Ứng dụng sóng siêu âm trong quá trình thủy phân tinh bột GVHD: ThS. Trần Thị Thu Trà
Mục lục
Kết luận ........................................................................................................................................... 44
Tài liệu tham khảo ........................................................................................................................... 45
Danh mục hình
Hình 1: SEM của tinh bột từ các nguồn khác nhau. ..........................................................................5
Hình 2: Liên kết Hydro loại I (trái) và loại II (phải).............................................................................7
Hình 3: Cấu tạo của tinh bột ( Tinh bột thực phẩm, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng)............................7
Hình 4: Cấu trúc của chuỗi amylose ( John F. Robyt, 2008)...............................................................8
Hình 5: Cấu trúc của chuỗi amylopectin ( John F. Robyt, 2008).........................................................9
Hình 6: Cấu trúc phân nhánh của amylopectin (Martin và Smith, 1995).........................................10
Hình 7: Cấu trúc phân lớp của hạt tinh bột ( John F. Robyt, 2008)..................................................11
Hình 8: Cấu trúc hạt tinh bột (vùng kết tinh và vùng vô định hình) ( John F. Robyt, 2008).............11
Hình 9: Mô hình phức chất giữa amylose và hai phân tử monopalmitin (Les Copeland, 2009)......14
Hình 10: Sơ đồ phân loại các enzyme thủy phân tinh bột (Józef Synowiecki, 2007).......................15
Hình 11: Mô hình mô phỏng hình thái hạt tinh bột trong quá trình thủy phân..............................18
Hình 12: Quy trình thực hiện thủy phân tinh bột............................................................................19
Hình 13: Biến đổi độ nhớt theo nhiệt độ.......................................................................................21
Hình 14: Các mức tần số của sóng âm.............................................................................................23
Trang 1
Ứng dụng sóng siêu âm trong quá trình thủy phân tinh bột GVHD: ThS. Trần Thị Thu Trà
Hình 15: Quá trình hình thành, phát triển và vỡ tung của bọt khí...................................................25
Hình 16: Hình ảnh SEM với cường độ chiếu (a) 34 W.cm-2 (b) 55 W.cm-2 (c) 73 W.cm-2..............31
Hình 17: Hình ảnh hạt với cường độ chiếu 34 W.cm-2 trong (a) 15 phút (b) 30 phút.....................31
Hình 18: Hình ảnh hạt với cường độ chiếu 73 W.cm-2 trong (a) 15 phút (b) 30 phút.....................31
Hình 19: SEM của hạt tương ứng mức độ thủy phân 0 , 3.1, 18.4% (Qiang Huang, 2007)..............34
Hình 20: Ảnh hưởng của sóng siêu âm lên độ nhớt biểu kiến với sự thay đổi nồng độ dịch tinh bột
(Wenjian Cheng, 2010)....................................................................................................................35
Hình 21: Ảnh hưởng của sóng siêu âm lên độ hòa tan (Wenjian Cheng, 2010)...............................35
Hình 22: Hình ảnh SEM của hồ tinh bột khoai mì (a) mẫu kiểm chứng, (b) năng lượng thấp (20s),
(c) năng lượng thấp (40s), (d) năng lượng cao (20s), (e) năng lượng cao (40s) (Nitayavardhana,
Bảng 7: Các ứng dụng của siêu âm năng lượng cao trong công nghiệp thực phẩm (Patist, Bates,
2008)...............................................................................................................................................28
Bảng 8:Độ nhớt và chỉ số hòa tan hạt tinh bột với sự thay đổi các thông số về thiết bị khi hạt
trương nở và bị phá vỡ (Ivana Ljubić Herceg, 2010)........................................................................32
Bảng 9: Nhiệt độ huyền phù tinh bột sau quá trình xử lí bằng sóng siêu âm..................................33
Bảng 10: Sự thay đổi mức độ thủy phân theo thời gian (Qiang Huang, 2007)................................34
Bảng 11: Sự thay đổi độ hòa tan của các loại hạt tinh bột khác nhau theo thời gian......................37
Bảng 12: Sự thay đổi độ nhớt của một số loại tinh bột bởi sóng siêu âm trong 30s.......................38
MỞ ĐẦU
Thực phẩm chúng ta sử dụng hằng ngày đa phần do nhiều hợp chất cấu tạo nên. Nó là một
hệ gồm nhiều pha chứa hỗn hợp phức tạp giữa nước, polysaccharide, protein, lipid và một số thành
phần vi lượng khác như khoáng, vitamin… Tinh bột thường hiện diện trong thực phẩm với một tỉ
lệ tương đối lớn, nó cung cấp 50 - 70% năng lượng cho hoạt động hằng ngày của con người và là
Trang 3
Ứng dụng sóng siêu âm trong quá trình thủy phân tinh bột GVHD: ThS. Trần Thị Thu Trà
nguồn cung cấp glucose cho não và các tế bào khác trong quá trình trao đổi chất. Do đó có thể nói
tinh bột như là một nguồn nguyên liệu quan trọng được sử dụng trong công nghiệp. Hàng năm trên
thế giới có 60 tấn tinh bột thu được từ các loại hạt ngũ cốc, rễ, củ, thân và bẹ lá của các loại cây
thực vật khác…, trong đó 60% lượng tinh bột này được đưa vào sử dụng trong ngành công nghiệp
thực phẩm như trong quá trình sản xuất bánh kẹo, kem, snack, thực phẩm cho trẻ em, công nghệ
sản xuất các sản phẩm lên men như cồn, bia, rượu…, còn lại 40% được sử dụng trong ngành dược
và các ngành công nghiệp khác như sản xuất giấy, nguyên liệu bao gói, chất kết dính, dệt, sợi, vật
liệu xây dựng…
Trong nhiều thập kỉ qua, tinh bột đã trở thành một đối tượng nghiên cứu lớn của ngành
công nghiệp thực phẩm. Đã có rất nhiều ngiên cứu về phương pháp phân tích, cấu trúc phân tử,
tính chất vật lí, hóa học, hóa sinh, tính chất chức năng cũng như các phương thức sử dụng tinh bột
trong từng sản phẩm thích hợp. Thông qua các phương thức xử lí tinh bột khác nhau chúng ta sẽ
thu được những tính chất riêng cho sản phẩm thực phẩm tương ứng. Biện pháp kĩ thuật thường sử
dụng nhất để chế biến tinh bột là tiến hành quá trình thủy phân. Quá trình này được thực hiện dưới
tác dụng xúc tác của acid hay sử dụng enzyme. Và để hỗ trợ cho quá trình thủy phân này sóng siêu
Hình 1 : SEM của tinh bột từ các nguồn khác nhau.
(a) gạo ; (b) lúa mì ; (c) khoai tây ; (d) bắp (Narpinder Singh, 2002)
1.3. Cấu trúc hạt tinh bột
Trong thực vật, tinh bột thường có mặt dưới dạng hạt không hoà tan trong nước lạnh gồm
nhiều sợi liên kết với nhau. Các carbonhydrate đầu tiên được tạo ra ở lục lạp do quang hợp, nhanh
chóng được chuyển thành tinh bột. Tinh bột ở mức độ này được gọi là tinh bột đồng hoá, rất linh
động, có thể được sử dụng ngay trong quá trình trao đổi chất hoặc có thể được chuyển hoá thành
tinh bột dự trữ ở trong hạt, quả, củ, rễ, thân và bẹ lá.. Tùy thuộc vào nguồn gốc mà tinh bột có kích
Trang 5
Ứng dụng sóng siêu âm trong quá trình thủy phân tinh bột GVHD: ThS. Trần Thị Thu Trà
thước thay đổi, trong đó dao động từ 2 ÷ 150µm. Hạt tinh bột có thể có dạng hình tròn, hình bầu
dục hay hình đa diện. Cấu tạo và kích thước của hạt tinh bột phụ thuộc vào giống cây, điều kiện
trồng trọt cũng như quá trình sinh trưởng của cây. Có thể chia tinh bột thực phẩm thành ba hệ
thống:
• Hệ thống tinh bột của các hạt ngũ cốc.
• Hệ thống tinh bột của các hạt họ đậu.
• Hệ thống tinh bột của các củ.
Bảng 1 : Đặc điểm hạt tinh bột của một số hệ thống tinh bột (Trần Thị Thu Trà, Công nghệ bảo
quản và chế biến lương thực, 2007)
Loại Hình dạng
Kích thước (µm)
Nhiệt độ hồ hóa (
0
C)
Lúa mì Cầu, elip 2 – 50 53 – 65
Mạch đen Elip 12 – 40 57 – 70
Đại mạch Elip 2 – 5 56 – 62
Ngô Cầu, đa diện 5 – 25 62 – 70
Ngô đường Cầu, đa diện - 67 – 87
Ngô nếp Cầu, đa diện - 63 – 72
, với n có thể từ vài trăm đến vài triệu.
Trang 6
Ứng dụng sóng siêu âm trong quá trình thủy phân tinh bột GVHD: ThS. Trần Thị Thu Trà
Hình 2 : Liên kết Hydro loại I (trái) và loại II (phải)
1.4. Thành phần cấu tạo
Tinh bột không phải là một chất riêng biệt mà là một polymer sinh học bao gồm hai thành
phần chính là amylose và amylopectin được tạo thành từ các đơn vị là glucopyranose liên kết với
nhau bằng liên kết α-D-1,4 glycoside và α-D-1,6 glycoside. Hai chất này khác nhau về nhiều tính
chất lí học và hóa học. Dựa vào sự khác nhau đó có thể phân chia được hai thành phần trên để điều
chế dạng tinh khiết. Hầu hết tinh bột chứa khoảng 60 – 90% amylopectin nên tỉ lệ amylose /
amylopectin trong hạt thường thấy xuất hiện tỉ lệ xấp xỉ ¼. Trong khi đó cũng có tinh bột có
amylose với hàm lượng cao (hơn 50% khối lượng tinh bột) như tinh bột đậu xanh, dong riềng...và
hàm lượng amylopectin xấp xỉ 100% khối lượng tinh bột như tinh bột bắp nếp, gạo nếp...Tỉ lệ này
thay đổi phụ thuộc giống loài, thời tiết, mùa vụ và cách chăm bón. Amylose và amylopectin có cấu
tạo chứa nhiều nhóm hydroxyl do đó có thể kết hợp với nhau (liên kết hydtro loại 1) và với các
phân tử khác (liên kết hydro loại 2) để tạo nên mạng lưới không gian 3 chiều từ đó tạo nên những
tính chất đặc trưng cho các sản phẩm.
Hình 3 : Cấu tạo của tinh bột ( Tinh bột thực phẩm, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng)
Ngoài hai thành phần chính là amylose và amylopectin thì trong hạt tinh bột còn chứa một
hàm lượng nhỏ các chất khác như: lipit từ 0.1 ÷ 0.8% khối lượng, protein từ 0.1 ÷ 0.4% khối
lượng, phosphate 0.09 ÷ 0.63% khối lượng.
Bảng 2 : Thành phần hóa học của một số loại hạt tinh bột ( John F. Robyt, 2008)
Tinh bột Amylose (%) Amylopectin (%) Lipid (%) Protein (%) Phosphate (%)
Trang 7
Ứng dụng sóng siêu âm trong quá trình thủy phân tinh bột GVHD: ThS. Trần Thị Thu Trà
Bắp 25 75 0.8 0.35 0.09
Bắp nếp 0 100 0.2 0.25 0.024
Amylomaize-5 53 47 0.7 0.3 0.09
Amylomaize-7 70 30 0.75 0.3 0.06
Khoai tây 22 78 0.01 0.1 0.21
• Amylose có mức độ trùng hợp lớn hơn, chiều dài mạch dài hơn và cấu trúc xoắn phức tạp
hơn do đó khó tiếp xúc với trung tâm hoạt động của β-amylase nên chỉ bị phân hủy khoảng
60%.
Phân tử amylose có cấu tạo mạch thẳng, gồm những đơn vị glucose liên kết với nhau bằng
liên kết α-1,4 glycoside trong đó có khoảng 0.5% số phân tử glucose liên kết với nhau bằng liên
kết α-1,6 glycoside. Amylose thường có dạng cuộn xoắn ốc, đường kính của xoắn ốc là 12.97A
0
,
chiều cao của vòng xoắn là 7.91A
0
, mỗi vòng xoắn có 6 đơn vị glucose. Các nhóm hydroxyl của
các gốc glucose được bố trí ở phía ngoài xoắn ốc, bên trong là các nhóm C-H. Khi tương tác với
iod, amylose sẽ cho phức màu xanh đặc trưng. Khi đó phân tử iod được sắp xếp bên trong cấu trúc
xoắn ốc của phân tử amylose. Amylose dễ hòa tan trong nước ấm tạo thành dung dịch có độ nhớt
không cao. Khi nhiệt độ dung dịch hạ thấp, amylose dễ bị thoái hóa và tạo ra các kết tủa không
thuận nghịch.
1.4.2. Amylopectin
Hình 5 : Cấu trúc của chuỗi amylopectin ( John F. Robyt, 2008)
Cấu tạo của amylopectin lớn và có tỉ lệ phân nhánh khá lớn. Khối lượng amylopectin khoảng
10
8
đvC và DP lớn hơn 1 triệu.Amylopectin là polyme mạch nhánh, ngoài mạch chính có liên kết
α-1,4 glycoside còn có nhánh liên kết với mạch chính bằng liên kết α-1,6 glycoside. Amylosepectin
có khoảng 5% số lượng phân tử glucose liên kết bằng liên kết bằng α-1,6 glycoside.
Bảng 3 : % mạch nhánh của amylopectin từ các loại tinh bột khác nhau ( John F. Robyt , 2008)
Amylopectin % mạch nhánh
Ngô 4.2
Khoai tây 4.5
Lúa mì 4.8
Đại mạch 5
hình thành từ các nhánh của phân tử amylopectin, amylose và cấu trúc amylopectin sắp xếp không
trật tự.
Hình 8 : Cấu trúc hạt tinh bột (vùng kết tinh và vùng vô định hình) ( John F. Robyt, 2008)
Đối với hạt có hàm lượng amylose cao, mạch xoắn ốc của amylose cũng có thể góp phần vào
quá trình kết tinh của hạt tạo nên cấu trúc bán tinh thể với tính chất lưỡng chiết (khúc xạ kép) khi
được quan sát dưới kính hiển vi ánh sáng phân cực. Các tinh thể tạo bởi mạch amylopectin được
phân thành 2 loại: loại A với cấu trúc chặt chẽ hơn loại B. Việc sinh tổng hợp tinh thể loại A và
loại B khác nhau trong suốt quá trình hình thành hạt từ đó dẫn đến sự khác nhau về cấu trúc phân
tử amylopectin và tỉ lệ amylose/amylopectin trong hạt. Tinh thể loại B có cấu trúc mạch
amylopectin ngắn hơn. Các hạt tinh bột ngũ cốc có khuynh hướng có nhiều tinch thể loại A trong
khi đó tinh bột từ các cây thân củ và các hạt tinh bột giàu amylose chứa nhiều cấu trúc loại B hơn.
Bên cạnh đó còn xuất hiện một dạng trung gian giữa loại A và loại B đó là tinh thể loại C. Loại
tinh thể thể này xuất hiện nhiều ở một vài loại trái, thân cây. Thường trong hạt xuất hiện cả hai loại
tinh thể trên nhưng với tỉ lệ khác nhau tùy nguồn gốc cũng như điều kiện trồng trọt. Ví dụ đối với
hạt tinh bột lúa mì tinh thể loại A chiếm tỉ lệ cao hơn nhưng có số lượng ít hơn hạt loại B. Do đó
dẫn đến sự khác nhau trong cấu trúc và tính chất chức năng của sản phẩm sau này.
Amylose có khả năng tạo phức với iod để tạo thành phức amylose – iod, do đó chúng ta
thường sử dụng phương pháp này để xác định amylose trong hạt. Mặc dù phương pháp này nhanh
và thuận tiện nhưng nó không cho kết quả chính xác bởi vì bước sóng hấp thu cực đại của phức
Trang 11
Ứng dụng sóng siêu âm trong quá trình thủy phân tinh bột GVHD: ThS. Trần Thị Thu Trà
amylose – iod khác nhau phụ thuộc vào DP. Bên cạnh đó amylopectin cũng có thể tạo thành phức
với iod tạo thành phức amylopectin – iod và cũng có thể bị hấp thu ở bước sóng này. Phương pháp
quang phổ cũng là một phương pháp hiệu quả để thay thế cho phương pháp này nhưng bị hạn chế
ở chỗ không thể sử dụng với số lượng lớn. Do đó, việc kết hợp các kĩ thuật phân tích để xác định
sự sắp xếp, tổ chức các phân tử trong hạt, ước lượng độ dày vùng tinh thể và sự ảnh hưởng của
amylose đối với amylopectin trong hạt tinh bột nguyên thủy. Hiện nay có rất nhiều phương pháp
phân tích để xác định cấu trúc tinh bột như là kĩ thuật nhiễu xạ ( xác định sự kết tinh của nguyên
liệu), phương pháp đo góc phân tán ( xác định sự phân bố mật độ electron), phương pháp đo nhiệt
lượng ( DSC) để xác định khả năng hòa tan, kết tinh và nhiệt chuyển đổi tinh thể. Các kĩ thuật hình
Trang 12
Ứng dụng sóng siêu âm trong quá trình thủy phân tinh bột GVHD: ThS. Trần Thị Thu Trà
Lực trương nở cao ở bắp nếp, khoai mì, khoai tây được giải thích là do có chứa hàm lượng
cao các nhóm phosphate thường gắn ở cuối mạch phân tử amylose (bao gồm monoeste phosphate
và phospholipid), lực đẩy giữa các nhóm phosphate ở các mạch liền kề sẽ làm tăng sự kết hợp
nước do làm yếu mức độ liên kết trong vùng kết tinh. Ngoài thành phần các hợp chất phospho ảnh
hưởng đến độ trương nở của tinh bột thì sự hiện diện của lipid trong hạt cũng ảnh hưởng đến khả
năng trương nở. Kết quả nó làm giảm khả năng trương nở của hạt. Nguyên nhân là do lipid tham
gia tạo phức với amylose làm cấu trúc tinh thể càng chặt chẽ hơn nên làm giảm sự xâm nhập của
nước vào trong hạt. Ở trạng thái tự nhiên, tinh bột không bị hòa tan trong nước lạnh là do năng
lượng tương tác phân tử trong điều kiện đó vượt xa năng lượng hydrat hóa. Khi hấp thụ nước, tinh
bột trương nở dần, 25 – 50% hạt tinh bột vẫn chưa bị trương, khi tăng nhiệt độ đến một giới hạn
nào đó, các hạt trương nở một cách nhanh chóng, hình dáng hạt sẽ thay đổi đột ngột đến thời điểm
bị phá vỡ hoàn toàn tạo thành dạng keo dính. Khả năng trương nở của các hạt tinh bột từ các nguồn
khác nhau sẽ khác nhau tùy vào thành phần hóa học (tỉ lệ amylose/amylopectin, hàm lượng nhóm
phosphate…), kích thước hạt, chiều dài nhánh, sự sắp xếp trật tự các hạt... Ví dụ bắp và lúa mì có
thể trương nở đến thể tích lớn gấp 30 lần thể tích hạt ban đầu mà không bị rã ra. Việc tăng khả
năng trương nở hay tính tan của hạt dẫn đến việc làm tăng độ trong của huyền phù tinh bột – nước.
Hiện tượng trương nở này xảy ra trước tiên ở các khe lõm của hạt tinh bột, sau đó lan rộng cả bề
mặt, làm cho thể tích của chúng tăng lên nhiều lần cho đến khi hạt bị rách và trở thành cái túi
không định hình, hoặc ngừng tăng thể tích, lúc đó tinh bột bắt đầu hồ hóa, nhiệt độ tương ứng lúc
này để tinh bột trương nở và giải phóng các sợi amylose và amylopectin được gọi là nhiệt độ hồ
hóa. Nhiệt độ hồ hóa không phải là một điểm mà là một khoảng nhiệt độ nhất định. Tùy điều kiện
hồ hóa như nhiệt độ, nguồn gốc tinh bột, kích thước hạt và pH mà nhiệt độ phá vỡ và trương nở
của tinh bột biến đổi một cách đáng kể. Dựa vào thuyết của Jenkins và Donald, nước đầu tiên vào
vùng vô định hình trước, khi đó nó sẽ trương nở ở một mức độ nhất định, dưới tác dụng của áp lực
phá vỡ, nước sẽ di chuyển từ vùng vô định hình đến vùng kết tinh. Nhiệt độ hồ hóa của hầu hết
tinh bột nằm trong khoảng 60 – 80
0
C. Thông qua độ nhớt của hồ tinh bột chúng ta có thể đánh giá
bột tự nhiên giàu amylose. Hàm lượng amylose được xem là một trong những nhân tố ảnh hưởng
lớn đến quá trình thoái hóa. Amylose có chiều dài mạch càng lớn thì mức độ thoái hóa càng tăng.
Quá trình này sẽ càng tăng mạnh nếu gel để ở lạnh đông rồi sau đó cho rã đông. Đối với tinh bột
giàu amylopectin thì thường không xảy ra hiện tượng thoái hóa do cấu trúc cồng kềnh khó lại gần
để kết lại với nhau. Các loại hạt khác nhau thì có mức độ thoái hóa khác nhau ví dụ như tinh bột
khoai tây có mức độ thoái hoá cao hơn so với gạo, bắp, lúa mì. Do đó cần có chế độ xử lí phù hợp
cho từng loại sản phẩm tinh bột cụ thể để tránh xảy ra hiện tượng thoái hóa làm ảnh hưởng đến
tính chất công nghệ sản phẩm.
1.5.5. Quá trình tạo phức giữa tinh bột và lipid
Trong hạt tinh bột ngoài các thành phần chính là amylose và amylopectin còn tồn tại một
lượng nhỏ khoảng 1% các chất béo như acid béo, lisophospholipids và monoacylglycerides có thể
làm thay đổi đặc tính và tính chất chức năng của tinh bột. Sự tạo phức giữa tinh bột và lipid mà chủ
yếu là amylose với hàm lượng khoảng 15 ÷ 45% khối lượng amylose trong hạt làm giảm khả năng
hòa tan của tinh bột trong nước, thay đổi tính chất lưu biến của hồ tinh bột, giảm khả năng trương
nở, tăng nhiệt độ hồ hóa, giảm độ bền vững của gel đồng thời làm giảm quá trình thoái hóa của hạt
tinh bột. Phức này được ứng dụng khá phổ biến trong thực phẩm: làm giảm độ nhớt thực phẩm từ
tinh bột, tăng sự ổn định khi rã đông thực phẩm lạnh đông, chất ổn định bột nhào và làm mềm
trong bánh mì, thay thế chất béo và là chất tạo đặc trong thực phẩm...Các acid béo có khuynh
hướng liên kết mạch xoắn của amylose và thường nằm ở cuối mạch phân tử amylose.
Hình 9 : Mô hình phức chất giữa amylose và hai phân tử monopalmitin (Les Copeland, 2009)
2. Quá trình thủy phân tinh bột
2.1. Giới thiệu
Quá trình thủy phân là quá trình xảy ra dưới tác dụng của các phân tử nước tham gia phản
ứng cắt đứt mạch các phân tử có kích thước lớn. Trước đây quá trình thủy phân tinh bột sử dụng
Trang 14
Ứng dụng sóng siêu âm trong quá trình thủy phân tinh bột GVHD: ThS. Trần Thị Thu Trà
xúc tác acid. Xúc tác này đòi hỏi nhiều năng lượng hơn cho quá trình gia nhiệt và khó khăn trong
kiểm soát. Hiện nay thường sử dụng xúc tác là enzyme bởi yêu cầu giữ lại màu sắc và các thành
phần trong nguyên liệu do chế độ xử lý nhẹ nhàng hơn quá trình thủy phân bằng acid. Trong hạt
tinh bột, do có các vùng kết tinh nên gây khó khăn cho enzyme trong quá trình thủy phân bởi vì
Một điều hay nhầm lẫn là α - amylase cắt ngẫu nhiên vào mạch tinh bột nhưng thực chất nó
có tính chất cắt đặc hiệu. Tính chất cắt này phụ thuộc vào nguồn gốc enzyme mà sẽ có tính đặc
trưng riêng cho từng loài. pH tối ưu của α - amylase phụ thuộc vào nguồn gốc enzyme. Nói chung,
pH tối ưu nằm trong khoảng axit yếu 4,8 - 6,9. Tuy nhiên có một số α - amylase chịu axit cao như
α - amylase từ Bacillus acidocaldarious (pH tối ưu 3,5) và chịu kiềm mạnh như α - amylase từ
Bacillus licheniformis ( pH tối ưu 9,0). Sự có mặt của ion canxi cho phép cải thiện độ ổn định của
enzyme đối với sự thay đổi của pH. Nhiệt độ hoạt động tối ưu của α - amylase cũng phụ thuộc vào
nguồn gốc enzyme. Nói chung nhiệt độ tối ưu nằm trong khoảng 40-50
0
C, nhưng có thể đạt tới giá
trị gần 70-80
0
C đối với α-amylase từ vi khuẩn như B. sterothermophilus, B. subtilis, B.
licheniformis.
Bảng 5 : Các tính chất của α-amylase từ các nguồn khác nhau ( Tinh bột thực phẩm, Đại học Bách
Khoa Đà Nẵng)
• Enzyme β - amylase (EC.3.2.1.2)
Những hiểu biết về β - amylase còn rất hạn chế. Chỉ có các enzyme có nguồn gốc thực vật
được biết đến nhiều nhất. Các enzyme này được sinh tổng hợp ở trong các hạt dưới dạng tiềm ẩn,
sau đó được hoạt hóa trong quá trình nảy mầm nhờ enzyme protease. Gần đây người ta tách chiết
được β - amylase từ vi khuẩn như Bacillus pseudomonas, B. streptomices. Enzyme β -amylase
được tạo ra từ một chuỗi mạch polypeptide duy nhất, có khối lượng phân tử 60000 đvC. Các
enzym β - amylase có pH tối ưu nằm trong khoảng 5 - 6 và nhiệt độ tối ưu khoảng 50
0
C. Tuy nhiên
các β - amylase vi khuẩn thường có tính bền nhiệt hơn so với β - amylase có nguồn gốc thực vật.
Trang 16
Ứng dụng sóng siêu âm trong quá trình thủy phân tinh bột GVHD: ThS. Trần Thị Thu Trà
Bảng 6 : Các tính chất của β - amylase từ các nguồn khác nhau ( Tinh bột thực phẩm, Đại học Bách
Khoa Đà Nẵng)
dụng xúc tác của α-amylase. Trong quá trình hồ hóa, độ nhớt dịch tăng dần và khi quá trình kết
thúc độ nhớt dịch sẽ đạt giá trị cực đại. Sau đó các sợi amylose và amylopectin tiếp tục được giải
phóng trong quá trình dịch hóa và sau đó sẽ bị cắt ngắn tạo thành các dextrin phân tử lượng nhỏ.
Kết quả độ nhớt của dịch giảm xuống. Quá trình đường hóa là quá trình cắt ngắn các phân tử
dextrin phân tử lượng nhỏ để tạo ra sản phẩm là các loại đường đơn giản như glucose, maltose…
dưới tác dụng xúc tác của enzyme glucoamylase. Độ nhớt của dịch khi này được xem là có giá trị
thấp nhất.
Hình 11 : Mô hình mô phỏng hình thái hạt tinh bột trong quá trình thủy phân
và sự biến đổi độ nhớt.
Những công ty khác nhau có phương pháp hồ hóa tinh bột khác nhau nhưng trên nguyên tắc
là giống nhau. Sau đây là một ví dụ cụ thể về quy trình xử lí của một số công ty hiện nay.
Trang 18
Copyright: Tài liệu đại học ©