TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
…

 

 

…
ĐÀM THỊ HẢI YẾN

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC SỬ DỤNG
CHẾ PHẨM ENZYME AMYLASE ĐẾN TỐC ĐỘ
THỦY PHÂN TINH BỘT TRONG QUÁ TRÌNH
LÊN MEN RƯỢU NẾP THAN

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ
Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
Mã ngành: 08

Người hướng dẫn
Th.S. BÙI THỊ QUỲNH HOA NĂM 2007
i

hiện đề tài luận văn tốt nghiệp.
- Các bạn lớp Công nghệ thực phẩm khóa 28 đã giúp đỡ, đóng góp ý kiến,
động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành đề tài luận văn tốt nghiệp
của mình.
Kính chúc tất cả quý Thầy Cô và các bạn thành đạt trong công việc và cuộc
sống.

Cần Thơ, ngày 28 tháng 05 năm 2007
Sinh viên thực hiện
ĐÀM THỊ HẢI YẾN
ii

MỤC LỤC








Trang
Lời cảm tạ i
Mục lục ii

3.1.2. Nguyên vật liệu
24
3.1.3. Thiết bị - dụng cụ 24
3.1.4. Hoá chất sử dụng 25
3.2. Phương pháp nghiên cứu 25
3.2.1. Phương pháp lấy mẫu 25
3.2.2. Phương pháp phân tích 25
3.3. Nội dung và bố trí thí nghiệm 27
3.3.1. Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme glucoamylase
bổ sung đến hiệu suất thu hồi rượu 27
3.3.2. Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và pH
đến khả năng thuỷ phân của enzyme glucoamylase 29
3.3.3. Thí nghiệm 3: Khảo sát thời điểm bổ sung enzyme glucoamylase 30
CHƯƠNG IV. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme glucoamylase bổ sung đến hiệu suất thu hồi
rượu 32
4.1.1. Biến đổi hàm lượng chất khô hòa tan 32
4.1.2. Biến đổi pH 34
4.1.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme đến nồng độ rượu và hiệu suất thu hồi rượu 36
4.1.4. Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme đến mật độ quang A (màu sắc)
của sản phẩm 38
iv

4.1.5. Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme đến cảm quan của sản phẩm 39
4.2. Khảo sát ảnh hưởng của nhệt độ và pH đến khả năng thủy phân
của enzyme glucoamylase 40
4.2.1. Biến đổi hàm lượng chất khô hòa tan 40
4.2.2. Biến đổi pH 44
4.2.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến nồng độ rượu
và hiệu suất thu hồi rượu ở tỷ lệ 0.3% enzyme 46

DANH SÁCH BẢNG







Trang
Bảng 1. Thành phần hóa học của gạo nếp than 2
Bảng 2. Giới hạn hàm lượng muối trong nước 6
Bảng 3. Tỉ lệ amylose và amylopectin của các loại hạt 8
Bảng 4. Khả năng chịu nhiệt của enzyme amylase
trong vi khuẩn, malt đại mạch và nấm mốc 10
Bảng 5. Thống kê biến đổi hàm lượng chất khô hoà tan (độ Brix)
ở các tỷ lệ enzyme khác nhau 33
Bảng 6. Thống kê biến đổi pH ở các tỷ lệ enzyme khác nhau 34
Bảng 7. Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme đến nồng độ rượu và hiệu suất thu hồi 36
Bảng 8. Thống kê ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme
đến mật độ quang A (màu sắc) của sản phẩm 38
Bảng 9. Thống kê ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme đến cảm quan của sản phẩm 39
Bảng 10. Thống kê biến đổi hàm lượng chất khô hòa tan (độ Brix)
ở tỷ lệ enzyme 0,3% theo nhiệt độ, pH và thời gian lên men 41
Bảng 11. Thống kê biến đổi pH ở tỷ lệ enzyme 0,3%
theo nhiệt độ, pH và thời gian lên men 44
Bảng 12. Thống kê ảnh hưởng của nhiệt độ và pH
đến nồng độ rượu ở tỷ lệ enzyme 0,3% 46
Bảng 13. Thống kê ảnh hưởng của nhiệt độ và pH
đến hiệu suất thu hồi rượu ở tỷ lệ enzyme 0,3% 47
Bảng 14. Thống kê ảnh hưởng của nhiệt độ và pH


Hình 19.Thiết bị đo pH 25
Hình 20.Thiết bị đo độ hấp thụ màu 25
Hình 21. Sơ đồ thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ
enzyme glucoamylase bổ sung đến hiệu suất thu hồi rượu 28
viii

Hình 22. Sơ đồ thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và pH
đến khả năng thuỷ phân của enzyme glucoamylase 29
Hình 23. Sơ đồ thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của thời điểm bổ sung
enzyme glucoamylase đến khả năng thuỷ phân 31
Hình 24. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng chất khô hòa tan (độ Brix)
theo tỷ lệ enzyme và thời gian lên men 33
Hình 25. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi pH theo tỷ lệ enzyme và thời gian lên men .35
Hình 26. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme đến nồng độ rượu 36
Hình 27. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme
đến hiệu suất thu hồi rượu (ml rượu/100g gạo) 37
Hình 28. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme
đến mật độ quang A của sản phẩm 38
Hình 29. Sản phẩm ở các tỷ lệ enzyme khác nhau 40
Hình 30. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng chất khô hòa tan (độ Brix) ở tỷ lệ
enzyme 0,3% và nhiệt độ phòng thí nghiệm theo pH và thời gian lên men 41
Hình 31. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng chất khô hòa tan (độ Brix)
ở tỷ lệ enzyme 0,3% và nhiệt độ 35 - 38
0
C theo pH và thời gian lên men 42
Hình 32. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng chất khô hòa tan (độ Brix)
ở tỷ lệ enzyme 0,3% và nhiệt độ 50 - 55
0
C theo pH và thời gian lên men 42
Hình 33. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi pH ở tỷ lệ enzyme 0,3%

C và pH = 5,6 56
Hình 43. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời điểm bổ sung enzyme đến
hiệu suất thu hồi rượu ở tỷ lệ enzyme 0,3%, nhiệt độ 35 - 38
0
C và pH = 5,6 .56
Hình 44. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời điểm bổ sung enzyme
đến mật độ quang A (màu sắc) của sản phẩm ở tỷ lệ enzyme 0,3%,
nhiệt độ 35 - 38
0
C và pH = 5,6 58
Hình 45. Sản phẩm ở các thời điểm bổ sung enzyme khác nhau 60
Hình 46. Quy trình sản xuất rượu nếp than đề nghị 62
x

TÓM TẮT
Với quy trình lên men rượu nếp than theo phương pháp cổ truyền thì đạt được hiệu
suất thu hồi rượu không cao. Do đó để cải tiến quy trình lên men rượu nếp than nhằm
đạt được hiệu suất thu hồi rượu cao hơn, chúng tôi tiến hành bổ sung vào khối lên men
enzyme glucoamylase có nguồn gốc từ vi sinh vật.
Khảo sát ảnh hưởng của việc sử dụng chế phẩm enzyme glucoamylase đến tốc độ thủy
phân tinh bột trong quá trình lên men rượu nếp than được thực hiện thông qua 3 thí
nghiệm sau:
1. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme glucoamylase bổ sung đến hiệu suất thu
hồi rượu.


Luận văn tốt nghiệp khoá 28 – 2007 Trường Đại Học Cần Thơ

Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

1

CHƯƠNG I. ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Rượu cổ truyền từ lâu đã là niềm tự hào dân tộc của nhiều quốc gia trên thế giới.
Người ta không chỉ biết đến hương vị độc đáo đặc trưng của nó, mà thông qua cách
thưởng thức rượu cổ truyền dân tộc có thể tìm về cội nguồn văn hóa của dân tộc mình.
Ở Việt Nam rượu cổ truyền do các làng nghề và dân tự làm ra với sản lượng đáng kể.
Nhiều làng nghề chuyên sản xuất rượu ngon nổi tiếng như rượu Làng Vân Bắc Giang,
rượu San Lùng Lào Cai, rượu Gò đen Tiền Giang, rượu nếp than của người Kinh…
Ngoài các rượu làng nghề có chất lượng cao thì phần lớn là rượu dân tự làm ra, do
trình độ công nghệ còn kém và thiết bị sản xuất thô sơ nên còn rất nhiều độc tố, tạp
chất có ảnh hưởng xấu tới sức khỏe của người tiêu dùng. Mặt khác hiệu xuất thu hồi
rượu thấp, hao phí nguyên vật liệu lớn dẫn đến hiệu quả sản xuất chưa cao. Nhằm kết
hợp hài hòa giữa công nghệ cổ truyền và kỹ thuật hiện đại để sản xuất những loại rượu
đặc sản có tính chất đặc trưng cho từng vùng, đề tài luận văn này sẽ tập trung nghiên
cứu việc ứng dụng chế phẩm enzyme amylase để đẩy nhanh tốc độ thuỷ phân tinh bột
trong quá trình lên men rượu nếp than - một loại rượu cổ truyền của dân tộc - nhằm
cải tiến công nghệ, nâng cao hiệu suất thu hồi và chất lượng rượu đặc sản làng nghề.
Ở nước ta, nguồn nguyên liệu nếp than rất dồi dào, các nguyên liệu phụ khác như:
men thuốc bắc, cồn tinh khiết, enzyme amylase, … cũng được bán khá nhiều trên thị
trường. Vì vậy, công tác nghiên cứu khảo sát qui trình sản xuất rượu nếp than dựa vào
nguồn nguyên liệu và những thiết bị sẵn có là rất thuận lợi. Đồng thời qua đó tìm ra
được những phương pháp sản xuất tối ưu để góp phần nâng cao chất lượng rượu nếp

 Nếp cẩm Đức Hòa.
 Nếp đen Khánh Vinh.
 Nếp than Long Đất.
 Lúa lứt nếp cẩm.
Hiện nay, nếp than được phân loại dựa theo màu sắc của hạt gạo. Theo cách phân loại
này, nếp than được phân ra thành hai loại:
 Nếp than đen huyền.  Nếp than hồng đỏ.
Các sắc tố của nếp than rất dễ tan trong nước, vì thế sản phẩm rượu sẽ mang đặc trưng
màu của loại gạo làm ra nó.
Tuy khác nhau về màu sắc bên ngoài, nhưng các loại gạo nếp than có thành phần hóa
học không sai biệt nhau nhiều.
Bảng 1. Thành phần hóa học của gạo nếp than
Thành phần Hàm lượng (%)
Nước
Protein
Lipit
Gluxit
Axit hữu cơ
Tro
14
8,2
1,5
74,9
0,6
0,8
(Nguồn: Lượng, 2004)
Gạo nếp than chứa hàm lượng tinh bột rất cao, phù hợp với ngành công nghiệp sản
xuất rượu bằng phương pháp cổ truyền. Thành phần tinh bột chủ yếu trong gạo nếp
than được cấu tạo từ amylopectin (gần như 100%) và một ít amylose.
Ngoài ra trong gạo nếp than còn chứa một lượng nhỏ các chất khác như muối khoáng,

tinh dầu tiểu hồi chứa 70% anethol. Một số vị khác chứa hàm lượng chất dinh dưỡng
đáng kể như nhục đậu khấu chứa 40% chất béo, cam thảo chứa 8% glucose, 6%
saccarose, 30% tinh bột, … Sự phối hợp các vị thuốc đó có tác động mạnh hơn từng vị
thuốc đơn lẻ, các vị thuốc này cũng có ảnh hưởng đến năng suất rượu.
Hệ vi sinh vật có trong bánh men thuốc bắc gồm có các loài nấm mốc như mucor và
rhizopus, các loài nấm men như saccharomyces và candida, các loài vi khuẩn có khả
năng sinh tổng hợp enzyme amylase và tạo hương. Như vậy bánh men thuốc bắc là
một hỗn hợp vi sinh vật, ở đó có sự cộng tác tương hỗ trong quá trình lên men. Ở đây
đồng thời xảy ra một loạt quá trình sinh hóa khác nhau khi lên men như: quá trình
tăng sinh khối, quá trình đường hóa, quá trình rượu hóa.


 Hệ vi sinh vật trong bánh men thuốc bắc


 Nấm men
Nấm men là tác nhân chuyển hóa đường thành rượu etylic. Có cấu tạo đơn bào, sinh
sản bằng cách nảy chồi và phân cắt. Đa số thường có hình oval, hình cầu, hình bầu
dục. Kích thước của tế bào nấm men thường từ khoảng 3 - 3,5 x 10 µm.
Nấm men tự nó không chuyển động được, trong môi trường nó chuyển động được là
nhờ sự xáo trộn của dịch lên men do CO
2
bị thoát ra ngoài. Nhiệt độ thích hợp cho
nấm men hoạt động từ 15 - 35
0
C, cao hơn 50
0
C nấm men sẽ bị chết. pH hoạt động khá
rộng từ 2 - 8, pH tối thích là 4,5 - 5. Khi có O
2

2
SiF
6
với nồng độ 0,02 -
0,025%. Đặc điểm này rất thuận lợi cho lên men khi cần phải sử dụng thuốc sát trùng.
Đặc điểm quan trọng hơn hết là loài nấm men này có khả năng lên men các loại
nguyên liệu rất khác nhau như gạo, ngô, khoai, sắn, với lượng đường trong dung dịch
từ 12 - 14% có khi 16 - 18%. Nồng độ rượu trong dung dịch lên men là 10 - 12 %.
Nhiệt độ lên men thích hợp là 28 - 32
0
C.
Ngoài ra trong men thuốc bắc còn thấy nhiều loài nấm men dại khác nhau. Chúng vừa
có khả năng thủy phân tinh bột, vừa có khả năng chuyển đường thành cồn, tuy rằng sự
chuyển hóa này còn thấp. Điều đặc biệt là các loài nấm men dại này chịu nhiệt rất cao,
có khi lên tới 60 - 65
0
C và chịu được chất sát trùng ở nồng độ 0,05 - 1%.



 Nấm mốc (nấm sợi)
Có cấu tạo sợi, chúng thuộc loại thực vật hạ đẳng, có bào tử, không có diệp lục tố,
không có khả năng tổng hợp các chất hữu cơ từ khí CO
2
mà sử dụng trực tiếp các chất
hữu cơ sẵn có trong môi trường để phát triển và đảm bảo hoạt động sống bình thường.
Nấm mốc chỉ mọc tốt trong môi trường có nhiều không khí và ẩm. Vì vậy thường phát
triển trên bề mặt cơ chất dưới dạng những lớp lún phún hình sợi, lớp màng nhện hay
khối sợi bông. Trong cơ chất chúng phát triển trong các khoang hổng chứa không khí.
Nấm mốc có khả năng sinh ra các enzyme amylase, đặc biệt là α-amylase và

các loài vi khuẩn lactic và vi khuẩn acetic. Đây là các loài vi khẩn thường làm chua
môi trường. Thời gian đầu của quá trình lên men, quá trình này xảy ra là có lợi vì rằng
pH môi trường do chúng tạo ra sẽ thích hợp cho nấm men và nấm sợi phát triển. Tuy
nhiên pH xuống quá thấp lại ảnh hưởng xấu cho quá trình lên men. Mặt khác nếu
trong dịch lên men có mặt của O
2
thì vi khuẩn acetic sẽ oxy hóa rượu thành axit
acetic. Quá trình này làm tổn hao lượng cồn tạo thành.
2.1.3.Chế phẩm enzyme Amylase
Amylase là enzyme rất thông dụng, được dùng nhiều trong công nghệ thực phẩm.
Enzyme này làm nhiệm vụ thủy phân tinh bột thành các phân tử đường đơn giản như
glucose, maltose, … gồm có α-amylase, β-amylase và glucoamylase. Do đó việc bổ
sung chế phẩm enzyme amylase vào dịch đường hóa thì sẽ làm tăng cao hiệu suất thủy
phân. Chế phẩm enzyme amylase có thể được sản xuất từ những hạt ngũ cốc nảy
mầm (thóc, ngô, đại mạch, tiểu mạch, lúa mì, …) và từ quá trình nuôi cấy vi sinh vật.
Tùy theo nguồn chế phẩm enzyme amylase bổ sung vào mà hiệu suất thủy phân và
đặc tính tác dụng sẽ khác nhau. Chẳng hạn như: α-amylase của nấm mốc và vi khuẩn
có nhiều đặc tính khác nhau như độ pH tối ưu của nấm mốc là 4,7 - 4,9 còn của vi
khuẩn là 5,9 - 6,1, nhiệt độ tối ưu của α-amylase nấm mốc là 55 - 66
0
C và khả năng
chịu nhiệt là 70
0
C trong khi đó nhiệt độ tối ưu của α-amylase vi khuẩn là 60 - 75
0
C và
khả năng chịu nhiệt là 90
0
C. Tuy nhiên hoạt tính enzyme sinh ra từ nấm mốc và vi
khuẩn đều tương đương nhau nhưng khả năng đường hóa của enzyme amylase nấm

2.1.5. Nước
Tiêu chuẩn của nước trong công nghiệp sản xuất rượu có yêu cầu chất lượng giống
như nước dùng trong sinh hoạt, nghĩa là: có độ cứng không quá 7mg đương lượng/lít,
trong suốt, không màu, không mùi.
Bảng 2. Giới hạn hàm lượng muối trong nước
Ion Hàm lượng (mg/l) Ion Hàm lượng (mg/l)
Cl
-
0,5 F 3
SO
4
2-
80 Zn 3
As 0,05 Cu 5
Pb 0,1 Fe 0,3
NO
3
-
40
(Nguồn: Hoa, 2006)
 Không có hoặc chỉ có rất ít các muối kim loại nặng như: Hg
2+
, Ba
2+
.
 Khả năng oxy hóa 1 lít nước không quá 2 ml dung dịch KMnO
4
(0.01N).
 Chất cặn không vượt quá 1000mg/l.
 pH kiềm không thích hợp cho quá trình nấu nguyên liệu, có khả năng tạo điều

ảnh hưởng đến quá trình đường hóa. Muối Bicacbonat với lượng không quá 200 - 400
mg/l không ảnh hưởng đến sự đường hóa, nhưng lượng lớn hơn ảnh hưởng rõ rệt đến
enzyme amylase.
 Chỉ tiêu E. Coli < 20 tế bào/lít.
Luận văn tốt nghiệp khoá 28 – 2007 Trường Đại Học Cần Thơ

Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

7

2.2. VAI TRÒ CỦA ENZYME AMYLASE TRONG SẢN XUẤT RƯỢU NẾP
THAN
Enzyme amylase thuộc nhóm enzyme thủy phân, xúc tác sự phân giải các liên kết
glucoside nội phân tử trong các polysaccharide với sự tham gia của nước. Enzyme
amylase thủy phân tinh bột, glycogen và các dextrin thành glucose, maltose và dextrin
mạch ngắn.
2.2.1. Cấu trúc phân tử enzyme amylase
a. Thành phần cấu tạo
Enzyme amylase thuộc loại hydrolase chỉ là những phân tử protein thuần, nghĩa là sản
phẩm của sự phân giải enzyme này hoàn toàn chỉ gồm toàn những acid amin. Vì vậy
chúng thuộc loại enzyme đơn giản.
Hiện nay, người ta biết có 6 loại enzyme amylase trong đó α-amylase, β-amylase, γ-
amylase (hay glucoamylase) thủy phân các liên kết α-1,4-glucoside của tinh bột,
glycogen và các polysaccharide cùng loại. Các enzyme amylase còn lại như: dextrin-
6-glucanhydrolase, amylopectin-6-glucanhydrolase và oligodextrin-6-glucanhydrolase
thủy phân các liên kết α-1,6-glucoside. Sáu loại này xếp thành hai nhóm:
 Endoamylase (enzyme nội phân): gồm α-amylase và nhóm enzyme khử nhánh.

-amylase
α
-amylase
Endoamylase
và amylopectin-6-glucanhydrolase
oligodextrin-6-glucanhydrolase
Luận văn tốt nghiệp khoá 28 – 2007 Trường Đại Học Cần Thơ

Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

8

Đối với enzyme amylase trung tâm hoạt động của nó thường là những nhóm chức
như: - NH
2
, - COOH, - SH, … Ngoài ra để thực hiện được chức năng của mình
enzyme amylase còn phải qua vai trò trung gian của phân tử H
2
O.
c. Tính đặc hiệu của enzyme
Tính đặc hiệu biểu hiện khả năng xúc tác của enzyme đối với cơ chất nhất định. Mỗi
enzyme đều có tác dụng chọn lọc đối với một cơ chất hoặc một loại cơ chất nhất định
và đối với một phản ứng hóa học nhất định. Do cấu trúc hóa lý đặc biệt của enzyme và
đặc biệt là trung tâm hoạt động mà enzyme có tính chất đặc hiệu rất cao so với các xúc
tác thông thường khác.
Đặc hiệu kiểu phản ứng: mỗi enzyme chỉ có thể xúc tác cho một kiểu phản ứng
chuyển hóa nhất định trong các kiểu phản ứng oxy hóa khử, phản ứng chuyển vị, phản
ứng thủy phân, …
Đặc hiệu cơ chất: khi tham gia các phản ứng, các loại cơ chất phải được gắn vào trung
tâm hoạt động thích hợp và không phải cơ chất nào cũng có khả năng tiếp cận với

Đậu 75 25
(Tú, Lê Ngọc. 2003. Luận văn tốt nghiệp. Trường ĐHCT)
Tuy có sự khác biệt như vậy nhưng đa phần tinh bột đều chứa khoảng 20-30%
amylose và 70 - 80% amylopectin.
 Amylose: được cấu tạo từ những gốc glucose (C
6
H
10
O
5
) và liên kết với nhau bởi
nối α-1,4-glucoside nên tạo thành mạch thẳng. Số gốc glucose trong phân tử amylose
có thể từ 200-1000 và tương ứng với phân tử lượng 34200-162000.
Luận văn tốt nghiệp khoá 28 – 2007 Trường Đại Học Cần Thơ

Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

9

Amylose dễ tan trong nước nóng và tạo nên độ nhớt của dung dịch. Nó hầu như không
có khả năng khử vì trong mỗi phân tử amylose chỉ có một nhóm aldehyde tự do.
 Amylopectin: cấu tạo từ những gốc glucose nhưng ngoài các nối α-1,4, trong
phân tử amylopectin có gốc glucose còn nối với nhau bởi các nối α-1,6 thường rất ít
so với nối α-1,4 nhưng rất bền. Mạch chính của amylopectin có khoảng 400 - 2000
gốc glucose, các mạch nhánh bao gồm 15 - 18 gốc và cách đều 8 - 9 gốc. Tùy theo
loại nguyên liệu, số gốc glucose trong phân tử amylopectin có thể từ 600 - 6000,
tương đương với phân tử lượng 96120 - 961200.
Tinh bột là chất keo háo nước điển hình nhưng không hòa tan trong nước lạnh, trong
rượu và ete. Trong nước nóng sẽ hút nước, trương nở và tạo dạng gel. Mức độ trương
nở phụ thuộc vào nhiệt độ. Khi tăng nhiệt độ (60 - 85

αα
α
-amylase
Trong phân tử α-amylase có ít nhất một ion Ca
2+
có tác dụng làm bền cấu trúc bậc 2, 3
của phân tử enzyme, α-amylase khá giàu tyrosine, tryptophan nhưng ít methionine.
α-amylase sẽ hoàn toàn mất hết khả năng thủy phân cơ chất nếu bị loại bỏ hết ion
Ca
2+
. Chúng được hoạt hóa bởi ion đơn trị nếu có nguồn gốc động vật và vi sinh vật.
Nếu có nguồn gốc thực vật thì được hoạt hoá bởi ion hóa trị II. Hoạt hoá bởi ion hoá
trị I như sau: Cl
-
>Br
-
>I
-
. Chúng bị kìm hãm bởi ion kim loại nặng như Cu
2+
, Hg
2+
, … Hình 5. Cấu tạo phân tử Amylose Hình 6. Cấu tạo phân tử Amylopectine
Luận văn tốt nghiệp khoá 28 – 2007 Trường Đại Học Cần Thơ

Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng


phân tử lượng thấp. Độ nhớt của hồ tinh bột giảm dần.
 Giai đoạn 2 (giai đoạn đường hóa): dextrin tiếp tục bị thủy phân tạo thành các
tetra và trimaltose, disaccharide và monosaccharide.
Dưới tác dụng của α-amylase, amylose bị phân giải khá nhanh tạo thành
oligosaccharide gồm 6 - 7 gốc glucose, sau đó các mạch này bị phân cắt dần và bị
phân giải chậm đến maltose. Sau thời gian thủy phân amylose, sản phẩm bao gồm
87% maltose và 13% glucose.
Dưới tác dụng của α-amylase, amylopectin bị phân giải khá nhanh nhưng vì α-
amylase không cắt được liên kết α-1,6-glucoside nên dù có kéo dài thời gian thủy
phân nhưng sản phẩm sau cùng có khoảng 72% maltose, 19% glucose, dextrin phân tử
thấp và izomaltose là 8%.
Sản phẩm do α-amylase tạo thành gồm dextrin, đường maltose và một ít đường khử.

Hình 7. Cơ chế tác dụng của enzyme α
αα
α-amylase lên mạch tinh bột
a, Cơ chế tác dụng của enzym α-amylase lên mạch amylose
b, Cơ chế tác dụng của enzym α-amylase lên mạch amylopectin

Luận văn tốt nghiệp khoá 28 – 2007 Trường Đại Học Cần Thơ

Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

11

b.
β
-amylase



Phần saccharide còn lại là dextrin phân tử lớn, có chứa nhiều liên kết α-1,6-glucoside
và được gọi là β-dextrin có màu tím đỏ với iod.
β-amylase phân giải 100% amylose thành maltose, phân giải 54 - 58% amylopectin
thành maltose. Sản phẩm tạo thành là đường maltose nên β-amylase còn được gọi là
enzyme đường hóa.
Tác dụng của β-amylase lên tinh bột như sau:

Tinh bột Maltose (54-58%) + β-dextrin (42-46%)
Nếu tế bào bị thủy phân đồng thời bởi cả α-amylase và β-amylase thì lượng tinh bột
sẽ bị thủy phân 95%. Cả hai enzyme này đều không cắt được nối α-1,6-glucoside
trong phân tử tinh bột. Kết quả tác dụng của α-amylase và β-amylase ta thu được dịch
đường gồm 78 - 80% maltose và glucose, 20 - 22% là dextrin chứa tất cả các nối α-
1,6-glucoside.

Hình 8. Cơ chế tác dụng của enzyme β
ββ
β-amylase lên mạch tinh bột
a, Cơ chế tác dụng của enzyme β-amylase lên mạch amylose
b, Cơ chế tác dụng của enzyme β-amylase lên mạch amylopectin

β
-
amylase

Luận văn tốt nghiệp khoá 28 – 2007 Trường Đại Học Cần Thơ

Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

12


γγ
γ
-amylase
Glucoamylase không chỉ có khả năng phân cắt nối α-1,4-glucoside mà còn phân cắt
được cả nối α-1,6-glucoside và biến 100% tinh bột thành đường glucose. Khi thủy
phân liên kết α-1,4-glucoside trong chuỗi polysaccharide, glucoamylase tách lần lượt
từng phân tử glucose ra khỏi đầu không khử của mạch để tạo ra glucose. Chúng không
thuỷ phân được các dextrin vòng.
Ngoài các liên kết α-1,4-glucoside và α-1,6-glucoside, glucoamylase còn có khả năng
thủy phân các liên kết α-1,2-glucoside và α-1,3-glucoside.
Glucoamylase có khả năng thủy phân hoàn toàn tinh bột, glucogen, amylopectin,
dextrin, panose, isomaltose và maltose thành glucose mà không cần có sự tham gia
của các loại enzyme amylase 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.

Hình 9. Cơ chế cắt của enzyme amylase lên mạch tinh bột
2.2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme amylase
a. Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất đến hoạt tính enzyme amylase
Cơ chế tác dụng của enzyme amylase vào cơ chất trải qua ba giai đoạn:
E + S ES P + E
Luận văn tốt nghiệp khoá 28 – 2007 Trường Đại Học Cần Thơ

Chuyên ngành công nghệ thực phẩm – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

13

Trong đó: E: Enzyme; S: cơ chất; P: sản phẩm.
 Giai đoạn 1: enzyme sẽ tương tác
với cơ chất để tạo thành phức hợp

hãm thuận nghịch hay không thuận nghịch, làm yếu hoặc chấm dứt hoàn toàn tác dụng
của enzyme nhưng lại không bị enzyme làm thay đổi tính chất hoá học, cấu tạo hoá
học và tính chất vật lý của chúng, …


 Nhóm các chất kìm hãm cạnh tranh
Các chất kĩm hãm (I) cạnh tranh thường có cấu trúc không gian tương tự cấu trúc
không gian của cơ chất (S). Do đó, chúng có khả năng kết hợp với enzyme (E) ở trung
tâm hoạt động của enzyme. Kết quả là một số chỗ kết hợp cần thiết ở enzyme bị chất
kìm hãm chiếm mất. Do đó cơ chất mất một phần khả năng tương tác, làm cho tốc độ
phản ứng không tăng. Phản ứng cạnh tranh có thể biểu thị như sau:
Nồng độ enzyme
Hình 11. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme
đến tốc độ phản ứng
Nồng độ cơ chất
Km
Hình 10. Ảnh hưởng của nồng độ
cơ chất đến hoạt tính enzyme
T
ốc
đ
ộ

phản ứng
T
ốc
đ
ộ

phản ứng

kìm hãm tốc độ của chính phản ứng đó.
Thí dụ: nếu có một phản ứng kiểu:
S
1
+ S
2
= P
1
+ P
2

Do tính thuận nghịch của phản ứng trên, các enzyme có ái lực với P
1
và P
2
tương
đương với S
1
và S
2
. Trong trường hợp như thế P
1
+ P
2
được coi như chất kìm hãm với
S
1
và S
2
.