Ứng dụng của enzyme trong công nghệ sản xuất cồn

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: ỨNG DỤNG CỦA ENZYME TRONG CNSX CỒN ............................... 2
1.1 Khái niệm, tính chất, phân loại và ứng dụng của ethanol ........................................... 2
1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ cồn nhiên liệu ............................................................. 3
1.3 Yêu cầu kỹ thuật đối với cồn tinh chế - theo TCVN 1052:2009 ................................ 7
CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH SẢN XUẤT CỒN ................................................................ 9
2.1 Quy trình truyền thống ................................................................................................ 9
2.2 Quy trình đường hóa và lên men đồng thời (SSF) .................................................... 10
2.3 Quy trình dịch hóa, đường háo và lên men đồng thời (SLSF) .................................. 11
2.4 Quy trình Dịch hóa, Đường hóa và Lên men đồng thời ở nồng độ chất khô cao
(SLSF – VHG) ................................................................................................................ 12
CHƯƠNG 3: CÁC LOẠI ENZYME TRONG CNSX CỒN ........................................ 14
3.1 Alpha Amylase (Emzyme dịch hóa) ......................................................................... 14
3.2 Glucoamylase (Enzyme đường hóa) ......................................................................... 17
3.3 Các chế phẩm enzyme ............................................................................................... 21
3.4 Các loại enzyme hỗ trợ ............................................................................................. 24
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................ 29

1|Page


CHƯƠNG 1: ỨNG DỤNG CỦA ENZYME TRONG CNSX CỒN
1.1 Khái niệm, tính chất, phân loại và ứng dụng của ethanol
1.1.1 Khái niệm
− Etanol, còn được biết đến như là rượu etylic, ancol etylic, rượu ngũ cốc hay cồn, là
một hợp chất hữu cơ nằm trong dãy đồng đẳng của ancol, dễ cháy, không màu, là một
trong các rượu thông thường có trong thành phần của đồ uống chứa cồn. Trong cách
nói dân dã, thơng thường nó được nhắc đến một cách đơn giản là rượu.
− Etanol là một ancol mạch hở, cơng thức hóa học của nó là C2H5OH. Một công thức
thay thế khác là CH3-CH2-OH thể hiện cacbon ở nhóm metyl (CH3–) liên kết với
carbon ở nhóm metylen (–CH2–), nhóm này lại liên kết với oxy của nhóm hydroxyl (–

OH). Nó là đồng phân nhóm chức của dimetyl ete. Etanol thường được viết tắt
là EtOH, sử dụng cách ký hiệu hố học thường dùng đại diện cho nhóm etyl (C2H5)
là Et.
1.1.2 Tính chất vật lý
− Ethanol là chất lỏng trong suốt, khơng màu, có mùi thơm nhẹ và dễ cháy. Có vị cay
đặc trưng.
− Ethanol tan vơ hạn trong nước.
− Nhẹ hơn nước với khối lượng riêng 0,7936 g/ml ở 15°C).
− Là một chất dễ bay hơi, sôi ở nhiệt độ 78,39 °C, hóa rắn ở -114,15°C.
1.1.3 Phân loại
− Có thể phân loại các sản phẩm chứa ethanol vào thành 3 loại chính theo mục đích sử
dụng:
+ Cồn nhiên liệu: Sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ xe thay cho các loại xăng
truyền thống. VD: nhiên liệu xăng E5, E10,…
+ Cồn công nghiệp: Sử dụng trong một số ngành cơng nghiệp với như hóa chất,
dược phẩm, in, dệt,…
+ Đồ uống có cồn: Sử dụng để àm đồ uống có cồn như các loại rượu, bia,…
1.1.4 Ứng dụng của ethanol
• Trong sản xuất thực phẩm:
− Trải qua q trình chưng cất và loại bỏ các tạp chất có hại, cồn ethanol là một trong
những thành phần chính để sản xuất rượu và một số đồ uống khác. Ngoài ra, cồn còn
được sử dụng để chế biến và bảo quản thực phẩm một cách hiệu quả.
• Trong y tế:
− Cồn ethanol được sử dụng một cách phổ biến trong y tế với công dụng khử trùng, sát
khuẩn, làm sạch vết thương hở, hạn chế tình trạng nhiễm trùng hoặc hoại tử mô cơ.
− Là nguyên liệu sản xuất các loại thuốc gây mê, gây tê, thuốc ngủ và thuốc giảm đau.
− Với đặc tính khử khuẩn, cồn thường được dùng làm dung môi tiệt trùng các dụng cụ y
tế, thiết bị phẫu thuật, vệ sinh phòng phẫu thuật và xử lý các chất bẩn y tế hữu cơ như
máu hoặc dịch cơ thể con người.
• Trong sản xuất mỹ phẩm:

− Dùng làm nước tẩy trang, nước hoa hồng, serum, kem dưỡng, kem chống nắng.
2|Page


− Giúp bảo quản mỹ phẩm một cách hiệu quả giúp nâng cao thời gian sử dụng sản phẩm
an toàn hơn so với các hóa chất bảo quản chuyên dụng khác.
• Trong vận tải:
− Là nguyên liệu dùng để pha chế các loại xăng sinh học như xăng E5, E10,…
• Trong các ngành công nghiệp khác:
− Là một trong những thành phần quan trọng để điều chế các hợp chất hữu cơ phổ biến
khác như ethyl halogenua, ethyl ester, diethyl ether, acid acetic, ethylamin với giá
thành thấp.
− Dùng trong các sản phẩm chống đơng lạnh nhờ nhiệt độ đóng băng thấp.
− Đóng vai trị dung mơi trong quy trình sản xuất sơn, công nghệ in ấn, điện tử, sản xuất
bông, dệt may và điều chế hương liệu công nghiệp.
− Dùng để tẩy rửa các vết bẩn hữu cơ trong công xưởng, nhà máy, làm nhiên liệu đốt
thay thế cho xăng hoặc gas khi cần thiết.
1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ cồn nhiên liệu
1.2.1 Tình hình sản xuất
Ngành cơng nghiệp sản xuất rượu cồn eylic hiện nay là một ngành công nghiệp phát
triển rất mạnh. Rượu, bia là thứ thức uống rất phổ biến và có mặt trên mọi quốc gia trên
thế giới, đa chủng loại và có lịch sử lâu đời. Và những năm gần đây, với sự gia tăng
không ngừng của sản lượng cồn nhiên liệu, ngành công nghiệp cồn ngày càng được xem
trọng ở nhiều quốc gia trên thế giới.

Hình 1.1. Sản lượng ethanol của các loại cồn từ 1975 – 2021
Vào nửa thế kỷ trước, mục đích sản xuất rượu cồn của hầu hết các nước trên thế giới
đều là dùng để pha chế rượu, dùng trong y tế và làm nguyên liệu cho các ngành cơng
nghiệp khác, việc sử dụng cồn với mục đích nhiên liệu là rất ít thì vào những năm trở lại
đây sản lượng cồn dùng làm nhiên liệu trên thế giới đang có xu hướng gia tăng nhanh

chóng và giữ tỷ trọng lớn nhất trong lượng cồn sản xuất ra những năm gần đây, trong khi
3|Page


việc sử dụng cồn vào các mục đích khác có xu hướng không biến động nhiều. Mặc dù
năm 2020 với ảnh hưởng của tình hình dịch covid mà sản lượng năm 2020 có xu hướng
giảm nhưng các nhà nghiên cứu dự báo tình hình sản xuất cồn sẽ được phục hồi vào năm
2021.
Các số nước sản xuất cồn nhiên liệu lớn nhất trên Thế Giới được biểu thị ở đồ thị sau:

Hình 1.2. Sản lượng cồn nhiên liệu của một số nước trên thế giới năm 2019
Và ở Việt Nam, ngành công nghiệp sản xuất cồn cũng rất được chú trọng.
Bảng 1.1. Lượng rượu Việt Nam xuất khẩu đến một số nước trên thế giới năm 2018

4|Page


Ở Việt Nam, vùng trọng điểm sản xuất rượu thì tập trung chủ yếu ở đồng bằng sông
Hồng, Đông Nam Bộ và đồng bằng sơng Cửu Long. Tính đến 2019, cả nước ta xuất khẩu
được gần 7 triệu lít rượu. Tuy nhiên, nhìn chung, ngành cơng nghiệp sản xuất rượu cồn
của nước ta vẫn chưa thực sự phát triển do công nghệ, thiết bị lạc hậu, chất lượng sản
phẩm chưa cao, chủng loại sản phẩm nghèo nàn, chưa đáp ứng được nhu cầu sử dụng của
người dân.
Ngoài sản xuất rượu, Việt Nam cũng rất chú trọng đến sản xuất cồn nhiên liệu từ các
sản phẩm nơng sản trong đó sắn là nguồn nguyên liệu được sử dụng nhiều nhất với các
nhà máy sản xuất cồn nhiên liệu từ sản lát ở Việt Nam được thể hiện trong bảng sau:
Bảng 1.2. Các nhà máy sản xuất cồn nhiên liệu từ sắn lát ở Việt Nam
Công suất

Nguyên liệu đầu

(m /năm)

vào (tấn/năm)

100.000

220.000

OBF – Bình Phước

100.000

220.000

Cồn nhiên liệu

Cồn Đại Việt
(Đăk Nơng)

50.000

N/A

Cồn 95, 95%

Đồng Xanh
(Quảng Nam)

100.000

200.000

Ethanol, CO2 lỏng,
bã sấy, phân vi sinh

180.000

Ethanol, CO2 lỏng,
bã sấy, phân vi sinh,
dầu FUSEN.

Nhà máy
Ethanol Dung Quất

3

Cồn nhiên liệu, phân

(Quảng Ngãi)

Ethanol Tùng Lâm

Sản phẩm đầu ra

60.000

vi sinh, bã sấy

1.2.2 Tình hình tiêu thụ

Trên thế giới hiên nay có khoảng 2,3 tỷ người đang sử dụng đồ uống có cồn: rượu, bia
được tiêu thụ nhiều tại: Châu Mỹ, Châu Âu và Tây Thái Bình Dương. Trong đó, Châu Âu
có mức tiêu thụ rượu bình quân đầu người cao nhất thế giới.

5|Page


Bảng 1.3. Số liệu thống kê tình trạng sử dụng rượu cồn ở khu vực WHO năm 2018

Trong đó, Việt Nam là quốc gia có tốc độ tăng trưởng về tiêu thụ rượu lớn nhất thế
giới, đạt gần 90% kể từ năm 2010. Năm 2018, mỗi người Việt bình quân uống gần 9 lít
thức uống có cồn, trong khi con số này tại Ấn Độ là 5,9 lít; Nhật Bản là 7,9 lít;…

Hình 1.3. Doanh số đồ uống có cồn tại Việt Nam năm 2010-2019
6|Page


Cồn nhiên liệu từ sắn được đưa vào sản xuất nhiều sản phẩm phổ biến như: xăng sinh
học E5, cồn công nghiệp, …
Xăng sinh học (Biogasoline) là một loại nhiên liệu lỏng, trong đó có sử dụng ethanol
như là một loại phụ gia nhiên liệu pha trộn vào xăng thay phụ gia chì. Ethanol được chế
biến thơng qua q trình lên men các sản phẩm hữu cơ như tinh bột, xen-lu-lơ,
lignocellulose. Ethanol được pha chế với tỷ lệ thích hợp với xăng tạo thành xăng sinh học
có thể thay thế hồn tồn cho loại xăng sử dụng phụ gia chì truyền thống.
Theo Sở Công Thương Hà Nội, sản lượng tiêu thụ xăng trên địa bàn Hà Nội năm 2018
ước đạt khoảng 1. 080. 000 m3, trong đó lượng tiêu thụ xăng E5 RON92 chiếm khoảng
45% tổng sản lượng tiêu thụ, tương đương 495. 000 m3; trong khi xăng RON95 cũng chỉ
đạt khoảng 55% tiêu thụ, tương đương 585. 000 m2. Riêng tháng 10/2018, sản lượng tiêu
thụ xăng trên địa bàn đạt 90. 000m3, trong đó lượng tiêu thụ xăng E5 RON92 chiếm
khoảng 45%, xăng RON95 đạt 55%. Như vậy, tính từ thời điểm triển khai bán xăng E5

RON92 đến nay, tỷ lệ sử dụng đã tăng từ 35% lên 45% tổng lượng xăng tiêu thụ trên địa
bàn.
Trên thế giới, ở các nước như: Mỹ, Newzealand, Úc, Bỉ… xăng sinh học E10 đang
được sử dụng rộng rãi (theo ePeru). Đáng chú ý là thị trường của xăng E10 tại Phần Lan
2016 đạt 63%, tại Pháp đạt 32%

Hình 1.4. Lượng tiêu thụ xăng E10 của Mỹ giai đoạn 2014-2025
1.3 Yêu cầu kỹ thuật đối với cồn tinh chế - theo TCVN 1052:2009
• Chỉ tiêu ngoại quan:
− Chất lỏng trong suốt, không màu hoặc màu hơi vàng, khơng có các tạp chất lạ.
− Có mùi và vị đặc trưng cho etanol sản xuất từ ngũ cốc hoặc rỉ đường.
• Chỉ tiêu hóa học:
7|Page


Bảng 1.4. Chỉ tiêu hóa học đối với cồn tinh chế - TCVN 1052:2009
Mức
Tên chỉ tiêu

Loại 1

Loại 2

1. Độ cồn (hàm lượng ethanol) ở 20°C, % thể tích, min.

96

95

2. Thời gian oxy hóa, tính bằng phút, max.

25

20

8

20

9

18

30

50

30

60

7. Hàm lượng metanol, tính bằng % thể tích, max.

0,06

0,1

8. Hàm lượng fufurol.

Khơng phát hiện

3. Hàm lượng aldehyt quy đổi ra aldehyt acetic trong 1 lít
ethanol 100°, tính bằng mg, max.
4. Hàm lượng axit quy đổi ra axit acetic trong 1 lít
ethanol 100°, tính bằng mg, max.
5. Hàm lượng este quy đổi ra este etylacetate trong 1 lít
ethanol 100°, tính bằng mg, max.
6. Hàm lượng rượu bậc cao trong 1 lít etanol 100º, tính
bằng mg, max.

8|Page


CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH SẢN XUẤT CỒN
2.1 Quy trình truyền thống

Hình 2.1. Quy trình sản xuất cồn truyền thống
Hiện nay, hầu hết các nhà máy tại Việt Nam đều sử dụng quy trình truyền thống để
sản xuất cồn từ nguồn nguyên liệu chứa tinh bột. Phương pháp này bao gồm các cơng
đoạn chính sau: Dịch hóa (95-1050C trong 60 phút), Đường hóa (60-620C trong 30 phút),
Lên men (30-320C trong 72 đến 84h) và Chưng cất để thu được cồn 96 % v/v. Trên thực
tế, nồng độ chất khô thường nhỏ hơn 250 g/L.
− Dịch hóa:
Mục đích của cơng đoạn này là chuyển hóa tinh bột thành các dextrin và
oligosaccharit nhờ hoạt động của enzym alpha-amylase bền nhiệt. Quá trình dịch hóa
thường được thực hiện ở 95-1050C trong 1h, pH của q trình thường từ 5,5-6,0.
− Đường hóa:
Sau khi kết thúc q trình dịch hóa, dịch chứa dextrin và các oligosaccharit. Trong
q trình đường hóa, các chất này sẽ được cắt thành đường glucose dưới tác dụng của
enzym gluco-amylase. Quá trình đường hóa thường được thực hiện ở nhiệt độ 60-620C ở

pH từ 4,5-5,0 trong vòng 30 phút.
− Lên men:
Sau khi kết thúc q trình đường hóa, nấm men và các chất dinh dưỡng sẽ được bổ
sung vào dịch hèm. Trong quá trình lên men, nấm men sẽ sử dụng đường glucose để tạo
ra ethanol, CO2 và một số chất khác (glycerol, các axit hữu cơ, andehyt, v.v…). Đây là
giai đoạn quan trọng nhất trong sản xuất cồn. Thông thường quá trình lên men kết thúc
sau 72-84h.
− Chưng cất:
9|Page


Mục đích của q trình này là để loại bỏ những tạp chất và những chất không
mong muốn (andehyt, ceton, các axit hữu cơ, rượu bậc cao, v.v…) để thu được ethanol ở
nồng độ cao (96% v/v). Chất lượng của cồn thu được phụ thuộc vào hệ thống chưng cất.
Hiện nay, người ta rất chú ý đến việc quản lý chất lượng của cồn sinh học sao cho nó có
chất lượng cao tương đương với cồn thực phẩm.
• Tuy nhiên, quy trình truyền thống đã bộc lộ một số hạn chế như sau:
− Tiêu thụ một lượng lớn năng lượng cho q trình dịch hóa: gia nhiệt dịch từ 300C
lên 95-1050C và duy trì dịch cháo ở nhiệt độ đó trong vòng 60 phút.
− Tổn thất một lượng đường và axit amin do phản ứng Maillard.
− Cần một lượng lớn nước và nhiều thời gian để hạ nhiệt.
− Các thiết bị cồng kềnh, cần nhiều công nhân vận hành.
− Do trước quá tình lên men lượng đường trong dịch lớn lên dễ có khả năng nhiễm
tạp nên cần phải sử dụng chất sát trùng hoặc hạ pH để giảm khả năng nhiễm tạp.
− Trong quá trình lên men, nấm men bị ức chế do lượng đường quá cao.
− Năng suất cịn thấp.
− Thời gian lên men dài, chi phí cịn khá cao.
Nhằm khắc phục những hạn chế trên của quy trình sản xuất cồn truyền thống, các
nhà khoa học đã tiến hành các nghiên cứu và phát triển công nghệ mới từng bước khắc
phục các hạn chế trên.

2.2 Quy trình đường hóa và lên men đồng thời (SSF)
Những năm gần đây với sự ra đời của nhiều chế phẩm enzyme đáp ứng được q
trình đường hóa và lên men đồng thời (với enzyme có thể hoạt động ở nhiệt độ thấp, nồng
đồ chất rượu cao, có mặt nấm men) thì quy trình đường hóa và lên men đồng thời ở một
số nhà máy đã được đi vào hoạt động.

Hình 2.2. Sản xuất cồn theo quy trình đường hóa và lên men đồng thời (SSF)
10 | P a g e


− Dịch hóa:
Ở phương pháp này, q trình dịch hóa được thực hiện ở nhiệt độ 50-800C, trong
khi ở phương pháp truyền thống, q trình dịch hóa được thực hiện ở 95-1050C. Dưới tác
dụng của enzyme alpha-amylase như Spezyme Alpha hay Spezyme Xtra (Genencor), tinh
bột được cắt thành các dextrin và oligosaccharit. Q trình này diễn ra trong vịng 2h ở
pH từ 5,0-5,5.
− Đường hóa và Lên men đồng thời:
Sau khi dịch hóa, dịch cháo sẽ được làm lạnh nhanh xuống 300C. Tại nhiệt độ này,
người ta sẽ bổ sung thêm các enzyme gluco-amylase cũng như nấm men và các chất dinh
dưỡng để thực hiện q trình Đường hóa và Lên men đồng thời. Sự chuyển hóa các
dextrin và oligosaccharit thành đường glucose được thực hiện song song với quá trình lên
men tạo cồn.
− Chưng cất: quá trình này được thực hiện giống như ở quy trình truyền thống.
2.3 Quy trình dịch hóa, đường hóa và lên men đồng thời (SLSF)

Hình 2.3. Sản xuất cồn theo quy trình dịch hóa, đường hóa và lên men đồng thời
(SLSF)
Với cơng nghệ Dịch hóa, Đường hóa và Lên men Đồng thời (Simultaneous
Liquefaction Saccharification and Fermentation – SLSF), cả 3 cơng đoạn Dịch hóa,
Đường hóa và Lên men được kết hợp lại trong một công đoạn duy nhất, trong cùng một

thiết bị và ở cùng một nhiệt độ. Sau khi nguyên liệu được trộn với nước, ta bổ sung thêm
enzym alpha-amylase và gluco-amylase như Stargen 002 (do hãng Dupont, trước đây là
Genencor sản xuất), enzyme có khả năng thủy phân tinh bột sống thành đường glucose
ngay ở điều kiện nhiệt độ bình thường (300C). Đồng thời, nấm men và các chất dinh
dưỡng cũng được bổ sung vào trong dịch. Quá trình SLSF kết thúc khi tinh bột được sử
dụng hết.
11 | P a g e


• Quy trình SSF và SLSF có một số ưu điểm như sau:
− Tăng nồng độ cồn: ≥ 15 %v/v
− Giảm hàm lượng glucose trong dịch đường tại thời điểm lên men: chỉ còn 7% so
với 19% khi sử dụng phương pháp đường hóa xong với thực hiện q trình lên
men. Điều này làm giảm ảnh hưởng áp suất thẩm thấu lên tế bào nấm men đồng
thời cũng làm giảm nguy cơ nhiễm tạp vi sinh vật trong công đoạn lên men.
− Khơng có phản ứng trùng hợp đường
− Giảm bớt thiết bị và tăng hiệu quả sử dụng thiết bị
− Giảm chi phí đầu tư (giảm số lượng thiết bị sử dụng)
− Tiết kiệm năng lượng cho quá trình dịch hóa, đường hóa và chưng cất
− Giảm lượng nước sử dụng để làm nguội dịch đường trước lên men cũng như lượng
nước thải
− Rút ngắn được thời gian
− Giảm sử dụng hóa chất
− Nâng cao hiệu suất do giảm thiểu lượng đường khử và axit amin tổn thất
− Giảm chi phí trên 1 lít cồn
− Giảm chi phí nhân cơng/L cồn thành phẩm
− Có thể sản xuất thực phẩm hoặc thức ăn chăn nuôi từ phụ phẩm của nhà máy cồn
− Có thể tận thu lượng protein lớn từ nấm men
− Bảo toàn được hoạt lực enzyme và giảm sự ức chế cho nấm men
− Khi sử dụng enzyme có nhiệt độ đường hóa thấp 30-40C thì hiệu quả đường hóa

và lên men càng cao
2.4 Quy trình Dịch hóa, Đường hóa và Lên men đồng thời ở nồng độ chất khơ cao
(SLSF – VHG)
Các cơng đoạn của quy trình Dịch hóa, Đường hóa và Lên men đồng thời ở nồng
độ chất khô cao (Simultaneous Liquefaction Saccharification and Fermentation at Very
High Gravity - SLSF-VHG) được thực hiện hoàn toàn giống như của quy trình SLSF đã
được giới thiệu ở mục 1.3.3. Điểm khác biệt duy nhất giữa 2 phương pháp này là nồng độ
chất khô. Nồng độ chất khô cao (VHG) được định nghĩa là việc chuẩn bị dịch lên men có
chứa ít nhất 27g chất rắn hịa tan trong 100g dịch, tương đương ≥ 270g/l [5].
• Quy trình SLSF – VHG ngồi các ưu điểm giống quy trình SLSF và SSF cịn có
các ưu điểm như sau:
− Tăng nồng độ chất khô : ≥ 270 g/L
− Tăng nồng độ cồn : ≥ 17% v/v
Trên thế giới cũng như ở Việt Nam, công nghệ SLSF và VHG đang rất được quan
tâm nghiên cứu và phát triển từ nhiều loại nguyên liệu khác nhau. Tuy nhiên, do đặc tính
của mỗi nguyên liệu mà có những khó khăn riêng trong việc nghiên cứu áp dụng quy trình
SLSF-VHG.
12 | P a g e


→ Với sự phát triển không ngừng của ngành công nghiệp enzyme đã cho ra đời rất
nhiều loại chế phẩm enzyme với nhiều đặc tính, cơng dụng và chức năng khác
nhau thỏa mãn những nhu cầu công nghệ trong quá trình sản xuất cồn làm cho
quá trình sản xuất cồn ngày càng được rút gọn và giảm được nhiều chi phí.
→ Dưới đây, nhóm em xin được trình bày về các loại enzyme sử dụng trong công
nghiệp sản xuất cồn và chế phẩm của chúng.

13 | P a g e

CHƯƠNG 3: CÁC LOẠI ENZYME TRONG CNSX CỒN
3.1 Alpha Amylase (Emzyme dịch hóa)
3.1.1 Giới thiệu chung về enzyme α-amylase
Là enzyme ngoại bào thủy phân liên kết α-1,4- glucoside một cách ngẫu nhiên ở vị trí bất
kì nhưng chủ yếu tập trung giữa mạch amylose và amylopectic nên nó thuộc loại endoenzyme. α- amylase thủy phân tinh bột tạo thành sản phẩm là các dextrin phân tử nhỏ,
maltose và glucose.
3.1.2 Cấu trúc alpha amylase
Cấu tạo của α- amylase gồm ba tiểu đơn vị, A là tiểu đơn vị lõi được nối với tiểu đơn bị C
có cấu trúc 8 đoạn β-sheet, tiểu đơn vị B gồm 2 đoạn β-sheet được lồng vào tiểu đơn vị A.
Tiểu đơn vị B quyết định hoat tính enzyme và liên kết enzyme- cơ chất. Có một ion Ca2+
nối giữa tiểu đơn vị A và B. Tuy nhiên, ở α-amylase của nấm mốc, liên kết này yếu và có
thể bị hạn chế.

Hình 3.1: Cấu tạo của α- amylase
Tiểu đơn vị A: màu đỏ
Tiểu đơn vị B: màu xanh lam
Tiểu đơn vị B: màu xanh lục
3.1.3 Cơ chất của enzyme α-Amylase
Cơ chất của quá trình thủy phân: gồm các polysaccharide chưa các liên kết α-1,4glucoside và chủ yếu là các glucan: tinh bột và glycogen (tinh bột động vật).
3.1.3.1 Tinh bột
− Tinh bột gồm hai cấu tử là amylose và amylopectin.
− Về cấu tạo: hai thành phần trên đều có chứa các đơn vị cấu tạo là glucose. Trong
amylose các gốc glucose được gắn với nhau nhờ liên kết α-1,4-glucoside tạo nên một
14 | P a g e


chuỗi dài gồm 200-1000 gốc glucose. Trong phân tử amylopectin, các gốc glucose
không những gắn với nhau nhờ liên kết α-1,4-glucoside mà cịn nhờ liên kết α-1,6glucoside. Vì thế mà nó có cấu trúc nhánh. Phân tử amylopectin chỉ có một đầu khử
duy nhất.
3.1.3.2 Glycogen

− Là polysaccharide dự trữ của cơ thể người và động vật.
− Glycogen có cấu tạo gần giống với amylopectin của tinh bột nhưng mức độ phân
nhánh nhiều hơn. Trong pahan tử glycogen cũng có liên kết α-1,4-glucoside và α-1,6glucoside nhưng liên kết α-1,6-glucoside nhiều hơn ở amylopectin.
3.1.4 Cơ chế tác động
α-amylase từ các nguồn khác nhau có nhiều điểm rất giống nhau. α-amylase có khả
năng phân cắt các liên kết α-1,4-glucoside nằm ở phía bên trong phân tử cơ chất (tinh bột
hoặc glucogen) một cách ngẫu nhiên, không theo một trật tự nào cả. α-amylase khơng chỉ
thủy phân hồ tinh bột mà nó thủy phân cả hạt tinh bột nguyên song với tốc độ rất chậm.

Hình 3.2: Quá trình thủy phân tinh bột
Quá trình thủy phân tinh bột bởi α-Amylase là quá trình đa giai đoạn:

15 | P a g e


− 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 khoogn cho màu với iod. Các chấ này bị thủy
phân rất chậm bởi α-Amylase cho tới disaccharide và monosaccharide. Dưới tác dụng
của α-Amylase, amylose bị phân gaiir khá nhanh thành oligosaccharide gồm 6-7 gốc
glucose.
− Sau đó, các poliglucose này bị phân cắt tiếp tục tạo nên các mạch polyglucose colagen
cứ ngắn dần và bị phân giải chậm đến 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 khơng phân
cắt được liên kết α-1,6-glucoside ở chỗ mạch nhánh trong phân tử amylopectin nên dù
có chịu tác dụng lâu thì sản phẩm cuối cùng, ngồi accs đường nói trên (72% maltose
và 19% glucose) cịn 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 chủ yếu thành dextrin phân tử thấp không cho màu với Iod 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 này là Amylase dextrin hóa hay Amylase dịch hóa.
Các giai đoạn của q trình thủy phân tinh bột của α-Amylase:
− Giai đoạn dextrin hóa:
∝−𝐴𝑚𝑦𝑙𝑎𝑠𝑒

Tinh bột →

dextrin phân tử lượng thấp

− Giai đoạn đường hóa:
Dextrin → tetra và trimaltose → di và monosaccharide
Amylase → Oligosaccharide → polyglucose
Maltose → maltotriose → maltotetrose
3.1.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme α-Amylase
Điều kiện hoạt động của α-Amylase từ các nguồn khác nhau thường không giống nhau.
3.1.5.1 pH
− α-Amylase từ nấm sợi có thể hoạt động tốt trong vùng pH 4,5 – 4,8 , pH tối thích của
đại mạch nảy mầm và thóc mầm là 5,3 (có thể hoạt động tốt trong vùng 4,7 – 5,4) và
của vi khuẩn là 5,8 – 6,0 ( hoạt động tốt trong vùng pH 5,8 – 7,0)
16 | P a g e


− Theo số liệu của Liphis, pH tối thích cho hoạt động dextrin hóa và đường hóa của chế
phẩm Amylase từ Asp.oryzae trong vùng 5,6 – 6,2. Còn theo số liệu của Fenixova thì
pH tối thích cho hoạt động dextrin hóa của nó là 6,0 – 7,0.
− 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.subtili.
3.1.5.2 Nhiệt độ
− Nhiệt đô tối thích cho hoat 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 50oC và bị vơ hoạt ở 70oC.
− α-Amylase của vi khuẩn có thể chịu được nhiệt độ 92oC.
3.1.5.3 Nồng độ cơ chất
− Nồng độ cơ chất ảnh hưởng khá mạnh đến khối lượng và chất lượng của sản phẩm
thủy phân do sự phân cắt của α-Amylase. Nhìn chung nếu nồng độ cơ chất khá lỗng,
lượng đường tạo ra theo cơ chất càng nhiều, đặc biệt là nhóm đường thấp phân tử có
khả năng lên men được. Tuy nhiên, tương quan đó khơng phải tỷ lệ thuận.
− Ngoài ra, thành phần amylose, amylopectin và cấu trúc tinh bột cũng là những yếu tố
ảnh hưởng khá mạnh đến tác dụng thủy phân củ enzyme α-amylase. Nguồn tinh bột
khác nhau cũng ảnh hưởng đến quá trình thủy phân khác nhau.
3.2 Glucoamylase (Enzyme đường hóa)
3.2.1 Giới thiệu chung về Glucoamylase
Glucoamylase được các nhà khoa học Nhật tách ra lần đầu tiên từ Aspergillus
awamori (Katihara, Kurushima, 1966). Sau đó được tìm thấy ở Rhizopus
delemar, Aspergillus niger, Aspergillus oryzae và các nhóm vi sinh vật khác cũng như ở
mô động vật.
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 khơng có cả hai tính chất này.
3.2.2 Các tính chất của glucoamylase
− Enzym glucoamylase có mã số EC: 3.2.1.3
− Tên khoa học: glucan 1,4 – α – glucohydrolase

17 | P a g e

− Ngồi ra enzym glucoamylase cịn có các tên gọi khác như: amyloglucosidase; γ –
amylase; lysosomal α – glucosidase; acid maltase; exo – 1,4 – α – glucoside; glucose
amylase; γ – 1.4 – glucan glucohydrolase.
− Đặc trưng phản ứng: enzyme glucoamylase xúc tác phản ứng thủy phân liên kết 1,4 –
1,6 o – glucoside và tách tuần tự từng gốc gluco từ đầu không khử của chuỗi
polysaccharide.
− Enzym glucoamylase xúc tác phản ứng thủy phân tinh bột và tách tuần tự từng gốc
glucose từ đầu không khử của chuổi polysaccharide. Gốc gluco từ đầu khơng khử
được gọi là glycone, cịn chuổi oligosaccharide sau khi gluco được tách ra thì được gọi
là Alglycone.
− Cơ chế xúc tác thủy phân liên kết o – glucozit là do hoạt động chủ yếu của một cặp
acid amin đóng vai trị như một cặp acid – base. Khi tương tác với cơ chất, acid
glutamic ở vị trí thứ 179 đóng vai trị như một chất xúc tác acid, nó sẽ proton hóa oxi
– glycosidic (phân tử oxi ở vị trí liên kết o – glucozit). Acid glutamic ở vị trí thứ 400
đóng vai trị như một chất xúc tác base, acid amin này sẽ thu hút và tạo liên kết
với proton H+ của phân tử nước làm giải phóng gốc OH-, gốc OH- này sẽ tấn cơng vào
vị trí carbon glycosidic và như vậy liên kết o – glucozit của phân tử cỏ chất sẽ bị phá
vỡ.
3.2.3 Cấu tạo hóa học enzyme Glucoamylase
Glucoamylase I và glucoamylase II. Cả hai dạng glucoamylase đều là những chuổi glyco
– protein, trong phân tử có chứa D – gluco, D – maltose, D – galactose, thành phần
carbonhydrate trong phân tử glucoamylase I chiếm khoảng 18%, còn với phân tử
glucoamylase II là 10%.
Phân tử carbonhydrate tham gia trong thành phần cấu tạo enzyme glucoamylase đóng vai
trị giúp ổn định cấu trúc enzyme. Ngồi ra chúng cịn giúp tạo liên kết với cơ chất là các
phân tử polysaccharide giúp cho vùng xúc tác trên enzym gần với cơ chất hơn, do đó q
trình thủy phân của enzyme thuận lợi hơn.
Thành phần acid amine tham gia tạo thành chuổi polypeptid trong phân tử glucoamylase

cũng khác nhau khi enzyme glucoamylase được thu nhận từ các nguồn khác nhau
Số lượng acid amine tham gia vào chuổi polypeptid cấu tạo nên phân tử glucoamylase thu
nhận từ nấm mốc Aspergillus niger và Aspergillus awamori khoảng 650 – 700 acid amin.
Các acid amin chính tham gia trong trung tâm hoạt động của enzyme glucoamylase bao
gồm acid glutamic, tryptophan, tyrosin, asparagin, acid aspatic, lysin, serin. Trong đó acid
glutamic ở vị trí thứ 179 và 400 đóng vai trị chính trong việc xúc tác thủy phân liên kết O
– glucozit của cơ chất.
18 | P a g e


Hình 3.3: Sơ đồ cấu tạo trung tâm hoạt động của enzyme glucoamylase
3.2.4 Cấu trúc không gian enzym glucoamylase
Trong không gian, phân tử glucoamylase được chia làm ba vùng với chức năng riêng biệt:
− Vùng SBD (Starch binding domain: vùng gắn kết với tinh bột) có kích thước khoảng
30 A0. Giữ chức năng liên kết với phân tử cơ chất.
− Vùng CD (Catalyse Domain: vùng xúc tác) có kích thước khoảng 60 A0, giữ chức
năng xúc tác phản ứng thủy phân liên kết O – glucozit
− Vùng Linker có độ dài khoảng 100 A0 liên kết hai vùng trên lại với nhau

Hình 3.4: Sơ đồ cấu trúc khơng gian Enzyme Glucoamylase
3.2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác của enzyme glucoamylase
3.2.5.1 Nhiệt độ

19 | P a g e


Nhiệt độ là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác của enzym, khi
tăng nhiệt độ lên 100C thì vận tốc phản ứng của enzyme tăng lên gấp đôi, nhưng khi tăng
nhiệt độ lên quá cao vượt quá nhiệt độ tối ưu thì enzyme bắt đầu biến tính, do đó vận tốc
phản ứng của enzyme cũng giảm xuống. Mỗi enzyme sẽ hoạt động trong khoảng nhiệt độ

nhất định, enzyme glucoamylase hoạt động trong khoảng 200C – 750C. Nhiệt độ tối ưu
cho hoạt động của enzym glucoamylase: 400C – 650C.
3.2.5.2 pH
pH cũng là yếu tố có ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng của enzym, là do pH thay
đổi có ảnh hưởng đến trạng thái ion hóa tham gia trong trung tâm hoạt động của enzym
như nhóm α – COOH, ω – COOH, – NH2, – OH.
Khoảng pH mà enzym glucoamylase hoạt động được là từ 2 – 8, pH tối ưu:
4 – 5.5
3.2.5.3 Các chất ức chế
Enzyme glucoamylase sẽ bị ức chế bởi các ion kim loại như Al3+, Hg2+, Pb2+,
Ni2+,Cu2+. Ngoài ra, khi cơ chất là tinh bột thì schardinger dextrin sẽ hoạt động như một
chất ngăn cản khả năng tạo phức hợp giữa enzyme glucoamylase và tinh bột. Với cơ chất
là maltose thì trong mơi trường có sự hiện diện của gentitobiose, mantitol với nồng độ
khoảng 20mM sẽ ức chế hoạt động của enzyme glucoamylase.
3.2.5.4 Các chất hóa học
Khi cho thêm vào mơi trường phản ứng các dung môi như: chloroform, hexane, n –
deoecane với nồng độ khoảng 50% sẽ làm tăng hoạt tính glucoamylase lên 2 lần so với
mơi trường chỉ có nước là chất dung môi duy nhất. Các chất 2,2’ – dipyridyl,
iodoacetamyde sẽ làm tăng hoạt tính enzym glucoamylase.
3.2.6 Cơ chế tác động
Enzym glucoamylase có khả năng thủy phân mạnh mẽ liên kết – 1,4 lẫn – 1,6 glucoside
của phân tử tinh bột.

Hình 3.5: Sơ đồ phân giải của enzyme glucoamylase
Khả năng thuỷ phân mạnh mẽ liên kết – 1,4 lẫn – 1,6 glucoside glucoamylase để tạo
thành glucose đã đưa enzyme này lên hàng đầu về hiệu lực xúc tác thuỷ phân tinh bột. Vì
20 | P a g e


thế việc dùng chế phẩm glucoamylase từ các chủng vi sinh vật trong việc sản xuất bia,

rượu, mật, glucose… có một ý nghĩa triển vọng rất lớn. Enzyme glucoamylase xúc tác
tách tuần tự từng gốc glucose từ đầu không khử của chuỗi polysaccharide. Gốc glucose từ
đầu không khử được gọi là glycone, chuỗi oligosaccharide sau khi glucose được tách ra
gọi là alglycone.
Cơ chế xúc tác thủy phân liên kết O – glucoside là do hoạt động chủ yếu của một cặp acid
amin đóng vai trị như một cặp acid – base. Khi tương tác với cơ chất, acid glutamic ở vị
trí thứ 179 đóng vai trị như một chất xúc tác acid, nó sẽ proton hóa oxi – glycosidic (phân
tử oxi ở vị trí liên kết o – glucoside). Acid glutamic ở vị trí 400 đóng vai trị như một chất
xúc tác base, acid amin này sẽ thu hút và tạo liên kết với proton H+ của phân tử nước làm
giải phóng gốc OH-, gốc OH- này sẽ tấn cơng vào vị trí carbon glycosidic và như vậy liên
kết o – glucoside của phân tử cơ chất sẽ bị phá vỡ.
Glucoamylase thuỷ phân tinh bột thành những dextrin có phân tử thấp, liên tục tách gốc
glucose và cuối cùng tạo sản phẩm là glucose. Glucoamylase thuỷ phân tinh bột,
glycogen, polysaccharide đồng loạt ở các liên – 1,4 và – 1,6 glucoside. Nó có giá trị đặc
biệt trong ngành sản xuất rượu, chuyển những dextrin có phân tử lượng cao khơng lên
men thành những hợpchất lên men được và do đó nâng cao hiệu suất lên men rượu từ các
nguyên liệu là tinh bột.
Các chế phẩm enzyme glucoamylase tách chiết từ các tế bào vi sinh vật tuy có những
điểm giống nhau, song chúng cũng có một vài điểm khác nhau. Ngay cả các chế phẩm
được tách từ các chủng của nấm mốc Aspergillus cũng khác nhau, thậm chí ngay cả các
chủng cùng loài cũng khác nhau về các đặc điểm về tính chất lý, hố, phân tử lượng,
thành phần acid amin, tính đặc hiệu với cơ chất và điều kiện hoạt động.
3.3 Các chế phẩm enzyme
3.3.1 Spezyme alpha
− Là enzyme có bản chất là α-amylase thu được bởi một loại biến đổi gen của chủng
Bacillus licheniformis.
− Đây là một chế phẩm enzyme bền nhiệt có nhiệt độ tối ưu là 83 – 85°C, có pH tối ưu
là 5,7 – 5,8 và có hoạt lực là 13,775 AAU/g.
− Tác dụng: Thủy phân liên kết α-1,4-glucoside để giảm thiểu nhanh chóng độ nhớt của
hồ tinh bột và sản xuất các dextrin hòa tan cùng oligosaccharide dưới các điều kiện

quy trình khác nhau
− Liều lượng sử dụng: 0,2 – 0,24 kg/tấn
− Hãng sản xuất: DuPont
3.3.2 Distillase
− Distilase là chế phẩm được sản xuất từ một hệ thống các enzyme để thủy phân tinh bột
thành đường trong q trình đường hóa và lên men đồng thời (SSF) tạo thành ethanol.
21 | P a g e


−
−

−
−
−

Nó có bản chất từ các enzyme: α-amylase, glucoamylase, glucan hydrolyase và
Aspergillopepsin 1.
Các enzyme có trong Distilase được tạo ra bởi các chủng biến đổi gen Trichoderma
reesei .
Công dụng:
o Distilase cải thiện năng suất lên men và tính ổn định. Nó giúp giảm thiểu phần tinh
bột cịn sót lại và tăng cường dinh dưỡng nấm men.
o Glucoamylase trong Distilase nhanh chóng chuyển đổi dextrin thành glucose trên
một phạm vi pH rộng (4.0-5.8). Kết quả cho chuyển hóa nhanh hơn 5-10% so với
sản phẩm cồn ban đầu
o 𝛼-amylase trong Distilase thủy phân hiệu quả tinh bột.
o Protease giúp thủy phân các chất nền protein tạo điều kiện cho quá trình thủy phân
tinh bột. Nó cũng làm tăng hàm lượng các chất dinh dưỡng cần thiết cho nấm men
trong các axit amin, peptid và nitơ amin tự do.

Chế phẩm ezyme được sử dụng ở nhiệt độ tối ưu là 28 – 35oC, có pH tối ưu là 4,0 –
4,5 và có hoạt lựclà 380 GAU/g.
Liều lượng sử dụng: 0,06 – 0,08% w/w
Hãng sản xuất: DuPont

3.3.3 Termamyl 120L, type L
− Termamyl là một chế phẩm enzym lỏng có chứa α-amylase bền nhiệt vượt trội thu
được bởi một loại biến đổi gen của chủng Bacillus licheniformis. Tên hệ thống của
enzyme là 1,4- α-D-glucan glucano-hydrolase (EC 3.2.1.1).
− Hoạt động ổn định khi có mặt 50 – 70ppm Ca2+
− Tác dụng: thủy phân các liên kết α-1,4 glycosidic trong amylose và amylopectin ở
nhiệt độ cao (trên nhiệt độ hồ hóa của tinh bột là 80 – 85°C). Do đó, tinh bột bị phân
hủy nhanh chóng thành các dextrin và oligosaccharid hịa tan. Từ đó làm giảm độ nhớt
của khối dịch một các nhanh chóng.
− Termamyl thể hiện hoạt động tối ưu ở khoảng pH 5,0 – 6,0 (pH làm việc từ 3,5 – 8,5)
và 90 – 110°C.
− Hoạt lực: 120 KNU/g
− Liều lượng sử dụng: 0,05%w/w
− Hãng sản xuất: Novozyme
3.3.4 Stargen
− Enzyme thủy phân tinh bột dạng hạt thành đường trong q trình dịch hóa, đường hóa
và lên men đồng thời (SLSF) có bản chất glucoamylase từ chủng Aspergillus niger
(với Stargen 001) và Trichoderma reesei (với Stargen 002) cùng 𝛼-amylase từ chủng
Aspergillus kawachii.
22 | P a g e


− Cơ chế: glucoamylase có tác dụng tạo các lỗ trên bề mặt tinh bột làm tăng sự tiếp cận
của 𝛼-amylase với tinh bột và 𝛼-amylase có tác dụng mở rộng các lỗ đó và tạo các
dextrin làm tăng khả năng thủy phân của glucoamylase và giúp giải phóng glucose ra

liên lục, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình SLSF mà khơng cần gia nhiệt.

Hình 3.6. Biến đổi tinh bột theo thời gian dưới tác dụng của enzyme Stargen
− Những ưu điểm khi sử dụng Stargen trong quá trình SLSF:
o Giữ khả năng hoạt động cao trong quy trình SLSF.
o Khơng nấu → Năng lượng đầu vào ít hơn, tiết kiệm được nước dùng để hạ nhiệt
độ.
o Ít sản phẩm phụ hơn → Năng suất ethanol cao hơn
o Có thể thủy phân tinh bột sống ở nhiệt độ lên men → Thực hiện được q trình
dịch hóa, đường hóa và lên men đồng thời → Ít thiết bị hơn.
o Có thể thủy phân ở nồng độ chất khơ cao → tiết kiệm năng lượng cho quá trình
chưng cất và nâng cao năng suất → giảm được giá thành sản phẩm.
o Giảm thời gian sản xuất, tăng năng suất thu cồn.
− Stargen 001 hoạt động tối ưu ở nhiệt độ 20 – 40oC, pH trong khoảng 4,0 – 4,5 và có
hoạt lực là 456 GSHU/g. Liều lượng sử dụng: 1,0 – 2,5 kg/tấn NL.
− Stargen 002 hoạt động tối ưu ở nhiệt độ 20 – 40oC, pH trong khoảng 4,0 – 4,5 và có
hoạt lực là 570GAU/g. Liều lượng sử dụng: 1,52mL/kg nguyên liệu.
− Hãng sản xuất: DuPont
3.3.5 Amigase Mega L
− Amigase Mega L là một sản phẩm dạng lỏng, cơ đặc cao, có bản chất là glucoamylase.
Amigase Mega L được chiết xuất từ chủng Aspergillus niger chọn lọc.
23 | P a g e


− Tác dụng: thủy phân toàn bộ dextrin thành glucose và đường có thể lên men, từ tất cả
các loại tinh bột. Từ đó, cho phép nó kết hợp với Stargen 002 trong quy trình SLSF để
thủy phân tinh bột sống thành đường để lên men.
− Amigase Mega L hoạt động tối ưu ở nhiệt độ 20 – 40oC, pH trong khoảng 3,5 –5,0 và
có hoạt lực là 36000 AGI/g.
− Liều lượng sử dụng: 0,3mL/kg nguyên liệu

− Hãng sản xuất: DSM Food specialties
3.4 Các loại enzyme hỗ trợ
Bảng 3.1: Các loại enzyme hỗ trợ và công dụng của chúng
𝛽 – glucanaza,
Proteaza

Xylanaza,

Phytaza

Cellulaza
• Làm giảm độ

• Phân cắt các protein bao quanh hạt

• Tăng hiệu quả

nhớt của dịch.

tinh bột, giúp enzyme amylase dễ

q trình dịch

• Giúp cải thiện

dàng tiếp xúc với hạt tinh bột hơn

hóa, giải phóng

(SLSF).

phốt pho và inosit

cho q trình

• Thủy phân protein trong dịch cháo,

• Giảm độ nhớt của

chất khơ cao.

giải phóng axit amin – nguồn Nitơ

dịch bột, tăng khả

• Giúp thủy phân

cho nấm men sử dụng, từ đó giúp

năn/g dịch hóa.

nấu ở nồng độ

• Giảm liều lượng

màng cellulose

tăng tốc độ quá trình lên men, giảm

bao bọc tinh bột

thời gian lên men và hiệu suất lên

alpha amylase sử

ở một số loại

men.

dụng.

nguyên liệu từ

• Bổ sung protease giúp giảm lượng

• Dễ dàng cho nấu

đó giúp giải

ure cần bổ sung vào hoặc thậm chí

dịch có nồng độ

phóng tinh bột

khi đủ protease, việc bổ sung ure là

chất khơ cao.

từ đó làm q

khơng cần thiết.

trình dịch hóa

• Giảm sự đóng cặn của protein và

được diễn ra dễ

giảm độ nhớt đối với nguyên liệu lúa

dàng hơn.

mì.

24 | P a g e


❖ Các chế phẩm enzyme hỗ trợ:
3.4.1 ACCELLERASE 1500
− ACCELLERASE 1500 cellulase là một phức hợp enzym dành riêng cho các ngành
công nghiệp chế biến sinh khối lignocellulosic, bao gồm nhiên liệu tái tạo và hóa chất.
(Vật liệu lignocellulosic được cấu tạo chủ yếu từ xenlulo, hemixenlulo và betaglucan
liên kết với nhau và cũng với lignin, pectin, protein, tinh bột và lipid)
− Chế phẩm Enzyme thu được bởi 1 loại biến đổi gen của chủng Trichoderma reesei.
− ACCELLERASE 1500 là một bước tiến quan trọng để hướng tới nhiều hơn sản xuất
xenlulo theo quy mô thương mại hiệu quả về chi phí ethanol và sẽ tạo điều kiện phát
triển quy trình và quy mơ trong ngành cơng nghiệp mới nổi này.
− Chế phẩm Accellerase 1500 có nhiệt độ tối ưu 50 – 65°C, độ pH tối ưu trong khỏang
từ 4,0 – 5,0 và hoạt lực 2200 CMC U/g.

− Tác dụng: Phức hợp enzyme ACCELLERASE 1500 sẽ thủy phân cacbohydrat
lignoxenluloza thành monosaccarit có thể lên men cũng như các vật liệu hỗ trợ xử lý
bằng cách hóa lỏng và giảm độ nhớt → quá trình lên men diễn ra nhanh hơn.
− Liều lượng: 0,1 – 0,5mL/ g cenlulose hoặc 0,05 – 0,25mL/ g sinh khối (tùy thuộc vào
sinh khối của chế phẩm.
− Hãng sản xuất: DuPont
3.4.2 Optimash TBG
− Là phức hợp enzym beta-glucanase, xylanase và cellulase. Thuộc loại enzyme thực
phẩm EC 3.2.1.4.
− Đây là một chế phẩm enzyme bền nhiệt có nhiệt độ tối ưu là 75 – 85°C, có pH tối ưu
là 4,5 – 6,0 và có hoạt lực là 5625 U/g.
− Chế phẩm chủ yếu được dùng trong ngành cơng nghiệp sản xuất ethanol để phân cắt
polysaccarides. Hoạt tính chính của Optimash là endo-1,3- β-glucanase xúc tác q
trình thủy phân ngoại mạch liên kết 1,3, 1,4 trong β-D glucans.
− Nhiệt độ cao và phức hợp enzyme beta-glucanase, xylanase và cellulase có hoạt tính
cao để giảm độ nhớt nhanh chóng.
− Được sử dụng trong quy trình SSF với liệu lượng 2812 U/kg bột sắn và với quy trình
SLSF là 3234 U/kg.
− Hãng sản xuất: DuPont
25 | P a g e