ẢNH HƯỞNG CỦA LOẠI ENZYME, NỒNG ĐỘENZYME, NHIỆT ĐỘ, pH ĐẾN QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN NẾP THAN ỨNG DỤNG CHO QUÁ TRÌNH LÊN MEN

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


NGUYỄN THANH VŨ

ẢNH HƯỞNG CỦA LOẠI ENZYME,
NỒNG ĐỘ ENZYME, NHIỆT ĐỘ, pH
ĐẾN QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN NẾP THAN
ỨNG DỤNG CHO QUÁ TRÌNH LÊN MEN

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

Người hướng dẫn
NHAN MINH TRÍ
NGUYỄN CÔNG HÀ


NĂM 2007


Luận văn đính kèm theo đây, với tựa đề tài :”ẢNH HƯỞNG CỦA LOẠI ENZYME,
NỒNG ĐỘ ENZYME, NHIỆT ĐỘ, pH ĐẾN QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN NẾP THAN
ỨNG DỤNG CHO QUÁ TRÌNH LÊN MEN” do Nguyễn Thanh Vũ thực hiện và báo cáo,
đã được hội đồng chấm luận văn thông qua.

Cán bộ hướng dẫn Cán bộ phản biện

Nhan Minh Trí Nguyễn Công Hà Lý Nguyễn Bình

Cần Thơ, ngày …tháng…năm 2007
Chủ tịch hội đồng

Lý Nguyễn Bình



Luận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm-Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng


i
LỜI CẢM TẠ


Chân thà nh cám ơ n T hầy Nhan Mi nh Trí v à Nguyễn Cô ng H à
đã hướng dẫn và gi úp đỡ tậ n tìn h tô i trong s uốt qu á trình
thự c hiện luận văn tố t nghiệp
Xin cảm ơn tấ t cả Thầy cô và C án bộ phòng t hí n ghiệm Bộ
môn Công Ng hệ Thực Phẩm đã tr uyền đạ t kiến thức cho tôi
trong suốt thờ i gian khóa học và tạo điề u k iệ n thuận lợi gi úp
tôi hoàn th ành tốt luận văn này
Xin cảm ơn c ác bạn lớp Cô ng Nghệ T hự c Phẩm Kho á 28 đã
ủng hộ và giúp đỡ tô i trong s uố t qu á tr ìn h thí n gh iệm
Xin chân t h ành cảm ơn.

N gu y ễ n Than h V ũ

Luận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm-Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng


ii
TÓM T
Ắ
T

V
ớ
i mong mu
ố
n s
ử
d
ụ
ng ngu
ồ
n enzyme amylase để thay thế nấm mốc ở giai đoạn
đường hóa trong quá trình sản xuất rượu nếp than nhằm nhằm nâng cao hiệu
suất và đảm bảo chất lượng sản phẩm.
Nghiên cứu kh
ả

o sát
đồ
ng th
ờ
i 3 ngu
ồ
n enzyme amylase thương mại trích ly từ vi
khuẩn Bacillus, hỗn hợp vi khuẩn Bacillus và nấm mốc Aspergillus, nấm mốc
Aspergillus niger. Qua đó tìm ra loại enzyme và điều kiện nhiệt độ, pH, nồng độ thích
hợp nhất cho quá trình thủy phân nếp than đạt hiệu quả.
K
ế
t qu
ả
thí nghi
ệ
m thu
đư
ợ
c nh
ư
sau :
- Nồng độ tối ưu đối với enzyme amylase từ Bacillus, từ Aspergillus niger là
2,5ml/50g còn đối với nguồn từ hỗn hợp vi khuẩn Bacillus và nấm mốc
Aspergillus là 1,5ml/50g
- Nhi
ệ
t
độ
thủy phân t

ố
i
ư
u
đố
i v
ớ
i enzyme từ Aspergillus niger, từ Bacillus và
Aspergillus là 70
0
C còn
đố
i v
ớ
i enzyme có ngu
ồ
n g
ố
c t
ừ
vi khu
ẩ
n Bacillus thì nhi
ệ
t
độ
t
ố
i
ư

u là 70
0
C và 75
0
C.
- pH thích h
ợ
p cho ph
ả
n
ứ
ng th
ủ
y phân tinh b
ộ
t c
ủ
a enzyme t
ừ
Bacillus pH 5,5; từ
Bacillus và Aspergillus là pH 3,5 còn
đố
i v
ớ
i enzyme có ngu
ồ
n g
ố
c t
ừ

Aspergillus
niger là pH 5,5.
- T
ừ
các thông s
ố
t
ố
i
ư
u
đ
ã kh
ả
o sát trên enzyme t
ừ
3 ngu
ồ
n khác nhau, ti
ế
n hành thí
nghi
ệ
m
ở
các điều kiện t
ố
i thích c
ủ
a enzyme, nh

ậ
n th
ấ
y kh
ả
n
ă
ng th
ủ
y phân nếp than c
ủ
a
enzyme có ngu
ồ
n g
ố
c t
ừ
vi khu
ẩ
n Bacillus đạt được hiệu suất cao hơn.

Luận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ

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

iii

MỤC LỤC
Lời cảm tạ............................................................................................................... i

Tóm tắt ................................................................................................................... ii
Mục lục................................................................................................................... iii
Danh sách hình ....................................................................................................... vi
Danh sách bảng..................................................................................................... viii
CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ................................................................................. 1
1.1 Đặt vấn đề........................................................................................................ 1
1.2 Mục tiêu........................................................................................................... 1
CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU .............................................................. 2
2.1 Giới thiệu chung về nếp than.......................................................................... 2
2.2 Giới thiệu chung về enzyme amylase............................................................. 3
2.3 Cấu trúc phân tử amylase............................................................................... 3
2.3.1 Thành phần cấu tạo........................................................................................ 3
2.3.2 Trung tâm hoạt động của enzyme ................................................................... 4
2.3.3 Tính đặc hiệu của enzyme............................................................................... 4
2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của amylase........................................ 5
2.4.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến phản ứng của enzyme ........................................ 5
2.4.2 Ảnh hưởng của pH đến phản ứng của enzyme ................................................ 5
2.4.3 Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất đến phản ứng của enzyme ............................ 5
2.4.4 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến phản ứng enzyme.................................. 7
2.4.5 Ảnh hưởng của các chất hoạt hóa đến hoạt động của amylase ...................... 8
2.4.6 Ảnh hưởng của chất kìm hãm ........................................................................ 8
2.4.7 Cơ chất tác dụng ........................................................................................... 9
2.5 Đặc tính và cơ chế tác dụng ............................................................................ 10
2.5.1 α-amylase (EC.3.2.1.1)................................................................................... 10
2.5.2 β-amylase (EC.3.2.1.2).................................................................................. 13
2.5.3 γ-amylase (glucoamylase hay α-1,4- glucan-glucohydrolase) (EC.3.2.1.3).... 14
2.5.4 Oligo-1,6-glucosidase (dextrin-6-glucanhydrolase) (EC 3.2.1.10) ................ 15
Luận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ

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

iv

2.5.5 Pullulanase (EC3.2.1.41) ............................................................................... 16
2.5.6 Transglucosidase ........................................................................................... 16
2.7 Ứng dụng của enzyme amylase trong công nghệ thực phẩm ....................... 16
2.7.1 Trong sản xuất rượu....................................................................................... 16
2.7.2 Trong sản xuất bia ......................................................................................... 16
2.7.1 Trong công nghệ sản xuất bánh mì................................................................. 17
2.7.1 Trong sản xuất bánh kẹo ................................................................................ 17
2.7.1 Trong sản xuất siro và các sản phẩm chứa đường.......................................... 17
CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM ............... 18
3.1 Phương tiện thí nghiệm................................................................................... 18
3.1.1 Địa điểm ....................................................................................................... 18
3.1.2 Thời gian....................................................................................................... 18
3.1.3 Nguyên liệu ................................................................................................... 18
3.1.4 Hoá chất ...................................................................................................... 18
3.1.5 Trang thiết bị ................................................................................................ 18
2.1 Phương pháp thí nghiệm ................................................................................ 19
2.1.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát hoạt lực của chế phẩm enzyme amylase thương mại đến
quá trình thủy phân tinh bột.................................................................................... 19
2.2.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của loại enzyme amylase, nồng độ enzyme, pH
và nhiệt độ đến quá trình thuỷ phân nếp than.......................................................... 20
CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................ 23
4.1 Xác định hoạt tính của enzyme thương mại .................................................. 23
4.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ, pH, nồng độ enzyme đến khả năng
thủy phân của enzyme .......................................................................................... 24
4.2.1 Kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ, pH, nồng độ enzyme đến khả năng thủy phân của
enzyme α-amylase có nguồn gốc từ vi khuẩn Bacillus ............................................. 24
4.2.2 Kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ, pH, nồng độ enzyme đến khả năng thủy phân của

enzyme glucoamylase có nguồn gốc từ nấm mốc Aspergillus và vi khuẩn Bacillus.. 29
4.2.3 Kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ, pH, nồng độ enzyme đến khả năng thủy phân của
enzyme glucoamylase có nguồn gốc từ nấm mốc Aspergillus niger ......................... 35
Luận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ

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

v

4.3 So sánh khả năng thủy phân của loại enzyme để ứng dụng cho quá trình lên men
............................................................................................................................... 40
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ............................................................ 41
5.1 Kết luận ........................................................................................................... 41
5.2 Đề nghị............................................................................................................. 41
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 42
PHỤ LỤC .............................................................................................................. ix

Luận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ

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

vi

DANH SÁCH HÌNH
Hình1 : Nguyên liệu nếp than.................................................................................. 2
Hình 2: Cấu trúc của anthocyanin ........................................................................... 2
Hình 3: Các loại enzyme endoamylase và exoamylase............................................ 4
Hình 4: Hoạt động phân cắt liên kết α-1,4 và α-1,6-glucosid của amylase............... 10
Hình 5: Cơ chế tác dụng của hệ enzyme amylase................................................... 10
Hình 6: Cơ chế tác dụng của β-amylase lên tinh bột................................................ 14
Hình 7: Nếp sau khi nghiền nhỏ.............................................................................. 23
Hình 8: Mẫu xác định hoạt lực của 3 loại enzyme................................................... 23
Hình 9: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ brix theo thời gian thủy phân ở pH = 5, nồng độ
0,5ml/50g................................................................................................................ 24
Hình 10: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ brix theo thời gian thủy phân ở pH = 5,5 và nhiệt
độ 65
0
C 25
Hình 11: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ brix theo thời gian thủy phân ở nồng độ

2,5ml/50g và nhiệt độ 70
0
C.................................................................................... 26
Hình 12: Độ brix của dịch thủy phân khi sử dụng enzyme nồng độ 0,5ml/50g ........ 27
Hình 13: Độ brix của dịch thủy phân khi sử dụng enzyme nồng độ 1,5ml/50g ........ 27
Hình 14: Độ brix của dịch thủy phân khi sử dụng enzyme nồng độ 2,5ml/50g ........ 27
Hình 15: Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến độ Brix đạt được sau quá trình thủy phân
tinh bột ở nồng độ 2,5ml/50g trong không gian....................................................... 28
Hình 16: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ brix theo thời gian thủy phân ở pH = 3,5; nồng
độ 0,5ml/50g........................................................................................................... 29
Hình 17: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ brix theo thời gian thủy phân ở pH = 3,5 và nhiệt
độ 60
0
C 30
Hình 18: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ brix theo thời gian thủy phân ở nồng độ
1,5ml/50g và nhiệt độ 60
0
C.................................................................................... 31
Hình 19: Độ brix của dịch thủy phân khi sử dụng enzyme nồng độ 0,5ml/50g ........ 32
Hình 20: Độ brix của dịch thủy phân khi sử dụng enzyme nồng độ 1,5ml/50g ........ 32
Hình 21: Độ brix của dịch thủy phân khi sử dụng enzyme nồng độ 2,5ml/50g ........ 33
Hình 22: Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến độ Brix đạt được sau quá trình thủy phân
tinh bột ở nồng độ 0,5ml/50g trong không gian....................................................... 33
Luận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ

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

vii

Hình 23: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ brix theo thời gian thủy phân ở pH = 4,5, nồng

độ 0,5ml/50g........................................................................................................... 34
Hình 24: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ brix theo thời gian thủy phân ở pH = 4 và nhiệt
độ 60
0
C 35
Hình 25: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ brix theo thời gian thủy phân ở nồng độ
0,5ml/50g và nhiệt độ 60
0
C.................................................................................... 36
Hình 26: Độ brix của dịch thủy phân khi sử dụng enzyme nồng độ 0,5ml/50g ........ 37
Hình 27: Độ brix của dịch thủy phân khi sử dụng enzyme nồng độ 1,5ml/50g ........ 37
Hình 28: Độ brix của dịch thủy phân khi sử dụng enzyme nồng độ 2,5ml/50g ........ 38
Hình 29: Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến độ Brix đạt được sau quá trình thủy phân
tinh bột ở nồng độ 0,5ml/50g trong không gian....................................................... 38
Hình 30: Đồ thị hàm lượng chất tan thu được trong dịch lọc và hàm lượng đường trong bã
của enzyme từ nguồn khác nhau............................................................................. 40
Luận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ

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

viii

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 1:Thành phần hóa học của gạo nếp than......................................................... 3
Bảng 2: Khả năng chịu nhiệt của enzyme amylase .................................................. 11
Bảng 3: Khả năng chịu nhiệt của α-amylase từ các nguồn khác nhau ...................... 11
Bảng 4: Hoạt độ của enzyme amylase ..................................................................... 24
Bảng 5: Kết quả thống kê ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng thủy phân của enzyme α-
amylase có nguồn gốc từ vi khuẩn bacillus ............................................................. 24

Bảng 6: Kết quả thống kê ảnh hưởng của nồng độ đến khả năng thủy phân của enzyme α-
amylase có nguồn gốc từ vi khuẩn bacillus ............................................................. 25
Bảng 7: Kết quả thống kê ảnh hưởng của pH đến khả năng thủy phân của enzyme α-
amylase có nguồn gốc từ vi khuẩn bacillus ............................................................. 26
Bảng 8: Kết quả thống kê ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng thủy phân của enzyme
glucoamylase từ Aspergillus và Bacillus ................................................................. 29
Bảng 9: Kết quả thống kê ảnh hưởng của nồng độ đến khả năng thủy phân của enzyme
glucoamylase từ Aspergillus và Bacillus ................................................................. 31
Bảng 10: Kết quả thống kê ảnh hưởng của pH đến khả năng thủy phân của enzyme
glucoamylase từ Aspergillus và Bacillus ................................................................. 32
Bảng 11: Kết quả thống kê ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng thủy phân của enzyme
glucoamylase có nguồn gốc từ aspergillus niger..................................................... 35
Bảng 12: Kết quả thống kê ảnh hưởng của nồng độ đến khả năng thủy phân của enzyme
glucoamylase từ Aspergillus niger .......................................................................... 36
Bảng 13: Kết quả thống kê ảnh hưởng của pH đến khả năng thủy phân của enzyme
glucoamylase từ Aspergillus niger .......................................................................... 37
Bảng 14: So sánh khả năng thủy phân của enzyme................................................. 39
Bảng 15: Hiệu suất thủy phân của các loại enzyme ................................................. 40
Luận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ

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

1

CHƯƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1 Đặt vấn đề
Ngày nay với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, nhiều sản phẩm lên men
truyền thống đã được nghiên cứu sâu về mặt khoa học và kỹ thuật sản xuất. Ở các nước
trong khu vực hiện nay đã nghiên cứu cải tiến thành công chất lượng rượu cổ truyền được
áp dụng sản xuất với qui mô công nghiệp, phân phối rộng rãi trên thế giới như rượu Sakê

của Nhật, rượu Mao Đài của Trung Quốc.
Ở Việt Nam thức uống lên men truyền thống cũng rất đa dạng, từ rượu Cần ở các dân tộc
miền núi Tây Nguyên đến rượu đế, rượu nếp than của người Kinh. Nhiều địa phương đã
sản xuất các loại rượu nổi tiếng như rượu làng Vân ở miền Bắc, rượu Gò Đen, rượu Xuân
Thạnh ở miền Nam được nhiều người ưa chuộng.
Trong các loại rượu lên men truyền thống kể trên thì rượu nếp than là một loại rượu khá
đặc biệt. Sản phẩm là kết quả của quá trình lên men không chưng cất nguyên liệu nếp mà
thành. Tuy nhiên do nhân dân ta sản xuất theo phương pháp truyền thống (sử dụng bánh
men thuốc bắc) nên chất lượng rượu không ổn định, năng suất rượu không cao vì trong
thành phần bánh men thuốc bắc chứa nấm mốc, nấm men và vi khuẩn mà chúng ta không
thể kiểm soát được số lượng của chúng trong bánh men chính vì vậy mà làm cho chất
lượng và hiệu suất rượu không ổn định. Mặt khác thời gian sản xuất cũng rất dài do phải
mất thời gian khoảng 3 ngày để nấm mốc chuyển hóa tinh bột thành đường và khoảng 4
ngày để nấm men chuyển hóa đường thành rượu.
Với việc ứng dụng phương pháp enzyme để thay thế nấm mốc ở giai đoạn đường hóa có
thể rút ngắn được thời gian sản xuất cũng như đảm bảo được chất lượng rượu do ít bị
nhiễm vi sinh vật lạ và ít tốn kém lượng chất khô, vì vậy sẽ giảm được chi phí cho quá
trình sản xuất, đảm bảo chất lượng sản phẩm và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm này.
Từ những lí do trên việc ứng dụng phương pháp enzyme trong sản xuất rượu vang nếp
than cần được quan tâm và nghiên cứu.
1.2 Mục tiêu
- Khảo sát hoạt lực của chế phẩm enzyme amylase từ nấm mốc đến quá trình thuỷ phân
tinh bột.
- Khảo sát ảnh hưởng của loại enzyme (α-amylase, glucoamylase từ vi khuẩn và nấm
mốc), nồng độ enzyme và nhiệt độ đến quá trình thuỷ phân tinh bột.

Luận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ

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

2

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Giới thiệu chung về nếp than
Nguyên liệu thường được sử dụng để sản xuất rượu là các loại ngũ cốc vì chứa hàm lượng
tinh bột rất cao. Trong đó gạo, nếp là hai nguyên liệu quan trọng với hàm lượng tinh bột
trên 70% được sử dụng rộng rãi trong sản xuất rượu.
Gạo nếp than là một loại gạo đặc biệt được trồng ở
nhiều vùng Nam bộ, vì thế loại rượu này là đặc sản
của vùng Nam bộ. Tên khoa học là Oryza Sativa
Tamaka. Gạo nếp than gồm 4 loại:
-Nếp cẩm Đức Hòa
- Nếp đen Khánh Vinh
- Nếp than Long Đất
- Lúa lứt nếp cẩm
Các loại lúa này có năng suất không cao, thường chỉ đạt 2,8 – 3,3 tấn/ha.
Hiện nay dân vùng Đồng bằng Nam bộ phân loại nếp than theo màu sắc hạt gạo. Theo
cách này nếp than được chia thành 2 loại:
- Nếp than đen huyền
- Nếp than hồng đỏ
Màu sắc của nếp than đó là màu anthocyanin, nó dễ dàng hòa tan trong nước và cho màu
sắc đẹp tự nhiên. Anthocyanin là những glucozit do gốc đường glucose, glactose... kết
hợp với gốc aglucon có màu (anthocyanidin).

Hình 2: Cấu trúc của anthocyanin
Anthocyanin tinh khiết ở dạng tinh thể hoặc vô định hình là hợp chất khá phân cực nên
tan tốt trong dung môi phân cực. Màu sắc của anthocyanin luôn thay đổi phụ thuộc vào
pH, các chất màu có mặt và nhiều yếu tố khác, tuy nhiên màu sắc của anthocyanin thay
đổi mạnh nhất phụ thuộc vào pH môi trường. Thông thường khi pH < 7 các anthocyanin
Hình1 : Nguyên liệu nếp than

Luận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ

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

3

có màu đỏ, khi pH > 7 thì có màu xanh. Ở pH = 1 các anthocyanin thường ở dạng muối
oxonium màu cam đến đỏ, ở pH = 4 - 5 chúng có thể chuyển về dạng bazơ cacbinol hay
bazơ chalcon không màu, ở pH = 7 - 8 lại về dạng bazơ quinoidal anhydro màu xanh.
Tuy khác nhau về màu sắc bên ngoài, nhưng các loại nếp than có thành phần hóa học
không khác nhiều.
Bảng 1: Thành phần hóa học của gạo nếp than

Thành phần Hàm lượng
Nước
Protein
Lipid
Glucid
Acid hữu cơ
Tro
14

8,2
1,5
74,9
0,6
0,8
Nguyễn Đức Lượng,2003
2.2 Giới thiệu chung về enzyme amylase
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. Amylase thủy
phân tinh bột, glycogen và các dextrinh thành glucose, maltose và dextrin mạch ngắn.
Amylase tìm thấy trong tuyến nước bọt, trong dịch tiêu hóa của người và động vật, trong
hạt nảy mầm, trong sản phẩm trao đổi chất của nấm mốc, nấm men và vi khuẩn. Trong đó
amylase được thu nhận từ malt với số lượng nhiều nhất.
Dựa theo tính chất và cơ chế tác dụng lên tinh bột của amylase người ta phân biệt amylase
ra các loại:
α
-amylase,
β
-amylase,
γ
-amylase (glucoamylase), oligo-1,6-glucozidase
(dextrinase),…
Enzyme amylase cũng như các enzyme khác đều có bản chất là protein được sinh vật tổng
hợp nên và tham gia vào các phản ứng sinh học.
2.3 Cấu trúc phân tử amylase
2.3.1 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 ( đơn cấu tử).
Hiện nay, người ta biết có sáu loại enzyme được xếp thành hai nhóm là endoamylase

(enzyme nội bào) và exoamylase (enzyme ngoại bào).
- Endoamylase: gồm α–amylase và nhóm enzyme khử nhánh. Nhóm enzyme khử
nhánh được chia thành hai loại: khử trực tiếp là pullulanase (α-dextrin-6-
Luận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ

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

4

glucanohydrolase); khử gián tiếp là transglucosidase. Các enzyme này thủy phân các liên
kết bên trong chuỗi polysaccharide.
- Exoamylase: gồm β-amylase và γ-amylase. Đây là những enzyme thủy phân tinh
bột từ đầu không khử của chuỗi polysacchride.
Amylase



Exoamylase Endoamylase



β-amylase γ-amylase Enzyme khử nhánh α -amylase



Khử trực tiếp Khử gián tiếp
α-dextrin-6-glucanohydrolase Oligo-1,6- glucosidas
(pullulanase) (transglucosilase)
Và amylo-1,6-glucosidase
Hình 3: Các loại enzyme endoamylase và exoamylase

2.3.2 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 mới tham gia xúc tác phản ứng. Bộ phận đặc biệt này được gọi là trung
tâm hoạt động của enzyme.
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 trải qua vai trò trung gian của phân tử H
2
O.
2.3.3 Tính đặc hiệu của enzyme
Tính đặc hiệu là 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. Tính chất xúc tác đặc hiệu đó gọi là tính đặc hiệu
của enzyme. Tính đặc hiệu là một trong những tính chất cơ bản nhất của enzyme. 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,…
Luận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ

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

5

2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của amylase

2.4.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến phản ứng của enzyme
Nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến phản ứng của enzyme. Tốc độ phản ứng của enzyme
tăng khi nhiệt độ tăng. Tốc độ phản ứng của enzyme không phải lúc nào cũng tỉ lệ thuận
với nhiệt độ phản ứng. Tốc độ phản ứng chỉ tăng đến một giới hạn nhiệt độ nhất định.
Vượt quá nhiệt độ đó, tốc độ phản ứng enzyme sẽ giảm và làm enzyme vô hoạt. Nhiệt độ
tương ứng với tốc độ phản ứng enzyme cao nhất được gọi là nhiệt độ tối ưu. Phần lớn
enzyme hoạt động mạnh nhất ở nhiệt độ 40
0
C – 50
0
C. Nhiệt độ này tối ưu của enzyme
khác nhau sẽ khác nhau.
Nếu đưa nhiệt độ cao hơn mức nhiệt độ tối ưu, hoạt tính của enzyme sẽ bị giảm. Khi đó
enzyme không còn khả năng phục hồi hoạt tính. Nhiệt độ tối ưu của một enzyme phụ
thuộc rất nhiều vào sự có mặt của cơ chất, kim loại, pH và các chất bảo vệ. Người ta
thường sử dụng yếu tố nhiệt độ để điều khiển hoạt động của enzyme và tốc độ phản ứng
trong chế biến và bảo quản thực phẩm.
2.4.2 Ảnh hưởng của pH đến phản ứng của enzyme
pH môi trường thường ảnh hưởng đến mức độ ion hoá cơ chất, enzyme và đặc biệt ảnh
hưởng đến độ bền của enzyme. Chính vì thế pH có ảnh hưởng rất mạnh đến phản ứng của
enzyme.
Nhiều enzyme hoạt động rất mạnh ở pH trung tính. Tuy nhiên cũng có nhiều enzyme hoạt
động ở pH acid yếu. Một số khác lại hoạt động mạnh ở pH kiềm và cả pH acid. pH tối ưu
cũng phụ thuộc vào nhiệt độ, khi tăng nhiệt độ phản ứng thì pH tối ưu sẽ chuyển dịch về
phía lớn hơn.
Người ta thường sử dụng ảnh hưởng của pH để điều hòa phản ứng trong bảo quản, chế
biến thực phẩm.
2.4.3 Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất đến phản ứng của enzyme
Enzyme tham gia quá trình xúc tác tạo phức hợp enzyme – cơ chất (ES). Trong trường
hợp đơn giản nhất, phản ứng chỉ có một cơ chất (S), enzyme (E) xúc tác cho sự chuyển

hóa cơ chất tạo thành một sản phẩm (P), phản ứng xảy ra như sau.
E+S

K
1

ES

K
3
P + E

K
2

K
1
: hằng số vận tốc phản ứng tạo ES.
K
2
: hằng số vận tốc phân ly ES tạo cơ chất ban đầu.
K
3
: hằng số phân ly phức hợp ES tạo sản phẩm P.
Luận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ

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

6

Mối quan hệ giữa vận tốc phản ứng do enzyme xúc tác và nồng độ cơ chất được biểu diễn
theo phương trình Michaelis – Menten như sau:
V
max
[S]
v =
K
m
+ [S]
Trong đó:
- v : vận tốc phản ứng
- K
m
: hằng số Michaelis – Menten
- V
m
: vận tốc phản ứng cực đại
- [S] : nồng độ cơ chất
Trong đó v là hàm số của
[S]
, đồ thị có dạng nhánh hyperbol vuông góc:
v


V
max

V
max
/2






m
K

[S]
K
m
gọi là hằng số Michaelis – Menten và đặc trưng cho mỗi enzyme, đặc trưng cho ái lực
của enzyme với cơ chất. K
m
có giá trị càng nhỏ thì ái lực của enzyme đối với cơ chất càng
lớn, nghĩa là vận tốc của phản ứng enzyme càng lớn.
Qua đồ thị chung của đường biểu diễn cho thấy khi tăng nồng độ cơ chất, vận tốc phản
ứng tăng. Khi tăng nồng độ cơ chất đến giới hạn xác định nào đó, vận tốc phản ứng đạt
giá trị cực đại V
max
, sau đó vận tốc phản ứng sẽ không tăng nữa nếu ta tiếp tục tăng nồng
độ cơ chất.
Từ phương trình (*), ta có thể xét 3 trường hợp xảy ra:
- Nếu [S] << K
m

v = V
max
. [S]/K
m
. Như vậy khi [S] thấp, v phụ thuộc tuyến tính vào
[S], phương trình phản ứng theo bậc 1.
- Nếu [S] >> K
m
v = V
max
: vận tốc phản ứng đạt cực đại, không phụ thuộc vào [S].
Phản ứng bậc 0.
- Nếu [S] = K
m
v = V
max
/2
Để dễ dàng xác định giá trị K
m
và V
max
, Line Weaver và Burk đã biến đổi phương trình
Michaelis – Menten thành dạng phương trình đường thẳng bằng cách lấy nghịch đảo cả 2
vế của phương trình. Phương trình theo Line Weaver và Burk có dạng:

Luận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ

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

7

K
m
1 1 1
= * + (**)
V V [S] V
max

Phương trình (**) có dạng y = ax + b, đường biểu diễn là đường thẳng, cắt trục tung ở giá
trị 1/V
max
, cắt trục hoành ở giá trị -1/K
m
.


tg α = K
m
/V
max


1/V
max




-1/K
m

1/[S]

Quan hệ giữa vận tốc phản ứng enzyme và nồng độ cơ chất theo Line Weaver và Burk.
Theo cách này, chỉ cần thí nghiệm với 3, 4 nồng độ cơ chất thì ta có thể vẽ được đồ thị
khá chính xác và xác định được các trị số K
m
, V
max.
2.4.4 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến phản ứng enzyme
Vận tốc của của phản ứng enzyme tỉ lệ thuận với nồng độ enzyme khi có đầy đủ cơ chất.
Nồng độ enzyme càng lớn bao nhiêu thì lượng cơ chất bị biến đổi càng nhiều
bấy nhiêu. Cũng có trường hợp khi nồng độ enzyme quá lớn, vận tốc phản ứng chậm
V = k[E]
Trong đó :
V: Vận tốc phản ứng
K: Hằng số vận tốc
[E] : Nồng độ enzyme
2.4.5 Ảnh hưởng của các chất hoạt hóa đến hoạt động của amylase
Chất hoạt hóa là những chất có tác dụng làm cho enzyme amylase từ trạng thái không
hoạt động hoặc hoạt động yếu trở nên mạnh hơn, chất hoạt hóa có bản chất giống nhau có
thể là:
- Các chất hữu cơ phức tạp (coenzyme, vitamin) làm nhiệm vụ chuyển nhóm chuyển
hydro. Ví dụ: NAP
+
, NADP
+
, acid arcosbic (chuyển hydro), ADP (chuyển photphat)...
Luận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ

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

8

- Những chất có khả năng phá vỡ một số liên kết trong phân tử tiền enzyme kết quả là bỏ
một vài đoạn peptid, phá thế bị bao vây của các nhóm hoạt động trong trung tâm hoạt
động của enzyme làm cho enzyme trở nên hoạt động.
- Các chất có tác dụng phục hồi những nhóm chức hoạt động của trung tâm hoạt động của
enzyme.
Ví dụ: Trung tâm hoạt động của papain có chứa nhóm – SH sẽ chuyển thành - S – S- làm
enzyme mất khả năng hoạt động. Nếu thêm vào môi trường các chất hoạt hóa có tính khử
như cystein, glutation, nhóm – SH sẽ được phục hồi và enzyme sẽ hoạt động trở lại.
- Các anion, các ion kim loại cũng có thể tham gia tạo thành trung tâm hoạt động của
enzyme làm cầu nối giữa enzyme và cơ chất hoặc ổn định cấu hình cần cho hoạt động xúc
tác của enzyme.
Tuy nhiên, khi sử dụng các hóa chất này phải tùy từng loại mà sử dụng nồng độ khác nhau
vì các chất hoạt hóa chỉ có tác dụng hoạt hóa ở một nồng độ nhất định. Vượt quá nồng độ
này chúng sẽ gây ức chế hoạt động của enzyme.
2.4.6 Ảnh hưởng của chất kìm hãm
Các chất kìm hãm là chất có mặt trong phản ứng enzyme làm yếu hoặc chấm dứt hoàn
toàn tác dụng của enzyme nhưng lại không bị enzyme làm thay đổi tính chất hóa học, cấu
tạo hóa học và tính chất vật lý của chúng.
Các chất kìm hãm có bản chất hóa học khác nhau có thể là ion kim loại, các phân tử vô
cơ, các chất hữu cơ và protein. Cơ chế kìm hãm của các chất kìm hãm có thể là
thuận nghịch hoặc không thuận nghịch. Thường phân biệt hai loại kìm hãm thuận
nghịch là: Kìm hãm cạnh tranh và kìm hãm không cạnh tranh.
- Kìm hãm cạnh tranh: Các chất kìm hãm cạnh tranh là những chất có cấu trúc tương tự
như cấu trúc của cơ chất. Chúng có khả năng kết hợp với trung tâm hoạt động của
enzyme. Khi đó chúng sẽ chiếm vị trí của cơ chất trong trung tâm hoạt động. Cơ chế loại
trừ lẫn nhau của chất kìm hãm và trung tâm hoạt động làm giảm số lượng các enzyme kết
hợp với cơ chất. Kết quả làm hoạt động của enzyme sẽ giảm.

- Kìm hãm không cạnh tranh: Chất kìm hãm không chiếm trung tâm hoạt động của
enzyme mà là ở một vị trí ngoài trung tâm hoạt động của enzyme. Kết quả chất kìm hãm
này làm thay đổi cấu trúc không gian của phân tử enzyme theo chiều hướng bất lợi cho
hoạt động xúc tác, làm giảm hoạt động của enzyme.
Tất cả các amylase đều bị kìm hãm bởi những ion kim loại nặng như: Cu2
+
, Ag
2+
,
Hg
2+
...Ngoài ra axit sunfosalisilic 20%, acid chlohydric làm ngưng hoạt động của enzyme.


Luận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ

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

9

2.4. 7 Cơ chất tác dụng
Cơ chất tác dụng của amylase là tinh bột và glycogen.
i. Tinh bột
Tinh bột là nhóm carbohydrate ở thực vật có chủ yếu trong các loại củ như khoai lang,
khoai mì,… trong các loại ngũ cốc, các loại hạt. Công thức tổng quát của tinh bột là
(C
6
H
12
O

6
)
n
. Tinh bột từ các nguồn khác nhau đều cấu tạo từ amylose và amylopectin
(Meyer, 1940). Các loại tinh bột đều có 20 – 30 % amylose và 70 – 80 % amylopectin.
Trong thực vật, tinh bột được xem là chất dự trữ năng lượng quan trọng.
Amylose có trọng lượng phân tử 50000 – 160000, được cấu tạo từ 200 – 1000 phân tử D-
glucose nối với nhau bởi liên kết α-1,4- glucoside tạo thành mạch xoắn dài không phân
nhánh.
Amylopectin có trọng lượng phân tử 400000 đến hàng chục triệu, được cấu tạo từ 600 –
6000 phân tử D-glucose nối với nhau bởi liên kết α-1,4- glucoside và α-1,6- glucosid tạo
thành mạch có nhiều nhánh.
Tinh bột không tan trong nước lạnh nhưng hỗn hợp tinh bột khi bị đun nóng 60 – 85
0
C thì
tinh bột sẽ bị hồ hóa và gọi là hồ tinh bột. Dưới tác dụng của enzyme amylase, tinh bột bị
thủy phân do các liên kết glucosid bị phân cắt. Sự thủy phân tinh bột bởi enzyme 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 và sau đó dextrin tiếp tục bị đường hóa tạo sản phẩm cuối là maltose và
glucose.
Carbohydrate trong thực phẩm là nguồn cung cấp năng lượng quan trong cho cơ thể con
người. Rau và quả cũng là nguồn cung cấp tinh bột, nhưng tinh bột này một phần đã được
chuyển hóa thành disaccharide và glucose. Carbohydrate có mặt trong hầu hết các loại
thực phẩm nhưng nguồn cung cấp chủ yếu là đường và tinh bột.
ii. Glycogen
Glycogen là một loại carbohydrate dự trữ ở động vật và được cơ thể chuyển hóa để sử
dụng dần dần. Amylase có vai trò quan trọng trong sự chuyển hóa glucid ở tế bào động
vật, vi sinh vật. Glycogen được cấu tạo từ các glucose liên kết với nhau bởi liên kết α-1,4-
glucosid. Ở các vị trí phân nhánh, glucose nối với nhau bằng liên kết α-1,6-
glucosid. Glycogen có số mạch nhánh nhiều hơn tinh bột. Glycogen dễ tan trong

nước, nếu ta ăn quá nhiều carbohyrate thì cơ thể sẽ chuyển hóa chúng thành chất béo dự
trữ. Ở động vật và người, glycogen tập trung chủ yếu trong gan.
2.5 Đặc tính và cơ chế tác dụng
Các enzyme amylase từ các nguồn sẽ khác nhau về tính chất, cơ chế tác dụng cũng như
sản phẩm cuối cùng của sự thủy phân. Ngay cả các amylase cùng loại do vi sinh vật tổng
Luận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ

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

10

hợp nên cũng có nhiều điểm khác nhau về đặc tính, cơ chế tác dụng và điều kiện hoạt
động.


Hình 4: Hoạt động phân cắt liên kết α-1,4 và α-1,6-glucosid của amylase


Hình 5: Cơ chế tác dụng của hệ enzyme amylase

2.5.1 α-amylase (EC.3.2.1.1)
i. Đặc tính
α-amylase từ các nguồn khác nhau có thành phần amino acid khác nhau. α-amylase khá
giàu tyrosine, tryptophan nhưng ít methionin, có khoảng 7 – 10 gốc cysteine. Trọng lượng
phân tử của α-amylase từ malt là 59 kDa (Fischer, Stein, 1960), từ nấm mốc là 45 – 50
kDa.
α-amylase dễ tan trong nước, trong các dung dịch muối và rượu loãng. Protein của các
amylase có tính acid yếu và có tính chất của globuline. Điểm đẳng điện nằm trong vùng
pH: 4,2 – 5,7(Bernfeld, 1951).
Luận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ

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

11

Điều kiện hoạt động của α-amylase từ các nguồn khác nhau thường không giống nhau.
Biên độ pH tối thích cho hoạt động của α-amylase từ malt khác với α-amylase từ vi sinh
vật.
Là một metaloenzyme. Mỗi phân tử đều có chứa 1 – 30 nguyên tử gam Ca/mol, nhưng
không ít hơn 1 – 6 nguyên tử gam/mol. Ca
2+
tham gia vào sự hình thành và ổn định cấu
trúc bậc 3 của enzyme (Molodova, 1965). Do đó, Ca còn có vai trò duy trì sự tồn tại của
enzyme khi bị tác động bởi các tác nhân gây biến tính và tác động của các enzyme phân
giải protein. Nếu phân tử enzyme bị loại bỏ hết Ca thì nó sẽ hoàn toàn bị mất hết khả
năng thủy phân cơ chất.
Độ bền đối với tác dụng của acid cũng khác nhau. α-amylase của nấm sợi bền vững đối
với acid tốt hơn α-amylase của malt và vi khuẩn. Ở pH 3,6 và 0
0
C, α-amylase của malt bị
vô hoạt hoàn toàn sau 15 – 20 phút; α-amylase vi khuẩn bị vô hoạt 50 %, trong khi đó
hoạt lực của α-amylase nấm sợi hầu như không giảm bao nhiêu.
α-amylase được hoạt hóa bởi ion đơn trị nếu chúng có nguồn gốc động vật và vi sinh vật.
Nếu có nguồn gốc thực vật thì được hoạt hóa bởi ion hóa trị II. Hoạt hóa bởi ion hóa trị I
như sau: Cl
-
> Br
-
> I
-

. Chúng bị kìm hãm bởi ion kim loại nặng như Cu
2+
, Hg
2+
…
α-amylase kém bền trong môi trường acid nhưng khá bền nhiệt (bền nhất trong hệ enzyme
amylase).
Bảng 2: Khả năng chịu nhiệt của enzyme amylase
Nguồn gốc Nhiệt độ tối thích pH tối thích
Malt 72-75 5.5-5.7
Nấm mốc 50-60 5.0-6.0
Vi khuẩn 60-70 6.0-7.0
Bùi Thị Quỳnh Hoa, 2004

Bảng 3: Khả năng chịu nhiệt của α-amylase từ các nguồn khác nhau
Nhiệt độ (
0
C) Hoạt tính của α-amylase, % so hoạt tính với ban đầu
Nấm sợi Malt Vi khuẩn
65 100 100 100
70 52 100 100
75 3 58 100
80 - 25 92
85 - 1 58
90 - - 52
95 - - 8
Nguyễn Đức Lượng, 2004


Luận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ

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

12

ii. Cơ chế tác dụng lên mạch Amylose và Amylopectin
α-amylase có khả năng phân cắt liên kết α-1,4 Glucoside ở bất kỳ vị trí nào trên mạch tinh
bột đã được hồ hóa. Do đó được gọi là enzyme nội phân (endoenzyme).
α-amylase không chỉ có khả năng phân huỷ hồ tinh bột mà còn có khả năng phân huỷ cả
hạt tinh bột nguyên vẹn. Sự thủy phân tinh bột của α-amylase trải qua nhiều giai đoạn:
Trước tiên enzyme này phân cắt một số liên kết trong tinh bột tạo ra một lượng lớn
dextrin phân tử thấp, sau đó các dextrin này bị thủy phân tiếp tục để tạo thành maltose và
glucose.
Dưới tác dụng của enzyme α-amylase, amylose bị phân giải khá nhanh tạo thành
oligoshaccaride gồm 6-7 gốc glucose, sau này 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, 13% glucose.
Dưới tác dụng của enzyme α-amylase amylopectin bị phân giải khá nhanh nhưng vì α-
amylase không phân cắt được liên kết α-1,6 glucoside nên dù có kéo dài thời gian thủy
phân nhưng sau cùng sản phẩm có khoảng: 72% maltose, 19% glucose, dextrin phân tử
thấp và izomaltose là 8%.
Các giai đoạn của quá trình thuỷ phân tinh bột của α-amylase:
- Giai đoạn dextrin hoá:
α-amylase
Tinh bột dextrin phân tử lượng thấp

- Giai đoạn đường hóa:
α-amylase
Dextrin tetra và trimaltose di và monosaccharides

α-amylase
Amylose Oligosaccharide Polyglucose


Maltose maltotriose Maltotetrose

Khả năng dextrin hóa của α-amylase rất cao do đó người ta còn gọi α-amylase là amylase
dextrin hóa hay amylase dịch hóa
2.5.2 β-amylase (EC.3.2.1.2)
i. Đặc tính
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
Luận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ

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

13

trong các hạt nẫy mầm. Trong vi khuẩn không có β-amylase. Sự tồn tại β-amylase trong
nấm mốc cho đến nay vẫn chưa được xác định.
β-amylase rất bền khi không có ion Ca
2+
, bị kìm hãm bởi ion kim loại nặng như: Cu
2+
,
Hg
2+
, urê, ido, acetanic, iod, ozon.
β-amylase chịu nhiệt kém hơn α-amylase nhưng bền với acid hơn.
pH tối thích trong dung dịch bột thuần khiết là 4-6, trong dung dịch nấu là 5-5.6. Nhiệt

độ tối thích trong tinh bột thuần khiết là 40-50
0
C. Trong dung dịch nấu là: 60-65
0
C
β-amylase bị vô hoạt ở nhiệt độ 70
0
C.
ii. Cơ chế tác dụng lên mạch tinh bột
β-amylase xúc tác sự thủy phân các liên kết α-1,4 glucoside trong tinh bột, glycogen,
polysaccharide đồng loại. Phân cắt tuần tự từng gốc maltose một ở đầu không khử.
Maltose có cấu hình β được tạo thành. β-amylase được gọi là enzyme ngoại phân (exo-
enzyme).
β-amylase phân giải 100% amylose thành maltose. Phân giải 54-58% amylopectin thành
maltose. Do mỗi nhánh của amylopectin có từ 20-25 phân tử glucose nên sau khi thủy
phân tạo 10-12 phân tử maltose. Khi tới liên kết α-1,4 glucoside gắn với α-1,6 glucoside,
β-amylase sẽ ngưng tác dụng, phần saccharide còn lại là dextrin phân tử lớn. Có chứa
nhiều liên kết α-1,6 glucoside gọi là dextrin có màu tím đỏ với iod.
Nếu tinh bột bị thủy phân đồng thời bởi cả α và β-amylase thì tinh bột sẽ bị thủy phân đến
95%.
Tác dụng của β-amylase lên tinh bột như sau
β-amylase
Tinh bột maltose (54 – 58%) + β-dextrin (42 – 46%)

Hình 6: Cơ chế tác dụng của β-amylase lên tinh bột
Luận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ

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

14

2.5.3 γ-amylase (glucoamylase hay α-1,4- glucan-glucohydrolase) (EC.3.2.1.3)
i. Đặc tính
γ-amylase có khả năng thủy phân liên kết α-1,4 lẫn α-1,6 glucoside. Khi thủy phân liên
kết α-1,4-glucan trong chuỗi polysaccharide, Glucoamylase tách lần lượt từng phân tử
glucose ra khỏi đầu không khử của mạch để tạo ra glucose.
Ngoài các liên kết α-1,4 và α-1,6 glucoside, glucoamylase còn có khả năng thủy phân các
liên kết α-1,2 và α-1,3 glucoside.
Glucoamylase có khả năng thủy phân hoàn toàn tinh bột mà không cần có sự tham gia của
các amylase khác. Glucoamylase thủy phân các polysaccharide có phân tử lớn nhanh hơn
so với các chất có phân tử nhỏ. So với β-amylase, γ-amylase bền với acid hơn nhưng lại
kém bền dưới tác dụng của rượu etylic, acetone, không bền với ion kim loại nặng: Cu
2+
,
Hg
2+
…có trong nấm mốc và một vài loại vi khuẩn.
Hoạt động tốt ở 50

0
C, hoạt lực tối đa trong vùng pH 3.5-5.5.
ii. Cơ chế tác dụng lên amylase và amylopectin
Enzyme γ-amylase có khả năng xúc tác thủy phân cả liên kết α-1,4; 1,6 glucozid trong
tinh bột, glycogen, polysaccharide kiểu maltose. Là enzyme ngoại phân exo-enzyme. Nó
thủy phân polysaccharide từ đầu không khử tuần tự từng gốc glucose một. Chúng không
thủy phân được các dextrin vòng.
Khi thủy phân tinh bột, cùng với việc tạo thành glucose còn có thể tạo thành
oligosaccharide. Ngoài ra, γ-amylase còn có thể phân cắt cả liên kết α-1,2; 1,3-glucoside
nữa.
Chú ý khi sử dụng hệ enzyme amylase trong sản xuất rượu:
- Nguồn gốc của hệ enzyme amylase để biết được khoảng nhiệt độ, pH thích hợp.
Nắm được chất hoạt hóa, chất ức chế đối với từng enzyme để làm tăng khả năng hoạt
động của nó, tăng nhanh hiệu suất đường hóa.
- Tùy nguyên liệu cụ thể có thành phần amylase, amylosepectin khác nhau mà sử
dụng loại enzyme thích hợp, cân đối.
- Tùy từng loại men, từng loại sản phẩm lên men mà có thành phần nguyên liệu
khác nhau, hàm lượng đường lên men khác nhau, dẫn đến chủng loại enzyme khác nhau.
Nói cách khác, chúng ta phải biết được các tính chất của nguồn enzyme đang sử dụng như
tỉ lệ các loại enzyme, nhiệt độ, pH thích hợp cho enzyme đó.
(Công nghệ enzyme, 2005)


Luận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ

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

15

2.5.4 Oligo-1,6-glucosidase (dextrin-6-glucanhydrolase) (EC 3.2.1.10)

Enzyme này thủy phân liên kết α-1,6-glucosid trong isomaltose, panose và các dextrin tới
hạn thành đường có thể lên men được. Enzyme này có ở vi sinh vật nhưng đồng thời cũng
có trong hạt nảy mầm (malt, thóc mầm). Ngoài oligo-1,6-glucosidase, hệ dextrinase của
hạt ngũ cốc nảy mầm còn có amylopectin-1,6-glucosidase (R-enzyme) và dextrin-1,6-
glucosidase (còn gọi là amylo-1,6-glucosidase hay dextrin-6- glucanhydrolase) (EC
3.2.1.33). Hai loại enzyme này đều thủy phân dextrin triệt để hơn α-amylase và β-amylase
nên trong dịch thủy phân có nhiều maltose hơn.
Nhiệt độ tối thích cho hoạt động của các dextrinase là 40
0
C và pH tối thích là 5,1.
2.5.5 Pullulanase (EC3.2.1.41)
Enzyme pullulanase thủy phân các liên kết α-1,6-glucoside trong tinh bột và glycogen.
Phân tử lượng của nó là 145000. pH hoạt động tối thích là 5,0 và nhiệt độ hoạt động tối
thích là 47,5
0
C. Enzyme này có khả năng thủy phân cả những dextrin phân tử thấp chỉ
gồm hai gốc maltose nối với nhau bằng liên kết α-1,6-glucoside.
2.5.6 Transglucosidase
Transglucosidase luôn tương tác với glucoamylase. Nó có cả hoạt tính transferase lẫn hoạt
tính thủy phân nên sự có mặt của nó trong dung dịch thường gây nhằm lẫn với sự tồn tại
của glucoamylase. Transglucosidase không chỉ thủy phân maltose thành glucose mà còn
tổng hợp izomaltose, izomaltotriose và panose, tức là nó có khả năng chuyển gốc glucose
và gắn nó vào phân tử maltose hoặc phân tử glucose khác bằng liên kết α-1,6-glucosid để
tạo thành panose hoặc izomaltose.
2.7 Ứng dụng của enzyme amylase trong công nghệ thực phẩm
2.7.1 Trong sản xuất rượu
Người ta dùng enzyme amylase làm tác nhân đường hóa trong công nghiệp sản xuất rượu
cho phép tiết kiệm được hàng vạn tấn nguyên liệu (đại mạch) loại tốt, rút ngắn quá trình
sản xuất, tiết kiệm được sản xuất, bởi enzyme amylase thủy phân sâu sắc tinh bột thành
đường lên men trong thời gian ngắn. Amylase không những quan trọng ở giai đoạn đường

hóa mà còn ở cả giai đoạn xử lý nước nhiệt nguyên liệu nữa. Việc sử dụng amylase để
dịch hóa tinh bột khi nấu ở nhiệt độ 85-90
0
C cho phép có thể chỉ hoàn toàn dùng hơi thứ
cấp cho đun sơ bộ và làm dịu chế độ nấu. Điều này làm giảm chi phí hơi trong gia nhiệt
và giảm bớt tổn thất tinh bột. Vì vậy làm cho hiệu quả sản xuất tăng.
2.7.2 Trong sản xuất bia
Trong công nghệ sản xuất bia, người ta thường sử dụng enzyme amylase có trong
mầm đại mạch để thủy phân tinh bột có trong mầm đại mạch. Nguyên liệu chính là đại
mạch nẩy mầm loại tốt. Khác với rượu ở đây mức độ đường hóa chứa trong nguyên liệu