Enzyme Amylase

Nhóm II
Mục lục
Lời mở đầu
I. Tổng quát chung
II. Nguồn thu & phương pháp thu nhận E.amylase
III. Tinh chế
IV.Ứng dụng của enzyme amylase Trong thực phẩm
Kết luận
I. Tổng quát chung
I.1/ Lịch sử nghiên cứu.
I.2/ Định nghĩa, Phân loại & Cấu trúc.
I.3/ Đặc tính, cơ chế tác dụng.

I.1/ Lịch sử nghiên cứu
1814: Kirchoff, Saint Petercburg chứng minh hạt lúa mạch nảy mầm có tác dụng chuyển hóa tinh bột thành đường ở nhiệt độ từ 40°C - 60°C.

Năm 1833, Payen và Perso (Pháp) thêm cồn vào dịch chiết từ malt, thu được kết tủa có khả năng phân giải tinh bột thành đường, đặt tên là Diastase (xuất phát từ tiếng Hy Lạp, diastatics, có nghĩa là phân giải, đó là amylase).

1851: Leuchs đã phát hiện nước bọt cũng có khả năng phân giải tinh bột thành đường.
I.2/ Định nghĩa_ Phân loại cấu trúc
Định nghĩa:

Amylase là một hệ enzyme rất phổ biến trong thế giới sinh vật . Các enzyme này thuộc nhóm enzyme thủy phân, xúc tác phân giải liên kết nội phân tử trong nhóm polysaccharide với sự tham gia của nước:
RR’ + H-OH -> RH + R’-OH

Cơ chất tác dụng của amylase là tinh bột và glycogen.
I.3 Phân loại
Isoamylase
EC 3.2.1.68
α-amylase
(α-1,4-glucanohydrolase): (EC 3.2.1.1)

Cấu trúc
Tính chất

-





- có khả năng phân cắt các liên kết 1,4-glucoside của cơ chất một cách ngẫu nhiên và là enzyme nội bào.
- phân hủy hồ tinh bột
- phân hủy các hạt tinh bột nguyên vẹn.
- khả năng chịu nhiệt
β-amylase (β-1,4-glucan-maltohydrolase)
(EC 3.2.1.2)

Cấu trúc
Tính chất:

xúc tác sự thủy phân các liênkết 1,4-glucan trong tinh bột, glucogenvà polysaccharide

phân cắt từng nhóm maltose từ đầu không khử của mạch
.
γ-amylase
(gluco amylase) (EC 3.2.1.3)

Tính chất

thủy phân liên kết -1,4 lẫn -1,6-glucoside,

thủy phân liên kết -1,2 và -1,3-glucoside.

thủy phân hoàn toàn tinh bột,glucogen, amylopectin, dextrin… thành glucose mà không cần có sự tham gia của các loại enzyme amylase khác
Cấu trúc:
Oligo 1,6-glucosidase (dextrinase tới hạn)
(EC 3.2.1.10)

Tính chất

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
Cấu trúc

enzyme isoamylase
(glycogen 6- glucanohydolase)
(EC 3.2.1.68)

Enzyme pullulanase
(α-dextrin6- glucosidase)
(EC 3.2.1.41)
Cơ chế phân cắt
.
Cơ chế tác dụng:
Quá trình thủy phân tinh bột bởi enzyme α-amylase là quá trình đa giai đoạn:
Cơ chế tác dụng:

Giai đoạn 1 (dextrin hóa):

Tinh bột dextrin phân tử lượng thấp


một số cơ chất bị thủy phân tạo thành dextrin phân tử thấp (α-dextrin ), độ nhớt của hồ tinh bột giảm nhanh (amylose và amylopectin đều bị dịch hóa nhanh)
a-amylase
Cơ chế tác dụng:
Giai đoạn 2 ( giai đoạn đường hóa ):
Dextrin phân tử thấp tetra-trimaltose
Chậm α-amylase
disaccharide và monosaccharide.
α-amylase
oligosacharide gồm 6-7 gốc glucose
Amylose
polyglucose colagen maltose…


Tác dụng của α-amylase lên amylopectin cũng xảy ra tương tự nhưng không phân cắt được liên kết α-1,6-glycoside nên tạo ra dextrin phân nhánh

Cơ chế tác dụng:
Tóm lại:

Tinh bột


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.


α-amylase
maltotetrose
Maltose (**)
glucose
dextrin phân tử thấp (*)
II. Nguồn thu & phương pháp thu nhận E. amylase
II.1/ Nguồn thu.
II.2/ phương pháp thu nhận.
II.1/ Nguồn thu
1.Động vật:
Enzyme amylase có trong tụy tạng của động vật.
II.1/ Nguồn thu
2.Thực vật:
- Đại mạch (hodeum sativum):

Lúa (oryza sativa L.): chủ yếu ở vùng Đông Nam Á.

Ngô (zea mays
II.1/ Nguồn thu
3. Vi sinh vật: (VSV)
Các giống nấm sợi :
Aspergillus, rhizopus.
Nấm men và giả nấm men
Candida, Saccharomyces
Nhiều vi khuẩn như:
B.subtilis , Phytomonas destructans, …
II.2/ Phương pháp thu nhận Enzyme amylase
yếu tố ảnh hu?ng :

t0, độ ẩm, pH môi trường, độ tiệt trùng,..là những yếu tố cơ bản nhất.
Có 2 phương pháp nuôi vsv:

Nuôi vsv tạo amylase bằng phương pháp bề mặt
Nuôi vsv tạo amylase bằng phương pháp bề sâu


1.Thu nhận Enzyme amylase tõ vi khuÈn Bacillus subtilis
B.subtilis :

môi trường thạch thành phần bao gồm: nước mắm, peptone, agar-agar.

khả năng chèng chÞu t«t dk m«i tr­êng tèt do sinh ra bµo tö
1.Thu nhận Enzyme amylase tõ vi khuÈn Bacillus subtilis
ThuyÕt minh Quy tr×nh:

Nhân giống: B.C được bảo quản ở 5oC
nhân giống cấp 1 trong bình 250 ml trên máy lắc ở 200 vòng/phút, trong 51 giờ ở điều kiện nhiệt độ bình thường 30 – 32oC. Sau khi kết thúc tiến hành nhân giống cấp 2 trong bình 500 ml với các điều kiện như trong nhân giống cấp 1.
Sau 2 lần nhân giông lương vi khuẩn B.subtilis đã được tăng lên nhiều, tiếp đến ta chuyển sang môi trường nuôi cấy với tỷ lệ cho vào là 10% so với thể tích môi trường.
Sau đó tiến hành nuôi lắc ở các điều kiện thích hợp đã xác định được.
Cuối cùng thu nhận enzyme bảo quản ở nhiệt độ lạnh.

2.Thu nhận Enzyme amylase tõ nÊm sîi Aspergyllus oryzae
Giới thiệu về chủng Aspergyllus oryzae :

Aspergyllus oryzae là một loại vi nấm thuộc bộ Plectascales, lớp Ascomycetes.

Cơ thể sinh trưởng của nó là một hệ sợi bao gồm những sợi rất mảnh, phân nhánh rất nhiều và có vách ngăn
Chủng mốc giống

Chủng Aspergyllus oryzae mã số VTCC-F-048 mua của Bảo tàng giống chuẩn vi sinh vật thuộc Viện Vi sinh vật và Công nghệ sinh học


Địa chỉ: Nhà E2 - 144 đường Xu©n Thuỷ, Cầu Giấy, Hà Nội
Điện thoại: (04) 7547407; Fax: (04) 7547407
Website: http://www.biotechvnu.edu.vn
2.Thu nhận Enzyme amylase tõ nÊn sîi Aspergyllus oryzae
Đặc điểm Aspergyllus oryzae -hay gặp 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 lỏi ngô, ở bã sắn… mọc và phát triển có khi thành lớp mốc, có màu sắc đen ,vàng…




Quy trình
Thuyết minh quy trình:
Các phương pháp tinh chế enzyme amylase
Dùng cồn và sunfat amon
Phương pháp sắc ký
PP §iÖn di trªn GEL polyacrylamide
Phương pháp cố định enzyme
Phương pháp thẩm tích
Phương pháp biến tính chon lọc
Qóa tr×nh läc GEL
III. Tinh chế
cồn và sunfat amon liều lượng như sau : cứ 1 phần dung dịch enzyme thô cho 2 dến 2,5 lần cồn hoăc sunfat amon ,khi cho vào khuÊy nhÑ sau ®ã ®Ó ë nhiÖt ®é 4-7oC ,khi enzmye l¾ng xuèng ®¸y ta tiÕn hµnh läc thu nhËn enzyme.

Tiếp đó qu¸ tr×nh loc GEL ®­îc sö dụng khi trong dung dịch còn lÉn t¹p chÊt (protease và cellulose) .Gel sử dụng trong trường hợp này là sephadex G200
Sau quá trình này nêú chưa sạch dùng tiếp phương pháp sắc kí ion



III. Tinh chế
Bảo quản sản phẩm tinh sạch
Sau sắc kí được enzyme sạch đem sấy ở t0 30-400C cho đến khi độ ẩm còn 5%
Bao gói trong túi kín, cách nhiệt, trơ, ở t0 -4 ―> -80 C
IV. Ứng dụng của enzyme amylase
Trong thực phẩm
1.Ứng dụng trong sản xuất mì chính
2. Ứng dụng trong sản xuất bia
3. Ứng dụng trong CNSX cồn
4. Ứng dụng trong sản xuất siro
5. Ứng dụng trong sản xuất bánh mì
6. Ứng dụng trong sản xuất bánh kẹo, glucoza và mật:



IV. Ứng dụng của enzyme amylase
Trong thực phẩm.



- Nguyên liệu sử dụng chủ yếu: tinh bột sắn, rỉ đường mía.
- Các chủng VSV: corymebacterium hydrocacboclastus, bacillus, brevibacterium…
Enzyme amylase được sử dụng trong công đoạn thủy phân tinh bột.
Người ta có thể dùng a-amylase hay β-amylase của các hạt nảy mầm hay của nấm mốc để thủy phân tinh bột thành đường.
1. Ứng dụng trong sản mì chính:
Tinh bột dextrin + maltose + glucose


Tinh bột maltose + β-dextrin.
(glucogen)

Ưu điểm: không dùng đến hóa chất hay thiết bị chịu acid, chịu áp lực, không độc hại cho người và thiết bị…

Nhược điểm: . Đường hóa không triệt để tinh bột mà còn ở dạng trung gian như dextrin làm cho vi khuẩn lên men mì chính không có khả năng sử dụng.
.Thời gian đường hóa tương đối dài.

a-amylase
Thủy phân a-1,4 của amylose
β-amylase
2. Ứng dụng trong sản xuất bia.
Nguyên liệu sử dụng: Ngũ cốc, hoa houblon, nước, nấm men, chất phụ gia.
Các chủng VSV sử dụng: sacchromyces cerevisizae(lên men nổi) & saccharomyces cerevisidae (lên men chìm).
Trong công nghệ sản xuất bia người ta thường sử dụng enzyme amylase có trong mầm đại mạch.

α -amylaza t¸c ®éng t¹o Dextrin hãa , β- amylaza t¸c ®éng t¹o mantoza.
2.Ứng dụng trong sản xuất bia:
Enzyme amylase được sử dụng trong quá trình đường hóa:
Hạt đại mạch


Như vậy việc đường hóa tinh bột trong hạt nhờ enzyme amylase của chính nó dẫn đến chi phí cao cho sản xuất và sản phẩm.
Để khắc phục điều này, trong quá trình lên men tạo bia thì nhà sản xuất không sử dụng hoàn tòan 100% malt đại mạch mà có sự pha trộn
amylase
Năng lượng + vật chất
Nảy mầm
3. Ứng dụng trong CNSX cồn:
Nguyên liệu chủ yếu là sắn, ngô,gạo hoặc tấm
từ gạo. Enzyme amylase trước đây được sử dụng
là malt nhưng ngày nay người ta sử dụng amylase
của nấm sợi.
Quá trình sản xuất cồn trải qua 2 giai đoạn:
GĐ đường hóa và GĐ rượu hóa.
-GĐ đường hóa:

Tinh bột dextrin đường lên men
a-amylase
β-amylase
amyloglucosidase
3. Ứng dụng trong CNSX cồn:

Sơ đồ quá trình chuyển hóa tinh bột:
Nguyên liệu chứa tinh bột
Nấu chín ở nhiệt độ cao
Làm nguội
Đường hóa
Amylase
hoạt động ở 55°C
Amyloglucosidase
hoạt động ở 55°C
3. Ứng dụng trong CNSX cồn:
Enzyme a-amylase tham gia thực hiện các phản ứng sinh hóa cần thiết & quyết định đến hiệu suất sản xuất cồn.
Còn β-amylase tham gia những biến đổi cơ bản cơ chất để tăng cường quá trình chuyển hóa cơ bản.
a-amylase tủy phân tinh bột tạo ra glucose và maltose theo tỉ lệ 1:5,45 (vi khuẩn) và 1:3,79 (nấm sợi).
… Như vậy, vai trò cơ bản của a-amylase trong sản xuất rượu cồn là làm dịch hóa nhanh ở giai đoạn nấu và ở cả giai đoạn đầu của sự đường hóa, dextrin hóa và tích tụ đường.
4. Ứng dụng trong sản xuất siro:
Nguyên liệu:tinh bột bắp,bột mỳ,bột sắn
Enzyme s? d?ng trong cụng ngh? s?n xu?t siro ph?i l� nh?ng enzyme ch?u nhi?t, nh?ng enzyme n�y thu?ng du?c thu nh?n t? vi khu?n bacillus licheniformis, bacillus stearothermophilus.
D?c di?m quan tr?ng nh?t c?a enzyme amylase l� chỳng ho?t d?ng ? pH g?n trung tớnh (pH=6), d?c di?m n�y giỳp th?c hi?n cỏc quỏ trỡnh du?ng húa r?t d? d�ng.
Quá trình chuyển hóa tinh bột bằng siro fructose:
Ứng dụng trong sản xuất HFCS:
HFCS (High Fructose Corn Syrup) là một nhóm bất kì của siro bắp mà trải qua quá trình enzyme để làm tăng hàm lượng fructose & sau đó được pha trộn với siro bắp sạch (100% glucose) để tạo thành dạng sản phẩm cần thiết. Gồm HFCS 90, HFCS 55, HFCS 42.
Các bước tiến hành:
Tinh bột bắp
a-amylase
Chuỗi đường ngắn
oligosaccharides
glucoseamylase
Đường đơn
glucose
42% fructose
50-52% glucose
1 vài loại đường khác
Xylose isomerase
Sắc kí lỏng
Fructose được
Làm giàu ~90%
Quá trình enzyme làm thay đổi 100% glucose siro bắp thành HFCS 90
5.Ứng dụng trong CNSX bánh mì:
Nguyên liệu chính để làm bánh mì là:lúa mì, lúa nước, bắp, khoai mì
Trong sản xuất bánh mì, người ta sử dụng enzyme nhằm giải quyết một số vấn đề sau:
+ làm tăng nhanh thể tích bánh
+ làm màu sắc của bánh đẹp hơn
+ làm tăng mùi thơm cho bánh
Cả 2 loại enzyme a-amylase và β-amylase thủy phân tinh bột tạo thành đường. Nhờ đó nấm men saccharomyces cerevisiae sẽ dễ dàng chuyển hóa chúng thành cồn, CO2, làm tăng thể tích của bánh & tạo màu sắc, hương vị tốt.
5.Ứng dụng trong CNSX bánh mì:
6. Ứng dụng trong sản xuất bánh kẹo, glucoza và mật:
Trong sản xuất bánh quy:

Tinh bột làm tăng hàm lượng

aminoacid tự do và tăng lượng đường khử nên bánh quy có mùi, vị , màu hấp dẫn.
amylase
protease
Trong sản xuất glucose và mật:


Tinh bột mật glucoza.
Tuy nhiên trong chế phẩm enzyme glucoamylase luôn có glucozyltransferaza làm giảm tính chất của glucoza, làm glucoza khó kết tinh, ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm -> nên chọn chủng nấm mốc không tạo ra glcozyltranferaza


Mật glucoza hay mật maltoza được dùng trong sản xuất bánh kẹo và trong các sản phẩm ăn kiêng cho trẻ em & người bệnh.

Gluco amylase
Kết luận

Đừng đọc cái này ????
Ai cung bi?t r?ng m?t gi? cú 60 phỳt, m?t phỳt cú 60 giõy, nhung khụng ai d?y anh r?ng m?t giõy thi?u em l� m?t giõy b?t t?n, m?t phỳt v?ng em l� m?t phỳt vinh h?ng..
Anh chỉ ước một thảo nguyên đầy chó.
Một nông trường bát ngát lá mơ xanh.
Một dãy Trường Sơn trồng đầy sả ớt.
Một dòng sông chứa đầy rượu Jonny.
Ðể nơi ấy tháng ngày anh tu luyện.
Xa bụi trần và quên lãng bóng hình em……


Người người rồi cũng sẽ gà
Ngồi trên nóc tủ ngăm con già hỏa thân