ỨNG DỤNG CỦA ENZYME AMYLASE TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

13
3.ỨNG DỤNG CỦA ENZYME AMYLASE TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC
PHẨM
3.1 Tình hình ứng dụng enzyme amylase trong công nghiệp trên thế giới và Việt
Nam
Từ khi phát hiện ra enzyme và khả năng chuyển hoá của enzyme, loài người
đã tăng nhanh quá trình sản xuất và ứng dụng enzyme trong công nghiệp. Số lượng
enzyme phát hiện ngày càng nhiều và số lượng enzyme được ứng dụng vào công
nghiệp ngày cũng càng nhiều.
Bảng : Mức độ ứng dụng của một số enzyme quan trọng hiện nay trên
thế giới
Stt Loại enzyme Tỷ lệ ứng dụng
1
Enzyme protease
-Trypsine
-Rennet
-Protease acid
-Protease trung tính
-Protease kiềm yếu
-Protease kiềm mạnh dùng trong chất tẩy rửa
59%
3%
10%
3%
12%
6%
25%
2
Carbohydrase
-Pectinase

-Isomenase
-Cellulase
-α-amylase
-β-amylase
28%
3%
6%
1%
13%
13%
3
Lipase 3%
4 Các enzyme khác sử dụng trong y học, phân tích 10%

Trong số các enzyme được sản xuất và ứng dụng trên thế giới, các nước Châu Âu sản
xuất và bán ra thò trường thế giới số lượng nhiều nhất.
Bảng : Thò trường enzyme ở Châu Âu

14
Stt Loại enzyme
Giá trò buôn báng enzyme
(triệu đô)
1 Protease 187.2
2 Carbohydrase 83.2
3 Lipase 31.6
4 Pectinase 41.6
5 Những loại enzyme đặc biệt 20.8
6 Các loại enzyme khác 41.6

Riêng trong công nghiệp thực phẩm, lượng enzyme được tiêu thụ nhiều nhất.

Số lượng enzyme được ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm chủ yếu ở các nước
Châu Mỹ, Châu Âu.



Bảng : Thò trường enzyme trong công nghệ thực phẩm, thức ăn gia súc trên
thế giới
Stt Lónh vực công nghiệp enzyme Giá trò buôn bán (triệu đô)
1
Chuyển hồ tinh bột
-Amyloglucosidase
-α-amylase
-Glucose isomerase
-Cellulase, hemicellulase
-Enzyme nấm sợi
-Pullulanase
-β-amylase
140
55
40
20
5
3
1
1
2
Cơng nghiệp sữa
-Rennet động vật
-Rennet vi sinh vật
-Lipase-esterase

-Lysozyme
110
75
20
8
6

15
3
Rượu, bia, nước giải khát
-Pectinase
-Papain
-β-glucanase
-Cellulase, hemicellulase
-α-amylase
-Amyloglucosidase
-Glucose oxidase
46
10
8
4
3 – 4
2 – 3
1 – 2
0.5
4
Cồn
-α-amylase
-Amyloglucosidase
-Pullulanase

-β-glucanase
-Cellulase, hemicellulase
32
5
Cơng nghiệp bánh kẹo
-Amylase nấm sợi
-α-amylase
-Protease
-Cellulase, hemicellulase
15
10 – 12
1 – 2
1 – 2
1 – 2
6
Thực phẩm hỗn hợp
-Invertase
-Lipase
-Bromelin
-Glucose oxidase
15
8
2
3 – 4
1 – 2
7
Thức ăn gia súc
-β-glucanase
-Cellulase, hemicellulase
-α-amylase

-Glucose oxidase
-Protease vi khuẩn
8
3 – 4
2 – 3
< 1
< 0.5
< 0.5

Ở Viện Nam công nghệ enzyme chưa phát triển. Các nghiên cứu có đề cập
đến hấu hết các loại enzyme của động vật, thực vật và vi sinh vật, nhưng có enzyme
nào được sản xuất theo qui mô công nghiệp. Việt Nam vẫn hoàn toàn phụ thuộc vào
nguồn enzyme từ nước ngoài. Trong đó các loại enzyme đang được sử dụng nhiều ở
Việt Nam là các loại enzyme của hãng NOVO của Đan Mạch. Điều đó cho thấy việc,

16
hiểu biết, nghiên cứu, phát triển sản xuất enzyme tại Việt Nam là điều rất cần thiết.
3.2 Ứng dụng của enzyme amylase trong công nghiệp thực phẩm
Các nguyên liệu chứa tinh bột không chỉ là nguồn thực phẩm trực tiếp quan
trọng mà còn là nguồn nguyên liệu rất quan trọng để tạo ra rất nhiều loại thực phẩm
khác nhau. Trong công nghiệp sản xuất bột và các sản phẩm từ nguyên liệu chứa tinh
bột, ở các nước châu Âu và châu Mỹ, người ta thường sử dụng một số chế phẩm
enzyme thương mại như ở bảng sau:
Bảng : Một số chế phẩm enzyme amylase thương mại
Stt Chế phẩm enzyme Tên thương mại hãng sản xuất
1 α-amylase vi khuẩn
Tenase
Optiamyl
Ban
Rapidase

Miles lab
Miles Kali-chemie
Novo-nordisk
Gist-brocades
2
α-amylase
vi khuẩn chịu nhiệt
Termamyl
Taka-them II
Taka-lite
Opti-therm
Maxamyl
Novo-nordisk
Miles lab
Miles lab
Miles Kali-chemie
Gist-brocades
3 Amylo glucosidase
Diazym
Optidex
AMG
Spezym
Amygase
Miles lab
Miles Kali-chemie
Novo-nordisk
Fiun Biochemical
Gist brocades
4 β-amylase
Dextrozym (chứa AMG)

Promozym
Novo-nordisk
Novo-nordisk
5 Amylase nấm sợi
Biozym
MKC.Fugal amylase
Fungamyl clarase
Amano
Novo-nordisk
Miles lab

Ở các nước châu Âu và châu Mỹ, công nghiệp sản xuất bột bắp đã phát triển
từ rất lâu. Ngay ở Mỹ, nước có lòch sử không lâu như các nước khác, nhưng công
nghiệp sản xuất bột cũng đã phát triển rất mạnh ở thế kỷ 19. Khoảng 50% bột bắp

17
trong số 20 x 106 tấn bột bắp được sản xuất hàng năm dùng để sản xuất mật tinh bột.
Số còn lại dùng cho chăn nuôi và làm các loại bánh.
a. Trong sản xuất sirô và sản phẩm chứa đường
Mục đích của việc sử dụng enzyme vào sản xuất các loại bánh quy làm tăng
mùi và vò của bánh. Khi chế biến bột thành các loại bánh quy, các enzyme protease
và amylase của bột hoạt động làm tăng hàm lượng các amino acid tự do và làm tăng
lượng đường khử. Đường khử và các amino acid có trong khối bột đó sẽ cùng tham gia
vào các phản ứng oxy hoá khử và kết quả tạo cho bánh có mùi, vò và màu hấp dẫn.
Tuy nhiên, nếu chỉ tận dụng nguồn enzyme có sẵn trong bột thì phản ứng trên
xảy ra không mạnh, nhất là khi ta sử dụng loại bột xấu để sản xuất bánh. Do đó,
người ta thường cho thêm enzyme protease và amylase vào bột chế biến trong quá
trình sản xuất bánh quy. Khi đó lượng đường khử và lượng amino acid tự do sẽ tăng
lên, phản ứng ôxy hoá khử sẽ được tăng cường.
b. Trong sản xuất bánh mì

Các loại hạt ngũ cốc như lúa mì, lúa nước, bắp, khoai mì như là những nguồn
nguyên liệu chính để làm bánh. Trong đó chỉ có bột từ lúa mì mới là nguyên liệu để
sản xuất bánh mì. Bánh mì như là một loại lương thực chính của các nước châu Mỹ và
châu Âu. Trong vài thập niên gần đây, bánh mì được coi như một phần lương thực của
Việt Nam.
Trong sản xuất bánh mì, enzyme được xem như là chất phụ gia cho vào quá
trình làm bánh để làm tăng chất lượng bánh mì. Trong sản xuất bánh mì, người ta sử
dụng enzyme nhằm giải quyết một số vấn đề sau:
-Làm tăng nhanh thể tích
-Làm màu sắc của bánh đẹp hơn

18
-Làm tăng mùi thơm cho bánh
Sự tác động tương hỗ giữa khả năng chuyển hoá của enzyme cho vào trong
quá trình chế biến và sự hoạt động của nấm men sẽ làm tăng nhanh chất lượng bánh
và đảm bảo được những mục đích nêu trên.
Trong sản xuất bánh mì người ta sử dụng cả α-amylase và β-amylase. Các loại
enzyme này tham gia thuỷ phân tinh bột để tạo thành đường. Nhờ đó, nấm men
Saccharomyces cerevisiae sẽ dễ dàng chuyển hoá chúng thành cồn, CO
2
, làm tăng
thể tích của bánh và tạo ra màu sắc, hương vò tốt cho bánh. Nguồn enzyme amylase
thường sử dụng là từ malt. Tuy nhiên trong những năm gần đây, nguồn nguyên liệu
malt dần dần được thay thế bằng nguồn nguyên liệu từ nấm sợi.
Các chế phẩm enzyme từ nấm sợi có ưu điểm là trong chế phẩm này không
chỉ chứa amylase mà còn chứa protease và một số enzyme khác rất có lợi cho quá
trình lên men. Trong khi đó, malt chủ yếu chứa amylase còn protease và những
enzyme khác không đáng kể. Chế phẩm enzyme từ nấm sợi chủ yếu thu nhận từ
Aspergillus oryzae. Enzyme amylase từ nấm sợi có pH hoạt động tối ưu là 4.5 – 5.5
Tuỳ theo hoạt tính enzyme và điều kiện xử lý bột, người ta thường cho lượng

enzyme khác nhau. Thông thường lượng enzyme cho vào bánh mì, bánh nổ là
2g/100kg bột, bánh biscuit là 15g/100kg bột. Tiêu chuẩn enzyme đưa vào xử lý các
loại bột để làm bánh như sau:
-Khả năng dextrin hoá: 2000 UI/g
-Khả năng đường hoá: 150 UI/g
-Khả năng phân giải protein: 7 UI/g
Trong quá trình sử dụng chế phẩm enzyme, người ta còn cho sulfat amôn vào bột như
chất đệm cho hoạt động của enzyme amylase. Người ta thường tạo chất đệm cho
amylase bằng cách trộn lượng enzyme amylase và tinh bột theo tỷ lệ 1: 1. Hỗn hợp
này làm ổn đònh hoạt tính của enzyme. Theo cách này hoạt tính của enzyme không

19
thay đổi trong một năm bảo quản. Hỗn hợp enzyme và amon sulfat này khi cho vào
bột để làm bánh, chất lượng bánh sẽ tăng lên rất nhiều (tăng thể tích, độ xốp, tăng
khả năng giữa hình bánh, tăng mức ổn đònh cấu trúc ruột bánh và làm giảm quá trình
khô của bánh). Ngoài ra khi sử dụng chế phẩm enzyme sẽ làm giảm tiêu hao nấm
men lỏng đến 20%.
Các kết quả nghiên cứu động học của các phản ứng xảy ra trong sản xuất bánh
mì cho thấy rằng, lượng đường có sẵn trong bột mì không đủ cho sự chuyển hoá hoá
học cũng như các chuyển hoá sinh học để đảm bảo chất lượng của bánh mì.
Mặt khác, chất lượng của bánh mì không chỉ phụ thuộc vào lượng CO
2
tạo ra
nhiều hay ít, mà phụ thuộc vào động thái của quá trình tạo ra nó. Nếu lượng khí CO
2

tạo ra chỉ từ lượng đường có sẵn trong bột mì thì lượng CO
2
này sẽ đạt cực đại ở giờ
đầu tiên và giờ thứ hai của quá trình lên men, sau đó lượng khí sẽ giảm, bánh mì sẽ

không đảm bảo chất lượng. Trong công nghiệp sản xuất bánh mì, lượng khí CO
2
phải
được tạo ra liên tục từ giờ đấu tiên đến giờ cuối cùng của quá trình sản xuất. Đặc biệt
là quá trình tạo ra CO
2
phải được ổn đònh 10 – 15 phút đầu khi đưa bánh vào lò
nướng.
Khi trong bột có β-amylase hoạt động thì tạo thành CO2 trong quá trình chuẩn bò bột
nhào xảy ra theo chiều hướng tăng và đạt cực đại ở giờ thứ tư của quá trình lên men.
Quá trình này rất thuận lợi và hoàn toàn phù hợp với những yêu cầu kỹ thuật của sản
xuất bánh mì. Như vậy, việc duy trì sự tạo thành lượng khí liên tục như vậy là do hoạt
động enzyme amylase ta đưa vào bột trong quá trình nhào bột.
Điều này hoàn toàn khác với trường hợp cho đường vào bột nhào. Nếu cho
đường vào bột nhào thì quá trình lên men xảy ra rất mãnh liệt ở những giai đoạn đầu
của quá trình lên men. Sau đó, lượng khí sẽ giảm dần. Sự lên men mạnh ở giai đoạn
đầu sẽ làm thay đổi cấu trúc vật lý của khối bột và sẽ tạo ra màu, mùi không tốt cho
sản phẩm. Ở đây cũng cần được làm rỏ hơn ảnh hưởng của từng loại đường được tạo
ra trong hoạt động của enzyme đối với chất lượng bánh. Trong quá trình chuyển hoá
tinh bột có trong bột mì, một loạt các loại đường được tạo thành như glucose, fructose
và maltose. Trong đó, maltose có ý nghóa quan trọng nhất đối với chất lượng bánh mì.

20
Ý nghóa quan trọng của việc sử dụng chế phẩm enzyme trong sản xuất bánh
mì là khi ta sử dụng enzyme, nhờ hoạt động của nó mà lượng đường được tạo thành từ
từ, không tập trung quá nhiều ở giai đoạn đầu hoặc ở giai đoạn cuối của quá trình
nhào bột. Chính vì thế, enzyme như một chất điều hoà rất có hiệu quả cho quá trình
lên men, tạo CO
2
trong suốt quá trình kỹ thuật. Như vậy, ở một góc độ nào đó ta sử

dụng enzyme trong sản xuất bánh mì như một yếu tố điều khiển kỹ thuật chó quá
trình sản xuất này.
c. Trong sản xuất bia
Trong công nghệ sản xuất bia, người ta thường sử dụng enzyme amylase có
trong mầm đại mạch để thuỷ phân tinh bột có trong mầm đại mạch. Ngoài ra, người ta
còn sử dụng các enzyme khác có trong mầm đại mạch để thuỷ phân và chuyển hoá
các chất không tan sang trạng thái tan như chuyển protein, cellulose … sang amino
acid và glucose. Các quá trình công nghệ này đã được thực hiện hàng ngàn năm nay ở
nhiều nước trên thế giới. So với các loại enzyme amylase, từ các nguồn khác nhau,
amylase từ thóc đại mạch đã nẩy mầm được sử dụng với số lượng nhiều nhất hiện
nay.
Quá trình hạt đại mạch nẩy mầm là quá trình tổng hợp enzyme amylase và
nhiều enzyme khác. Nhờ sự tổng hợp ra những enzyme này mà hạt tiến hành quá
trình tự thuỷ phân tinh bột, protein và các hợp chất khác để cung cấp nguyên liệu và
năng lượng cho hạt nẩy mầm. Đây là quá trình sinh lý bình thường của quá trình nẩy
mầm của hạt. Quá trình nẩy mầm là quá trình trao đổi chất và là quá trình sinh lý hạt
chuyển từ trạng thái năng lượng dự trữ sang trạng thái năng lượng phát triển.
Lợi dụng quy luật sinh lý bình thường này của hạt, loài người đã biết can thiệp
rất khoa học để quá trình trên được tiến hành nhanh hơn, mạnh hơn và biết ngưng ở
một giai đoạn nhất đònh, phục vụ cho mục đích của mình trong việc tạo ra sản phẩm là
bia chứ không phải là cây lúa đại mạch như trong sản xuất nông nghiệp.
Tuy nhiên, xét về mặt kỹ thuật thấy có một thiếu sót cơ bản.
Thứ nhất: trong kỹ thuật nẩy mầm, các chất khô có trong hạt sẽ bò tiêu hao. Lượng

21
chất khô bò tiêu hao trong quá trình này khoảng 12% so với tổng lượng chất khô có
trong hạt. Sự tiêu hao này là điều khó tránh khỏi trong bất kỳ quá trình nẩy mầm nào
của hạt. Nếu so với tổng lượng thóc đại mạch được sử dụng để sản xuất bia của những
nhà sản xuất bia trên thế giới thì lượng chất khô bò tiêu hao trong quá trình nẩy mầm
sẽ rất lớn.

Thứ hai: quá trình nẩy mầm của hạt là quá trình đòi hỏi thời gian cho sinh tổng
hợp các loại enzyme và quá trình chuyển hoá vật chất. Quá trình thường kéo dài 10 –
11 ngày. Thời gian chi phí cho giai đoạn này không nhỏ nếu như đem so sánh với toàn
bộ qui trình sản xuất bia.
Thứ ba: Do phải sản xuất malt nên cần phải có một phân xưởng sản xuất malt
trong nhà máy bia. Do đó, đòi hỏi không chỉ là mặt bằng sản xuất, máy móc, thiết bò
cho sản xuất mà còn đòi hỏi lao động. Tiêu hao lao động cho sản xuất malt thường
chiếm khoảng 1/3 tổng tiêu hao lao động chung của nhà máy bia.
Chính vì thế trong thời gian từ hững năm 60 của thế kỷ trước đến nay, người ta
đã tìm những nguồn enzyme khác thay thế cho malt nhằm làm giảmbớt những nhược
điểm đã trình bày trên.
Những enzyme được dùng trong sản xuất bia thay thế malt phải đảm bảo
những yêu cầu sau:
Enzyme thay thế malt cần phải phù hợp với enzyme của malt về đặc tính tác
dụng và phải có hoạt tính mạnh hơn enzyme có trong malt. Các enzyme có trong malt
bao gồm:
-Các enzyme thuỷ phân tinh bột thành đường. Đây là nhóm enzyme quan trọng
nhất, đóng vai trò quyết đònh chất lượng bia qua quá trình đường hoá, quá trình lên
men.
-Các enzyme protease tham gia thuỷ phân protein

22
-Các enzyme thuỷ phân cellulose, hemicellulose
Enzyme thay thế phải đảm bảo cho việc lọc, lên men dòch đường, làm trong
bia, cũng như phải tạo ra những đặc tính bia phù hợp như tạo bọt, độ trong và tính chất
ổn đònh trong bảo quản.
Sử dụng enzyme từ vi sinh vật là hướng nghiên cứu và ứng dụng ở nhiều nước.
Hướng nghiên cứu và ứng dụng này đã đạt được rất nhiều kết quả. Sau một thời gian
dài, các ứng dụng này cho thấy những ưu điểm quan trọng sau:
-Thay thế được 30 – 50% malt trong sản xuất bia. Khả năng thay thế malt bằng

chế phẩm enzyme từ vi sinh vật có ý nghóa rất lớn không chỉ mặt kỹ thuật mà còn có
ý nghóa rất lớn về mặt kinh tế, đặc biệt là đối với những nước không sản xuất được
đại mạch, giảm ngoại tệ để nhập malt
-Hạ giá thành sản phẩm bia
-Giảm đáng kể vốn đầu tư xây dựng
Khi tiến hành đường hoá để tạo thành nước mu trong sản xuất bia bằng
enzyme amylase của malt, người ta được nước mu có thành phần đường như ở bảng
sau:
Bảng : Thành phần các loại đường có trong nước mu
Stt Các loại đường Hàm lượng Stt Các loại đường Hàm lượng
1
2
Glucose
Maltose
5 - 10%
50 - 55%
3
4
Maltotriose
Dextrin
15%
25%

Số lượng các loại đường trong bảng cho thấy đường lên men trực tiếp glucose
thường chiếm số lượng không nhiều. Nếu không thêm các loại enzyme từ bên ngoài
vào, rất khó nâng cao được mức độ lên men. Do đó trong sản xuất bia, người ta
thường cho enzyme có nguồn gốc từ vi sinh vật và từ nguồn thực vật

23
Các loại enzyme khi cho thêm vào trong sản xuất bia thường nhằm vào những

mục đích sau:
-Nâng cao chất lượng dòch đường hoá
-Nâng cao khả năng lên men bia
-Nâng cao chất lượng và ổn dònh chất lượng bia
-Giảm giá thành sản phẩm
Những ưu điểm của enzyme từ nguồn vi sinh vật được sử dụng trong sản xuất bia như
sau:
Các chế phẩm enzyme từ vi sinh vật thường có hoạt tính xúc tác rất mạnh và
chứa khá đầy đủ các loại enzyme cần thiết cho sự chuyển hoá tinh bột thành đường,
đặc biệt là tạo ra được loại đường có khả năng lên men với số lượng lớn
Các chế phẩm enzyme từ vi sinh vật thường có khả năng hoạt động ở nhiệt độ
rất cao. Điều này rất thuận lợi cho việc vận hành quá trình dòch hoá và đường hoá.
Bảng : một số đặc tính của chế phẩm enzyme sử dụng trong sản xuất bia
Stt
Loại
chế phẩm
BAN
2401
Termamyl
128L
Fugamyl
800L
AGM
300L
Promozy
m
200L
1 Loại enzyme α-amylase α,β-amylase α-amylase
Amylogluco
sidase

Pullulana
se
2
LK bò tác
động
α -1,4 α -1,4 α -1,4
α -1,4 và α-
1,6
α-1,6
3 Sp phản ứng dextrin dextrin maltose glucose
Dextrin
mt.
4
Nhiệt độ tối
ưu
70
0
C 90
0
C 55
0
C 65
0
C 60
0
C
5 pH tối ưu 6 6 5 4 5


24

Công nghệ sản xuất bia là dạng công nghệ rất phức tạp, qua nhiều công đoạn
sản xuất khác nhau. Việc ứng dụng enzyme từ nguồn vi sinh vật vào sản xuất bia
không phải là nhằm mục đích thay thế hoàn toàn enzyme có trong malt mà chỉ ứng
dụng vào từng công đoạn nhất đònh để hoàn thiện hơn quá trình sản xuất. Các nước
trên thế giới thường ứng dụng enzyme trong các công đoạn sản xuất bia như sau:
-Dòch hoá
-Đường hoá
-Giai đoạn lên men
-Giai đoạn làm trong bia và ổn đònh chất lượng bia

Sử dụng enzyme trong quá trình dòch hoá. Dòch hoá là quá trình thuỷ phân sơ
bộ tinh bột và protein trong khối bột ở nhiệt độ cao. Ở giai đoạn này, người ta sử dụng
enzyme amylase và protease của vi khuẩn. Các loại enzyme thu nhận từ vi khuẩn
thường có hoạt tính cao và có khả năng chòu nhiệt độ cao rất tốt. Nhiệt độ cao thường
làm biến tính enzyme có trong malt. Do đó việc bổ sung enzyme có khả năng chòu
nhiệt từ nguồn vi khuẩn là điều hết sức cần thiết.
Khi ta cho nguyên liệu thay thế malt (bột bắp hay bột gạo) vào trong hỗn hợp,
các loại nguyên liệu này không được thuỷ phân, dễ dàng tạo ra độ nhớt cao, ảnh
hưởng nhiều đến quá trình đường hoá và lên men sau này. Nếu ta cho thêm enzyme
chòu nhiệt từ nguồn vi sinh vật, độ nhớt của các nguyên liệu trên sẽ giảm, sẽ làm tăng
quá trình đường hoá và lên men sau này.
Các thí nghiệm dùng 10% malt trong dòch hoá bột bắp và sử dụng enzyme từ vi
khuẩn cho thấy độ nhớt trong dung dòch bột khi sử dụng enzyme từ vi sinh giảm nhiều
hơn dùng malt. Hiện tượng độ nhớt giảm cũng thấy ở bột gaọ khi dòch hoá có sử dụng
enzyme từ vi khuẩn.
Đường hoá là công đoạn sản xuất bia rất quan trọng, trong đó lượng đường
được tạo thành sẽ quyết đònh khả năng lên men và chất lượng bia sau này. Chính vì
thế, nhiều nhà máy bia trên thế giới đã cho thêm enzyme với số lượng lớn trong giai
đoạn này. Các enzyme cho vào trong giai đoạn này là những enzyme vi khuẩn chòu
nhiệt.

25
Trong nước mu, sau khi đường hoá có chứa 90% là các chất carbohydrate,
trong số này có đến 75% đường có khả năng lên men. Phần còn lại 25% là các loại
dextrin mạch thẳng và mạch nhánh.
Trong rất nhiều trường hợp, lượng đường tạo thành không đạt được mức độ
trên do nhiều nguyên nhân. Trong đó nguyên nhân chính là chất lượng malt kém. Có
ba cách để làm tăng lượng đường trong nước mu:
-Kéo dài thời gian đường hoá
-Sử dụng thêm đường
-Sử dụng enzyme để đường hoá hết lượng tinh bột
Trước đây người ta thường sử dụng hai cách trên. Sau này, việc sử dụng
enzyme thường được sử dụng hơn. Người ta thường sử dụng các loại chế phẩm
enzyme sau:


Bảng : các loại enzyme thuỷ phâ tinh bột sử dụng trong sản xuất bia
Điều kiện sử dụng Loại enzyme và vi sinh
vật sản xuất pH
0
C
Kiểu tác động và
sản phẩm tạo ra
Amylase vi khuẩn
a) B. subtilis
b) B. licheniformis

6.5
6.5

85
105/95

Endo, nối α-1,4
Dextrin
Amylase nấm mốc
Aspergillus orizae

5.0

55
Endo, nối α-1,4
Maltose
Amyloglucosidase
Aspergillus niger

4.3

60
Exo, nối α-1,4 vàα-1,6
Glucose
Pullulanase
Lồi Bacillus

4.3

60
Endo, nối α-1,6
Dextrin
Glucose isomerase

B. coaglucanz

8.0

60
Endo, nối α-1,4
Glucose và Fructose


26
Khi sử dụng enzyme, chúng ta có khả năng sản xuất bia không có các dextrin
dư thừa và do đó chứa ít calori hơn loại bia thông thường. Mức giảm này có thể đạt tới
25%.
Các enzme sau khi tham gia vào các quá trình đường hoá sẽ còn sót lại và lẫn
vào dòch lên men. Về nguyên tắc, hoạt tính còn sót lại này không ảnh hưởng gì đến
chất lượng bia, mà ngược lại chất lượng bia sau này thường tốt hơn.
Hiệu quả đường hoá khi sử dụng các chế phẩm enzyme sẽ thấy ngay sau 20 –
35 phút. Việc tăng thêm lượng enzyme vào không chỉ làm tăng lượng đường hay mức
độ trích ly những chất hoà tan mà còn tăng khả năng lọc và lên men sau này.
d. Trong sản xuất cồn
Cồn chủ yếu được sản xuất bằng phương pháp lên men. Ngøi ta lên men cồn
từ nguyên liệu chứa đường (mật rỉ) hoặc từ nguyên liệu chứa carbohydrate.
Ngày nay cồn được ứng dụng rất rộng rãi trong đời sống, trong công nghiệp.
Trước đây, người ta thường dùng malt giống như trong sản xuất bia. Sau khi các nhà
khoa học Nhật đưa ra phương pháp sản xuất amylase từ nấm sợi, người ta thay thế
amylase của malt bằng amylase nấm sợi. Amylase nấm sợi đầu tiên được ứng dụng
trong sản xuất cồn từ nguồn nguyên liệu tinh bột là amylase của Aspergillus oryzae.
Sau này nhiều amylase từ các loài vi sinh vật khác nhau được sản xuất và được áp
dụng rất rộng rãi.
Công nghệ sản xuất cồn từ nguyên liệu chứa tinh bột qua những công đoạn cơ

bản sau:
-Xử lý nguyên liệu bao gồm nghiền nhỏ nguyên liệu, dòch hoá nguyên liệu. Có
thể xử lý nguyên liệu bằng acid hoặc kiềm.
-Chuyển hoá tinh bằng α-amylase để tạo thành dextrin
-Chuyển hoá dextrin bằng β-amylase hay amyloglucosidase để tạo ra đường
có khả năng lên men.
-Lên men dòch đường bằng nấm men Saccharomyces cerevisiae
-Chưng cất thu nhận cồn
-Tinh chế cồn để thu nhận cồn có chất lượng cao
Trong các quá trình công nghệ trên, enzyme được ứng dụng ở công đoạn

27
đường hoá (chuyển hoá tinh bột thành đường)




Quá trình thuỷ phân tinh bột được thực hiện theo sơ đồ sau:
Nguyên liệu chứa tinh bột
Nấu chín ở nhiệt độ cao
Amyloglucosidase Làm nguội Amylase
hoạt động ở 55
0
C hoạt động ở 55
0
C

Đường hoá

Quá trình đường hoá đóng vai trò quyết đònh đến khả năng lên men và hiệu

suất cồn thu được. các chế phẩm sử dụng trong công nghệ sản xuất cồn bao gồm
những chế phẩm thô được thu nhận từ phương pháp nuôi bề mặt, nuôi chìm hoặc các
chế phẩm đậm đặc, tinh khiết. Tuy nhiên, các nhà máy sản xuất cồn hiện nay thường
sử dụng chế phẩm thô do tính chất kinh tế. Sau khi tiến hành đường hoá, phần thô còn
lại của chế phẩm enzyme tồn tại trong bã rượu. Toàn bộ phần này được sử dụng để
sản xuất thực phẩm gia súc.
Vì sử dụng các loại chế phẩm enzyme ở dạng thô nên trong chế phẩm không

28
chỉ chứa các thành phần không phải enzyme mà còn chứa trong đó nhiều loại enzyme
khác nhau. Phức hợp enzyme này vừa có lợi và cũng vừa có hại. Có lợi vì sản phẩm
được tạo ra do phức hợp enzyme, đó là môi trường rất thuận lợi cho nấm men phát
triển trong giai đoạn đầu của quá trình lên men. Nhưng điều không có lợi ở chổ, có
thể có những phản ứng không mong muốn giữa các sản phẩm đó, tạo ra những sản
phẩm xấu trong dòch lên men và trong sản phẩm. Chính vì thế, điều cần phải làm
trước khi đưa chế phẩm enzyme vào quá trình đường hoá là phải xác đònh hoạt tính
enzyme của từng loại enzyme, từ đó điều chỉnh hoạt động của chúng. Việc điều chỉnh
hoạt động và quá trình tạo ra enzyme là cả một nghệ thuật dựa trên các đặc điểm sinh
lý và cơ chế sinh tổng hợp enzyme của vi sinh vật. Từ đó, ta có thể phân chia các chế
phẩm enzyme thành ba nhóm sau:
Nhóm 1: bao gồm các enzyme có khả năng thực hiện các phản ứng sinh hoá
cần thiết và nó quyết đònh đến hiệu quả sản xuất cồn.
Nhóm 2: bao gồm các enzyme tham gia những biến đổi cơ bản cơ chất để tăng
cường quá trình chuyển hoá cơ bản.
Nhóm 3: bao gồm những enzyme tham gia các phản ứng, tạo ra những sản
phẩm không mong muốn, làm cản trở quá trình lên men hoặc tạo ra những sản phẩm
lẫn vào cồn, gây khó khăn cho quá trình tinh luyện.
Sử dụng enzyme trong sản xuất cồn biểu diễn rõ nhất của hướng ứng dụng
enzyme trong công nghệ thực phẩm. Theo đó, enzyme được sử dụng theo hai hướng:
Hướng thứ nhất: Enzyme được tổng hợp cùng với sự phát triển và sinh sản của

tế bào vi sinh vật. Sản xuất cồn theo phương pháp amylo, người ta sử dụng enzyme
theo hướng này.
Trong công nghệ sản xuất cồn theo phương pháp amylo, người ta cho nấm sợi
Rhizopus spp. hoặc Mucor spp. Phát triển hẳn trong dung dòch cơ chất. Trong quá trình
phát triển, các loại nấm sợi này sinh tổng hợp ra enzyme và các loại enzyme này
tham gia thuỷ phân tinh bột, protein và cả cenllulose. Quá trình phát triển, sinh sản
của nấm sợi song song với sự thuỷ phân tinh bột. Phương này rất có hiệu quả khi ta sử

29
dụng nguồn tinh bột có độ nhớt cao trong môi trường nước. Quá trình trên cũng song
song xảy ra cùng với sự tăng trưởng của nấm men, sinh sản của nấm men và quá trình
rượu hoá.
Hướng thứ hai: Chế phẩm enzyme sẽ được sản xuất riêng và người ta sử dụng
chế phẩm enzyme ( chứ không phải chế phẩm vi sinh vật) để thuỷ phân tinh bột.
Phương pháp ứng dụng enzyme này được triển khai nhiều trong sản xuất cồn theo
phương pháp mycomant. Chế phẩm enzyme có thể là các chế phẩm thô, hoặc cũng có
thể là các chế đậm đặc. Theo phương pháp mycomant, công đoạn đường hoá tách hẳn
công đoạn lên men. Người ta tiến hành công đoạn đường hoá nhờ chế phẩm enzyme,
sau đó mới tiến hành quá trình rượu hoá. Phương pháp ứng dụng enzyme theo phương
hướng này có rất nhiều ưu điểm. Ưu điểm lớn nhất là ta hoàn toàn kiểm soát được quá
trình đường hoá.
Ngày nay ở nhiều nhà máy sản xuất cồn, người ta tiến hành quá trình đường
hoá theo phương pháp liên tục và còn sử dụng phương pháp cố đònh enzyme. Hai
phương pháp này nằm trong hướng sử dụng enzyme thứ hai có kiểm soát rất chặt chẽ.
Các chế phẩm enzyme để sản xuất cồn từ vi sinh vật thường chứa nhiều loại
enzyme khác nhau. Các enzyme này thường thực hiện những phản ứng riêng.
Vai trò của α-amylase. Các loại α-amylase được thu nhận từ các nguồn khác
nhau thường có tính chất giống nhau, nhưng giữa chúng cũng tồn tại những đặc tính
riêng.
-α-amylase bò kiềm hãm bởi kim loại nặng. Canxi có vò trí và vai trò rất quan

trọng trong cấu trúc của α-amylase. Chúng bảo vệ enzyme khỏi những tác động xấu
của điều kiện môi trường. Chúng đảm bảo tính ổn đònh của hoạt động của enzyme,
chống lại sự phá huỷ bởi các enzyme protease.
-Khối lượng α-amylase vào khoảng 50.000. Riêng đối với α-amylase của
Bacillus sterothermophilus có khối lượng chỉ khoảng 15.600, α-amylase của vi khuẩn
thường hoạt động mạnh ở pH = 5.5 – 7.9, α-amylase của nấm sợi thường hoạt động
mạnh ở pH acid yếu.
-α-amylase của vi khuẩn thường chòu nhiệt tốt hơn của nấm sợi. Các α-
amylase của vi khuẩn có thể hoạt động ở nhiệt độ 85 – 95
0
C. Trong khi đó, α-
amylase của nấm sợi chỉ hoạt động ở 65
0
C.
-Khi thuỷ phân tinh bột, α-amylase tác động vào liên kết α-1,4 glucoside và
sản phẩm tạo ra là maltose và dextrin và mạch của chúng gần bằng C6, các dextrin
sau đó sẽ phân huỷ chủ yếu theo:
C6 C5 + C1
C7 C1 + C6 hay C2 + C5
C8 C2 + C6 hay C3 + C5
α-amylase của vi khuẩn thuỷ phân tinh bột tạo ra lượng glucose và maltose
theo tỷ lệ 1 : 5.45 , α-amylase của nấm sợi thuỷ phân tinh bột tạo ra lượng glucose
và maltose theo tỷ lệ 1 : 3.79 , α-amylase của nấm sợi và vi khuẩn hoàn toàn không
có khả năng phân giải liên kết α-1,6 glucoside của cơ chất. Trong khi dòch hoá, pH
của dung dòch bột thường trùng hợp với hoạt động tối ưu của α-amylase, pH này cũng
là pH tối ưu khi tiến hành đường hoá. Chính vì thế, nếu trong trường hợp sử dụng các
loại bột có pH không trùng hợp với pH hoạt động tối ưu của α-amylase thì phải điều
hoà pH cho thích hợp.

Bảng : pH tối ưu của α-amylase từ các nguồn khác nhau
Nguồn α-amylase
pH tối ưu
Nấm sợi
Vi khuẩn
Malt
4.5 – 4. 8
6.0 – 7.0
5.3 – 5.5

30

31

Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng, α-amylase của vi khuẩn chỉ hoạt động rất
mạnh trong giai đoạn đầu của quá trình đường hoá. Nguyên nhân vì có sự thay đổi pH
trong thời gian đường hoá, nhưng nguyên nhân quan trọng là giới hạn hoạt động của
α-amylase tới đường không vượt quá 70 – 80%
Theo giới hạn thuỷ phân tinh bột bằng α-amylase của Bacillus subtilis là
dextrin có năm gốc glucose, một liên kết α-1,6 và ba liên kết α-1,4. Theo tính toán,
người ta cho thấy rằng, giới hạn thuỷ phân tinh bột đến glucose và maltose là 70 –
75%.
Khi tiến hành thuỷ phân tinh bột bằng α-amylase của nấm sợi đến dextrin giới
hạn có bốn nguyên tử glucid và một liên kết α-1,6. Trong trường hợp này, giới hạn
đường hoá đến glucose và maltose đạt 84 – 87% tinh bột ban đầu đường hoá. Như vậy
lượng cơ chất ban đầu không phải với số lượng càng lớn, khả năng thuỷ phân của α-
amylase càng cao.
Như vậy, vai trò cơ bản của α-amylase trong sản xuất rượu là làm dòch hoá
nhanh ở giai đoạn nấu và cả ở giai đoạn đầu của sự đường hoá, dextrin hoá và tích tụ
đường.

Vai trò của glucoamylase. Glucoamylase thuỷ phân liên kết α-1,4 trong các
polysaccharide, chúng liên tiếp phân cắt các gốc glucose không khử trong
polysaccharide. Ngoài ra glucoamylase còn có khả năng phân cắt liên kết α-1,6
glucoside.
Glucoamylase thường hoạt mạnh trong môi trường acid (pH hoạt động tối ưu là
3.5 – 5.5). Ngoài ra các glucoamylase còn có thể hoạt động ở môi trường trung tính
(pH khoảng 6.0 – 7.5). Các glucoamylase của nấm men thường là những
glucoamylase trung tính.
Phần lớn các glucoamylase hoạt động ở pH không cao. Nhiệt độ tối ưu vào
khoảng 55 – 60
0
C. Sản phẩm cuối cùng của hoạt động của glucoamylase là glucose,

32
glucose được xác đònh là đường lên men. Do đó, việc sử dụng glucoamylase trong sản
xuất cồn có triển vọng rất lớn.
Vai trò của pullulanase. Pullulanase là enzyme tham gia thuỷ phân liên kết α-
1,6 glucoside trong các poly và oligosaccharide. Pullulanase được tổng hợp bởi
Aerobactermaerogenes.
Pullulanase có khối lượng phân tử 145.000 hoạt động mạnh ở pH = 4.7 – 5.0
và nhiệt độ hoạt động tối ưu là 47.50C. Pullulanase phân cắt liên kết α-1,6 trong
trường hợp các liên kết này bò bao quanh tất cả các phía bằng liên kết α-1,4
glucoside.
Dextrin có phân tử thấp, rất dễ bò pullulanase phân huỷ tạo thành từ hai gốc
maltose, nối với nhau bằng liên kết α-1,6 glucoside. Nếu có sự kết hợp với α-amylase
và pullulanase, dextrin sẽ bò phân huỷ hoàn toàn.
Tuỳ theo từng công đoạn trong sản xuất cồn, người ta đưa ra những yêu cầu về
chế phẩm enzyme khác nhau.
Giai đoạn xử lý nhiệt ẩm nguyên liệu. đây là giai đoạn dòch hoá và dextrin hoá
nguyên liệu tinh bột ở nhiệt độ 60 – 95

0
C. Ở giai đoạn này không đòi hỏi sự tích tụ
nhiều đường và amino acid nên các enzyme α-amylase phải hoạt động mạnh. Nếu
quá trình phân giải ở giai đoạn này tạo nhiều glucose và amino acid, rất có thể chúng
sẽ tạo ra phản ứng melanoidin, hình thành màu sẫm hoặc cũng có thể sẽ bò caramen
hoá khi ở nhiệt độ cao. Ở giai đoạn này, các enzyme phải hoạt động gần với pH tự
nhiên của nguyên liệu. pH của nguyên liệu thường khoảng 5.4 – 6.2. Như vậy, trong
giai đoạn này chỉ nên tạo điều kiện tối ưu cho α-amylase hoạt động.

Việc ứng dụng α-amylase ở giai đoạn này khi nguyên liệu được nghiền mòn và
theo sơ đồ liên tục đem lại hiệu quả rất cao cho toàn bộ công nghệ.
Trong quá trình dòch hoá người ta thường sử dụng enzyme α-amylase của vi

33
khuẩn. Enzyme α-amylase của vi khuẩn là những enzyme chòu nhiệt, nhờ đó thúc đẩy
việc sử dụng triệt để nhiệt hơi mà còn hướng quá trình theo chiều tích tụ nhiều dextrin
cao phân tử hơn và ít đường lên men hơn.
Gia nhiệt nhanh hỗn hợp không dòch hoá bằng α-amylase cho lượng glucid tan
trong rượu ít hơn so với có dòch hoá. Nếu nấu sơ bộ mà gia nhiệt nhanh rối duy trì lâu
ở nhiệt độ 90 – 95
0
C và không dòch hoá thì hoàn toàn không thể thực hiện được trong
điều kiện sản xuất. Do đó, trong thực tế bắt buộc phải kết hợp chế độ gia nhiệt nhanh
và dòch hoá bằng α-amylase của vi khuẩn.
Người ta tiến hành quá trình xử lý nhiệt ẩm với quá trình dòch hoá theo sơ đồ
sau:
-Mức độ nghiền nguyên liệu: bột sau khi nghiền 100% qua rây có lỗ θ = 1 mm.
-Trộn nguyên liệu đã qua nghiền với nước và chế phẩm α-amylase ở nhiệt độ
30 - 400C có hoạt tính 0.8 – 1.0 UI/g tinh bột.
-Đun nhiều lần hỗn hợp đến 90 – 95

0
C và duy trì nhiệt độ này trong 20 – 25
phút, có khuấy đảo liên tục để phản ứng enzyme xảy ra mạnh và tránh hiện tượng
caramen xung quanh thiết bò. Người ta duy trì nhiệt độ nhờ hệ thống khuấy liên tục,
cung cấp hơi nóng liên tục và điều chỉnh nhờ bộ điều chỉnh nhiệt.
Giai đoạn đường hoá nguyên liệu. điều kiện căn bản của giai đoạn này là
trong chế phẩm phải có đầy đủ cả enzyme glucoamylase và α-amylase để đảm bảo
cho việc phân huỷ cơ chất tạo thành lượng có thể lên men đạt được cao nhất. Ngoài
ra, trong giai đoạn đường hoá còn cần cả enzyme protease và cellulase để tăng hiệu
suất đường hoá và tạo điều kiện tốt cho quá trình lên men sau này.
Nhiệt độ tối ưu cho tất cả các enzyme này là 55 – 62
0
C. Mặt khác, các enzyme
này phải đu7ọc tồn tại cả trong quá trình lên men. pH tối ưu cho tất cả các enzyme
này thường là pH tự nhiên của dòch đường hoá (pH khoảng 4.0 – 5.6). Như vậy, khi
ứng dụng các chế phẩm enzyme vào trong đường hoá tinh bột trong sản xuất rượu có

34
những đặc điểm sau đây:
-Sản phẩm cuối cùng của quá trình đường hoá phải là glucose. Đây là loại
đường có khả năng lên men mạnh nhất.
-Quá trình thuỷ phân cơ chất để tạo thành glucose tiếp tục xảy ra trong quá
trình lên men. Tuy nhiên, tốc độ lên men phụ thuộc rất nhiều vào lượng đường tạo
thành trong quá trình đường hoá. Do đó, quá trình chuyển hoá cơ chất trong giai đoạn
đường hoá phải là quá trình chính.
4. ENZYME THỦY PHÂN TINH BỘT
4.1 Giới thiệu
Việc thuỷ phân tinh bột có thể được thực hiện bằng hoá chất và cũng có thể
được thực hiện bằng enzyme, nhưng việc sử dụng enzyme để thuỷ phân được phổ
biến hơn bởi vì có thể cho năng suất glucose cao hơn, và ít sản phẩm phụ hơn. Trong

những năm gần đây dạng xirô có hàm lượng fructose cao được sản xuất từ việc đồng
hoá xirô có chứa hàm lượng glucose cao, đã trở thành lối ra chính yếu của việc thuỷ
phân tinh bột, và điều này đã thúc đẩy việc sử dụng enzyme để thuỷ phân tinh bột
trong tương lai.
Sản phẩm thứ hai sử dụng enzyme là xirô có hàm lượng maltose cao, mặc dù
việc này không quan trọng và cũng không phát triển nhanh chóng như sản phẩm xirô
có hàm lượng glucose cao, nhưng việc sử dụng enzyme và điều kiện sản xuất khác
nhau này cũng phải được thực hiện và chú trọng ở mức độ độc lập.
Sáu enzyme thuỷ phân đã được sử dụng cùng một lúc hoặc cùng một loại
enzyme cho việc thuỷ phân tinh bột đó là: bacterial α- amylase, glucoamylase (hay
còn gọi amyloglucosidase), pullulanase, isoamylase, α-amylase và fungal α- amylase,
sáu enzyme này khi thuỷ phân tinh bột sẽ cho năng suất sản phẩm khác hơn khi sử
dụng chỉ một enzyme bacterial α-amylase. Bởi vì những enzyme này khác nhau về
đặc tính như đã kể trên và ngoài ra tất cả các enzyme thuỷ phẩn có mối liên hệ khác
nhau trong cấu trúc phân tử tinh bột, điều này giải thích cho cách thức thuỷ phân của
các enzyme. Thêm vào đó, vì mỗi enzyme đã được xác đònh, thậm chí chỉ trong phòng

35
thí nghiệm, có sự hiểu biết tốt về sự thuận lợi và không thuận lợi trong việc thu nhận
các chế phẩm enzyme có thể đạt được những gì đã thử nghiệm với chúng.
Hai enzyme, bacterial α- amylase và glucoamylase có tính ưu việt trong việc
thuỷ phân tinh bột. Enzyme bacterial α- amylase thuỷ phân liên kết α (1,6) trong
phân tử amylose và amylopectin cho ra hỗn hợp chứa các oligosaccharide. Enzyme
glucoamylase phân cắt được cả liên kết α (1,4) và liên kết α (1,6). Enzyme bacterial
α- amylase phân cắt nhanh hơn nhiều enzyme glucoamylase nhưng cho ra các phân tử
olygosaccharide dài hơn. Theo lý thuyết thì sự kết hợp hai enzyme có thể tạo ra
glucose tinh khiết, khi phân tử amylose và amylopectin trong tinh bột chỉ được tạo từ
những phân tử glucose được nối với nhau bằng liên kết α (1,4) và α(1,6). Tuy nhiên,
điều này không xảy ra trừ khi nguyên liệu ban đầu rất loãng và sản phẩm hình thành
trong quá trình thuỷ phân tinh bột với hai enzyme này có hàm lượng glucose thấp.

Ngoài ra enzyme pullulanase và isoamylase cũng đã được sử dụng kết hợp với
enzyme glucoamylase trong việc thuỷ phân các oligosaccharide.
Mặt khác, enzyme fungal α- amylase và β- amylase trong quá trình thuỷ phân
các oligosaccharide cũng cho sản phẩm chính là maltose, vì vậy hai enzyme này cũng
được sử dụng trong việc sản xuất sản phẩm sirô có hàm lượng maltose cao.
Các sản phẩm sirô có hàm lượng glucose hay fructose cao được sản xuất từ
việc thuỷ phân các loại tinh bột. Kỹ thuật sản xuất này, hiện nay đã được sử dụng ở
Mỹ và ở nhiều quốc gia khác, nó không chỉ có ý nghóa về mặt kinh tế mà còn có ý
nghóa về mặt chính sách. Bởi vì trước đây tinh bột bắp thì hầu như chỉ được sử dụng
để sản xuất thức ăn gia súc.
Tất cả có sáu enzyme thuỷ phân sẽ được đề cập đến, nhưng trong đó có hai
enzyme α- amylase và glucoamylase sẽ được nói đến nhiều vì tính chất thực tiễn
trong thương mại của chúng.
4.2. Sản phẩm dung dòch đường có hàm lượng dextrose thấp với α- amylase
4.2.1. Giới thiệu

36
α- amylase [EC 3.2.1.1, α (1,4)-glucan glucanohydrolase] tên gọi có cách đây
nhiều năm, sản phẩm là các oligosaccharide của tinh bột có cấu hình α, được phân
loại enzyme thuỷ phân nội bào, có kiểu hoạt động chung khoảng
30 – 100 vì thế được xếp vào nhóm EC 3.2.1 tức là tấn công vào liên kết
glucoside ở đầu không khử. Bên cạnh việc duy trì cấu hình của liên kết bò phá vở
bằng sự hình thành nhóm hydroxyl đồng phân mới, những enzyme này thuỷ phân các
liên kết glucoside nội phân tử của các oligo và polysaccharide với sự ưu tiên các liên
kết cuối phân tử và hoạt động hơn đối với những chuỗi phân tử dài hơn là chuỗi ngắn.
Thêm vào đó, các enzyme nội bào thường có tính chuyên biệt cao đối với các liên
kết bò bẻ gãy và vò trí cũng như cấu hình của liên kết. Chúng phải có một ít khả năng
chuyển hoá hoặc tổng hợp.
α-amylase có mặt ở khắp nơi trong tự nhiên, được sản xuất bởi số lượng lớn
động vật, thực vật và vi sinh vật. Thực tế, các enzyme được sản xuất nhiều bằng sinh

vật. Chúng có các đặc tính hoá lý khác nhau đối với các nguồn khác nhau, mặc dù α-
amylase từ động vật, ngũ cốc, nấm và vi khuẩn đã được nghiên cứu nhiều, nhưng sau
này riêng biệt chỉ có một vài loài Bacillus được chấp sử dụng trong thương mại.
Chương này tập trung vào Bacillus α-amylase, trong các phần sau có đề cập đến các
dạng enzyme từ nấm, chủ yếu là Aspergillus oryzae, mà có ích trong các sản phẩm
sirô có hàm lượng maltose cao.
α-amylase đã được sử dụng ở dạng thô, phần lớn dưới tên diastase trong nhiều
thập kỷ và được phân phối độc quyền trong 20 năm qua, đến khi dạng enzyme đồng
nhất được nghiên cứu và các dạng khá tinh khiết đã được dùng trong thương mại. Mục
đích ở đây không thảo luận phương pháp sản xuất α-amylase, hoặc sản phẩm của các
enzyme thuỷ phân khác nhau mà ở đây nhắn mạnh vào đặc tính hoá lý của enzyme
và ứng dụng của nó trong chế biến công nghiệp.
Trong sự phân chia các loại α-amylase từ Bacillus, chúng ta cần cẩn thận để
tránh nhầm lẫn bằng các hính thức phân loại khác nhau. Enzyme chính yếu sử dụng
trong thương mại cho đến những năm gần đây đã được dán nhãn là Bacillus subtilis α-
amylase, nhưng dường như nó là nguyên bản của sản phẩm B. amyloliquefaciens.
Welker và Campbell đã phân biệt hai loài này bằng sự khác nhau trong khả năng lên

37
men và thành phần của AND và tính tương đồng, Chứng minh rằng B.
amyloliquefaciens khác nhau về di truyền học đối với B. subtilis hơn là B. pumillus
hoặc B. licheniformis khác (đây cũng là nguồn α-amylase thương mại). Hai ông cũng
đã chú ý sự khác nhau của hai loài này trong khả năng sản xuất ra α-amylase, B.
amyloliquefaciens sản xuất nhiều hơn, bên cạnh đó hai α-amylase khác nhau về miễn
dòch học và các đặc tính hoá lý. Bất chấp những vấn đề này, nhiều tác giả gần đây đã
tiếp tục nhắc đến việc sản xuất enzyme thương mại bằng B. subtilis hay B.
amyloliquefaciens như là một sự lựa chọn
Các Bacillus α-amylase khác cũng đã được nghiên cứu nhiều. Bởi vì enzyme
ổn đònh cao hơn sẽ mở ra hướng đơn giản không gặp sự cố trong quá trình hồ hoá tinh
bột. Một nghiên cứu rộng đã làm tăng lên lượng α-amylase ổn đònh từ các loài

Bacillus bền nhiệt và chòu nhiệt, chủ yếu là B. stearothermophilis, B. coagulans, B.
caldoliticus, B. acidocaldarius, B. circulans và B. licheniformis. Cuối cùng đã gặt hái
được những thành công tuyệt vời và bây giờ đang trong quá trình thay thế α-amylase
từ B. amyloliquefaciens. Chúng ta thảo luận enzyme này chi tiết ở đây và các enzyme
B. subtilis saccharifying α-amylase và sự khác nhau giữa các α-amylase từ các loài
Bacillus chòu nhiệt.
4.2.2.. α-Amylase từ Bacillus amyloliquefaciens
a. Đặc tính hoá lý
α-amylase, đây là enzyme được nghiên cứu nhiều nhất, từ bất kỳ giống
Bacillus nào, được nhân dạng là phải có phân tử lượng trung bình là 48.000, dường
như có một giống mới được cô lập gần đây tạo ra enzyme có phân tử lượng đạt đến
60.000. Trong phân tử chứa nhiều acid aspartic, glutamic acid, tyrosine và lysine theo
thứ tự giảm dần và không có cysteine, rất ít methionine và một lượng thấp histidin,
proline và isoleucine. Nó nhò trùng hoá khi có mặt của Zn2+.
2 monomer + Zn
2+
−−> dimer
[ dimer] liter
2+