VAI TRÒ CỦA ENZYME TRONG SẢN XUẤT ĐƯỜNG FRUCTOSE

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM



BÁO CÁO TIỂU LUẬN HỌC PHẦN HÓA SINH HỌC THỰC PHẨM

VAI TRÒ CỦA ENZYME TRONG SẢN XUẤT ĐƯỜNG FRUCTOSE

GVHD:
SVTH: Nhóm 01
1.
2.
3.
4.
5.
6.

TP.HCM, Ngày …. Tháng …. Năm…


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM



BÁO CÁO TIỂU LUẬN HỌC PHẦN HÓA SINH HỌC THỰC PHẨM

VAI TRỊ CỦA ENZYME TRONG SẢN XUẤT ĐƯỜNG
FRUCTOSE

GVHD:
SVTH: Nhóm 01
1.
2.
3.
4.
5.
6.


TPHCM, Ngày … tháng … năm


MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ ĐƯỜNG FRUCTOSE..............................................7
1.1

Giới thiệu về đường fructose............................................................................7

1.1.1

Cấu tạo của đường fructose.......................................................................7

1.1.2

Nguồn cung cấp.........................................................................................7

1.2

Tính chất của đường fructose...........................................................................7

1.2.1

Tính chất vật lí:..........................................................................................7

1.2.2

Tính chất hóa học:.....................................................................................7

CHƯƠNG 2: VAI TRỊ CỦA ENZYME TRONG SẢN XUẤT ĐƯỜNG FRUCTOSE
....................................................................................................................................... 8
2.1 Quy trình sản xuất đường fructose:......................................................................8
2.2 Các enzyme trong sản xuất đường fructose:........................................................9
2.2.1

α – amylase................................................................................................9

2.2.2

Enzyme glucoamylase ( γ-Amylase)..........................................................9

2.2.3

Enzyme glucoisomerase (gluco- isomerase)............................................11


DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1: cấu tạo enzyme amylase....................................................................................9
Hình 2: enzyme glucoamylase.....................................................................................10
Hình 3: chuyển hóa glucose thành fructose bằng enzyme glucoisomerase..................12


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
TPHCM: Thành phố Hồ Chí Minh


LỜI MỞ ĐẦU
Cùng với sự tiến bộ của xã hội, sự phát triển của khoa học kỹ thuật nên nhu cầu
của con người cũng không ngừng nâng lên. Không chỉ đơn thuần là ăn no mà còn phải
ăn ngon và thực phẩm phải có tính hấp dẫn, bắt mắt. Từ nghìn xưa, ơng cha ta đã biết
lấy các chất màu trong thiên nhiên như cỏ cây, các loại lá, khoáng chất để cho vào các
món ăn nhằm làm tăng thêm tính hấp dẫn, kích thích sự ngon miệng trong ăn uống.
Những chất khi thêm vào trong thực phẩm nhằm mục đích bù lượng tổn thất trong q
trình sản xuất và bảo quản, cải thiện chất dinh dưỡng cho thực phẩm, tăng thời gian
bảo quản sản phẩm, tăng thêm giá trị cảm quan và hấp dẫn người tiêu dùng đáp ứng
nhu cầu ngày càng tăng của khách hàng gọi là chất phụ gia trong thực phẩm. Ngồi
những vai trị trên nếu khơng được sử dụng hợp lí và hiệu quả thì những chất phụ gia
sẽ gây nguy hiểm cho sức khỏe của người tiêu dùng. Vì vậy để hạn chế các vấn đề về
tim mạch, bệnh tiểu đường, huyết áp thì chúng ta nên sử dụng đường fructose thay cho
đường trắng sucrose, saccharose. Glucoseamylase, glucoseisomerase, -amylase là ba
enzyme thuộc nhóm enzyme chuyển hóa đồng phân và enzyme oxy hóa được dùng
trong việc cải thiện độ ngọt của đường dùng trong sản xuất các sản phẩm syrup, dịch
đường,..


CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ ĐƯỜNG FRUCTOSE
1.1 Giới thiệu về đường fructose

1.1.1 Cấu tạo của đường fructose
Là một monosaccharide màu trắng, không mùi. Công thức phân tử C6H12O6 .
Công thức cấu tạo: CH2OH - CHOH - CHOH - CHOH - CO - CH2OH.Trong dung
dịch, frutozơ tồn tại chủ yếu ở dạng β, vòng 5 hoặc 6 cạnh:

1.1.2

Nguồn cung cấp

Đường fructose được tìm thấy trong mật ong, trái cây sấy khơ, xồi, chuối
xanh, dưa hấu, nho, trái dứa, táo, mâm xơi, quả việt quất, dâu tây, trứng, cần tây, mía,
…
1.2 Tính chất của đường fructose
1.2.1 Tính chất vật lí:
Là chất rắn kết tính, dễ tan trong nước, vị ngọt hơn đường mía. Có nhiều trong
hoa quả và đặc biệt trong mật ong (40%).
1.2.2 Tính chất hóa học:
Vì phân tử fructozơ chứa 5 nhóm OH trong đó có 4 nhóm liền kề và 1 nhóm
chức C = O nên có các tính chất hóa học của ancol đa chức và xeton.Hịa tan
Cu(OH)2 ở ngay nhiệt độ thường.Đồng thời, tác dụng với anhiđrit axit tạo este 5 chức.
Tính chất của xeton
+ Tác dụng với H2 tạo sobitol.
+ Cộng HCN
Trong môi trường kiềm fructozơ chuyển hóa thành glucozơ nên fructozơ có phản ứng
tráng gương, phản ứng với Cu(OH) 2 trong môi trường kiềm.Nhưng fructozơ khơng có
phản ứng làm mất màu dung dịch Brom.


CHƯƠNG 2: VAI TRÒ CỦA ENZYME TRONG SẢN XUẤT ĐƯỜNG
FRUCTOSE

2.1 Quy trình sản xuất đường fructose:

Ngơ

Ngâm, xử lí SO2
Nghiền, tách ép
0,01- 0,02%
-amylase

0,1- 0,2%
- amylase

Dịch hóa lần 1: 105- 1150C, ph 5.5-6.5

Dịch hóa lần 2: 90-950C
Đồng hóa
55- 650C,ph 4-4.5
Chất béo

protein

Làm sạch

Mg2+

Isomer hóa
55- 60 0C , ph 7-8

Làm giàu fructose
Trao đổi ion than hoạt tính

Bốc hơi

Đường fructose

Ion, chất màu


2.2 Các enzyme trong sản xuất đường fructose:
2.2.1 α – amylase
2.2.1.1 Đặc điểm
Emzyme α-amylase cịn gọi là 1,4-α-glucan-glucanhyrolase, có khả năng phân
cắt các liên kết α-1,4 glucoside nằm phía bên trong phân tử cơ chất ( tinh bột hay
glycogen) một cách ngẫu nhiên, không theo một trât tự nào cả . Khả năng dextrin hóa
cao là một đặc trưng cơ bản của α-amylase , do vậy người ta còn gọi α-amylase là
amylase dextrin hóa hay amylase dịch hóa. Ở động vật, nó là một enzyme tiêu
hóa chính và độ pHopt = 6,7-7,là một calcium metalloenzymes vì trong phân tử
enzyme có ít nhất một ion Ca2+ nằm ở trung tâm hoạt động.

Hình 1: Cấu tạo enzyme amylase

2.2.1.2 Vai trị
α-amylase tụy phân cắt ngẫu nhiên các liên kết α (1-4) glycosidic của amylose tạo
ra dextrin, maltose, hoặc maltotriose. Nó thơng qua một cơ chế chuyển đơi với giữ
cấu hình anomeric.Thủy phân tinh bột đến glucose và oligosaccharide được áp dụng
khi malt chất lượng kém hoặc sử dụng nguyên liệu thay thế không nảy mầm.
Vai trò enzyme α-amylase trong sản xuất đường fructose: là thủy phân tinh bột thành
các dextrin phân tử thấp để chuyển sang giai đoạn đường hóa tiếp tục phân cắt thành
các glucose.Giai đoạn dextrin hóa : chỉ một số phân tử cơ chất bị thủy phân tạo một
lượng lớn phân tử α-dextrin. Độ nhớt của hồ tinh bột nhanh chóng giảm đi nhanh
chóng

2.2.1.3 Nguồn gốc
α-amylase có trong hệ tiêu hóa của người, động vật, thực vật, nấm mốc và vi khuẩn.
α-amylase tính chiết từ một số chủng vi sinh vật như Ballcillus lichenifomic.
Một số vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp được α-amylase:


 Các chủng Ballcilus ( như Bacillus acidoaldarius , Bacillus amyloliquefacienus
), Streptomyces arueofacien .

 Các chủng nấm mốc Aspergillus, Rhizopus.
 Xạ khuẩn và nấm men Endomycopsis
Trong công nghiệp, α- amylase của vi khuẩn được sử dụng rộng rãi nhất vì nó khơng
có độc tố , lại có hoạt lực cao và chịu dược nhiệt độ cao . Trong khi α – amylase của
nấm mốc bị mất hoạt tính sau khi hồ hóa , thì Bacillus là giống vi khuẩn có khả năng
tổng hợp amylase mạnh nhất và có ý nghĩa trong công nghiệp.
2.2.2 Enzyme glucoamylase ( γ-Amylase)
2.2.2.1 Đặc điểm
 Cấu tạo
Glucoamylase (γ-Amylase hay α-1,4-glucan-glucohydrolase ) là những enzyme
có thể thủy phân được cả hai kiểu liên kết của các mạch α-glucan để giải phóng ra ở
dạng β. Glucoamylase hay γ-Amylase chủ yếu được tạo ra bởi các vi sinh vật. Đặc biệt
là kiểu nấm mốc aspergillus, penicillium và Rhizopus.
Amyloglucosidase từ nấm mốc là các protein có khối lượng phân tử lượng dao động
rất lớn từ 27.000 đến 112.000 Dal tùy thuộc vào nguồn gốc của enzyme.
Nói chung thì các amyloglucosidase đều chứa các gốc methionin, tritophan, và một
nửa gốc cystein. Tuy nhiên mối quan hệ giữa chuỗi acid amin, cấu trúc bậc 3 và hoạt
động của enzyme vẫn chưa được làm sáng tỏ tất cả các amyloglucosidase từ nấm mốc
đều là glucoprotein chứa từ 5-20% gluxit trong đó chủ yếu là các monosaccharide
glucose mannose, galactose và glucosamin.
Các amyloglucosidase chủ yếu được tạo nên từ hai isoenzyme I và II khác nhau ở khả

năng thủy phân tinh bột ở trạng thái rắn và ở độ bền của chúng. Amyloglucosidase I tự
hấp thụ và thủy phân tinh bột ở trạng thái rắn, ngược lại amyloglucosidase II khơng có
cả hai tính chất này.

Hình 2: enzyme glucoamylase


 Cơ chế hoạt động
Amyloglucosidase có thể giải phóng ra β-D-glucose bằng cách thủy phân lặp lại
nhiều lần các liên kết α-1,4 của mạch α-glucan từ đầu không khử, chúng cũng thủy
phân được các liên kết α-1,6 và α-1,3 nhưng rất chậm (10-30 lần ). Tốc độ thủy phân
cũng phụ thuộc vào bản chất của các liên kết kề cận với các liên kết glucoxit được
thủy phân, cũng như kích thước và cấu trúc của cơ chất bị thủy phân. Nhất là với các
α-glucan mạch dài (amylose và amylopectin) thì bị thủy phân nhanh hơn là với các
oligosaccharide.
2.2.2.2 Vai trò:
Glucoamylase có khả năng thủy phân các liên kết α-1,4 lẫn α-1,6 glucoside. Khi
thủy phân liên kết α-1,4-glucan trong chuỗi polisaccharide, glucoamylase tách lần lượt
từng phân tử glucose ra khỏi đầu khơng khử của mạch để tạo ra glucose. Enzyme này
có nhiều tên gọi khác nhau như: α-1,4; α-1,6-glucan-4; 6-glucohydrolase;
glucoamylase; amyloglucosidase; taka-Amylase B; γ-Amylase... là enzyme ngoại
bào.Ngoài các liên kết α- 1,4 và α-1,6 glucoside, glucoamylase cịn có khả năng thủy
phân liên kết α-1,2 và α-1,3 glucoside.
Glucoamylase có khả năng thủy phân hoàn toàn tinh bột, glucogen, amylopectin,
dextrin, panose, iso maltose và maltose thành glucose, mà khơng cần có sự tham gia
của các chất loại enzyme khác.glucoamylase thủy giải các polysaccharide có phân tử
lớn nhanh hơn so với các chất có phân tử nhỏ. Các polysaccharide có nhánh như
amylopectin, glucogen, β-dextrin bị glucoamylase thủy phân khá nhanh.
Đa số glucoamylase có hoạt lực cao nhất ở vùng pH 3,5- 5,5 và nhiệt độ 50 0C. nó bền
với acid hơn α-Amylase nhưng kém bền hơn trong rượu, acetone và không được bảo

vệ bởi Ca2+.
2.2.2.3 Nguồn cung cấp:
Glucoamylase từ nấm mốc là các protein có khối lượng phân tử lượng dao động
rất lớn từ 27.000 đến 112.000 Dal, tuỳ thuộc vào nguồn gốc của enzyme. Các
glucoamylase chủ yếu được tạo nên từ hai iso enzyme I và II khác nhau ở khả năng
thuỷ phân tinh bột ở trạng thái rắn và bởi độ bền của chúng. Glucoamylase I tự hấp thụ
và thuỷ phân tinh bột ở trạng thái rắn, ngược lại glucoamylase II không có cả hai tính
chất này.


2.2.3 Enzyme glucoisomerase (gluco- isomerase)
2.2.3.1 Đặc điểm
Gluco- isomerase có bản chất là protein. Song enzyme thu được nhận từ nguồn
khác nhau có hàm lượng axit amin trong phân tử khác nhau. Đa số glucoisomerase đều
giàu alanin, leucin và glixin.Nhiệt độ thay đổi trong khoảng 45- 90 oC. Glucoisomerase theo danh pháp quốc tế được gọi là D-xylose- ketoizomerase . Glucoisomerase có tác dụng xúc tác phản ứng chuyển hố glucose thành fructose. Dưới tác
dụng của gluco-isomerase nhóm andehit (CHO) trong phân tử glucose chuyển thành
nhóm (C = O) trong phân tử fructose.
2.2.3.2 Vai trị:
Sản phẩm cuối cùng của q trình thuỷ phân tinh bột là glucose. Tiếp theo là
quá trình chuyển hoá glucose thành fructose bằng enzyme gluco-isomerase.Glucoisomerase là chất xúc tác của phản ứng chuyển hoá D-glucose thành D-fructose trong
điều kiện chuẩn (pH, nhiệt độ, nồng độ cơ chất, nồng độ enzyme). Sau quá trình đồng
phân sản phẩm tạo thành là fructose ở dạng vịng và dạng thẳng.

Hình 3: chuyển hóa glucose thành fructose bằng enzyme glucoisomerase

2.2.3.3 Nguồn cung cấp:
Gluco -isomerase được thu nhận chủ yếu từ vi sinh vật, phổ biến nhất là các
chủng vi khuẩn Bacillus, nhiều nhất là: Bacillus megaterium, B.coagulans,
B.stearothermophiles. Nhóm xạ khuẩn có khả năng sinh tổng hợp gluco-isomerase
mạnh nhất và có ý nghĩa cơng nghiệp nhất gồm: Streptomyces albus, S.fradiae,

S.olivaceus, S.olivochromgenes. Các chủng xạ khuẩn Streptomyces, Lactobacillus,


Pseudomonas, cũng có khả năng tổng hợp gluco - isomerase nhưng enzyme tổng hợp
từ những chủng này kém mạnh mẽ và không bền nhiệt.