quy trình sản xuất amylase và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm (sản xuất 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 TRÌNH SẢN XUẤT AMYLASE VÀ
ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
(SẢN XUẤT MALTODEXTRIN)
GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4, năm 2015

MỤC LỤC


Môn UDCNSH trong CNTP

Nhóm 9
2

GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang


Môn UDCNSH trong CNTP

GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang

U
Tinh bột là sản phẩm tự nhiên quan trọng nhất có nhiều ứng dụng trong kỹ thuật và
trong đời sống con người. Nhiều nước trên thế giới sử dụng nguồn tinh bột từ khoai tây, lúa

mì, ngô (sắn), còn riêng ở nước ta thì sử dụng gạo và khoai mì là nguồn tinh bột chủ yếu.
Quá trình thủy phân tinh bột gồm hai công đoạn chủ yếu là giai đoạn hồ hóa và giai đoạn
đường hóa. Để thực hiện hai công đoạn công nghệ nói trên, trong thực tế sản xuất người ta
áp dụng hai cách: thủy phân tinh bột bằng acid và bằng enzyme. Để thủy phân tinh bột từ
lâu người ta đã sử dụng acid vô cơ như HCl và H 2SO4. Nhưng kết quả cho thấy, thủy phân
bằng acid rất khó kiểm soát và thường tạo nhiều sản phẩm không mong muốn và không đáp
ứng tiêu chuẩn an toàn thực phẩm. Do vậy việc thay thế và ứng dụng enzyme để thủy phân
tinh bột là một kết quả tất yếu của lịch sử phát triển.
Enzyme amylase đã được tìm ra đã được góp phần quan trọng cho nhiều ngành công
nghiệp chế biến thực phẩm. Enzym amylase có thể tìm thấy ở nhiều nguồn khác nhau như
amylase từ thực vật, động vật và VSV. Amylase càng ngày càng được thay thế acid trong
sản xuất ở quy mô công nghiệp. Hiện nay, các nhà sản xuất có thể sử dụng amylase có khả
năng chịu nhiệt cao mà không mất hoạt tính, chẳng hạn amylase được chiết xuất từ VSV, cụ
thể là các chuẩn 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 để 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 sạch dịch
đường.
Nguồn amylase có thể lấy từ mầm thóc, mầm đại mạch (malt), hạt bắp nảy mầm,
hay từ nấm mốc, ... Nguyên liệu sản xuất là gạo, bắp, khoai mì, … Đây là những nguồn
nguyên liệu dễ tìm, rẻ tiền và có thể thấy dễ dàng ở nước ta. Do đó, đây là một lợi thế và là
hướng phát triển mạnh làm cơ sở cho nhiều ngành khác phát triển.
Chính vì vậy, với đề tài này sẽ giúp mọi người tìm hiểu rõ hơn về phương pháp sản
xuất enzyme amylase và những ứng dụng vượt trội của nó, đặc biệt là ứng dụng trong việc
sản xuất maltodextrin - một polysaccharide được sử dụng như là một phụ gia thực phẩm.

Nhóm 9
3


Môn UDCNSH trong CNTP

GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ENZYME AMYLASE, NGUỒN THU NHẬN VÀ
GIỐNG VI SINH VẬT SỬ DỤNG
1.1.
Giới thiệu về enzyme amilase
1.1.1. Lịch sử nghiên cứu và 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 hoá tinh bột thành đường ở nhiệt độ thường. Năm 1833, hai nhà
khoa học người Pháp là Payen và Persor đã chứng minh chất có hoạt động phân giải tinh
bột thành đường có thể tách được ở dạng bột. Thí nghiệm này 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 hoá tinh bột và nếu đun kết tủa này sẽ mất tác
dụng chuyển hoá. Danh từ diastase là do Payen và Persor dung để gọi enzyme lúc bấy giờ.
Enzyme amylase đã được tìm ra góp phần quan trọng cho nhiều ngành chế biến thực
phẩm. Enzyme amylase có thể được tìm thấy ở nhiều nguồn khác nhau như từ thực vật,
động vật và vi sinh vật. Enzyme amylase được sử dụng nhiều trong sản xuất là do khả năng
chịu nhiệt cao, năng lượng xúc tác thấp, không yêu cầu cao về thiết bị sử dụng, giảm chi
phí cho quá trình tinh sạch dịch đường.
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
1.1.2. Phân loại, đặc tính, cơ chế tác dụng
1.1.2.1.
Phân loại

Có 6 loại enzyme được xếp vào hai nhóm lớn:
+

+

Endoamylase (enzyme nội bào)
Exoamylase (enzyme ngoại bào)

a. Endoamylase:

Các enzyme này thủy phân các liên kết bên trong của chuỗi

polysaccharide.
Gồm có:
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.
• Nhóm enzyme khử nhánh:
Chia thành hai loại:
− Khử trực tiếp: Pullulanase (α-dextrin 6 – glucosidase).
•

Nhóm 9
4


Môn UDCNSH trong CNTP

GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang

Pullulanase là một trong các 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 cho sự thoái hóa tinh bột thành glucose

hoặc maltose. Pullulanase thủy phân α-1,liên kết 6- glycosidic của chuỗi phân nhánh và α1, 4-glycosidic.
−

Khử gián tiếp: Transglucosylase (oligo-1,6 glucosidase) và Maylo-1,6- glucosidase.
Enzyme này thủy phân liên kết β-1,6- glucoside trong isomaltose, panose và các
dextrin tới hạn có thể chuyển hóa đường có thể lên men được.

b. Exoamylase:

Enzyme thủy phân tinh bột từ đầu không khử của chuỗi polysaccharide. Thuộc
nhóm enzyme này có γ- amylase và β- amylase.
•

β- amylase (β-1,4-glucan-maltohydrolase)

β–amylase xúc tác từ sự thủy phân các liên kết 1,4-glucan trong tinh bột, glucogen
và polysaccharide, phân cắt từng nhóm maltose từ đầu không khử của mạch. Maltose
được hình thành do sự xúc tác của β-amylase có cấu hình β.
•

γ- amylase (glucose amylase)

Glucose amylase có khả năng thủy phân liên kết -1,4 lẫn -1,6- glucoside, ngoài ra còn
có khả năng thủy 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 loại enzyme amylase khác.
1.1.2.2.
Đặc tính
 Đặc tính chung:

Khả năng dextrin hóa: Thủy phân tinh bột --> dextrin + một ít maltoza. Dextrin có khả
năng họat hóa cao, đặc trưng cho tính chất của enzyme này.
Tính bền nhiệt: Phân tử có 1-6 nguyên tử C, tham gia vào sự hình thành ổn định cấu
trúc bậc 3 của enzyme.
Tính tan: Amylase dễ tan trong nước, trong dung dịch muối và rượu loãng
Các amylase bị kiềm hãm bởi các kim loại nặng như Cu2+, Ag+,Hg2+.
Cơ chất tác dụng của enzyme amylase: là tinh bột và glycogen.
 Đặc tính riêng:

Nhóm 9
5


Môn UDCNSH trong CNTP

GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang

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 axit yếu: với 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 enzyme α – amylase bị vô hoạt trừ enzyme của Asp.Niger có pH 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 Asp.oryzae bền vững
đối với acid tốt 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 tối
thích của nó là 50°C và bị vô hoạt ở 70°C (Kozmina,1991).
Tùy vào mỗi loại và vào các nguồn khác nhau sẽ có thành phần amino acid khác nhau.

Xét đặc tính và cơ chế tác dụng của enzyme amylase.
•

Tính chất vật lí:
+

Trọng lương phân tử của α– amylase nấm mốc là: 45.000 – 50.000 D

+

Amylase dễ tan trong nước, trong dung dịch muối và rượu loãng.

+

Protein của các α– amylase có tính acid yếu và có tính chất của globuline.

+

Điểm đẳng điện nằm trong vùng pH=4.2 – 5.7 (Bemfeld P,1951)

Cấu tạo:
Mỗi loại α– amylase có một tổ hợp amino acid đặc hiệu riêng, α– amylase là một
protein giàu tyrosine, trytophan, acid glutamic và aspartic. Các glutamic acid và
aspartic acid chiếm khoảng ¼ tổng lượng amino acid cấu thành nên phân tử enzyme.
+ α– amylase có ít methionine và có khoảng 7-10 gốc cysteine.
+ 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 hơn các enzyme khác.
+ Một số kim loại như: Li+, Na+, Cr3+, Mn2+, Zn2+, CO2+, Sn2+, Cr3+ thì không có
ảnh hưởng mấy đến α-amylase.
•
+

Nhóm 9
6


Môn UDCNSH trong CNTP

1.1.2.3.

GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang

Cơ chế tác dụng của α-amylase

α-amylase (1,4-α-glucan-glucanhydrolase ). α-amylase từ các nguồn khác nhau có
nhiều điểm rất giống nhau. α-amylase có khả năng phân cách các liên kết α-1,4-glucoside
nằm ở phía bên trong phần tử cơ chất (tinh bột hoặc glycogen) một cách ngẫu nhiên, không
theo một trật tự nào cả. α-amylase không chỉ thủy phân hồ tinh bột mà nó thủy phân cả hạt
tinh bột nguyên vẹn, song với tốc độ rất chậm.
Quá trình thủy phân tinh bột bởi α-amylase là quá trình đa giai đoạn.
+ Ở giai đoạn đầu (giai đoạn dextrin hóa):
Chỉ một số phân tử cơ chất bị thủy phân tạo thành một lượng lớn dextrin phân tử
thấp (α-dextrin), độ nhớt của hồ tinh bột giảm nhanh (các amylose và amylopectin đều bị
dịch hóa nhanh).
+ Sang giai đoạn 2 (giai đoạn đường hóa):

Các dextrin phân tử thấp tạo thành bị thủy phân tiếp tục tạo ra các tetra-trimaltose
không cho màu với iodine. Các chất này bị thủy phân rất chậm bởi α-amylase cho tới
disaccharide và monosaccharide. Dưới tác dụng của α-amylase, amylose bị phân giải khá
nhanh thành oligosaccharide gồm 6-7 gốc glucose. Sau đó, các poliglucose này bị phân
cách tiếp tục tạo nên các mạch polyglucose colagen cứ ngắn dần và bị phân giải chậm đến
maltotetrose và maltotriose và maltose. Qua một thời gian tác dụng dài, sản phẩm thủy
phân của amylose chứa 13% glucose và 87% maltose.
Tác dụng của α-amylase lên amylopectin cũng xảy ra tương tự nhưng vì không phân
cắt được liên kết α-1,6-glycoside ở chỗ mạch nhánh trong phân tử amylopectin nên dù có
chịu tác dụng lâu thì sản phẩm cuối cùng, ngoài các đường nói trên (72% maltose và 19%
glucose) còn có dextrin phân tử thấp và isomaltose 8%.
Tóm lại, dưới tác dụng của α-amylase, tinh bột có thể chuyển thành maltotetrose,
maltose, glucose và dextrin phân tử thấp. Tuy nhiên, thông thường α-amylase chỉ thủy phân
tinh bột thành chủ yếu là dextrin phân tử thấp không cho màu với Iodine và một ít maltose.
Khả năng dextrin hóa cao của α-amylase là tính chất đặc trưng của nó. Vì vậy, người ta
thường gọi loại amylase này là amylase dextrin hóa hay amylase dịch hóa.
1.2.

Nguồn thu nhận enzyme amylase

Mặc dù enzyme amylase có thể được tìm thấy ở nhiều nguồn khác nhau như từ thực
vật, động vật và vi sinh vật nhưng thực tế trong sản xuất chế phẩm enzyme, người ta vẫn

Nhóm 9
7


Môn UDCNSH trong CNTP

GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang

hay chú trọng đến nguồ gốc thực vật và vi sinh sinh vật vì nó mang lại nhiều lợi ích về kinh
tế cũng như về hiệu quả sản xuất.
1.2.1. Thu nhận amylase từ nguồn thực vật

Người ta đã biết cách chiết xuất enzyme amylase từ hạt nảy mầm để sử dụng trong
ngành công nghiệp chế biên thực phẩm. Vd 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.
1.2.1.1.

Malt đại mạch

Các enzyme thủy phân tinh bột trong đại mạch chủ yếu là amylase mà quan trọng là αamylase 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 và sau đó sẽ giảm xuống.
1.2.1.2.

Lúa

Hệ enzyme trong 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.
1.2.2. Thu nhận amylase từ vi sinh vật

Trong ba nguồn thực vật, đông vật, vi sinh vật thì vi sinh vật được sử dụng nhiều
nhất để thu nhận enzyme. Cơ bản là do các lí do sau:
+
+
+
+
+

Có thể điều chỉnh quá trình sinh tổng hợp enzyme dễ dàng hơn các nguồn khác
Hệ enzyme từ vsv vô cùg phong phú.
Giá thành môi trường nuôi cấy đơn giản và rẻ tiền.
Tốc độ sinh sản rất nhanh.
Dễ kiểm soát quá trình san xuất và mở rộng ở quy mô công nghiệp.

1.3.
Tổng quan về nguồn giống vi sinh vật
1.3.1. Vai trò của giống vi sinh vật trong công nghệ enzyme

Nhóm 9
8


Môn UDCNSH trong CNTP

GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang

Trong công nghệ enzyme từ VSV, giống đóng vai trò quyết định:
+
+

+
+

Giống VSV quyết định đến năng suất enzyme của nhà máy.
Giống VSV quyết định đến chất lượng sản phẩm sinh học (hay là hoạt tính enzyme).
Giống VSV quyết định vốn đầu tư cho sản xuất.
Giống VSV còn quyết định đến giá thành sản phẩm.

1.3.2. Các giống vi sinh vật sản xuất enzyme Amylase

Ngày nay, do ưu thế về nhiều mặt, vi sinh vật trở thành nguồn thu nhận enzyme
amylase chủ đạo. Những chủng vi sinh vật tạo nhiều 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 men
và vi khuẩn, còn xạ khuẩn thì ít hơn.
Các giống nấm sợi thường dùng là giống nấm sợi Aspergillus, rhizopus.
Nấm men và giả nấm men thuộc các giống Candida, Saccharomyces, Endomycopsy,
Endomyces cũng tạo amylase.
Nhiều vi khuẩn có khả năng tạo lượng lớn amylase như: Bac.polymyxa, Phytomonas
destructans, Cassavanum… các vi khuẩn ưa nhiệt có khả năng sinh trưởng nhanh và phát
triển tốt ở nhiệt độ cao nên khi nuôi chúng ít bị nhiễm vi sinh vật khác.
Trong nhóm xạ khuẩn rất hiếm gặp loại tạo amylase mạnh mẽ, tuy nhiên cũng có
một số ít như xạ khuẩn ưa nhiệt. Micromonospora vugaris 42 có khả năng tạo một lượng
nhỏ α-amylase hoạt động ở 65°C cùng với protease và các enzyme khác.
1.3.3. Giới thiệu về chủng nấm mốc Aspergillus Oryzae

Trong tất cả các nhóm vi sinh vật sản sinh ra amylase, người ta đặc biệt quan tâm đến khả
năng tổng hợp enzyme amylase của chủng nấm mốc Aspergillus Oryzae vì một số ưu điểm
sau:
+
+

+
+
+

Không sinh tổng hợp độc tố
Tạo ra các hợp hợp chất chính cao
Thích nghi nhanh , sinh tổng hợp mạnh
Điều kiện nuôi cấy đơn giản rẻ tiền
Dễ dàng tách khỏi môi trường nuôi cấy lỏng để thu enzyme ngoại bào

1.3.3.1.

Đặc điểm cấu trúc, hình thái của nấm mốc Aspergillus Oryzae

Aspergillus Oryzae là một loại nấm vi thể thuộc bộ Plectascales, lớp Ascomyctes
(năng 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 ngăn, chia sợi thành nhiều bao tế bào (nấm
Nhóm 9
9


Môn UDCNSH trong CNTP

GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang

đa bào). Từ những sợi nằm ngang này hình thành những sợi đứng thẳng gọi là cuống đính
bào tử, ở đó có cơ quan sinh sản vô tính.

Hình 1: Chủng nấm mốc Aspergillus Oryzae.
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 những tế bào nhỏ, thuôn, dài, gọi là những tế bào hình chai. Đầu các tế
bào hình chai phân chia thành những bào tử đính vào nhau, nên gọi là đính bào tử. Đính
bào tử của Aspergillus Oryzae có màu vàng lục hay màu vàng hoa cau…. Bào tử cùng
thành phần môi trường được sấy khô ở nhiệt độ < 50 oC cho đến khi độ ẩm <8 oC, đưa
vào bao, hàn kín và bảo quản ở nhiệt độ thường.
Đặc điểm của giống Asp.oryzae giàu cả enzyme thủy phân nội bào và ngoại bào
(amylase, protease, pectinasae,….), ta rất hay gặp chúng ở các kho nguyên liệu, trong
các thùng chứa đựng bột, gạo….đã hết nhưng không được rửa sạch, ở cặn bã bia, bã
rượu, ở lõi ngô, bã sắn….chúng mọc và phát triển có khi thành lớp mốc, có màu đen,

Nhóm 9
10


Môn UDCNSH trong CNTP

GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang

vàng… màu do các bào tử già có màu sắc. Các bào tử này dễ bị gió cuốn bay xa và rơi
vào đâu khi gặp điều kiện thuận lợi sẽ mọc thành mới.
1.3.3.2.
1.3.3.2.1.

Các phương pháp phân lập và bảo quản
Các phương pháp phân lập

Vi sinh vật phân bố rất rộng trong tự nhiên từ nơi có địa hình bình thường đến nơi có
địa thế phức tạp, đâu đâu cũng có mặt vsv, ở những nơi giàu chất hữu cơ, hay nghèo chất
hữu cơ, trong không khí, trên bề mặt các vật, trong cơ thể người, động vật, nơi có nhệt độ

rất thấp và hiện diện cả ở nơi có nhệt độ cao. VSV có khả năng thích nghi trong trong mọi
hoàn cảnh môi trường. Chính nhờ khả năng tuyệt vời này mà VSV có khả năng tồn tại ngay
cả trong hoàn cảnh khắc nghiệt nhất.
Thông thường để phâp lập một giống chủng vsv để thu nhận enzyme thì có 3 cách
phân lập:
+
+
+

Phân lập giống trong điều kiện tự nhiên
Phân lập giống trong điều kiện sản xuất
Phân lập giống trong mẫu giống đã hư hỏng

Tùy thuộc vào khả năng và những điều kiện thực tế mà ta chọn cách phân lập cho
phù hợp. Mỗi cách phân lập trên đều cho thấy những ưu điểm riêng biệt. Sau đây là một số
ưu điểm:
 Phân lập giống trong điều kiện tự nhiên

Trong điều kiện tự nhiên, VSV để có thể tồn tại và thích nghi nhanh được thì cần phải
có khả năng sinh tổng hợp thật nhiều loại enzyme để chuyển hóa nhanh cơ chất có trong
môi trường thành vật chất cung cấp cho tế bào(thích ứng mạnh mẽ). Điều này thì không
thích hợp cho việc sinh tổng hợp enzyme (ở quy mô sản xuất công nghiệp) với một loại
enzyme thật sự mạnh.
Các loài VSV có khả năng sinh tổng hợp một loại enzyme nào đó thường tập trung ở
vùng môi trường chứa nhiều cơ chất tương ứng. Dựa vào đặc điểm này chúng ta có thể dễ
dàng xác định vị trí cần phân lập loại VSV sinh tổng hợp enzyme mà ta cần.
Ví dụ: nếu ta muốn phân lập VSV có khả năng sinh tổng hợp protease cao, ta phải tìm
nơi có chứa nhiều protein trong tự nhiên, còn nếu muốn phân lập vsv có khả năng sinh tổng
hợp amylase ta cần phải tìm nơi có chứa nhiều tinh bột trong tự nhiên.
 Phân lập giống trong điều kiện sản xuất

Nhóm 9
11


Môn UDCNSH trong CNTP

GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang

Các giống được phân lập trong điều kiện sản xuất thường đã thích nghi với điều kiện
sản xuất. Nhờ đó, sau khi phân lập, các giống này không cần qua giai đoạn sản xuất thử, thí
nghiệm.
Các giống được phân lập trong điều kiện sản xuất thường là những giống đã được
chọn lọc hoặc đã qua dại.
Mật độ tế bào vi sinh quá trình biến đổi gen và có những đặc điểm sinh hóa hơn các
giống vi sinh vật trong điều kiện sản xuất (trong dịch lên men, dịch nước thải, chất thải của
quá trình lên men) thường rất cao. Do đó, khả năng thu nhận của những chủng có khả năng
sinh tổng hợp cao thường rất cao.
 Phân lập giống trong môi trường giống đã hư hỏng

Các ống giống có thể bị nhiễm do quá trình bảo quản. Do bị nhiễm, có thể rất nhiều tế
bào vi sinh vật giống bị thoái hóa, nhưng cũng còn nhiều tế bào không bị thoái hóa. Việc
phân lập lại từ nguồn gốc này nhiều khi lại đạt được những kết quả tốt.
 Phương pháp phân lập nấm mốc Aspergillus oryzae

Trong đất có nhiều loài vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp enzyme amylase. Ở
nấm mốc, nguồn cơ chất thích hợp cho quá trình sinh tổng hợp enzyme amylase này là tinh
bột. Chúng ta có thể phân lập từ đất, thức ăn hay có thể mua trực tiếp từ cung cấp nấm mốc
giống. Ưu điểm của việc này là giống mua thì thời gian bảo quản và hiệu suất chất lượng
giống được bảo đảm chắc chắn. Tuy nhiên, quá trình phân lập giống này có thể cho những

kết quả đầy thú vị và có ý nghĩa trong việc bổ sung một chủng giống mới tại phòng thí
nghiệm.
a. Quá trình lấy mẫu: có thể lấy mẫu từ đất ẩm khoảng 100g hay khoai tây cắt lát đem

chôn xuống đất. Sau khoảng 8 ngày, đào hố lấy những miếng khoai tây ra, rửa sạch
cát đất bám trên bề mặt miếng khoai tây. Sau đó cho vào bao nylon và mang về
phòng thí nghiệm.
b. Tiền hành thí nghiệm phân lập:
• Nghiền mẫu đối với mẫu khoai tây
•
Lấy 10g mẫu đất hay mẫu khoai tây (đã làm nhuyễn) cho vào 90ml nước cất vô
trùng sau đó đảo mẫu.
•
Dùng pipet hút 10ml từ dung dịch mẫu ban đầu chuyền sang 1 ống nghiệm khác
có chứa 90ml nước cất vô trùng.
• Tiếp tục pha loãng ở nồng độ 10-3, 10-4 ở những ống nghiệm tiếp theo.
•
Hút 0.1ml cho vào đĩa petri có chứa môi trường dinh dưỡng chọn lọc cho nấm
mốc phát triển, môi trường PDA (Potato Dextro Agar )
•
Dùng que trải, trải đều phần dinh dưỡng trên bề mặt môi trường đem ủ ở nhiệt
độ phòng trong vòng 3 ngày.
Nhóm 9
12


Môn UDCNSH trong CNTP

GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang

•
Mốc sẽ sử dụng nguồn tinh bột làm cơ chất, nên ở những chỗ này sẽ xuất hiện
những quầng sánh xung quanh khuẩn lạc.
•
Nhận biết bằng cách bổ sung Iodine vào trong môi trường nước khi cấy, có tác
dụng là chất chỉ thị cho tinh bột.
•
Cấy truyền những mốc đặc trưng trong môi trường PDA trong ống thạch
nghiêng với 1% tinh bột cho phép mốc phát triển trong 72 giờ sau đó có thể dự trữ
trong máy làm đông.
c. Nhân giống VSV ở bình am giác (quy mô nhỏ)
Đổ 10ml H2O cất vô trùng vào ống thạch nghiêng có chứa bào tử nấm.
Lắc đều cho bào tử hòa trộn vào môi trường đến khi tạo dung dịch huyền phù.
Hút 0,1ml dịch huyền phù có chứa bào tử nấm cho vào bình tam giác có chứa môi
trường sinh trưởng của nấm.
KH2PO4

1,4 mg

NH4NO3

10 mg

KCl

0,5 mg

MnSO4.7H2O

0,1 mg

FeSO4.7H2O

0,01 mg

Hồ tinh bột

20 g

pH

6,5

Phân phối khoảng 30 – 40 ml môi trường vào erlen 50ml đem khử trùng bởi
Autoclave ở 73 – 12 oC trong 15 phút sau đó để nguội đến nhiệt độ phòng. Sau đó đem ủ ở
25 – 30oC trong vòng 72 giờ trên máy lắc 200 vòng / phút. Sau khi nhân giống thành công
có thể sử dụng ngay hoặc đem đi bảo quản và dự trữ. Để có hiệu quả cao cho nấm mốc
giống ta cần có những phương pháp bảo quản thích hợp.
1.3.3.2.2.

Phương pháp bảo quản giống vi sinh vật

Mục đích của bảo quản giống vi sinh vật dùng trong sản xuất enzyme là đảm bảo
tính ổn định trong quá trình tổng hợp enzyme và tính ổn định của hoạt tính enzyme. Có các
phương pháp để thực hiện quá trình này như sau:
a. Cấy truyền và bảo quản lạnh

Nhóm 9
13

Môn UDCNSH trong CNTP

GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang

Phương pháp dựa trên nguyên tắc là vi sinh vật sẽ hạn chế quá trình trao đổi chất trong
điều kiện lạnh ở một khoảng thời gian nhất định. Trong thời gian này vi sinh vật có khả
năng bảo tồn được khả năng sinh tổng hợp enzyme.
Cách thực hiện: Ống giống vi sinh vật được cấy truyền vào 3-5 ống nghiệm có môi
trường tối thiểu. Trong đó một ống dùng để kiểm tra, một ống dùng cho sản xuất hoặc
nghiên cứu và một ống dùng để bảo quản. Có thể làm thêm hai ống để tránh sai sót do thao
tác đối với những người mới bắt đầu làm công tác bảo quản giống.
Sau khi cấy truyền, ống giống cần được bảo quản ở điểu kiện nhiệt độ lạnh từ 4-7 oC.
Sau thời gian định kỳ, sẽ phải cấy truyền trở lại, thao tác này được thực hiện liên tục.
b. Bảo quản giống trong đất hoặc trong cát

Phương pháp dựa trên nguyên tắc: Trong môi trường tối thiểu có độ ẩm thấp, vi sinh vật
có bào tử có thể bảo tồn khả năng sinh tổng hợp enzyme trong thời gian dài.
Phương pháp này rất phù hợp và có hiệu quả đối với nấm mốc Asp.oryzae.
Trước khi sử dụng, đất, cát phải được làm sạch và sấy đến độ ẩm < 5%. Asp.oryzae
được nuôi cho đến khi tạo bào tử. Người ta trộn bào tử với đất hoặc cát đã được làm sạch
và sấy khô. Sau đó hỗn hợp này cho vào bao hàn kín và bảo quản ở nhiệt độ thường.
c. Bảo quản giống trong hạt ngũ cốc

Phương pháp dựa trên nguyên tắc bào tử nấm được giữ trong hạt ngũ cốc đã xử lý nhiệt
có độ ẩm < 8% và giữ được khả năng sinh tổng hợp enzyme trong thời gian dài.
Người ta thực hiện bảo quản giống trong hạt ngũ cốc như sau: Giống ống nấm mốc
được nuôi trong môi trường hạt ngũ cốc cho đến khi tạo nhiều bào tử sau đó đem đi xử lý
nhiệt.
1.3.4. Yêu cầu đối với giống vi sinh vật

Công nghệ sản xuất enzyme thuộc nhóm công nghệ lên men hiện đại và được sản
xuất theo quy mô công nghiệp. Do đó, giống VSV ứng dụng trong công nghệ enzyme cần
phải có những yêu cầu và những chuẩn mực nhất định. Đó là:
+

Giống VSV phải cho ra sản phẩm mà ta mong muốn. Sản phẩm này phải có số
lượng và chất lượng cao hơn các sản phẩm phụ khác. Vì trong quá trình trao đổi
chất, để chuyển hóa một khối lượng sinh chất khổng lồ lớn gấp hàng nghìn lần cơ
thể mình trong một khoảng thời gian cực kỳ ngắn thì cơ thể VSV cần tổng hợp nhiều
chất. Do đó, sản phẩm tạo ra sẽ chứa nhiều loại khác. Chính vì thế, giống VSV dùng

Nhóm 9
14


Môn UDCNSH trong CNTP

+
+
+
+
+
+

GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang

trong sản xuất một sản phẩm nào đó, thì sản phẩm này phải trội hơn các sản phẩm
khác cả về số lượng và chất lượng.
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 các nguyên liệu rẻ tiền và dễ kiếm tại địa
phương nơi nhà máy đang hoạt động.
Giống sử dụng trong các quá trình sản xuất hiện đại phải là những VSV thuần khiết,
có tốc độ sinh sản nhanh.
Tốc độ trao đổi chất mạnh để tạo nhanh sản phẩm mong muốn, dễ dàng tách sản
phẩm ra khỏi các tạp chất môi trường và sinh khối VSV giống.
Giống phải ổn định trong bảo quản và dễ dàng bảo quản.

Để tạo thuận lợi nhất về chủng giống VSV cung cấp cho quá trình lên men công
nghiệp, ta cần tiến hành phân lập giống VSV thuần khiết.
Muốn thu nhận các Enzyme Amylase với hiệu suất cao cần phải tiến hành phân lập,
và chọn giống VSV để tuyển lấy những chủng hoạt động mạnh, đồng thời phải tiến hành
lựa chọn cơ chất cảm ứng và thành phần môi trường tối thích cũng như tiêu chuẩn hoá các
điều kiện nuôi. Như vậy sự tổng hợp Enzyme Amylase không những phụ thuộc vào tính
chất di truyền của VSV mà còn phụ thuộc vào việc tuyển chọn các điều kiện nuôi đặc hiệu.
Ngoài các yếu tố hoá học (thành phần môi trường) ra, thì các điều kiện lý hoá của quá trình
nuôi cấy cũng có một ý nghĩa rất lớn đối với sinh tổng hợp Enzyme Amylase.Trong
các yếu tố ảnh hưởng đến sinh tổng hợp các Enzyme Amylase trong quá trình nuôi VSV, thì
thành phần môi trường, tính chất cơ lý của môi trường, độ tiệt trùng, độ ẩm ban đầu, độ
thoáng khí, nhiệt độ nuôi và pH môi trường… là những yếu tố cơ bản quan trọng nhất.
CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ENZYME - AMYLASE TỪ
ASPERGYLLUS ORYZAE
2.1. Bảo quản giống Aspergyllus oryzae
− Cho cát vào ống nghiệm, tiệt trùng trong autoclave ở 130oC trong 30 phút.
− Trộn bào tử vào cát.
− Sấy chân không ở nhiệt độ < 40oC (độ ẩm 5%).
− Dùng parafin rắn đun chảy và đổ lên nút bông.
− Thời gian bảo quản: 1 năm hoặc hơn.

2.2. Nguyên liệu
− Nguồn tinh bột: cám gạo (chứa khoảng 20% tinh bột, 10–15% chất béo, 10-14%
protein, 8-16% cellulose, các chất hoà tan không chứa nitơ 37-59%).
− Cám không được chứa hàm lượng tinh bột dưới 20-30%, không có vị chua hay đắng,
không hôi mùi mốc, độ ẩm của cám không quá 15%, tạp chất độc không quá 0,05%.
Nhóm 9
15


Môn UDCNSH trong CNTP
−

GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang

Các phụ phẩm thêm vào để tăng độ thoáng khí cho môi trường nuôi cấy: trấu, mạt
cưa…

2.3. Quy trình công nghệ
2.3.1. Sơ đồ quy trình công nghệ
Sản xuất enzyme amylase bằng phương pháp nuôi cấy bề mặt: Phương pháp này
rất thích hợp để nuôi cấy các loại nấm
mốc do
Nguyên
liệukhả năng phát triển nhanh, mạnh, nên ít bị
tạp nhiễm. Khi nuôi nấm mốc phát triển bao phủ bề mặt hạt chất dinh dưỡng rắn, các
khuẩn ty cũng phát triển đâm sâu vàoXử
lòng
lý môi trường đã được tiệt trùng, làm ẩm. Đối
với một số mục đích đặc biệt, người ta nuôi vi sinh vật trực tiếp trên bề mặt hạt gạo (sản
xuất tương), hạt đậu tương (đậu tương

lêntrùng
men- misô) đã được nấu chín trộn hạt cốc còn
Thanh
sống (làm men thuốc bắc, men dân tộc, làm tương).
Làm nguội
Người ta thường dùng cám mì, cám gạo, ngô mảnh… có chất phụ gia là trấu. Cám,
trấu, có bề mặt tiếp xúc lớn, mỏng, tạo được độ xốp nhiều, không có những chất gây ảnh
Phối trộn
Giống
hưởng xấu
đếnVSV
sự phát triển của nấm mốc. Tỉ lệ các chất phụ gia phải bảo đảm sao cho
hàm lượng tinh bột trong khối nguyên liệu không được thấp hơn 20%, có thể bổ sung thêm
nguồn nitơ vô cơ ((NH4)2SO4, (NH4)Nuôi
photpho, nitơ hữu cơ và các chất kích thích sinh
2CO),cấy
trưởng như malt, nước chiết ngô, nước lọc bã rượu.
Thu enzyme thô
Hình 2: Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất -amylase bằng phương pháp nuôi cấy bề mặt.
Sấy
Nghiền mịn
Trích ly
Lọc
Kết tủa enzyme
Thu enzyme thô

Thành phẩm

Sắc ký

Nhóm 9
16

Sấy

Bao gói


Môn UDCNSH trong CNTP

GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang

2.3.2. Thuyết minh quy trình
− Xử lý nguyên liệu
Cám gạo, trấu và mạt cưa được xử lý để loại bỏ các tạp chất. Trấu cho vào với tỉ lệ 20-25%
so với khối lượng cám gạo.
−

Thanh trùng

Nhiệt độ thanh trùng là 95oC trong 60 phút. Đồng thời phải thanh trùng khay lên men.
−

Làm nguội

Rải nguyên liệu lên khay có kích thước 2x3 m, độ dày 2-3 cm, dùng 3kg môi trường/khay.
−

Phối trộn

Sau khi làm nguội, tiến hành cấy mốc giống với nồng độ 5-10% so với khối lượng của môi
trường ở mỗi khay.
−

Nuôi cấy

Nhóm 9
17


Môn UDCNSH trong CNTP

GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang

Đưa khay lên các giá đỡ
Nhiệt độ phòng nuôi cấy được giữ ở 25-30oC, độ ẩm 60-65%, đồng thời phải thoáng khí.
−

Thu enzyme thô

Đến khoảng 30-32 giờ sau khi cấy giống, ta thu nhận enzyme thô. Cần thu nhận enzyme
thô vào thời điểm trước khi nấm sinh bào tử vì khi nấm sinh bào tử là lúc quá trình tổng
hợp enzyme đã yếu đi. Do đó cần một bước nuôi cấy thử nghiệm để xác định thời điểm thu
nhận enzyme thô. Chế phẩm enzyme thô thu được chứa tế bào nấm, cơ chất, nước và
enzyme.
−

Sấy

Để giữ hoạt tính của enzyme, tiến hành sấy chế phẩm thô này ở nhiệt độ 30 – 40 oC, độ ẩm

sau khi sấy là 10%.
−

Nghiền mịn

Chế phẩm enzyme thô được nghiền với cát và bột thạch anh. Cát và bột thạch anh được rửa
sạch, sấy khô trước.
−

Trích ly

Sau khi nghiền, dùng nước để trích ly. Cứ 1lít enzym thô, cho 4-5lít nước, khuấy nhẹ và
sau đó lọc lấy dịch.
−

Lọc

Dịch sau trích ly được lọc bằng lọc tiếp tuyến.
−

Kết tủa enzyme

Kết tủa được thực hiện bằng ethanol phải làm lạnh cả dung dịch enzyme thô và cả những
tác nhân kết tủa để tránh làm mất hoạt tính enzyme. Khi đổ chất làm kết tủa enzyme vào
dung dịch enzyme thô phải hết sức từ từ để tránh hiện tượng biến tính. Nhiệt độ từ 3-10 oC
và dùng 2lít ethanol cho 1lít enzyme.
−

Sắc ký

Enzyme thu được là 1 hỗn hợp nhiều enzyme khác nhau như: amylase, proteinase,
cellulase… Do đó, phải tiến hành sắc ký lọc gel để thu được enzyme amylase. Gel
sử dụng là Sephadex G200.
−

Sấy

Nhóm 9
18


Môn UDCNSH trong CNTP

GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang

Sản phẩm sau sắc ký được sấy ở nhiệt độ 30-40 oC để bảo đảm hoạt tính cho enzyme, độ ẩm
sản phẩm là 5%.
2.3.3. Ưu và nhược điểm của phương pháp
2.3.3.1. Ưu điểm
+

Quy trình công nghệ thường không phức tạp. Lượng enzyme được tạo thành từ nuôi
cấy bề mặt thường cao hơn rất nhiều so với nuôi cấy chìm.

+

Chế phẩm enzyme thô (bao gồm thành phần môi trường sinh khối VSV, enzyme và
nước) sau khi thu nhận rất dễ sấy khô và dễ bảo quản.

+

Nuôi cấy bề mặt không cần sử dụng nhiều thiết bị phức tạp, do đó việc vận hành
công nghệ cũng như việc đầu tư vừa đơn giản vừa không tốn kém.

+

Trong trường hợp bị nhiễm các VSV lạ, rất dễ xử lý. Môi trường đặc là môi trường
tĩnh, không có sự xáo trộn nên khu vực nào bị nhiễm ta chỉ cần loại bỏ khu vực đó
khỏi toàn bộ khối nuôi cấy.

2.3.3.2. Nhược điểm
Phương pháp này tốn khá lớn diện tích cho nuôi cấy. Trong phương pháp này VSV
phát triển trên bề mặt môi trường nên cần nhiều diện tích.
2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của enzyme
2.4.1. Ảnh hưởng của nguồn Nitơ dinh dưỡng
Nguồn dinh dưỡng Nitơ hết sức quan trọng. Khi chuẩn bị môi trường dinh dưỡng để
nuôi nấm mốc Asp.oryzae để tạo enzym α-amylase, người ta dùng muối vô cơ Natri Nitrat
là nguồn Nitơ dinh dưỡng để nuôi nhiều loại nấm sợi tạo α- amylase. Hàm lượng thường
dùng là 0.91% Natri Nitrat và Amoni Nitrat có hiệu quả hơn so với các muối khác (Kali
Nitrat, Magie Nitrat, Amoni Sunfat…).
Cho nguồn Nitơ nhất định vào môi trường có thể kích thích tổng hợp amylase này
và ức chế tổng hợp amylase khác.
Bảng1: Ảnh hưởng của nguồn Nitơ tới sinh tổng hợp các enzyme amylase.
Nguồn
Nitơ

Liều

lượng

muối (% theo N)

Hoạt động enzyme sau 6
ngày nuôi đối với 100ml
α-amylase

Nhóm 9
19

Glucomylase


Môn UDCNSH trong CNTP

GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang

NaNO3

0.3

145

8000

NaNO3

0.15

26

3300

(NH4)2SO2

0.15

-

-

NH4NO3

0.15

98

4100

NH4NO3

0.3

45

4900

NH4H2PO4

0.3

5.5

8000

2.4.2. Ảnh hưởng của amino acid
Amino acid có thể đồng thời vừa là nguồn cacbon, nguồn nitơ vừa là nguồn năng
lượng.
Một số amino acid riêng rẻ (glutamic acid, aspatic acid...) đóng vai trò vô cùng quan
trọng trong trao đổi amino acid, cụ thể là sinh tổng hợp nhiều amino acid khác trong quá
trình chuyển amine hóa.
Nhiều amino acid tham gia vào thành phần của các vitamin tan trong nước như:
pantotenic acid, biotin, folic acid,… các vitamin này có ý nghĩa sinh học rất lớn. Ngoài ra
sự tổng hợp ARN trong tế bào một số vi sinh vật phụ thuộc vào sự có mặt của amino acid
trong môi trường nuôi cấy.
Amino acid có tính đặc hiệu của sự cảm ứng và kiềm chế sinh tổng hợp enzyme.
Một số amino acid kích thích và làm tăng cường sinh tổng hợp các enzyme amylase, một số
lại có tác dụng ức chế ngược và một số khác thì không có ảnh hưởng gì cả.
2.4.3. Ảnh hưởng của nguồn khoáng dinh dưỡng
+

Mg2+ có ảnh hưởng tới độ bền nhiệt của enzyme. Thiếu MgSO 4 sẽ có ảnh hưởng xấu
đến sự tổng hợp mọi amylase bởi nấm sợi. khi đó sự tổng hợp α-amylase bị ức chế
hoàn toàn. Nồng độ tối ưu của muối này cho tổng hợp α- amylase là 0.05%.

Nhóm 9
20


Môn UDCNSH trong CNTP

GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang

+

Phospho cần để tổng hợp các hợp phần quan trọng của sinh chất (nucleic
phospholipide acid) và nhiều coenzyme, đồng thời đề phosphoryl hóa glucide trong
quá trình oxy hóa sinh học. Phospho ảnh hưởng trực tiếp tới sinh sản của nấm sợi,
do vậy mà tăng cường tổng hợp enzyme. Các muối phospho thường được dùng với
nồng độ cao tới 0.15M. Hoạt độ của α-amylase tăng cao khi có 0.1% KH2PO4.

+

Canxi cần cho tổng hợp và ổn định α-amylase hoạt độ vì nó là cấu tử không thể
thiếu của enzyme này. Canxi còn có tác dụng bảo vệ amylase khỏi tác dụng của
protease. Muốn tích lũy nhiều α-amylase cần có lượng Ca trong môi trường là 0.010.05%.

+

Lưu huỳnh kích thích sự tạo amylase. Lưu huỳnh với hàm lượng 0.04g/ml môi
trường là sự thích hợp nhất.

Ngoài các yếu tố đa lượng cần chú ý tới các yếu tố vi lượng. Chẳng hạn: coban, kẽm…
và các yếu tố gây ức chế sự tổng hợp enzyme amylase như: đồng, thủy ngân,…

Nhóm 9
21


Môn UDCNSH trong CNTP

GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang

2.5. Các yếu tối ảnh hưởng đến quá trình lên men
2.5.1. Độ ẩm môi trường
Độ ẩm tốt nhất cho sự hình thành enzyme của nấm mốc Asp.oryzae là 55-60%. Độ ẩm
môi trường thích hợp cho sự hình thành bào tử là khoảng 45% nên cần giữ cho độ ẩm môi
trường không bị giảm trong quá trình phát triển.
Điều cần thiết phải giữ ẩm cho môi trường ở mức độ tối thích. Cần thông khí liên tục
trong suốt thời kì sinh trưởng của nấm mốc và còn phụ thuộc vào kích thước, chiều dày của lớp
môi trường nuôi.
2.5.2. Độ ẩm tương đối của không khí
Độ ẩm cho phép từ 80% trở lên đến mức bão hòa tức là 100% W đều thích hợp cho nấm
mốc phát triển. trong phòng nuôi cần giữ cho độ ẩm không khí bão hòa để tránh cho môi
trường khỏi bị khô.
2.5.3. Ảnh hưởng của thành phần không khí
Asp.oryzae phát triển bình thường khi nồng độ CO2 trong không khí đạt 8%
2.5.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Nhiệt độ nuôi cũng là một yếu tố hết sức quan trọng đối với sự sinh trưởng của chủng
nấm mốc này và sự tạo thành các enzyme amylase. Nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển và
hình thành enzyme là 28-32oC. Nhiệt độ do nấm mốc tỏa ra môi trường có thể nóng lên 40 oC
hoặc hơn. Do vậy cần giữ cho nhiệt độ môi trường không xuống dưới 27 oC và không cao hơn
36 oC.
2.5.5. Ảnh hưởng của thời gian nuôi nấm mốc
Hầu hết các chủng nấm mốc Asp.oryzea có hoạt động cực đại của amylase ở khoảng giờ
thứ 30-38, rồi sau đó là cực đại của protease ở giờ thứ 36-42.
2.5.6. Ảnh hưởng của pH
pH thích hợp cho Asp.oryzae là môi trường acid yếu khoảng 5,5-6,5.

2.6. Một số thiết bị sử dụng trong quá trình sản xuất amylase
2.6.1. Máy sấy phun sương

Nhóm 9
22


Môn UDCNSH trong CNTP

GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang

 Công dụng: Sấy và tạo hạt từ dung dịch

Hình 3: Máy sấy phun sương
Bảng 2: Thông số kỹ thuật của máy sấy phun sương

Thông số kỹ thuật máy phun sương
Năng suất

2L/h

Độ hòa tan dịch phun

30%

Độ ẩm sản phẩm

3-7%

Hệ số thu hồi chất rắn

=>60%

Nhiệt độ sấy (trong buồng sấy)

80 - 90°C

Công suất điện trở nhiệt

9KW

Motor đĩa phun

1HP, 2800v/ph

Motor giảm tốc bơm nhu động

40W, tỉ số truyền 1/36, 3pha

Nhóm 9
23


Môn UDCNSH trong CNTP

GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang

Motor trục khuấy dịch thùng khuấy
Tốc độ đĩa phun

Motor khí nén
Vô cấp 0 - 25.000 v/ph

Tốc độ bơm nhu động

Vô cấp 0 - 40 v/ph

Công suất Motor quạt hút

3HP, 2800v/ph

Điện áp sử dụng

220/380V, 3 pha

Kích thước

D166x R110 x C225 (cm)

 Nguyên lý hoạt động:

Máy sấy phun ly tâm tốc độ cao chuyên dùng trong sấy cao Đông y là ứng dụng của
công nghệ sấy khô phun kiểu ly tâm trong sấy nguyên liệu đặc định, tức là sử dụng bộ phun ly
tâm tốc độ cao làm nguyên liệu bị phân tán thành dạng sương mù, tiếp xúc đầy đủ với không
khí nóng và được sấy khô trong thời gian rất nhanh, tạo ra thành phẩm có dạng bột mịn. Máy
sấy phun ly tâm tốc độ cao chuyên dụng cho thuốc cao lỏng Đông y là thiết bị sấy phun
chuyên dùng, giải quyết vấnđề sấy khô thuốc cao và thu dịch chiết thực vật trong Đông y, thiết
bị này đã giải quyết đượcnhững vấn đề tồn tại của dạng máy sấy phun ly tâm thông thường.
Các hạn chế của mấy sấy khô phun ly tâm tốc độ cao LPG:
−
−
−
−

Vật liệu bám trên thành ống năng suất tạo bột thấp.
Vật liệu bám trên thành trong một thời gian dài, gây biến chất.
Khó vệ sinh, không phù hợp với yêu cầu GMP.
Công suất đầu ra thấp: với các máy sấy LPG-150 chỉ có thể cung cấp mức 50 đến
60 kg/h.

Thiết bị cơ bản đã giải quyết được những hạn chế của các máy sấy cùng loại xuất hiện
trước đó nguyên liệu sau khi sấy khô có màu đẹp, không bị biến chất, nâng cao hiệu quả kinh
tế của đơn vị sử dụng. Thiết bị của chúng tôi có những thuận lợi sau:
−

Có bộ lọc không khí 3 cấp, lượng khí đưa vào đạt yêu cầu cấp 300.000.

Nhóm 9
24


Môn UDCNSH trong CNTP

GVHD: Nguyễn Thị Thu Sang

−

Có bộ phận giải nhiệt vách lò, giữ nhiệt độ vách lò ở mức 80OC, nguyên liệu trong

−

thời gian dừng lại trên vách lò cũng không bị cháy.
Thể tích tổng thể bằng 3.5 lần lò phun ly tâm theo tiêu chuẩn LPG.

−
−

Có bộ phận xối rửa mở nhanh, thích hợp với yêu cầu sản xuất nhiều loại sản phẩm.
Phần khử bụi thiết kế khử bụi dạng ẩm, bụi không thoát ra ngoài, phù hợp với yêu cầu
bảo vệ môi trường.

−
−
−

Có bộ quét không khí cho hiệu quả khiến người sử dụng hài lòng.
Cung cấp 2 bộ phun sương, điều tốc bằng biến tần.
Điều khiển bằng PLC, hệ thống chương trình điều khiển có màn hình hiển thị (lựa

chọn). Có bộ phận xối rửa.
− Dùng không khí khô khép kín
2.6.2. Máy nghiền siêu mịn khí nén

Nhóm 9
25