Tài liệu Nghiên cứu ứng dụng enzyme bromelain trong sản xuất rượu vang nếp trắng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Luận văn tốt nghiệp Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Tên đề tài: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ENZYME BROMELAIN TRONG SẢN XUẤT RƯỢU VANG NẾP TRẮNG Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: TS. Nguyễn Công Hà Nguyễn Thị Cẩm Hường MSSV: 2060310 Lớp: CNTP K32 Cần Thơ, 05/2010 Luận văn tốt nghiệp khóa 32 – 2010 Trường Đại học Cần Thơ TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Luận văn tốt nghiệp Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Tên đề tài: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ENZYME BROMELAIN TRONG SẢN XUẤT RƯỢU VANG NẾP TRẮNG Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: TS. Nguyễn Công Hà Nguyễn Thị Cẩm Hường MSSV: 2060310 Lớp: CNTP K32 Cần Thơ, 05/2010 Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp & SHƯD Trang i Luận văn tốt nghiệp khóa 32 – 2010 Trường Đại học Cần Thơ Luận văn tốt nghiệp kèm theo sau đây, với tựa đề tài “NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ENZYME BROMELAIN TRONG SẢN XUẤT RƯỢU VANG NẾP TRẮNG” do Nguyễn Thị Cẩm Hường thực hiện và báo cáo, đã được hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp thông qua. Giáo viên hướng dẫn Nguyễn Công Hà Cần thơ, ngày … tháng … năm 2010 Chủ tịch hội đồng Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp & SHƯD Trang ii Luận văn tốt nghiệp khóa 32 – 2010 Trường Đại học Cần Thơ LỜI CAM ĐOAN  Luận văn này là công trình nghiên cứu của Thầy hướng dẫn và bản thân. Các thông tin về số liệu, hình ảnh, kết quả đã được trình bày trong luận văn này là trung thực và chưa từng được công bố trong luận văn nào trước đây. Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp & SHƯD Trang iii Luận văn tốt nghiệp khóa 32 – 2010 Trường Đại học Cần Thơ LỜI CẢM TẠ  Xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến thầy Nguyễn Công Hà, người trực tiếp hướng dẫn đề tài đã tận tình hướng dẫn, góp ý, cung cấp những tài liệu cần thiết và truyền đạt những kiến thức quý báu giúp tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Chân thành cảm ơn tất cả quý thầy cô trường Đại học Cần Thơ, đặc biệt quý thầy cô trong Bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm đã giảng dạy và truyền đạt những kiến thức bổ ích cho tôi trong suốt thời gian học tập và rèn luyện tại trường. Chân thành cảm ơn tập thể cán bộ phòng thí nghiệm của Bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành đề tài nghiên cứu của mình. Cuối cùng, tôi xin cảm ơn tập thể lớp Công nghệ thực phẩm khóa 32 đã giúp đỡ, góp ý chân thành giúp bài luận văn của tôi được hoàn thiện hơn. Chân thành cảm ơn! Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2010 Sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Cẩm Hường Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp & SHƯD Trang iv Luận văn tốt nghiệp khóa 32 – 2010 Trường Đại học Cần Thơ TÓM LƯỢC  Đề tài “ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ENZYME BROMELAIN TRONG SẢN XUẤT RƯỢU VANG NẾP TRẮNG” đã được thực hiện với mục tiêu tìm ra pH, nhiệt độ, nồng độ và thời gian tối ưu cho enzyme Bromelain. Ngoài ra đề tài còn xác định hằng số Km và Vmax của enzyme Bromelain trong quá trình thủy phân nguyên liệu nếp trắng. Với mục tiêu đó, đề tài này tập trung vào việc tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme Bromelain trong quá trình thủy phân nguyên liệu nếp trắng. Kết quả thu được như sau: Nhiệt độ tối ưu cho hoạt động của enzyme Bromelain là 550C và pH tối thích là 5,5. Nồng độ enzyme Bromelain sử dụng hiệu quả nhất là 0,5% và thời gian thủy phân tốt nhất là 50 phút. Hằng số Km của enzyme Bromelain là 3,5652 g/100g và Vmax là 0,0622 g/100g/50phut. Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp & SHƯD Trang v Luận văn tốt nghiệp khóa 32 – 2010 Trường Đại học Cần Thơ MỤC LỤC  Trang Trang tựa...........................................................................................................................i Trang duyệt ..................................................................................................................... ii LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................... iii LỜI CẢM TẠ .................................................................................................................iv TÓM LƯỢC ....................................................................................................................v MỤC LỤC ......................................................................................................................vi DANH SÁCH BẢNG .....................................................................................................ix DANH SÁCH HÌNH........................................................................................................x CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU............................................................................................1 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ ...................................................................................................1 1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI...........................................................................................1 CHƯƠNG 2. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU........................................................................2 2.1 GẠO NẾP .........................................................................................................2 2.2 ENZYME AMYLASE ......................................................................................2 2.2.1 Giới thiệu và phân loại................................................................................3 2.2.2 Các loại enzyme sử dụng trong sản xuất rượu vang nếp ..............................4 2.2.2.1 α-amylase............................................................................................4 2.2.2.2 γ-amylase (glucoamylase) ...................................................................7 2.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme amylase ............................7 2.2.3.1 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme sử dụng ............................................7 2.2.3.2 Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất ..........................................................8 2.2.3.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ ....................................................................10 2.2.3.4 Ảnh hưởng của pH ............................................................................10 2.2.3.5 Ảnh hưởng của chất hoạt hóa ............................................................11 Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp & SHƯD Trang vi Luận văn tốt nghiệp khóa 32 – 2010 Trường Đại học Cần Thơ 2.2.3.6 Ảnh hưởng của chất kìm hãm............................................................12 2.3 ENZYME BROMELAIN................................................................................12 2.3.1 Tính chất enzyme Bromelain ...................................................................12 2.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính Bromelain .........................................13 2.4 CÁC QUÁ TRÌNH CHÍNH TRONG SẢN XUẤT RƯỢU VANG NẾP ..........15 2.4.1 Quá trình hồ hóa tinh bột nếp...................................................................15 2.4.2 Quá trình đường hóa trong sản xuất rượu vang nếp ..................................15 2.4.3 Quá trình lên men trong sản xuất rượu vang nếp .....................................17 2.4.3.1 Khái quát quá trình lên men rượu .......................................................17 2.4.3.2 Cơ chế của quá trình lên men..............................................................17 2.4.3.3 Các giai đoạn của quá trình lên men ...................................................18 2.4.3.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lên men........................................19 2.5 QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG NẾP..............................................21 2.5.1 Sơ đồ quy trình ........................................................................................21 2.5.2 Thuyết minh quy trình .............................................................................22 2.6 PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG HỌC – PHƯƠNG TRÌNH MICHAELIS – MENTEN ............................................................................................................................23 CHƯƠNG 3. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM.......................25 3.1 PHƯƠNG TIỆN THÍ NGHIỆM ......................................................................25 3.1.1 Thời gian và địa điểm ...............................................................................25 3.1.2 Nguyên liệu ..............................................................................................25 3.1.3 Hóa chất....................................................................................................25 3.1.4 Dụng cụ - thiết bị ......................................................................................25 3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU....................................................................25 3.2.1 Phương pháp lấy mẫu ..............................................................................25 3.2.2 Phương pháp nghiên cứu.........................................................................26 3.2.3 Phương pháp phân tích.............................................................................26 Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp & SHƯD Trang vii Luận văn tốt nghiệp khóa 32 – 2010 Trường Đại học Cần Thơ 3.3 BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM ...................................................................................26 3.3.1 Thí nghiệm 1. Xác định ảnh hưởng của nhiệt độ, pH đến hoạt tính của enzyme bromelain trên dịch nếp sau khi được thủy phân bằng enzyme α - amylase, glucoamylase ................................................................................................................26 3.3.2 Thí nghiệm 2. Xác định ảnh hưởng của nồng độ và thời gian thủy phân đến hoạt tính của enzyme bromelain trên dịch nếp sau khi được thủy phân bằng enzyme α amylase, glucoamylase...................................................................................................29 3.3.3 Thí nghiệm 3. Xác định ảnh hưởng của nồng độ cơ chất đến hoạt tính của enzyme Bromelain .........................................................................................................32 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THẢO LUẬN......................................................................34 4.1 Thí nghiệm 1. Xác định ảnh hưởng của nhiệt độ, pH đến hoạt tính của enzyme bromelain trên dịch nếp sau khi được thủy phân bằng enzyme α - amylase, glucoamylase . .......................................................................................................................................34 4.2 Thí nghiệm 2. Xác định ảnh hưởng của nồng độ và thời gian thủy phân đến hoạt tính của enzyme bromelain trên dịch nếp sau khi được thủy phân bằng enzyme α amylase, glucoamylase...................................................................................................38 4.3 Thí nghiệm 3. Xác định ảnh hưởng của nồng độ cơ chất đến hoạt tính của enzyme Bromelain .........................................................................................................41 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ....................................................................43 5.1 KẾT LUẬN ...................................................................................................43 5.2 ĐỀ NGHỊ ......................................................................................................43 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................44 PHỤ LỤC ......................................................................................................................xi Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp & SHƯD Trang viii Luận văn tốt nghiệp khóa 32 – 2010 Trường Đại học Cần Thơ DANH SÁCH BẢNG Bảng Tựa bảng Trang 1 Thành phần hóa học của gạo nếp 2 2 Điều kiện hoạt động của α-amylase từ các nguồn khác nhau 4 3 Khả năng chịu nhiệt của α-amylase từ các nguồn khác nhau 5 4 Thành phần amino acid và những nhóm khác của Bromelain thân dứa, quả dứa xanh, quả dứa chín 13 5 Ảnh hưởng bởi trạng thái và điều kiện bảo quản trên hoạt tính của Bromelain 14 6 Hàm lượng nitơ amin sinh ra khi thủy phân dịch nếp bằng enzyme Bromelain ở các mức pH và nhiệt độ khác nhau 35 7 Hàm lượng nitơ amin sinh ra khi thủy phân dịch nếp bằng enzyme Bromelain ở các mức nồng độ enzyme và thời gian thủy phân khác nhau 38 8 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nếp trắng đến hoạt tính enzyme Bromelain 41 Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp & SHƯD Trang ix Luận văn tốt nghiệp khóa 32 – 2010 Trường Đại học Cần Thơ DANH SÁCH HÌNH Hình Tựa hình Trang 1 Cơ chế tác dụng của amylase lên phân tử tinh bột 3 2 Cơ chế tác động của α-amylase lên phân tử tinh bột 6 3 Tác dụng của γ-amylase lên phân tử tinh bột 7 4 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến tốc độ phản ứng 8 5 Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất đến hoạt tính enzyme 9 6 Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất đến thời gian phản ứng của amylase 9 7 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến phản ứng của enzyme 10 8 Ảnh hưởng của pH đến hoạt tính của enzyme 11 9 Sơ đồ tổng quát của quá trình sản xuất rượu vang nếp 21 10 Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của pH và nhiệt độ lên hoạt tính của enzyme Bromelain đến khả năng thủy phân protein 35 11 Đồ thị không gian 3 chiều và đồ thị contour biểu diễn sự ảnh hưởng của pH và nhiệt độ lên hoạt tính của enzyme Bromelain đến khả năng thủy phân protein 36 12 Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của nồng độ, thời gian lên hoạt tính của enzyme Bromelain đến khả năng thủy phân protein 39 13 Đồ thị không gian 3 chiều và đồ thị contour biểu diễn sự ảnh hưởng của nồng độ, thời gian lên hoạt tính của enzyme Bromelain đến khả năng thủy phân protein 40 14 Đồ thị Michaelis – Menten biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ cơ chất (nếp trắng) đến hoạt tính của enzyme Bromelain 41 Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp & SHƯD Trang x Luận văn tốt nghiệp khóa 32 – 2010 Trường Đại học Cần Thơ CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay, xã hội ngày càng tiến bộ, khoa học ngày càng phát triển vì thế mà cuộc sống con người ngày càng được cải thiện nên nhu cầu ăn uống là rất cần thiết đối với con người. Nhưng không đơn thuần ăn cho no mà phải ngon và bổ dưỡng. Vì vậy mà có rất nhiều thực phẩm bổ dưỡng được bán trên thị trường. Trong đó rượu vang là một thức uống tuyệt hảo, thơm ngon, đậm đà mà lại nhẹ nhàng bổ ích cho cơ thể. Lượng alcohol của nó chỉ vào khoảng 11 – 14%. Nếu uống một cách đều độ sẽ có lợi cho sức khỏe. Rượu là một thức uống truyền thống không thể thiếu trong mỗi buổi tiệc, lễ hội, ... từ xưa cho đến nay. Ở nước ta, rượu vang được sản xuất chủ yếu bằng phương pháp lên men dịch nước ép trái cây (nho, dâu, khóm, …). Nhưng nhà sản xuất muốn đa dạng hóa sản phẩm nên đã tìm ra nhiều nguyên liệu để sản xuất rượu vang, trong đó có gạo nếp. Gạo nếp được sản xuất phổ biến ở nước ta vì gạo nếp có giá thành rẻ và có hương thơm đặc trưng. Vì vậy, việc ứng dụng enzyme vào quy trình sản xuất rượu nhằm rút ngắn thời gian sản xuất cũng như giảm chi phí sản xuất, đặc biệt hơn là việc ứng dụng enzyme Bromelin vào quy trình sản xuất rượu nhằm tạo ra mùi vị và hương thơm đặc trưng cho sản phẩm rượu . Trên cơ sở đó mà đề tài “ Nghiên cứu ứng dụng enzyme Bromelain trong sản xuất rượu vang nếp trắng” cần được thực hiện nhằm tìm ra các thông số tối ưu cho enzyme Bromelin góp phần làm cho sản phẩm rượu có chất lượng tốt nhất. 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Như chúng ta đã biết mỗi enzyme có những điều kiện hoạt động khác nhau như: pH, nhiệt độ, nồng độ enzyme sử dụng, thời gian thủy phân, nồng độ cơ chất, … Khả năng hoạt động của enzyme phụ thuộc rất lớn vào các yếu tố này. Chính vì vậy, đề tài “Nghiên cứu ứng dụng enzyme Bromelain trong sản xuất rượu vang nếp trắng” được thực hiện nhằm hướng đến những mục tiêu sau: - Tìm ra pH và nhiệt độ tối thích cho enzyme Bromelain hoạt động tốt nhất trên nguyên liệu nếp trắng. - Tìm ra nồng độ enzyme và thời gian thủy phân tốt nhất cho enzyme Bromelain hoạt động tốt nhất trên nguyên liệu nếp trắng. - Xác định hằng số Km và Vmax của enzyme Bromelain nhằm xác định ảnh hưởng nồng độ cơ chất (nếp trắng) lên hoạt tính enzyme Bromelain. Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp & SHƯD Trang 1 Luận văn tốt nghiệp khóa 32 – 2010 Trường Đại học Cần Thơ CHƯƠNG 2. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 GẠO NẾP Gạo nếp là loại gạo đặc biệt được trồng nhiều ở vùng Nam Bộ. Hạt gạo có màu đục và mùi thơm đặc trưng. Hàm lượng tinh bột trong các loại ngủ cốc rất cao. Trong đó gạo nếp trắng chiếm khoảng 70% vì thế được sử dụng rộng rãi trong sản xuất rượu. Cấu tạo phân tử tinh bột gồm 2 thành phần là: amylose và amylosepectin. Sự khác biệt giữa gạo và nếp là trong gạo nếp chứa gần như 100% là amylosepectin, quy định tính dẻo của gạo nếp. Bảng 1: Thành phần hóa học của gạo nếp Thành phần Hàm lượng (%) Nước 14 Protein 8,2 Lipid 1,5 Glucid 74,9 Acid hữu cơ 0,6 Tro 0,8 (Nguyễn Đức Lượng, 2003) 2.2 ENZYME AMYLASE Enzyme là chất xúc tác sinh học, có bản chất là protein, nó tham gia vào các phản ứng sinh học. Enzyme thường là những protein hình cầu có kích thước khoảng từ 62 đơn vị acid amin. Enzyme xúc tác chỉ làm thay đổi tốc độ phản ứng mà không làm thay đổi bản thân của chúng. Chúng có tính chọn lọc cao và hoạt tính có thể điều khiển được. Enzyme là những chất không thể điều chế được bằng phương pháp tổng hợp hóa học, mà người ta thường thu nhận chúng từ nguồn tế bào động vật, thực vật hoặc vi sinh vật. Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp & SHƯD Trang 2 Luận văn tốt nghiệp khóa 32 – 2010 Trường Đại học Cần Thơ 2.2.1 Giới thiệu và phân loại Enzyme amylase là một trong số các hệ enzyme được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, y học, thực phẩm và nhiều lĩnh vực khác. Enzyme amylase thuộc nhóm enzyme thủy phân, xúc tác sự phân giải các liên kết glycoside nội phân tử trong các polysaccharide với sự tham gia của nước. Amylase thủy phân tinh bột, glycogen và các dextrin mạch dài thành glucose, maltose và dextrin mạch ngắn. Dựa theo tính chất và cơ chế tác dụng lên mạch tinh bột enzyme amylase được chia thành 2 nhóm: endoamylase (enzyme nội phân) và exoamylase (enzyme ngoại phân). Gồm 6 loại enzyme amylase.  Endoamylase: gồm -amylase và nhóm enzyme khử nhánh. Nhóm enzyme khử nhánh được chia thành 2 loại: khử trực tiếp là pullulanase (hay - dextrin 6– glucanohydrolase); khử gián tiếp là transglucosylase (hay oligo-1,6-glucosidase) và amylo-1,6-glucosidase. Các enzyme này thủy phân các liên kết bên trong của chuỗi polysaccharide.  Exoamylase: gồm -amylase và -amylase. Đây là những enzyme thủy phân tinh bột từ đầu không khử của chuỗi polysaccharide. Hình 1: Cơ chế tác dụng của enzyme amylase lên phân tử tinh bột. Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp & SHƯD Trang 3 Luận văn tốt nghiệp khóa 32 – 2010 Trường Đại học Cần Thơ 2.2.2 Các loại amylase sử dụng trong sản xuất rượu vang nếp 2.2.2.1 α-amylase (1,4 –- glucan 4 - glucanhydrolase) (EC 3.2.1.1) (Shahina Naz, 2002) Đặc tính Enzyme α-amylase dễ tan trong nước, các dung dịch muối và rượu loãng. Enzyme α-amylase khá giàu tyrosine, tryptophan, glutamic, aspartic nhưng ít methionine, có khoảng 7  10 gốc cystein. Enzyme α-amylase là một metaloenzyme, trong phân tử có ít nhất một phân tử Ca2+. Ion Ca2+ tham gia vào sự hình thành và ổn định cấu trúc bậc 3 của enzyme, duy trì hoạt động của enzyme khi bị tác động bởi các tác nhân gây biến tính và tác động các enzyme phân huỷ protein. Nếu phân tử α-amylase bị loại bỏ hết ion Ca2+ thì nó sẽ bị mất hết khả năng phân hủy cơ chất. Enzyme α-amylase kém bền trong môi trường acid nhưng khá bền nhiệt, bị kìm hãm bởi các ion kim loại nặng như Cu2+, Ag+, Hg2+... Enzyme α-amylase được hoạt hoá bởi ion đơn hoá trị như Cl- > Br- > I-. Tùy thuộc vào enzyme thu được từ thực vật hay vi sinh vật mà pH và nhiệt độ hoạt động của enzyme khác nhau. Bảng 2: Điều kiện hoạt động của α-amylase từ các nguồn khác nhau Nguồn gốc pH tối thích Nhiệt độ tối thích (0C) Malt 5,5 ÷ 5,7 72 ÷ 75 Vi khuẩn 5,0 ÷ 6,0 50 ÷ 60 Nấm mốc 6,0 ÷ 7,0 60 ÷ 70 (Bùi Thị Quỳnh Hoa, 2004) Do α-amylase có bản chất là protein nên chịu ảnh hưởng của nhiệt độ. Enzyme α-amylase từ các nguồn khác nhau thì khả năng bền nhiệt khác nhau Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp & SHƯD Trang 4 Luận văn tốt nghiệp khóa 32 – 2010 Trường Đại học Cần Thơ Bảng 3: Khả năng chịu nhiệt của α-amylase từ các nguồn khác nhau Hoạt tính (% so với hoạt tính ban đầu) Nhiệt độ (0C) Malt Nấm mốc Vi khuẩn 65 100 100 100 70 100 52 100 75 58 3 100 80 25 - 92 85 1 - 58 90 - - 52 (Nguyễn Đức Lượng, 2004) Cơ chế tác dụng lên mạch amylose và amylopectin Enzyme α-amylase có khả năng phân cắt liên kết α - 1,4 glycoside của cơ chất một cách ngẫu nhiên và là enzyme nội bào (endoenzyme). Dưới tác dụng của α-amylase, amylose bị phân cắt tạo thành oligosaccharide hay còn gọi là polyglucose (6 – 7 gốc glucose), sau đó chúng bị phân cắt nên chuỗi bị ngắn dần và tạo thành maltotetrose, maltotriose, maltose. Sản phẩm của quá trình thuỷ phân amylose là 13% glucose và 87% maltose. Tác dụng của α-amylase trên amylopectin cũng tương tự và sản phẩm được tạo thành là 72% maltose, 19% glucose. Ngoài ra còn có dextrin phân tử thấp và isomaltose (8%) do α-amylase không cắt được liên kết 1,6–glucoside ở mạch nhánh của phân tử amylopectin. Các giai đoạn của quá trình thuỷ phân tinh bột của α-amylase + Giai đoạn dextrin hóa: chỉ một số cơ chất bị thủy phân nhánh tạo thành một lượng lớn dextrin phân tử thấp, độ nhớt của hồ tinh bột giảm nhanh. α-Amylase Tinh bột Dextrin phân tử lượng thấp Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp & SHƯD Trang 5 Luận văn tốt nghiệp khóa 32 – 2010 Trường Đại học Cần Thơ + Giai đoạn đường hóa: các dextrin phân tử thấp vừa được tạo thành bị thủy phân tiếp tục tạo ra các tetramaltose, trimaltose. Các chất này bị thủy phân rất chậm bởi α-amylase cho tới disaccharide và monosacharide. Dưới tác dụng của α- amylase, amylose sẽ bị phân giải khá nhanh tạo thành oligosaccharide gồm 6 ÷ 7 gốc glucose. Các oligosaccharide này bị phân cắt tiếp tục tạo ra các sản phẩm maltotetrose, maltotriose, maltose. Sau thời gian tác dụng dài, sản phẩm thủy phân của amylose chứa 13% glucose và 87% maltose. α-Amylase Dextrin lase α-Amylase Tetra và trimaltose Amylose Oligosaccharide Maltose Maltotriose Di và monosaccharide Polyglucose Maltotetrose Hình 2: Cơ chế tác động của α-amylase lên tinh bột Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp & SHƯD Trang 6 Luận văn tốt nghiệp khóa 32 – 2010 Trường Đại học Cần Thơ 2.2.2.2  - amylase (glucoamylase hay  - 1,4 –glucan – glucohydrolase) (EC 3.2.1.3) (Shahina Naz, 2002) Đặc tính Enzyme γ-amylase có khả năng thủy phân hoàn toàn tinh bột mà không cần có sự tham gia của các enzyme amylase khác. Nó thủy phân các polysaccharide có phân tử lớn nhanh hơn so với polysacchacaride có phân tử nhỏ. γ-amylase bền với acid hơn nhưng lại kém bền dưới tác dụng của rượu etylic, acetone, không bền với ion kim loại nặng Cu2+,Hg2+ và không được bảo vệ bởi Ca2+. Cơ chế tác dụng lên mạch amylose và amylopectin γ-amylase là enzyme ngoại phân (exo enzyme) có khả năng xúc tác thủy phân cả liên kết  -1,4 ; 1,6 – glucoside trong tinh bột, glycogen, polysaccharide. Nó thủy phân polysaccharide từ đầu không khử tuần tự từng gốc glucose một, không thủy phân các dextrin mạch vòng. Sản phẩm tạo thành là glucose và dextrin vòng. Amylose Amylosepectin Hình 3: Tác dụng của γ-amylase lên phân tử tinh bột (Nguyễn Đức Lượng, 2004) 2.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme amylase 2.2.3.1 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme sử dụng Khi có lượng cơ chất đầy đủ thì vận tốc phản ứng của enzyme tỷ lệ thuận với nồng độ enzyme. Ta có thể biểu diễn sự liên hệ giữa vận tốc phản ứng và nồng độ enzyme bằng biểu thức: Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp & SHƯD Trang 7 Luận văn tốt nghiệp khóa 32 – 2010 Trường Đại học Cần Thơ v = k.[E] Trong đó: v: vận tốc phản ứng k: hằng số tốc độ phản ứng [E]: nồng độ enzyme sử dụng Nồng độ của enzyme càng lớn thì lượng cơ chất bị biến đổi càng nhiều. Tuy nhiên khi nồng độ enzyme quá lớn, vận tốc phản ứng chậm lại. Tốc độ phản ứng 0 Nồng độ enzyme Hình 4: Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến tốc độ phản ứng 2.2.3.2 Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất Phản ứng khi có enzyme xảy ra theo ba giai đoạn:  Giai đoạn đầu: enzyme sẽ tương tác với cơ chất tạo thành phức hợp ES. Ở giai đoạn này, nếu nồng độ cơ chất thấp thì tốc độ phản ứng V phụ thuộc tuyến tính với nồng độ cơ chất.  Giai đoạn 2: phức hợp ES sẽ được tách ra, tốc độ phản ứng cực đại và nó hoàn toàn không phụ thuộc vào nồng độ cơ chất.  Giai đoạn 3: enzyme sẽ được giải phóng và hoạt động tự do. Hiện tượng này được xem xét trên cơ sơ phản ứng chỉ có một cơ chất duy nhất. Ở trường hợp này xảy ra ba giai đoạn khác biệt: - Ở giai đoạn đầu, nếu nồng độ cơ chất thấp thì tốc độ phản ứng V phụ thuộc tuyến tính với nồng độ cơ chất. - Ở giai đoạn kế tiếp tốc độ phản ứng cực đại và nó hoàn toàn không phụ thuộc vào nồng độ cơ chất. - Ở giai đoạn tiếp theo, nếu nồng độ cơ chất vượt qua ngưỡng cực đại của tốc độ phản ứng thì tốc độ phản ứng không có khả năng tăng thêm. Ở giai đoạn này các enzyme đã bão hòa cơ chất do đó nó không thể có tốc độ phản ứng cao hơn được. Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp & SHƯD Trang 8 Luận văn tốt nghiệp khóa 32 – 2010 Trường Đại học Cần Thơ Tốc độ phản ứg 1 Vmax 2 Nồng độ cơ chất 0 Km Hình 5: Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất đến hoạt tính enzyme K1 E + S K3 ES P + E (1) K2 Trong đó: K1: hằng số vận tốc phản ứng tạo phức hợp ES K2: hằng số vận tốc phân ly phức hợp ES tạo lại chất ban đầu và enzyme K3: hằng số vận tốc phân ly phức hợp ES tạo sản phẩm P Vận tốc phản ứng tỷ lệ với nồng độ phức hợp ES, nồng độ ES càng lớn vận tốc phản ứng càng lớn. Th ời gian thủy phân Sự phụ thuộc tuyến tính của thời gian phản ứng vào nồng độ cơ chất theo chiều hướng tăng nồng độ cơ chất sẽ kéo dài thời gian phản ứng thủy phân của amylase. Nồng độ cơ chất (%) Hình 6: Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất đến thời gian phản ứng của amylase Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp & SHƯD Trang 9