các nghiên cứu ứng dụng mới 32
Tài liệu tham khảo 34
Nhóm thực hiện: 09 Trang 3
UDCNSHTCNTP GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang
MỞ ĐẦU
Tinh bột là một sản phẩm tự nhiên quan trọng nhất có nhiều ứng dụng trong kỹ
thuật và trong đời sống con người. Các nước trên thế giới thường sử dụng nguồn tinh
bột từ khoai tây, lúa mì, ngô, còn nước ta sử dụng nguồn tinh bột từ gạo và khoai mì
là chủ yếu. Quá trình thủy phân tinh bột gồm hai giai đoạn chủ yếu là giai đoạn hồ hóa
và giai đoạn đường hóa. Để thực hiện thủy phân tinh bột người ta thường sử dụng hai
cách: thủy phân bằng acid và bằng enzyme. Quá trình thủy phân tinh bột từ lâu người
ta đã sử dụng acid HCl và acid H
2
SO
4
. Nhưng thực tế cho thấy thủy phân bằng acid rất
khó kiểm soát và thường tạo sản phẩm không mong muốn và không đáp ứng tiêu
chuẩn an toàn thực phẩm. Vì vậy việc việc sử dụng enzyme để thủy phân tinh bột là
một sự phát triển tất yếu của lịch sử.
Enzyme amylase được tìm ra đã góp phần quan trọng cho nhiều ngành công
nghiệp chế biến thực phẩm. Enzyme amylase có thể tìm thấy ở nhiều nguồn khác nhau

như amylase từ thực vât, động vật và vi sinh vật. Amylase ngày càng được ứng dụng
rộng rãi ở quy mô công nghiệp thay thế cho acid. Hiện nay, các nhà sản xuất có thể sử
dụng amylase có khả năng chịu nhiệt cao mà không bị mất hoạt tính, chẳng hạn
amylase được tách triết từ vi sih vật, cụ thể là các vi khuẩn chịu nhiệt được phân lập
từ những suối nước nóng. Ngoài ra, amylase còn có nhiều ưu điểm hơn khi sử dụng
acid thủy phân tinh bột: năng lượng xúc tác thấp, không yêu cầu cao về thiết bị sử
dụng, giảm chi phí cho quá trình tinh sach dịch đường.
Nguồn amylase có thể lấy từ mầm thóc, mầm đại mạch, hạt bắp nảy mầm hay từ
nấm mốc,…Nuyên liệu sản xuất là gạo, bắp, khoai mì,…Đây là những nguồn nguyên
liệu dễ tìm, rẻ tiền và có thể dễ dàng tìm thấy ở nước ta. Do đó, đây là một lới thế và
hướng phát triển mạnh làm cơ sở cho nhiều ngành khác phát triển.
Nhóm thực hiện: 09 Trang 4
UDCNSHTCNTP GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang
PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ ENZYME AMYLASE
1. Lịch sử nghiên cứu, định nghĩa
Vào đầu thế kỷ XIX, các nhà nghiên cứu đã tách được các chất gây ra quá trình
lên men. Năm 1814 Kirchoff, viện sĩ Saint Petercburg đã phát hiện nước chiết của
mầm đại mạch có khả năng chuyển hóa tinh bột thành đường ở nhiệt độ thường. Đây
là công trình đầu tiên thu được chế phẩm ở dạng dung dịch và lịch sử enzyme học
thực sự bắt đầu từ đây. Năm 1833, hai nhà khoa học người Pháp là Payen và Pessoz
đã chứng minh chất có hoạt động phân giải tinh bột thành đường có thể tách được ở
dạng bột. Thí nghiệm được tiến hành bằng cách cho etanol vào dịch chiết của lúa đại
mạch nảy mầm thì thấy xuất hiện kết tủa. Kết tủa được hình thành này có khả năng
chuyển hóa tinh bột và nếu đun kết tủa này sẽ mất tác dụng chuyển hóa. Danh từ
diastase (từ chữ Latinh diastasis – phân cắt) là do Payen và Persoz dùng để gọi
enzyme lúc bấy giờ.
Các enzyme amylase thuộc nhóm enzyme thủy phân, xúc tác phân giải liên kết
nội phân tử trong nhóm polysaccharide với sự tham gia của nước.
R.R’ + H–OH → RH + R–OH
2. Phân loại, đặc tính, cơ chế tác dụng

2.1. Phân loại
Có 6 loại enzyme được xếp vào 2 nhóm: Endoamylase và Exoamylase
Enzyme amylase được phân loại theo sơ đồ sau:
Nhóm thực hiện: 09 Trang 5
UDCNSHTCNTP GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang
 Endoamylase
• Enzyme α-amylase (hay α - 1,4 – glucanohydrolase)
α -amylase có khả năng phân cắt các liên kết
1,4-glucoside của cơ chất một cách ngẫu
nhiên, là enzyme nội bào. α-amylase không
chỉ có khả năng phân hủy hồ tinh bột mà
còn có khả năng phân hủy các hạt tinh bột
nguyên vẹn.
•Enzyme khử nhánh
Khử trực tiếp: Pullulanase (α-dextrin 6-glucosidase)
Pullulanase là một trong những enzyme quan trọng nhất trong chế biến
tinh bột. Enzyme này được sử dụng trên một quy mô lớn trong glucose và
các ngành công nghiệp sirô maltose. Pullulanase là một loại enzyme rất
mạnh trong sự thoái hóa tinh bột thành glucose và maltose. Pullulanase
thủy phẩn α-1, liên kết 6-glycoside của chuỗi phân nhánh và phẩn α-1, 4-
glycoside.
Nhóm thực hiện: 09 Trang 6
Enzyme amylase
Endoamylase
Enzyme khử
nhánh
Exoamylase
α - amylase
Khử trực tiếp Khử gián tiếp
Maylo-1,6-glucosidase

Transglucosylase
(oligo-1,6-
glucosidase)
Pullulanase
(α-dextrin 6-
glucosidase)
β - amylase γ - amylase
UDCNSHTCNTP GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang
Khử gián tiếp:
Transglucosidase (oligo-1,6-
glucosidase) và Maylo-1,6-
glucosidase: enzyme này thủy phân
liên kết β-1,6-glucosidase trong
isomaltose, panose và các dextrin tới
hạn có thể chuyển hóa được có thể
lên men được.
 Exoamylase
 β-amylose (β-1,4 glucan-
maltohdrolase) xúc tác từ sự thủy phân
các liên kết 1,4-glucan trong tinh bột,
glucogen và poly saccharide phân cắt
từng nhóm maltose từ đầu không cắt
của mạch. Maltose được hình thành do
sự xúc tác của β-amylose có cấu hình β.
 γ-amylase (glucose amylase) có khả năng
thủy phân liên kết 1,4 lẫn 1,6-glucoside,
ngoài ra còn có khả năng thỷ phân liên kết
1,2 và -1,3-glucoside. Glucose amylase có
khả năng thủy phân hoàn toàn tinh bột,
glucogen, amylopectin, dextrin,…thành

glucose mà không cần có sự tham gia của
các anzyme amylase khác.
Nhóm thực hiện: 09 Trang 7
UDCNSHTCNTP GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang
2.2. Đặc tính
Khả năng dextrin hóa: Thủy phân tinh bột → dextrin +một ít maltoza
Dextrin có khả năng hoạt hóa cao đặc trưng cho tính chất của enzyme này.
Tính bền nhiệt: phân tử có 1 – 6 nguyên tử carbon tham gia vào sự hình thành ổn
định cấu trúc bậc 3 của enzyme.
Tính tan: enmylase dễ tan trong nước, dung dịch muối và rượu loãng.
Các enzyme amylase bị kìm hãm bởi các kim loại nặng như: Cu
2+
, Ag
+
, Hg
2+
Cơ chất tác dụng của enzyme amylase là tinh bột và glycogen
 Đặc tính riêng:
α-amylase có những đặc tính rất đặc trưng về cơ chế tác động, chuyển hóa tinh
bột, khả năng chịu nhiệt.
Thể hiện hoạt tính trong vùng acid yếu: nấm mốc có pH từ 4,5 – 4,9, nấm sợi có
pH từ 4,0 – 4,8 (có thể hoạt động tốt trong vùng pH từ 4,5 – 5,8) vi khuẩn có pH từ
5,9 -6,1 (pH <3 thì hoạt tính của enzyme α-amylase bị vô hoạt trừ enzyme của Aps.
Niger có pH từ 2,5 – 2,8)
α-amylase của nấm mốc có khả năng dextrin hóa cao tạo ra một lượng lớn
glucose và maltose.
Độ bền đối với tác dụng của acid cũng khác nhau, α-amylase của Aps. Oryzae bền
vững đối với acid hơn là α-amylase của malt và vi khuẩn Bac. Subtilis.
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 thích hợp của nó là 50
o
C và bị vô hoạt ở 70
o
C (Kozmina, 1991). 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,
ổn định cấu trúc bậc 3 của enzyme và duy trì hoạt động của enzyme. 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
cao hơn các enzyme khác.
Một số kim loại như: Li
+
, Na
+
, Cr
3+
, Mn
2+
, Zn
2+
, CO
2+
, Sn
2+
, Cr
3+
thì không có ảnh
hưởng mấy đến α-amylase.

Nhóm thực hiện: 09 Trang 8
UDCNSHTCNTP GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang
2.3. Cơ chế tác dụng
α-amylase có khả năng phân tách các liên kết α-1,4-glucoside nội mạch ở bất kỳ
vị trí nào trong phân tử tinh bột. Với cơ chất là amyloza, α-amylase cho sản phẩm
thủy phân chủ yếu là maltose (khoảng 87%) và một ít glucose (13%). Với cơ chất là
amylopectin, α-amylase chỉ thủy phân liên kết 1,4, không thủy phân liên kết 1,6. Sản
phẩm tạo thành là các dextrin phân tử thấp: maltose, glucose và isomaltose không cho
phản ứng với iod.
α-amylase hầu như không tác dụng lên tinh bột nguyên thể và tác dụng mạnh lên
tinh bột đã hồ hóa. Quá trình thủy phân xảy ra qua nhiều giai đoạn:
+ Giai đoạn 1 (dextrin hóa): chỉ một số liên kết trong phân tử bị thủy phân,
tạo thành một lượng dextrin , độ nhớt của hồ tinh bột giảm nhanh.
+ Giai đoạn 2 (đường hóa): các dextrin vừa tạo thành bị thủy phân, tiếp tục
tạo ra các dextrin phân tử thấp hơn, maltose, izomaltose và glucose.
β-amylose: đối với các chất amylose β-amylose thủy phân các liên kết glucozit
bắt đầu từ đầu không khử của mạch, tách dần, tách dần từng phần tử maltose ra khỏi
Nhóm thực hiện: 09 Trang 9
UDCNSHTCNTP GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang
cơ chất với hiệu suất 100%. Đối với các cơ chất amylopectin, β-amylose chỉ phân cắt
các liên kết 1,4 và cũng tách dần ra khỏi mạch các phân tử maltose bắt đầu từ đầu
không khử của mạch. Sự tấn công của của ezyme chỉ xáy ra ở phần thẳng của mạch và
bị dừng lại ở vị trí phân nhánh.
β-amylose không tác dụng lên tinh bột nguyên thể, chỉ tác dụng lên tinh bột đã hồ
hóa. Khác với α-amylose, β-amylose vẫn giữ được hoạt tính khi không có canxi.
Glucoamylaza: thủy phân các liên kết α-1,4 và cả 1,6-glucozit của phân tử tinh
bột và các polysaccarit khác tương tự.
Sựn thủy phân các cơ chất dưới tác dụng của glucosamylaza tiến hành một cách
tuần tự ở từng liên kết một, bắt đầu từ đầu không khử của mạch, tách dần từng phân tử
của lucoza, glucosamylaza cũng có khả năng thủy phân cả maltoza, azomaltoza và

dextrin.
PHẦN 2: NGUỒN THU NHẬN ENZYME AMYLASE
1. Thu nhận enzyme từ nguồn thực vật
Người ta đã biết cách chiết xuất enzyme từ hạt nảy mầm để sử dụng trong ngành
công nghiệp chế biến thực phẩm như: kẹo mạch nha, bia,…khi đó, hạt ngũ cốc được
cho nảy mầm, tách bỏ phần rễ và thân mầm, sấy khô ở nhiệt độ thấp và khi đó ta thu
được malt.
1.1. Malt đại mạch
Các enzyme thủy phân tinh bột trong đại mạch chủ yếu là α-amylase và β-
amylase, quá trình nảy mầm của đại mạch là giai đoạn chuyển hóa enzyme từ trạng
thái không hoạt động sang trạng thái hoạt động, đồng thời tổng hợp thêm hàng loạt
các enzyme mới, giai đoạn này cần chú ý không làm giảm nhiều chất khô của hạt, tạo
độ thông thoáng bằng cách đảo trộn. hạt đại mạch trước khi ngâm không có hoạt lực
của enzyme α-amylase, khi hạ trải qua 3 – 4 ngày trong giai đoạn nảy mầm thì hoạt
lực đạt tới mức cực đại vào ngày thứ 7. Sau đó sẽ giảm xuống.
1.2. Lúa
Hệ enzyme của lúa cũng tương tự như trong hạt đại mạch, trong quá trình nảy
mầm, hoạt động các enzyme tăng cao thúc đẩy quá trình sinh tổng hợp các loại
enzyme và quá trình sinh hóa gần giống đại mạch, chỉ khác về mức độ tạo thành
enzyme và tốc độ phản ứng.
Khi hạt chưa nảy mầm, các enzyme tồn tại ở dạng liên kết, khi hạt nảy mầm, chúng lại
chuyển sang hoạt động.
Nhóm thực hiện: 09 Trang 10
UDCNSHTCNTP GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang
2. Vi sinh vật
Trong ba nguồn thực vật, động vật, vi sinh vật thì vi sinh vật được sử dụng nhiều
nhất để thu nhậ enzyme. Cơ bản là do các lí do sau :
+ Có thể điều chỉnh quá trình tổng hợp enzyme dễ dàng hơn các nguồn khác.
+ Hệ enzyme từ vi sinh vật vô cùng phong phú.
+ Giá thành môi trường nuôi cấy đơn giản và rẻ tiền.

+ Tốc độ sinh sản rất nhanh.
+ Dễ kiểm soát quá trình sản xuất và mở rộng ở quy mô công nghiệp.
2.1. Vi sinh vật dùng để sản xuất enzyme amylase
2.1.1. Các giống vi sinh vật sản xuất enzyme amylase
Những chủng vi sinh vật tạo nhiều enzyme amylase thường được phân lập từ các
nguồn tự nhiên. Vi sinh vật tạo amylase được dùng nhiều hơn cả là : nấm sợi, giả nấm
me và vi khuẩn còn xạ khuẩn thì ít được sử dụng.
Các giống nấm sợi thường được sử dụng là giống nấm sợi Aspergillus, rhizopus.
Nấm men vè giả nấm men thuộc các giống : Candida, Saccharomyces, Edomycopsy,
Endomyces cũng tạo amylase.
Nhiều vi khuẩn có khả năng tạo lượng lớn amylase như : Bac.polymyxa,
Phytomonas destructans, Cassanvanum,…các vi khuẩn ưa nhiệt, sinh trưởng phát
triển nhanh nên khi nuối chúng ít bị nhiễm các vi sinh vật khác.
Trong nhóm xạ khuẩn ít gặp loại tạo amylase mạnh mẽ, tuy nhiên có một số ít xạ
khuẩn ưa nhiệt. Micromonospora42 có khả năng tạo một lượng nhỏ α-amylase hoạt
động ở 65
o
C cùng với protease và các enzyme khác.
2.2. Giới thiệu về chủng mốc Aspergillus oryzae
Nhóm thực hiện: 09 Trang 11
UDCNSHTCNTP GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang
Aspergillus oryzae là một loại nấm vi thể thuôc bộ Plectascales, lớp Ascomycates
(nang khuẩn). Cơ thể sinh trưởng của nó là một hệ sợi bao gồm những sợi rất mảnh,
chiều ngang 5-7µm, phân nhánh rất nhiều và có vách ngang, chia sợi thành nhiều bao
tế bào (nấm đa bào). Từ những sợi nằm ngang này hình thành những sợi thẳng đứng
gọi là cuống dính bào tử, ở đó có sơ quan sinh sản vô tính. Cuống đính bào tử của
Aspergillus oryzae thường dài 1-2mm nên có thể nhìn thấy bằng mắt thường. Phía đầu
cuống đính bào tử phồng lên gọi là bọng. Từ bọng này phân chia thành nhiều tế bào
nhỏ, thuôn, dài, gọi là những tế bào hình chai phân chia thành những bao tử dính vào
nhau, nên gọi là đính bào tử. Đính bào tử của Aspergillus oryzae có màu vàng lục hay

màu vàng hoa cau.
Đặc điểm của giống Aspergillus oryzae: giàu các enzyme thủy phân nội bào và
ngoại bào (amylase, protease, petinase,…) ta rất hay gặp chúng ở các kho nguyên liệu,
trong các thùng chứa đựng bột, gạo đã hết nhưng không rửa sạch, ở cặn bã bia, bã
rượu, ở lõi ngô, ở bã sắn,… Chúng mọc và phát triển có khi thành lớp mốc, có màu
sắc đen, vàng,… Màu do các tế bào giá có màu sắc. Các bào tử này, dễ bị gió cuốn
bay xa và phát tán khắp nơi, khi gặp điều kiện thuận lợi sẽ mọc thành mốc mới.
Ưu điểm :
˗ Không sinh tổng hợp độc tố
˗ Sinh tổng hợp hợp chất chình cao
˗ Thích nghi nhanh, sinh tổng hợp nhanh
˗ Điều kiện nuôi cấy đơn giản, rẻ tiền
˗ Dễ dàng tách khỏi môi trường nuôi cấy lỏng để thu enzyme ngoại bào.
2.3. Yêu cầu đối với giống vi sinh vật
Giống VSV phải cho sản phẩm mà ta mong muốn. Sản phẩm này phải có số lượng
và chất lượng cao hơn các sản phẩm phụ khác.
Giống phải cho năng suất sinh học cao
Giống VSV phải có khả năng thích nghi nhanh và phát triển mạnh trong điều kiện
sản xuất công nghiệp.
Giống VSV phải có khả năng đồng hóa những nguyên liệu rẻ tiền và dễ kiếm tại
địa phương nơi nhà máy đang hoạt động.
Giống phải thuần khiết và có tốc độ sinh sản nhanh
Nhóm thực hiện: 09 Trang 12
UDCNSHTCNTP GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang
Tốc độ trao đổi chất mạnh mẽ để tạo nên các sản phẩm mong muốn, dễ dàng tách
sản phẩm ra khỏi tạp chất môi trường và sinh khối VSV.
Giống phải ổn định trong bảo quản và dễ dàng bảo quản.
PHẦN 3. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ENZYME AMYLASE TỪ
ASPERGILLUS ORYZAE
1. Nguyên liệu

˗ Nguồn tinh bột : cám gạo chứa khoảng : 20% tinh bột, 10-15% chất béo, 10-
14%protein, 8-16% cellulose, các chất hòa tan không chứa nitơ 37-59%.
˗ Cám không được chứa hàm lượng tinh bột dưới 20-30%, không có vị chua hay
đắng, không có mùi mốc, độ ẩm của cám không quá 15%, tạp chất độc hại không quá
0,05%.
˗ Các phụ phẩm thêm vào để tăng độ thoáng khí cho môi trường nuôi cấy : trấu,
mạt cưa,…
2. Sơ đồ công nghệ : sản xuất bằng nuôi cấy bề mặt
Phương pháp này rất thích hợp để nuôi cấy các loại nấm mốc do khả năng phát
triển nhanh, nên ít bị tạp nhiễm.
Nhóm thực hiện: 09 Trang 13
UDCNSHTCNTP GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang
Nhóm thực hiện: 09 Trang 14
Giống VSV
Nguyên liệu
Thanh trùng
Làm nguội
Phối trộn
Nuôi cấy
Thu nhận enzyme thô
Sấy
Nghiền mịn
Trích ly
Lọc
Kết tủa enzyme
Thu nhận enzyme bán
tinh khiết
Xử lý
Bao gói
Sấy

Sắc ký
Thành phẩm
UDCNSHTCNTP GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang
3. Thuyết minh quy trình
• Nguyên liệu : Trong phương pháp lên men bề mặt, cấu trúc chính là cám mì,
cám gạo. Hai loại này nguyên liệu hoàn hảo và có thể là một cấu tử duy nhất của môi
trường để nuôi cấy nấm không cần bổ sung thêm các chất khác nữa. Tuy nhiên do là
phế liệu của công nghệ xay xát, nhưng làm cũng tương đối đắt tiền. Hơn nữa trong
quá trình nuôi cấy nấm, các chất dinh dưỡng không được sử dụng hết, vì thế có thể
thay thế hoặc pha trộn thêm một số cấu tử rẻ tiền hơn. Mặt khác cấu tử bổ sung vào
(trấu, mạt cưa,… Trấu cho vào với tỷ lệ 20-25% so với cám gạo) dễ làm tăng độ xốp
giúp cho hệ sợi nấm phát triển tốt hơn tận dụng tối đa nguồn cơ chất để sinh ra hoạt
lực enzyme cao nhất. Đặc biệt chú ý, cám không chứa tinh bột dưới 20-30%. Nên
dùng cám tốt, cám mới không có vị chua hay đắng, không hôi mùi mốc. Độ ẩm của
cám không quá 15%, tạp chất không quá 0,05%.
• Hấp thanh trùng : Cám và các chất phụ gia chứa nhiều tế bào vi sinh vật khác
nên cần phải hấp thanh trùng để đảm bảo chủng nuôi phát triển bình thường và canh
trường sản xuất không chứa vi sinh vật ngoại lai, cần thanh trùng dưới áp suất 1-
1,5atm bằng hơi nóng ở nhiệt độ 95
o
C trong 90 phút. Để thuận lợi cho việc thanh
trùng có hiệu quả, cũng như tạo điều kiện cho nấm sợi phát triển, trước khi thanh
trùng, người ta thường dung HCl hay H
2
SO
4
để điều chỉnh pH môi trường.
Sau khi thanh trùng môi trường được làm nguội để nuôi cấy thu nhận enzyme.
• Trộn giống vi sinh vật : Sau khi làm nguội, tiến hành cấy giống hoặc rắc bào
tử vào môi trường đã thanh trùng, ủ thành đống vài giờ, giống mốc có thể nuôi cấy

riêng ở phòng thí nghiệm hay tại các phân xưởng nhân giống hoặc là giống thương
phẩm có bán ở nơi cấp giống. Các loại giống này thường chứa nhiều bào tử. Khi cấy
vào môi trường dinh dưỡng, chúng sẽ phát triển thành tế bào nấm mốc và tạo ra các
loại enzyme mà ta mong muốn. Tỷ lệ giống đưa vào nuôi cấy thường vào khoảng 0,5-
20% so với khối lượng của môi trường.
• Kỹ thuật nuôi cấy : Sau khi đã trộn giống, môi trường được trải đều ra các
khay cới chiều dài 2-3cm, rồi đưa vào phòng nuôi cấy, đặt trên những giá đỡ. Các giá
đỡ này được thiết kế sao cho lượng không khí được lưu thông thường xuyên. Phòng
nuối cấy phải có hệ thống điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm không khí. Nhiệt độ thích hợp
cho nấm sợi phát triển là 28-32
o
C. Nhiệt độ quá thấp hoặc quá cao đều ảnh hưởng
không tốt cho nấm sợi phát triển.
Trong quá trình nuôi cấy, ta hoàn toàn không cần điều chỉnh pH. Môi trường bán
rắn là môi trường tĩnh nên sự thay đổi pH ở một vùng nào đố ít ảnh hưởng đến toàn bộ
khối môi trường.
Nhóm thực hiện: 09 Trang 15
UDCNSHTCNTP GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang
Thời gian nuôi nấm sợi thu nhận enzyme vào khoảng 36-60 giờ. Điều này còn phụ
thuộc vào chủng nấm mốc Asp.oryzae và điều kiện môi trường cũng như phụ thuộc
vào điều kiện nuôi cấy.
Quá trình phát triển của nấm mốc trong môi trường bán rắn khi nuôi bằng phương
pháp bề mặt này trải qua ba giai đoạn :
Giai đoạn 1 : Giai đoạn này kéo dài từ 10-14 giờ kể từ thời gian bắt đầu nuôi cấy.
Ở giai đoạn này có những thay đổi sau :
+ Nhiệt độ tăng rất chậm.
+ Sợi nấm bắt đầu hình thành và có màu trắng hoặc màu sữa.
+ Thành phần dinh dưỡng bắt đầu có sự thay đổi.
+ Khối môi trường còn rời rạc.
+ Enzyme mới bắt đầu được hình thành.

Trong giai đoạn này đặc biệt phải quan tâm đến nhiệt độ. Tuyệt đối không được
để nhiệt độ cao quá 30
o
C vì thời kỳ đầu giống rất mẫn cảm với nhiệt độ
Giai đoạn 2 : Giai đoạn này kéo dài từ 14-18 giờ. Trong giai đoạn này có những
thay đổi cơ bản sau :
+ Toàn bộ bào tử phát triển thành nấm sợi và nấm sợi bắt đầu phát triển rất
mạnh các sợi nấm này tạo ra những sợi mạng sợi chằng chịt khắp trong các
hạt môi trường và trong lòng môi trường.
+ Trong giai đoạn này ta có thể hoàn toàn nhìn rõ các sợi nấm có màu trắng
xám bằng mắt thường.
+ Môi trường được kết lại khá chặt
+ Độ ẩm của môi trường giảm dần
+ Nhiệt độ môi trường sẽ tăng nhanh có thể lên đến 40-45
o
C
+ Các chất dinh dưỡng bắt đầu giảm nhanh do sự sự đồng hóa mạnh của nấm
sợi.
+ Enzyme amylase được tổng hợp mạnh.
Nhóm thực hiện: 09 Trang 16
UDCNSHTCNTP GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang
+ Lượng O
2
trong không khí giảm và CO
2
sẽ tăng dần, do đó trong giai đoạn
này cần phải được thông khí mạnh và nhiệt độ cố gắng duy trì trong khoảng
29-30
o
C là tốt nhất.

Giai đoạn 3 : Giai đoạn này kéo dài 10-20 giờ. Ở gái đoạn này có một số thay đổi
cơ bản như sau :
+ Quá trình trao đổi chất yếu dần, do đó mức độ giảm chất dinh dưỡng sẽ
chậm lại.
+ Nhiệt độ của khối môi trường giảm, do đó làm giảm lượng không môi
trường xuống 20-25 thế tích không khí/thể tích phòng nuôi cấy/giờ. Nhiệt
độ nuôi duy trì ở 30
o
C, trong giai đoạn này, bào tử được hình thành nhiều
do đó lượng enzyme amylase tạo ra sẽ giảm xuống. Chính vì thế việc xác
định thời điểm cần thiết để thu nhận enzyme rất cần thiết.
• Thu nhận chế phẩm enzyme thô : Kết thúc quá trình nuôi cấy ta thu nhận
được chế phẩm enzyme amylase, chế phẩm này được gọi là chế phẩm thô (vì ngoài
enzyme ra nó còn chứa sinh khối VSV, thành phần môi trường và nước trong môi
trường).
Để đảm bảo cho chế phẩm enzyme thô amylase không bị mất hoạt tính nhanh
người ta thường sấy khô chế phẩm anzyme đến một độ ẩm thấp (thiết bị sấy thường
dùng là máy sấy chấn không. Độ ẩm cần đạt được sau quá trình sấy là nhỏ hơn 10%
độ ẩm. Để đảm bảo hoạt tính enzyme không thay đổi người ta thường sấy ở nhiệt độ
38-40
o
C. Enzyme amylase ở nấm mốc Asp.oryzae sẽ bất hoạt nếu ở nhiệt độ lên đến
60-70
o
C.
Tùy theo mục đích sử dụng ta có thể dùng chế phẩm thô này ngay không cần phải
qua quá trình tinh sạch. Trong những trường hợp cần thiết khác, ta phải tinh sạch
enzyme. Để sản xuất enzyme tinh khiết cần tiết hành như sau :
• Nghiền : Toàn bộ khối lượng enzyme thô sẽ được đem đi nghiền. Mục đích của
quá trình nghiền là vừa phá vỡ thành tế bào vừa làm nhỏ các thành phẩn của chế phẩm

thô. Khi thành tế bào được phá vỡ, các enzyme nội bào chưa thoát ra khỏi tế bào sẽ dễ
dàng thoát ra khỏi tế bào. Phần lớn enzyme amylase ngoại bào khi được tổng hợp và
thoát khỏi tế bào ngay lập tức thấm vào thành phần môi trường. Khi nghiền nhỏ,
enzyme thoát ra khỏi các thành phần này dễ dàng hơn.
• Trích ly : Sau khi nghiền, người ta cho nước vào để trích ly enzyme. Các loại
enzyme thủy phân có khả năng tan trong nước nên nước được dùng như một dung môi
hòa tan. Cứ một phần chế phẩm enzyme thô thì cho 4-5 phần nước, khuấy nhẹ sau đó
Nhóm thực hiện: 09 Trang 17
UDCNSHTCNTP GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang
lọc lấy dịch, phần bã lưu riêng dùng làm thực phẩm gia súc (chú ý loại bỏ cát thạch
anh và bột thủy tinh ra khỏi hỗn hợp bã rồi mới cho gia súc ăn).
Dịch thu nhận được vẫn ở dạng chế phẩm enzyme thô vì trong đó có chứa nước,
các chất hòa tan khác từ khối môi trường nuôi cấy.
• Kết tủa : để tiến hành kết tủa người ta thường sử dụng hai tác nhân chủ yếu là
cồn và sunfat amon. Hai tác nhân này dễ tìm và rẻ hơn so với các tác nhân gây tủa
khác. Trong tiến hành kết tủa người ta phải làm lạnh cả dung dịch enzyme thô và cả
các tác nhân gây kết tủa xuống 4-7
o
C để tránh làm mất hoạt tính enzyme. Khi đổ chất
kết tủa vào kết tủa enzyme thô phải hết sức từ từ để tránh hiện tượng biến tính. Cồn
hoặc sunfat amon được dùng với liều lượng: cứ 1lit dung dịch enzyme thô thì cho 2-
2,5lit cồn hoặc sunfat amon.
• Hòa tan trong dung dịch đệm Tris-HCl 0,05M (pH 8) nhằm giúp trạng thái pH
trong dung dịch ổn định.
• Sắc ký : đối với dung dịch enzyme vừa hoàn tan bằng cột DEAE-cellulose với
mục đích loại các protein tạp kể các acid Nucleic khỏi enzyme. Có thể thực hiện tiếp
lần lọc thứ hai sau lần lọc thứ nhất nhưng thay chất giá cellulose bằng chất giá
Sephedex. Sau đó enzyme được tách rửa bằng NaCl nồng độ 0-0,5M.
• Sấy: Sản phẩm sau sắc ký được sấy ở nhiệt 30-40
o

C để đảm bảo hoạt tính cho
enzyme, độ ẩm sản phẩm là 5%.
 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nuôi cấy:
Độ ẩm môi trường: độ ẩm môi trường thích hợp cho nấm mốc Aspergillus
oryzae là 55-60%, độ ẩm thích hợp cho việc hình thành bào tử là khảng 45% nên
trong quá trình nuôi cấy cần giữ cho độ ẩm của môi trường không bị giảm.
Độ ẩm tương đối của không khí: độ ẩm cho phép từ 80% trở lên đến điểm bão
hào tức 100%W đều thích hợp cho mốc phát triển. Trong phòng nuôi cấy nấm mốc
cần giữ cho độ ẩm không khí bão hòa để môi trường nuôi cấy không bị khô.
Không khí: Aspergillus oryzae phát triển bình thường khi nồng độ CO
2
trong
không khí đạt 8%.
Nhiệt độ: nhiệt độ nuôi cấy là một yếu tố hết sức quan trọng ảnh hưởng đến sự
sinh trưởng và phát triển của chủng nấm mốc và sự tạo thành các enzyme amylase.
Nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển và hình thành enzyme là 28-30
o
C. Nhiệt độ do
nấm mốc tỏa ra môi trường có thể nóng lên 40
o
C hoặc hơn. Do vậy cần giữ cho nhiệt
độ môi trường không xuống 27
o
C và không cao hơn 30
o
C.
Nhóm thực hiện: 09 Trang 18
UDCNSHTCNTP GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang
Thời gian: hầu hết các chủng nấm mốc Aspergillus oryzae có hoạt động cực đại
của amylase ở khoảng giờ thứ 30-38, rồi sau đó là cực đại protease 36-42.

pH: thích hợp cho Aspergillus oryzae là môi trường acid yếu khoảng 5,6-6,5.
3. Ưu nhược điểm của phương pháp
Ưu điểm:
˗ Quy trình công nghệ thường không phức tạp, lượng enzyme thu được trong
nuôi bề mặt thường cao hơn rất nhiều lần so với nuôi cấy chìm.
˗ Chế phẩm enzyme thô sau khi thu nhận rất dễ sấy khô và bảo quản.
˗ Không cần sử dụng nhiều thiết bị phức tạp, do đó việc vận hành công nghệ
cũng như việc đầu tư thiết bị ít tốn kém.
˗ Trong trường hợp bị nhiễm vi sinh vật lạ rất dễ xử lý. Môi trường đặc là một
môi trường tĩnh, không bị xáo trộn nên khi khu vực nào bi nhiễm ta chỉ cần loại bỏ
khu vực đó ra khỏi khối nuôi cấy.
Nhược điểm: tốn nhiều diện tích nuôi cấy
PHẦN 4: ỨNG DỤNG CỦA ENZYME AMYLOSE TRONG SẢN XUẤT
MALTODEXTRIN
Cấu tạo Maltodextrin: từ 3-19 đơn vị glucose, DE từ 4-20, đặc tính của
maltodextrin phụ thuộc vào DE, maltodextrin thường có độ nhớt cao, sản phẩm có thể
dạng bột hay dạng dung dịch đậm đặc, thường dùng để tạo màng mỏng dễ phân hủy
để bọc kẹo, trái cây, tạo hình, làm chất trợ sấy, làm chất kết tinh, tạo vị ngọt nhẹ.
Nhóm thực hiện: 09 Trang 19
UDCNSHTCNTP GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang
Quy trình sơ đồ công nghệ:
Thuyết minh quy trình:
1. Phối trộn:
a. Mục đích:
Chuẩn bị: xử lý sơ bộ mẫu bằng cách làm tăng độ phân tán của tinh bột
trong nước để chuẩn bị cho quá trình hồ hóa.
b. Các biến đổi của nguyên liệu:
• Vật lý:
- Sự phân tán của tinh bột trong nước tăng dẫn đến độ đồng
nhất của nguyên liệu tăng.

- Hệ số truyền nhiệt tăng
Nhóm thực hiện: 09 Trang 20
Tinh bột bắp
Phối trộn
Anpha-
amylase
Acid HCl
Hồ hóa
Dịch hóa
Dextrin hóa
Tẩy màu, chỉnh PH
Nước
Lọc
Cô đặc
Sấy phun
Sản phẩm
Than hoạt
tính
Bã lọc
UDCNSHTCNTP GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang
- Thể tích hạt tinh bột tăng do sự hấp thụ nước làm hạt tinh bột
trương lên
• Hóa lý:
- Nguyên liệu sau phối trộn ở dạng huyền phù
• Cảm quan:
- Độ đồng nhất của nguyên liệu
c. Các yếu tố ảnh hưởng:
- Thành phần hóa học của tinh bột (chất lượng của tinh bột)
- Tỉ lệ phối trộn nguyên liệu
- Thiết bị: tốc độ phối trộn của thiết bị

d. Thiết bị và thông số công nghệ:
Thiết bị: thiết bị hình trụ có trang bị cánh khuấy
Thông số công nghệ:
- Phối trộn tinh bột và nước đạt hàm lượng chất khô khoảng 24 %
- Chỉnh pH đến pH khoảng 5,8-5,9 bằng NaOH
- Bổ sung enzyme alpha-amylase từ Bacillus licheniformis và
Bacillus stearothermophilus. Hàm lượng enzyme bổ sung vào
khoảng 0,4 % khối lượng của tinh bột
- Tốc độ quay khoảng 30 vòng/ phút
2. Hồ hóa:
a. Mục đích:
Chuẩn bị: hạt tinh bột hút nước trương nở cực đại, độ nhớt cực đại tạo điều
kiện cho quá trình dịch hóa.
b. Các biến đổi của nguyên liệu:
Vật lý:
- Nhiệt độ dung dịch tăng
- Độ nhớt tăng cực đại
- Hạt tinh bột trương nở cực đại
Hóa lý:
- Hạt tinh bột trương lên
- Tăng độ trong và độ nhớt
- Các phân tử mạch thẳng và nhỏ thì hòa tan và sau đó tự liên
hợp với nhau để tạo thành gel
Hóa học:
- Biến đổi không đáng kể
Cảm quan:
- Tăng độ trong và đồng nhất
c. Các yếu tố ảnh hưởng:
- Nhiệt độ: nếu nhiệt độ ở khoảng 62-67 thì bắp sẽ hút nước
và trương nở tốt.

- Chất lượng các hạt tinh bột: nếu lẫn tạp chất thì ảnh hưởng
đến mức độ hồ hóa
d. Thiết bị và các thông số công nghệ:
Nhóm thực hiện: 09 Trang 21
UDCNSHTCNTP GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang
Thiết bị:
Thiết bị chủ yếu là bình trụ bằng thép được hàn với hai phần côn trên và
dưới. Để ngăn ngừa sự han gỉ, bề mặt bên trong của thiết bị được phủ lớp bê
tông (70-90 mm) có lớp phủ mặt. Lớp phủ mặt là những vật liệu chịu nhiệt.
Chống gỉ cửa trên và cửa dưới của vỏ bằng lớp đồng thanh, nắp thép ở trên
cũng làm lớp lót đồng thanh hay đồng thau. Tất cả các khớp nối tiếp với môi
trường ăn mòn (acid sufuric loãng và sản phẩm thủy phân) đều có lớp bằng
đồng thanh. Khớp nối có thể làm bằng hai lớp thép, một lớp chịu acid.
Hình: thiết bị thủy phân
1. Vỏ thép
2. Lớp bê tông
3. Lớp đệm
4. Các ống lọc dài
5. Các ống lọc ngắn
6. Cửa lấy sản phẩm thủy phân và nạp hơi
7. Van
8. Cân đo
9. Cửa nạp nước
10.Cửa nạp enzyme
11.Nắp
12.Cửa thổi
Thông số công nghệ:
Nhóm thực hiện: 09 Trang 22
UDCNSHTCNTP GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang
- Nhiệt độ: 62-73

- Thời gian: 20-25 phút
3. Dịch hóa:
a. Mục đích:
Chuẩn bị:
- Phá vỡ cấu trúc của hạt tinh bột, giải phóng các amyloza và các
amylopectin riêng lẻ tạo điều kiện cho enzyme thủy phân.
- Làm giảm độ nhớt giúp cho quá trình thủy phân diễn ra tốt hơn
b. Các biến đổi của vật liệu:
Vật lý:
- Nhiệt độ tăng
- Độ nhớt giảm
- Kích thước hạt bột giảm
Hóa học:
- Protein: bị biến tính nhưng hàm lượng trong nguyên liệu thấp nên
không đáng kể.
- Phản ứng thủy phân acid amin
- Khoáng: ít bị biến đổi
- Phản ứng Maillard
Hóa lý:
- Sự hòa tan tăng
- Sự đông tụ protein
Sinh học: Vi sinh vật bị tiêu diệt hoặc bị ức chế.
c. Các yếu tố ảnh hưởng:
- Thành phần hóa học của nguyên liệu (chất lượng của nguyên liệu)
nếu ít lẫn tạp chất thì dịch hồ hóa tốt
- Nhiệt độ : ảnh hưởng đến mức độ dich hóa
- Thời gian: ảnh hưởng đến mức độ dịch hóa
d. Thiết bị và thông số công nghệ:
Thiết bị: chung thiết bị với hồ hóa
Thông số công nghệ:

- Nhiệt độ: 104 - 107
- Thời gian khoảng 11 phút
4. Dextrin hóa:
a. Mục đích:
Khai thác: enzyme thủy phân các amylose và amylopectin thành các dextrin
mạch ngắn hơn có khả năng hòa tan trong nước.
b. Các biến đổi của nguyên liệu:
Vật lý:
- Nhiệt độ giảm
- Kích thước hạt tinh bột giảm
Hóa học:
- Phản ứng thủy phân
Nhóm thực hiện: 09 Trang 23
UDCNSHTCNTP GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang
Hóa sinh:
- Alpha-amylase hoạt động cắt mạch amyloza và amylopectin thành
các dextrin mạch ngắn có khả năng hòa tan
Cảm quan:
- Bắt đầu xuất hiện cặn và vẩn đục
c. Các yếu tố ảnh hưởng:
- Nhiệt độ: nếu ở nhiệt đọ tố ưu thì enzyme hoạt động tốt
- Chất lượng enzyme: ảnh hưởng đến thời gian
- Thời gian: càng lâu thì enzyme cắt mạch càng nhiều
- pH: nếu ở pH tối ưu thì enzyme hoạt động tốt
d. Thiết bị và thông số công nghệ:
Thiết bị: dùng các tác nhân lạnh hoặc lớp vỏ áo nhiệt để làm nguội
Thông số công nghệ:
- Nhiệt độ: 93-96 . Tại điểm này, DE của tinh bột thủy phân vào
khoảng 4,2-4,6
- Sự thủy phân tinh bột được tiếp tục tại nhiệt độ tối thiểu trên 93

cho tới khi DE của dung dịch thủy phân là 10.
- Tốc độ gia tăng DE được kiểm soát bởi sự làm chậm tốc độ phản
ứng qua việc duy trì pH ở dưới pH tối ưu của alpha-amylase được
chọn khoảng 5,0-5,5
- Sau khi đạt được DE thích hợp thì khử hoạt tính enzyme bằng cách
bổ sung HCl vào để pH ở giữa giá trị khoảng pH: 3,3-3,5
5. Tẩy màu, chỉnh pH:
a. Mục đích:
Hoàn thiện: chỉnh pH và tẩy màu dung dịch (do các phản ứng phân hủy
protein, phản ứng Maillard làm dung dich sẫm màu) để thu được dung dịch
có màu trắng theo yêu cầu tiêu chuẩn tạo giá trị cảm quan
b. Các biến đổi của nguyên liệu:
Vật lý:
- Khối lượng tăng do bổ sung than hoạt tính
- Nhiệt độ: giảm
Hóa học: pH: tăng
Hóa lý:
- Sự hấp thụ các chất màu lên bề mặt của than hoạt tính
- Sự phân tán của các hạt than hoạt tính trong dung dịch
- Dung dịch có dạng huyền phù
c. Các yếu tố ảnh hưởng:
- Nhiệt độ: nếu nhiệt độ thấp sẽ làm đông tụ hoặc thóai hóa của các
sản phẩm thủy phân
Nhóm thực hiện: 09 Trang 24
UDCNSHTCNTP GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang
- Loại và chất lượng than hoạt tính: ảnh hưởng đến chất lượng của
sản phẩm
d. Thiết bị và các thông số công nghệ:
Thiết bị: thiết bị hình trụ tương như thiết bị hồ hóa, dịch hóa

Thông số công nghệ:
- Nhiệt độ: tối thiểu trên 76
- pH: 5,5 bằng việc bổ sung natri cacbonat
- Hàm lượng than hoạt tính : 0,2-0,3 %
6. Lọc:
a. Mục đích:
Hoàn thiện: lọc bỏ các chất lơ lửng (bao gồm các phân tử protein, lipit trong
nguyên liệu ban đầu, tinh bột chưa thủy phân ) và các hạt than hoạt tính.
b. Các biến đổi của nguyên liệu:
Vật lý:
- Khối lượng và tỷ trọng giảm do loại bỏ các chất bã
- Hệ số truyền nhiệt tăng
Hóa lý:
- Có sự tách pha
Cảm quan:
- Dung dịch trong hơn, không màu, không vị lạ
c. Các yếu tố ảnh hưởng:
- Hàm lượng tạp chất trong dung dịch: ảnh hưởng đến thời gian lọc
- Thiết bị lọc: ảnh hưởng đến chất lượng và thời gian lọc.
d. Thiết bị và các thông số công nghệ:
Thiết bị: sử dụng thiết bị lọc áp lực gồm nhiều tấm lưới đặt song song,
những tấm lưới này đều được bọc vải bên ngoài
Nhóm thực hiện: 09 Trang 25