Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết Nối
Ảnh hưởng của loại Enzyme, nồng độ Enzyme, nhiệt độ, pH đến quá trình thủy phân nếp than ứng dụng cho quá trình lên men
TÓM TẮT
Với mong muốn sử dụng nguồn enzyme amylase để thay thế nấm mốc ở giai đoạn
đường hóa trong quá trình sản xuất rượu nếp than nhằm nhằm nâng cao hiệu
suất và đảm bảo chất lượng sản phẩm.
Nghiên cứu khảo sát đồng thời 3 nguồn enzyme amylase thương mại trích ly từ vi
khuẩn Bacillus, hỗn hợp vi khuẩn Bacillus và nấm mốc Aspergillus, nấm mốc
Aspergillus niger. Qua đó tìm ra loại enzyme và điều kiện nhiệt độ, pH, nồng độ thích
hợp nhất cho quá trình thủy phân nếp than đạt hiệu quả.
Kết quả thí nghiệm thu được như sau :
- Nồng độ tối ưu đối với enzyme amylase từ Bacillus, từ Aspergillus niger là
2,5ml/50g còn đối với nguồn từ hỗn hợp vi khuẩn Bacillus và nấm mốc
Aspergillus là 1,5ml/50g
- Nhiệt độ thủy phân tối ưu đối với enzyme từ Aspergillus niger, từ Bacillus và
Aspergillus là 700C còn đối với enzyme có nguồn gốc từ vi khuẩn Bacillus thì nhiệt độ tối
ưu là 700C và 750C.
- pH thích hợp cho phản ứng thủy phân tinh bột của enzyme từ Bacillus pH 5,5; từ
Bacillus và Aspergillus là pH 3,5 còn đối với enzyme có nguồn gốc từ Aspergillus
niger là pH 5,5.
- Từ các thông số tối ưu đã khảo sát trên enzyme từ 3 nguồn khác nhau, tiến hành thí
nghiệm ở các điều kiện tối thích của enzyme, nhận thấy khả năng thủy phân nếp than của
enzyme có nguồn gốc từ vi khuẩn Bacillus đạt được hiệu suất cao hơn.
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiLuận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm-Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng iii
MỤC LỤC
Lời cảm tạ............................................................................................................... i
Tóm tắt ................................................................................................................... ii
Mục lục................................................................................................................... iii
Danh sách hình ....................................................................................................... vi
Danh sách bảng..................................................................................................... viii
CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ................................................................................. 1
1.1 Đặt vấn đề........................................................................................................ 1
1.2 Mục tiêu........................................................................................................... 1
CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU .............................................................. 2
2.1 Giới thiệu chung về nếp than.......................................................................... 2
2.2 Giới thiệu chung về enzyme amylase............................................................. 3
2.3 Cấu trúc phân tử amylase............................................................................... 3
2.3.1 Thành phần cấu tạo........................................................................................ 3
2.3.2 Trung tâm hoạt động của enzyme................................................................... 4
2.3.3 Tính đặc hiệu của enzyme............................................................................... 4
2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của amylase........................................ 5
2.4.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến phản ứng của enzyme ........................................ 5
2.4.2 Ảnh hưởng của pH đến phản ứng của enzyme ................................................ 5
2.4.3 Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất đến phản ứng của enzyme............................ 5
2.4.4 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến phản ứng enzyme.................................. 7
2.4.5 Ảnh hưởng của các chất hoạt hóa đến hoạt động của amylase ...................... 8
2.4.6 Ảnh hưởng của chất kìm hãm ........................................................................ 8
2.4.7 Cơ chất tác dụng ........................................................................................... 9
2.5 Đặc tính và cơ chế tác dụng............................................................................ 10
2.5.1 α-amylase (EC.3.2.1.1)................................................................................... 10
2.5.2 β-amylase (EC.3.2.1.2).................................................................................. 13
2.5.3 γ-amylase (glucoamylase hay α-1,4- glucan-glucohydrolase) (EC.3.2.1.3).... 14
2.5.4 Oligo-1,6-glucosidase (dextrin-6-glucanhydrolase) (EC 3.2.1.10) ................ 15Luận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm-Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng iv
2.5.5 Pullulanase (EC3.2.1.41) ............................................................................... 16
2.5.6 Transglucosidase ........................................................................................... 16
2.7 Ứng dụng của enzyme amylase trong công nghệ thực phẩm ....................... 16
2.7.1 Trong sản xuất rượu....................................................................................... 16
2.7.2 Trong sản xuất bia ......................................................................................... 16
2.7.1 Trong công nghệ sản xuất bánh mì................................................................. 17
2.7.1 Trong sản xuất bánh kẹo ................................................................................ 17
2.7.1 Trong sản xuất siro và các sản phẩm chứa đường.......................................... 17
CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM ............... 18
3.1 Phương tiện thí nghiệm................................................................................... 18
3.1.1 Địa điểm ....................................................................................................... 18
3.1.2 Thời gian....................................................................................................... 18
3.1.3 Nguyên liệu ................................................................................................... 18
3.1.4 Hoá chất ...................................................................................................... 18
3.1.5 Trang thiết bị ................................................................................................ 18
2.1 Phương pháp thí nghiệm ................................................................................ 19
2.1.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát hoạt lực của chế phẩm enzyme amylase thương mại đến
quá trình thủy phân tinh bột.................................................................................... 19
2.2.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của loại enzyme amylase, nồng độ enzyme, pH
và nhiệt độ đến quá trình thuỷ phân nếp than.......................................................... 20
CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................ 23
4.1 Xác định hoạt tính của enzyme thương mại .................................................. 23
4.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ, pH, nồng độ enzyme đến khả năng
thủy phân của enzyme .......................................................................................... 24
4.2.1 Kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ, pH, nồng độ enzyme đến khả năng thủy phân của
enzyme α-amylase có nguồn gốc từ vi khuẩn Bacillus ............................................. 24
4.2.2 Kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ, pH, nồng độ enzyme đến khả năng thủy phân của
enzyme glucoamylase có nguồn gốc từ nấm mốc Aspergillus và vi khuẩn Bacillus.. 29
4.2.3 Kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ, pH, nồng độ enzyme đến khả năng thủy phân của
enzyme glucoamylase có nguồn gốc từ nấm mốc Aspergillus niger ......................... 35
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiLuận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm-Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng v
4.3 So sánh khả năng thủy phân của loại enzyme để ứng dụng cho quá trình lên men
............................................................................................................................... 40
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ............................................................ 41
5.1 Kết luận ........................................................................................................... 41
5.2 Đề nghị............................................................................................................. 41
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 42
PHỤ LỤC .............................................................................................................. ixLuận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm-Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng vi
DANH SÁCH HÌNH
Hình1 : Nguyên liệu nếp than.................................................................................. 2
Hình 2: Cấu trúc của anthocyanin ........................................................................... 2
Hình 3: Các loại enzyme endoamylase và exoamylase............................................ 4
Hình 4: Hoạt động phân cắt liên kết α-1,4 và α-1,6-glucosid của amylase............... 10
Hình 5: Cơ chế tác dụng của hệ enzyme amylase................................................... 10
Hình 6: Cơ chế tác dụng của β-amylase lên tinh bột................................................ 14
Hình 7: Nếp sau khi nghiền nhỏ.............................................................................. 23
Hình 8: Mẫu xác định hoạt lực của 3 loại enzyme................................................... 23
Hình 9: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ brix theo thời gian thủy phân ở pH = 5, nồng độ
0,5ml/50g................................................................................................................ 24
Hình 10: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ brix theo thời gian thủy phân ở pH = 5,5 và nhiệt
độ 650C 25
Hình 11: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ brix theo thời gian thủy phân ở nồng độ
2,5ml/50g và nhiệt độ 700C.................................................................................... 26
Hình 12: Độ brix của dịch thủy phân khi sử dụng enzyme nồng độ 0,5ml/50g ........ 27
Hình 13: Độ brix của dịch thủy phân khi sử dụng enzyme nồng độ 1,5ml/50g ........ 27
Hình 14: Độ brix của dịch thủy phân khi sử dụng enzyme nồng độ 2,5ml/50g ........ 27
Hình 15: Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến độ Brix đạt được sau quá trình thủy phân
tinh bột ở nồng độ 2,5ml/50g trong không gian....................................................... 28
Hình 16: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ brix theo thời gian thủy phân ở pH = 3,5; nồng
độ 0,5ml/50g........................................................................................................... 29
Hình 17: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ brix theo thời gian thủy phân ở pH = 3,5 và nhiệt
độ 600C 30
Hình 18: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ brix theo thời gian thủy phân ở nồng độ
1,5ml/50g và nhiệt độ 600C.................................................................................... 31
Hình 19: Độ brix của dịch thủy phân khi sử dụng enzyme nồng độ 0,5ml/50g ........ 32
Hình 20: Độ brix của dịch thủy phân khi sử dụng enzyme nồng độ 1,5ml/50g ........ 32
Hình 21: Độ brix của dịch thủy phân khi sử dụng enzyme nồng độ 2,5ml/50g ........ 33
Hình 22: Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến độ Brix đạt được sau quá trình thủy phân
tinh bột ở nồng độ 0,5ml/50g trong không gian....................................................... 33
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiLuận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm-Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng vii
Hình 23: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ brix theo thời gian thủy phân ở pH = 4,5, nồng
độ 0,5ml/50g........................................................................................................... 34
Hình 24: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ brix theo thời gian thủy phân ở pH = 4 và nhiệt
độ 600C 35
Hình 25: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ brix theo thời gian thủy phân ở nồng độ
0,5ml/50g và nhiệt độ 600C.................................................................................... 36
Hình 26: Độ brix của dịch thủy phân khi sử dụng enzyme nồng độ 0,5ml/50g ........ 37
Hình 27: Độ brix của dịch thủy phân khi sử dụng enzyme nồng độ 1,5ml/50g ........ 37
Hình 28: Độ brix của dịch thủy phân khi sử dụng enzyme nồng độ 2,5ml/50g ........ 38
Hình 29: Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến độ Brix đạt được sau quá trình thủy phân
tinh bột ở nồng độ 0,5ml/50g trong không gian....................................................... 38
Hình 30: Đồ thị hàm lượng chất tan thu được trong dịch lọc và hàm lượng đường trong bã
của enzyme từ nguồn khác nhau............................................................................. 40Luận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm-Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng viii
DANH SÁCH BẢNG
Bảng 1:Thành phần hóa học của gạo nếp than......................................................... 3
Bảng 2: Khả năng chịu nhiệt của enzyme amylase .................................................. 11
Bảng 3: Khả năng chịu nhiệt của α-amylase từ các nguồn khác nhau ...................... 11
Bảng 4: Hoạt độ của enzyme amylase ..................................................................... 24
Bảng 5: Kết quả thống kê ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng thủy phân của enzyme α-
amylase có nguồn gốc từ vi khuẩn bacillus ............................................................. 24
Bảng 6: Kết quả thống kê ảnh hưởng của nồng độ đến khả năng thủy phân của enzyme α-
amylase có nguồn gốc từ vi khuẩn bacillus ............................................................. 25
Bảng 7: Kết quả thống kê ảnh hưởng của pH đến khả năng thủy phân của enzyme α-
amylase có nguồn gốc từ vi khuẩn bacillus ............................................................. 26
Bảng 8: Kết quả thống kê ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng thủy phân của enzyme
glucoamylase từ Aspergillus và Bacillus ................................................................. 29
Bảng 9: Kết quả thống kê ảnh hưởng của nồng độ đến khả năng thủy phân của enzyme
glucoamylase từ Aspergillus và Bacillus ................................................................. 31
Bảng 10: Kết quả thống kê ảnh hưởng của pH đến khả năng thủy phân của enzyme
glucoamylase từ Aspergillus và Bacillus ................................................................. 32
Bảng 11: Kết quả thống kê ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng thủy phân của enzyme
glucoamylase có nguồn gốc từ aspergillus niger..................................................... 35
Bảng 12: Kết quả thống kê ảnh hưởng của nồng độ đến khả năng thủy phân của enzyme
glucoamylase từ Aspergillus niger .......................................................................... 36
Bảng 13: Kết quả thống kê ảnh hưởng của pH đến khả năng thủy phân của enzyme
glucoamylase từ Aspergillus niger .......................................................................... 37
Bảng 14: So sánh khả năng thủy phân của enzyme................................................. 39
Bảng 15: Hiệu suất thủy phân của các loại enzyme ................................................. 40
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiLuận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm-Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 1
CHƯƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1 Đặt vấn đề
Ngày nay với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, nhiều sản phẩm lên men
truyền thống đã được nghiên cứu sâu về mặt khoa học và kỹ thuật sản xuất. Ở các nước
trong khu vực hiện nay đã nghiên cứu cải tiến thành công chất lượng rượu cổ truyền được
áp dụng sản xuất với qui mô công nghiệp, phân phối rộng rãi trên thế giới như rượu Sakê
của Nhật, rượu Mao Đài của Trung Quốc.
Ở Việt Nam thức uống lên men truyền thống cũng rất đa dạng, từ rượu Cần ở các dân tộc
miền núi Tây Nguyên đến rượu đế, rượu nếp than của người Kinh. Nhiều địa phương đã
sản xuất các loại rượu nổi tiếng như rượu làng Vân ở miền Bắc, rượu Gò Đen, rượu Xuân
Thạnh ở miền Nam được nhiều người ưa chuộng.
Trong các loại rượu lên men truyền thống kể trên thì rượu nếp than là một loại rượu khá
đặc biệt. Sản phẩm là kết quả của quá trình lên men không chưng cất nguyên liệu nếp mà
thành. Tuy nhiên do nhân dân ta sản xuất theo phương pháp truyền thống (sử dụng bánh
men thuốc bắc) nên chất lượng rượu không ổn định, năng suất rượu không cao vì trong
thành phần bánh men thuốc bắc chứa nấm mốc, nấm men và vi khuẩn mà chúng ta không
thể kiểm soát được số lượng của chúng trong bánh men chính vì vậy mà làm cho chất
lượng và hiệu suất rượu không ổn định. Mặt khác thời gian sản xuất cũng rất dài do phải
mất thời gian khoảng 3 ngày để nấm mốc chuyển hóa tinh bột thành đường và khoảng 4
ngày để nấm men chuyển hóa đường thành rượu.
Với việc ứng dụng phương pháp enzyme để thay thế nấm mốc ở giai đoạn đường hóa có
thể rút ngắn được thời gian sản xuất cũng như đảm bảo được chất lượng rượu do ít bị
nhiễm vi sinh vật lạ và ít tốn kém lượng chất khô, vì vậy sẽ giảm được chi phí cho quá
trình sản xuất, đảm bảo chất lượng sản phẩm và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm này.
Từ những lí do trên việc ứng dụng phương pháp enzyme trong sản xuất rượu vang nếp
than cần được quan tâm và nghiên cứu.
1.2 Mục tiêu
- Khảo sát hoạt lực của chế phẩm enzyme amylase từ nấm mốc đến quá trình thuỷ phân
tinh bột.
- Khảo sát ảnh hưởng của loại enzyme (α-amylase, glucoamylase từ vi khuẩn và nấm
mốc), nồng độ enzyme và nhiệt độ đến quá trình thuỷ phân tinh bột.Luận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm-Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 2
CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1 Giới thiệu chung về nếp than
Nguyên liệu thường được sử dụng để sản xuất rượu là các loại ngũ cốc vì chứa hàm lượng
tinh bột rất cao. Trong đó gạo, nếp là hai nguyên liệu quan trọng với hàm lượng tinh bột
trên 70% được sử dụng rộng rãi trong sản xuất rượu.
Gạo nếp than là một loại gạo đặc biệt được trồng ở
nhiều vùng Nam bộ, vì thế loại rượu này là đặc sản
của vùng Nam bộ. Tên khoa học là Oryza Sativa
Tamaka. Gạo nếp than gồm 4 loại:
-Nếp cẩm Đức Hòa
- Nếp đen Khánh Vinh
- Nếp than Long Đất
- Lúa lứt nếp cẩm
Các loại lúa này có năng suất không cao, thường chỉ đạt 2,8 – 3,3 tấn/ha.
Hiện nay dân vùng Đồng bằng Nam bộ phân loại nếp than theo màu sắc hạt gạo. Theo
cách này nếp than được chia thành 2 loại:
- Nếp than đen huyền
- Nếp than hồng đỏ
Màu sắc của nếp than đó là màu anthocyanin, nó dễ dàng hòa tan trong nước và cho màu
sắc đẹp tự nhiên. Anthocyanin là những glucozit do gốc đường glucose, glactose... kết
hợp với gốc aglucon có màu (anthocyanidin).
Hình 2: Cấu trúc của anthocyanin
Anthocyanin tinh khiết ở dạng tinh thể hay vô định hình là hợp chất khá phân cực nên
tan tốt trong dung môi phân cực. Màu sắc của anthocyanin luôn thay đổi phụ thuộc vào
pH, các chất màu có mặt và nhiều yếu tố khác, tuy nhiên màu sắc của anthocyanin thay
đổi phát triển nhất phụ thuộc vào pH môi trường. Thông thường khi pH < 7 các anthocyanin
Hình1 : Nguyên liệu nếp than
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiLuận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm-Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 3
có màu đỏ, khi pH > 7 thì có màu xanh. Ở pH = 1 các anthocyanin thường ở dạng muối
oxonium màu cam đến đỏ, ở pH = 4 - 5 chúng có thể chuyển về dạng bazơ cacbinol hay
bazơ chalcon không màu, ở pH = 7 - 8 lại về dạng bazơ quinoidal anhydro màu xanh.
Tuy khác nhau về màu sắc bên ngoài, nhưng các loại nếp than có thành phần hóa học
không khác nhiều.
Bảng 1: Thành phần hóa học của gạo nếp than
Thành phần Hàm lượng
Nước
Protein
Lipid
Glucid
Acid hữu cơ
Tro
14
8,2
1,5
74,9
0,6
0,8
Nguyễn Đức Lượng,2003
2.2 Giới thiệu chung về enzyme amylase
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. Amylase thủy
phân tinh bột, glycogen và các dextrinh thành glucose, maltose và dextrin mạch ngắn.
Amylase tìm thấy trong tuyến nước bọt, trong dịch tiêu hóa của người và động vật, trong
hạt nảy mầm, trong sản phẩm trao đổi chất của nấm mốc, nấm men và vi khuẩn. Trong đó
amylase được thu nhận từ malt với số lượng nhiều nhất.
Dựa theo tính chất và cơ chế tác dụng lên tinh bột của amylase người ta phân biệt amylase
ra các loại: α-amylase, β-amylase, γ-amylase (glucoamylase), oligo-1,6-glucozidase
(dextrinase),…
Enzyme amylase cũng như các enzyme khác đều có bản chất là protein được sinh vật tổng
hợp nên và tham gia vào các phản ứng sinh học.
2.3 Cấu trúc phân tử amylase
2.3.1 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 ( đơn cấu tử).
Hiện nay, người ta biết có sáu loại enzyme được xếp thành hai nhóm là endoamylase
(enzyme nội bào) và exoamylase (enzyme ngoại bào).
- Endoamylase: gồm α–amylase và nhóm enzyme khử nhánh. Nhóm enzyme khử
nhánh được chia thành hai loại: khử trực tiếp là pullulanase (α-dextrin-6-Luận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm-Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 4
glucanohydrolase); khử gián tiếp là transglucosidase. Các enzyme này thủy phân các liên
kết bên trong chuỗi polysaccharide.
- Exoamylase: gồm β-amylase và γ-amylase. Đây là những enzyme thủy phân tinh
bột từ đầu không khử của chuỗi polysacchride.
Amylase
Exoamylase Endoamylase
β-amylase γ-amylase Enzyme khử nhánh α -amylase
Khử trực tiếp Khử gián tiếp
α-dextrin-6-glucanohydrolase Oligo-1,6- glucosidas
(pullulanase) (transglucosilase)
Và amylo-1,6-glucosidase
Hình 3: Các loại enzyme endoamylase và exoamylase
2.3.2 Trung tâm hoạt động của enzyme
Enzyme amylase nói riêng hay tất cả các enzyme nói chung đều là loại protein đặc biệt.
Ngoài cấu trúc giống như cấu trúc bình thường của một protein, enzyme còn có cấu trúc
rất đặc biệt liên quan đến hoạt động của enzyme. Không phải toàn bộ enzyme tham gia
vào hoạt động xúc tác mà chỉ có những bộ phận rất đặc biệt mang tính đặc hiệu trong
phân tử protein mới tham gia xúc tác phản ứng. Bộ phận đặc biệt này được gọi là trung
tâm hoạt động của enzyme.
Đối với enzyme amylase trung tâm hoạt động của nó thường là những nhóm chức như: -
NH2, - COOH, - SH… Ngoài ra để thực hiện được chức năng của mình enzyme amylase
còn phải trải qua vai trò trung gian của phân tử H2O.
2.3.3 Tính đặc hiệu của enzyme
Tính đặc hiệu là 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 hay một loại cơ chất nhất định và
đối với một phản ứng hóa học nhất định. Tính chất xúc tác đặc hiệu đó gọi là tính đặc hiệu
của enzyme. Tính đặc hiệu là một trong những tính chất cơ bản nhất của enzyme. 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,…
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiLuận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm-Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 5
2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của amylase
2.4.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến phản ứng của enzyme
Nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến phản ứng của enzyme. Tốc độ phản ứng của enzyme
tăng khi nhiệt độ tăng. Tốc độ phản ứng của enzyme không phải lúc nào cũng tỉ lệ thuận
với nhiệt độ phản ứng. Tốc độ phản ứng chỉ tăng đến một giới hạn nhiệt độ nhất định.
Vượt quá nhiệt độ đó, tốc độ phản ứng enzyme sẽ giảm và làm enzyme vô hoạt. Nhiệt độ
tương ứng với tốc độ phản ứng enzyme cao nhất được gọi là nhiệt độ tối ưu. Phần lớn
enzyme hoạt động phát triển nhất ở nhiệt độ 400C – 500C. Nhiệt độ này tối ưu của enzyme
khác nhau sẽ khác nhau.
Nếu đưa nhiệt độ cao hơn mức nhiệt độ tối ưu, hoạt tính của enzyme sẽ bị giảm. Khi đó
enzyme không còn khả năng phục hồi hoạt tính. Nhiệt độ tối ưu của một enzyme phụ
thuộc rất nhiều vào sự có mặt của cơ chất, kim loại, pH và các chất bảo vệ. Người ta
thường sử dụng yếu tố nhiệt độ để điều khiển hoạt động của enzyme và tốc độ phản ứng
trong chế biến và bảo quản thực phẩm.
2.4.2 Ảnh hưởng của pH đến phản ứng của enzyme
pH môi trường thường ảnh hưởng đến mức độ ion hoá cơ chất, enzyme và đặc biệt ảnh
hưởng đến độ bền của enzyme. Chính vì thế pH có ảnh hưởng rất mạnh đến phản ứng của
enzyme.
Nhiều enzyme hoạt động rất mạnh ở pH trung tính. Tuy nhiên cũng có nhiều enzyme hoạt
động ở pH acid yếu. Một số khác lại hoạt động mạnh ở pH kiềm và cả pH acid. pH tối ưu
cũng phụ thuộc vào nhiệt độ, khi tăng nhiệt độ phản ứng thì pH tối ưu sẽ chuyển dịch về
phía lớn hơn.
Người ta thường sử dụng ảnh hưởng của pH để điều hòa phản ứng trong bảo quản, chế
biến thực phẩm.
2.4.3 Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất đến phản ứng của enzyme
Enzyme tham gia quá trình xúc tác tạo phức hợp enzyme – cơ chất (ES). Trong trường
hợp đơn giản nhất, phản ứng chỉ có một cơ chất (S), enzyme (E) xúc tác cho sự chuyển
hóa cơ chất tạo thành một sản phẩm (P), phản ứng xảy ra như sau.
E+S K1 ES K3 P + E
K2
K1 : hằng số vận tốc phản ứng tạo ES.
K2 : hằng số vận tốc phân ly ES tạo cơ chất ban đầu.
K3 : hằng số phân ly phức hợp ES tạo sản phẩm P.Luận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm-Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 6
Mối quan hệ giữa vận tốc phản ứng do enzyme xúc tác và nồng độ cơ chất được biểu diễn
theo phương trình Michaelis – Menten như sau:
Vmax
v =
K
m +
Trong đó:
- v : vận tốc phản ứng
- K
m : hằng số Michaelis – Menten
- Vm : vận tốc phản ứng cực đại
- : nồng độ cơ chất
Trong đó v là hàm số của , đồ thị có dạng nhánh hyperbol vuông góc:
CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
5.1 Kết luận
Qua thời gian tiến hành thí nghiệm, tổng hợp kết quả thu nhận được chúng tui có một số
kết luận như sau:
- Nồng độ tối ưu đối với enzyme amylase từ Bacillus, từ Aspergillus niger là 2,5ml/50g
còn đối với nguồn từ hỗn hợp vi khuẩn Bacillus và nấm mốc Aspergillus là 1,5ml/50g.
- Nhiệt độ thủy phân tối ưu đối với enzyme từ Aspergillus niger, từ Bacillus và
Aspergillus là 700C còn đối với enzyme có nguồn gốc từ vi khuẩn Bacillus thì nhiệt độ tối
ưu là 700C và 750C.
- pH thích hợp cho phản ứng thủy phân tinh bột của enzyme từ Bacillus pH 5,5; từ
Bacillus và Aspergillus là pH 3,5 còn đối với enzyme có nguồn gốc từ Aspergillus niger là
pH 5,5.
- Từ các thông số tối ưu đã khảo sát trên enzyme từ 3 nguồn khác nhau, tiến hành thí
nghiệm ở các điều kiện tối thích của enzyme, nhận thấy khả năng thủy phân nếp than của
enzyme có nguồn gốc từ vi khuẩn Bacillus đạt được hiệu suất cao hơn.
5.2 Đề nghị
Qua thời gian nghiên cứu và tiến hành thí nghiệm, do thời gian có hạn nên chúng tui chưa
phân tích được hàm lượng glucose có trong chất tan thu được. Do vậy, chúng tui có một
số ý kiến sau:
- Tiến hành xác định hàm lượng đường glucose có trong chất tan để xem với lượng
đường có trong dịch thủy phân như thế có đủ để cho nấm men phát triển và tạo ra rượu
không.
- Khảo sát khả năng thủy phân nếp than khi kết hợp giữa hai enzyme α-amylase từ
Bacillus và glucoamylase từ Aspergillus niger.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Ảnh hưởng của loại Enzyme, nồng độ Enzyme, nhiệt độ, pH đến quá trình thủy phân nếp than ứng dụng cho quá trình lên men
TÓM TẮT
Với mong muốn sử dụng nguồn enzyme amylase để thay thế nấm mốc ở giai đoạn
đường hóa trong quá trình sản xuất rượu nếp than nhằm nhằm nâng cao hiệu
suất và đảm bảo chất lượng sản phẩm.
Nghiên cứu khảo sát đồng thời 3 nguồn enzyme amylase thương mại trích ly từ vi
khuẩn Bacillus, hỗn hợp vi khuẩn Bacillus và nấm mốc Aspergillus, nấm mốc
Aspergillus niger. Qua đó tìm ra loại enzyme và điều kiện nhiệt độ, pH, nồng độ thích
hợp nhất cho quá trình thủy phân nếp than đạt hiệu quả.
Kết quả thí nghiệm thu được như sau :
- Nồng độ tối ưu đối với enzyme amylase từ Bacillus, từ Aspergillus niger là
2,5ml/50g còn đối với nguồn từ hỗn hợp vi khuẩn Bacillus và nấm mốc
Aspergillus là 1,5ml/50g
- Nhiệt độ thủy phân tối ưu đối với enzyme từ Aspergillus niger, từ Bacillus và
Aspergillus là 700C còn đối với enzyme có nguồn gốc từ vi khuẩn Bacillus thì nhiệt độ tối
ưu là 700C và 750C.
- pH thích hợp cho phản ứng thủy phân tinh bột của enzyme từ Bacillus pH 5,5; từ
Bacillus và Aspergillus là pH 3,5 còn đối với enzyme có nguồn gốc từ Aspergillus
niger là pH 5,5.
- Từ các thông số tối ưu đã khảo sát trên enzyme từ 3 nguồn khác nhau, tiến hành thí
nghiệm ở các điều kiện tối thích của enzyme, nhận thấy khả năng thủy phân nếp than của
enzyme có nguồn gốc từ vi khuẩn Bacillus đạt được hiệu suất cao hơn.
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiLuận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm-Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng iii
MỤC LỤC
Lời cảm tạ............................................................................................................... i
Tóm tắt ................................................................................................................... ii
Mục lục................................................................................................................... iii
Danh sách hình ....................................................................................................... vi
Danh sách bảng..................................................................................................... viii
CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ................................................................................. 1
1.1 Đặt vấn đề........................................................................................................ 1
1.2 Mục tiêu........................................................................................................... 1
CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU .............................................................. 2
2.1 Giới thiệu chung về nếp than.......................................................................... 2
2.2 Giới thiệu chung về enzyme amylase............................................................. 3
2.3 Cấu trúc phân tử amylase............................................................................... 3
2.3.1 Thành phần cấu tạo........................................................................................ 3
2.3.2 Trung tâm hoạt động của enzyme................................................................... 4
2.3.3 Tính đặc hiệu của enzyme............................................................................... 4
2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của amylase........................................ 5
2.4.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến phản ứng của enzyme ........................................ 5
2.4.2 Ảnh hưởng của pH đến phản ứng của enzyme ................................................ 5
2.4.3 Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất đến phản ứng của enzyme............................ 5
2.4.4 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến phản ứng enzyme.................................. 7
2.4.5 Ảnh hưởng của các chất hoạt hóa đến hoạt động của amylase ...................... 8
2.4.6 Ảnh hưởng của chất kìm hãm ........................................................................ 8
2.4.7 Cơ chất tác dụng ........................................................................................... 9
2.5 Đặc tính và cơ chế tác dụng............................................................................ 10
2.5.1 α-amylase (EC.3.2.1.1)................................................................................... 10
2.5.2 β-amylase (EC.3.2.1.2).................................................................................. 13
2.5.3 γ-amylase (glucoamylase hay α-1,4- glucan-glucohydrolase) (EC.3.2.1.3).... 14
2.5.4 Oligo-1,6-glucosidase (dextrin-6-glucanhydrolase) (EC 3.2.1.10) ................ 15Luận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm-Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng iv
2.5.5 Pullulanase (EC3.2.1.41) ............................................................................... 16
2.5.6 Transglucosidase ........................................................................................... 16
2.7 Ứng dụng của enzyme amylase trong công nghệ thực phẩm ....................... 16
2.7.1 Trong sản xuất rượu....................................................................................... 16
2.7.2 Trong sản xuất bia ......................................................................................... 16
2.7.1 Trong công nghệ sản xuất bánh mì................................................................. 17
2.7.1 Trong sản xuất bánh kẹo ................................................................................ 17
2.7.1 Trong sản xuất siro và các sản phẩm chứa đường.......................................... 17
CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM ............... 18
3.1 Phương tiện thí nghiệm................................................................................... 18
3.1.1 Địa điểm ....................................................................................................... 18
3.1.2 Thời gian....................................................................................................... 18
3.1.3 Nguyên liệu ................................................................................................... 18
3.1.4 Hoá chất ...................................................................................................... 18
3.1.5 Trang thiết bị ................................................................................................ 18
2.1 Phương pháp thí nghiệm ................................................................................ 19
2.1.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát hoạt lực của chế phẩm enzyme amylase thương mại đến
quá trình thủy phân tinh bột.................................................................................... 19
2.2.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của loại enzyme amylase, nồng độ enzyme, pH
và nhiệt độ đến quá trình thuỷ phân nếp than.......................................................... 20
CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................ 23
4.1 Xác định hoạt tính của enzyme thương mại .................................................. 23
4.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ, pH, nồng độ enzyme đến khả năng
thủy phân của enzyme .......................................................................................... 24
4.2.1 Kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ, pH, nồng độ enzyme đến khả năng thủy phân của
enzyme α-amylase có nguồn gốc từ vi khuẩn Bacillus ............................................. 24
4.2.2 Kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ, pH, nồng độ enzyme đến khả năng thủy phân của
enzyme glucoamylase có nguồn gốc từ nấm mốc Aspergillus và vi khuẩn Bacillus.. 29
4.2.3 Kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ, pH, nồng độ enzyme đến khả năng thủy phân của
enzyme glucoamylase có nguồn gốc từ nấm mốc Aspergillus niger ......................... 35
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiLuận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm-Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng v
4.3 So sánh khả năng thủy phân của loại enzyme để ứng dụng cho quá trình lên men
............................................................................................................................... 40
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ............................................................ 41
5.1 Kết luận ........................................................................................................... 41
5.2 Đề nghị............................................................................................................. 41
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 42
PHỤ LỤC .............................................................................................................. ixLuận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm-Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng vi
DANH SÁCH HÌNH
Hình1 : Nguyên liệu nếp than.................................................................................. 2
Hình 2: Cấu trúc của anthocyanin ........................................................................... 2
Hình 3: Các loại enzyme endoamylase và exoamylase............................................ 4
Hình 4: Hoạt động phân cắt liên kết α-1,4 và α-1,6-glucosid của amylase............... 10
Hình 5: Cơ chế tác dụng của hệ enzyme amylase................................................... 10
Hình 6: Cơ chế tác dụng của β-amylase lên tinh bột................................................ 14
Hình 7: Nếp sau khi nghiền nhỏ.............................................................................. 23
Hình 8: Mẫu xác định hoạt lực của 3 loại enzyme................................................... 23
Hình 9: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ brix theo thời gian thủy phân ở pH = 5, nồng độ
0,5ml/50g................................................................................................................ 24
Hình 10: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ brix theo thời gian thủy phân ở pH = 5,5 và nhiệt
độ 650C 25
Hình 11: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ brix theo thời gian thủy phân ở nồng độ
2,5ml/50g và nhiệt độ 700C.................................................................................... 26
Hình 12: Độ brix của dịch thủy phân khi sử dụng enzyme nồng độ 0,5ml/50g ........ 27
Hình 13: Độ brix của dịch thủy phân khi sử dụng enzyme nồng độ 1,5ml/50g ........ 27
Hình 14: Độ brix của dịch thủy phân khi sử dụng enzyme nồng độ 2,5ml/50g ........ 27
Hình 15: Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến độ Brix đạt được sau quá trình thủy phân
tinh bột ở nồng độ 2,5ml/50g trong không gian....................................................... 28
Hình 16: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ brix theo thời gian thủy phân ở pH = 3,5; nồng
độ 0,5ml/50g........................................................................................................... 29
Hình 17: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ brix theo thời gian thủy phân ở pH = 3,5 và nhiệt
độ 600C 30
Hình 18: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ brix theo thời gian thủy phân ở nồng độ
1,5ml/50g và nhiệt độ 600C.................................................................................... 31
Hình 19: Độ brix của dịch thủy phân khi sử dụng enzyme nồng độ 0,5ml/50g ........ 32
Hình 20: Độ brix của dịch thủy phân khi sử dụng enzyme nồng độ 1,5ml/50g ........ 32
Hình 21: Độ brix của dịch thủy phân khi sử dụng enzyme nồng độ 2,5ml/50g ........ 33
Hình 22: Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến độ Brix đạt được sau quá trình thủy phân
tinh bột ở nồng độ 0,5ml/50g trong không gian....................................................... 33
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiLuận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm-Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng vii
Hình 23: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ brix theo thời gian thủy phân ở pH = 4,5, nồng
độ 0,5ml/50g........................................................................................................... 34
Hình 24: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ brix theo thời gian thủy phân ở pH = 4 và nhiệt
độ 600C 35
Hình 25: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ brix theo thời gian thủy phân ở nồng độ
0,5ml/50g và nhiệt độ 600C.................................................................................... 36
Hình 26: Độ brix của dịch thủy phân khi sử dụng enzyme nồng độ 0,5ml/50g ........ 37
Hình 27: Độ brix của dịch thủy phân khi sử dụng enzyme nồng độ 1,5ml/50g ........ 37
Hình 28: Độ brix của dịch thủy phân khi sử dụng enzyme nồng độ 2,5ml/50g ........ 38
Hình 29: Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến độ Brix đạt được sau quá trình thủy phân
tinh bột ở nồng độ 0,5ml/50g trong không gian....................................................... 38
Hình 30: Đồ thị hàm lượng chất tan thu được trong dịch lọc và hàm lượng đường trong bã
của enzyme từ nguồn khác nhau............................................................................. 40Luận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm-Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng viii
DANH SÁCH BẢNG
Bảng 1:Thành phần hóa học của gạo nếp than......................................................... 3
Bảng 2: Khả năng chịu nhiệt của enzyme amylase .................................................. 11
Bảng 3: Khả năng chịu nhiệt của α-amylase từ các nguồn khác nhau ...................... 11
Bảng 4: Hoạt độ của enzyme amylase ..................................................................... 24
Bảng 5: Kết quả thống kê ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng thủy phân của enzyme α-
amylase có nguồn gốc từ vi khuẩn bacillus ............................................................. 24
Bảng 6: Kết quả thống kê ảnh hưởng của nồng độ đến khả năng thủy phân của enzyme α-
amylase có nguồn gốc từ vi khuẩn bacillus ............................................................. 25
Bảng 7: Kết quả thống kê ảnh hưởng của pH đến khả năng thủy phân của enzyme α-
amylase có nguồn gốc từ vi khuẩn bacillus ............................................................. 26
Bảng 8: Kết quả thống kê ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng thủy phân của enzyme
glucoamylase từ Aspergillus và Bacillus ................................................................. 29
Bảng 9: Kết quả thống kê ảnh hưởng của nồng độ đến khả năng thủy phân của enzyme
glucoamylase từ Aspergillus và Bacillus ................................................................. 31
Bảng 10: Kết quả thống kê ảnh hưởng của pH đến khả năng thủy phân của enzyme
glucoamylase từ Aspergillus và Bacillus ................................................................. 32
Bảng 11: Kết quả thống kê ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng thủy phân của enzyme
glucoamylase có nguồn gốc từ aspergillus niger..................................................... 35
Bảng 12: Kết quả thống kê ảnh hưởng của nồng độ đến khả năng thủy phân của enzyme
glucoamylase từ Aspergillus niger .......................................................................... 36
Bảng 13: Kết quả thống kê ảnh hưởng của pH đến khả năng thủy phân của enzyme
glucoamylase từ Aspergillus niger .......................................................................... 37
Bảng 14: So sánh khả năng thủy phân của enzyme................................................. 39
Bảng 15: Hiệu suất thủy phân của các loại enzyme ................................................. 40
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiLuận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm-Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 1
CHƯƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1 Đặt vấn đề
Ngày nay với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, nhiều sản phẩm lên men
truyền thống đã được nghiên cứu sâu về mặt khoa học và kỹ thuật sản xuất. Ở các nước
trong khu vực hiện nay đã nghiên cứu cải tiến thành công chất lượng rượu cổ truyền được
áp dụng sản xuất với qui mô công nghiệp, phân phối rộng rãi trên thế giới như rượu Sakê
của Nhật, rượu Mao Đài của Trung Quốc.
Ở Việt Nam thức uống lên men truyền thống cũng rất đa dạng, từ rượu Cần ở các dân tộc
miền núi Tây Nguyên đến rượu đế, rượu nếp than của người Kinh. Nhiều địa phương đã
sản xuất các loại rượu nổi tiếng như rượu làng Vân ở miền Bắc, rượu Gò Đen, rượu Xuân
Thạnh ở miền Nam được nhiều người ưa chuộng.
Trong các loại rượu lên men truyền thống kể trên thì rượu nếp than là một loại rượu khá
đặc biệt. Sản phẩm là kết quả của quá trình lên men không chưng cất nguyên liệu nếp mà
thành. Tuy nhiên do nhân dân ta sản xuất theo phương pháp truyền thống (sử dụng bánh
men thuốc bắc) nên chất lượng rượu không ổn định, năng suất rượu không cao vì trong
thành phần bánh men thuốc bắc chứa nấm mốc, nấm men và vi khuẩn mà chúng ta không
thể kiểm soát được số lượng của chúng trong bánh men chính vì vậy mà làm cho chất
lượng và hiệu suất rượu không ổn định. Mặt khác thời gian sản xuất cũng rất dài do phải
mất thời gian khoảng 3 ngày để nấm mốc chuyển hóa tinh bột thành đường và khoảng 4
ngày để nấm men chuyển hóa đường thành rượu.
Với việc ứng dụng phương pháp enzyme để thay thế nấm mốc ở giai đoạn đường hóa có
thể rút ngắn được thời gian sản xuất cũng như đảm bảo được chất lượng rượu do ít bị
nhiễm vi sinh vật lạ và ít tốn kém lượng chất khô, vì vậy sẽ giảm được chi phí cho quá
trình sản xuất, đảm bảo chất lượng sản phẩm và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm này.
Từ những lí do trên việc ứng dụng phương pháp enzyme trong sản xuất rượu vang nếp
than cần được quan tâm và nghiên cứu.
1.2 Mục tiêu
- Khảo sát hoạt lực của chế phẩm enzyme amylase từ nấm mốc đến quá trình thuỷ phân
tinh bột.
- Khảo sát ảnh hưởng của loại enzyme (α-amylase, glucoamylase từ vi khuẩn và nấm
mốc), nồng độ enzyme và nhiệt độ đến quá trình thuỷ phân tinh bột.Luận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm-Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 2
CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1 Giới thiệu chung về nếp than
Nguyên liệu thường được sử dụng để sản xuất rượu là các loại ngũ cốc vì chứa hàm lượng
tinh bột rất cao. Trong đó gạo, nếp là hai nguyên liệu quan trọng với hàm lượng tinh bột
trên 70% được sử dụng rộng rãi trong sản xuất rượu.
Gạo nếp than là một loại gạo đặc biệt được trồng ở
nhiều vùng Nam bộ, vì thế loại rượu này là đặc sản
của vùng Nam bộ. Tên khoa học là Oryza Sativa
Tamaka. Gạo nếp than gồm 4 loại:
-Nếp cẩm Đức Hòa
- Nếp đen Khánh Vinh
- Nếp than Long Đất
- Lúa lứt nếp cẩm
Các loại lúa này có năng suất không cao, thường chỉ đạt 2,8 – 3,3 tấn/ha.
Hiện nay dân vùng Đồng bằng Nam bộ phân loại nếp than theo màu sắc hạt gạo. Theo
cách này nếp than được chia thành 2 loại:
- Nếp than đen huyền
- Nếp than hồng đỏ
Màu sắc của nếp than đó là màu anthocyanin, nó dễ dàng hòa tan trong nước và cho màu
sắc đẹp tự nhiên. Anthocyanin là những glucozit do gốc đường glucose, glactose... kết
hợp với gốc aglucon có màu (anthocyanidin).
Hình 2: Cấu trúc của anthocyanin
Anthocyanin tinh khiết ở dạng tinh thể hay vô định hình là hợp chất khá phân cực nên
tan tốt trong dung môi phân cực. Màu sắc của anthocyanin luôn thay đổi phụ thuộc vào
pH, các chất màu có mặt và nhiều yếu tố khác, tuy nhiên màu sắc của anthocyanin thay
đổi phát triển nhất phụ thuộc vào pH môi trường. Thông thường khi pH < 7 các anthocyanin
Hình1 : Nguyên liệu nếp than
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiLuận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm-Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 3
có màu đỏ, khi pH > 7 thì có màu xanh. Ở pH = 1 các anthocyanin thường ở dạng muối
oxonium màu cam đến đỏ, ở pH = 4 - 5 chúng có thể chuyển về dạng bazơ cacbinol hay
bazơ chalcon không màu, ở pH = 7 - 8 lại về dạng bazơ quinoidal anhydro màu xanh.
Tuy khác nhau về màu sắc bên ngoài, nhưng các loại nếp than có thành phần hóa học
không khác nhiều.
Bảng 1: Thành phần hóa học của gạo nếp than
Thành phần Hàm lượng
Nước
Protein
Lipid
Glucid
Acid hữu cơ
Tro
14
8,2
1,5
74,9
0,6
0,8
Nguyễn Đức Lượng,2003
2.2 Giới thiệu chung về enzyme amylase
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. Amylase thủy
phân tinh bột, glycogen và các dextrinh thành glucose, maltose và dextrin mạch ngắn.
Amylase tìm thấy trong tuyến nước bọt, trong dịch tiêu hóa của người và động vật, trong
hạt nảy mầm, trong sản phẩm trao đổi chất của nấm mốc, nấm men và vi khuẩn. Trong đó
amylase được thu nhận từ malt với số lượng nhiều nhất.
Dựa theo tính chất và cơ chế tác dụng lên tinh bột của amylase người ta phân biệt amylase
ra các loại: α-amylase, β-amylase, γ-amylase (glucoamylase), oligo-1,6-glucozidase
(dextrinase),…
Enzyme amylase cũng như các enzyme khác đều có bản chất là protein được sinh vật tổng
hợp nên và tham gia vào các phản ứng sinh học.
2.3 Cấu trúc phân tử amylase
2.3.1 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 ( đơn cấu tử).
Hiện nay, người ta biết có sáu loại enzyme được xếp thành hai nhóm là endoamylase
(enzyme nội bào) và exoamylase (enzyme ngoại bào).
- Endoamylase: gồm α–amylase và nhóm enzyme khử nhánh. Nhóm enzyme khử
nhánh được chia thành hai loại: khử trực tiếp là pullulanase (α-dextrin-6-Luận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm-Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 4
glucanohydrolase); khử gián tiếp là transglucosidase. Các enzyme này thủy phân các liên
kết bên trong chuỗi polysaccharide.
- Exoamylase: gồm β-amylase và γ-amylase. Đây là những enzyme thủy phân tinh
bột từ đầu không khử của chuỗi polysacchride.
Amylase
Exoamylase Endoamylase
β-amylase γ-amylase Enzyme khử nhánh α -amylase
Khử trực tiếp Khử gián tiếp
α-dextrin-6-glucanohydrolase Oligo-1,6- glucosidas
(pullulanase) (transglucosilase)
Và amylo-1,6-glucosidase
Hình 3: Các loại enzyme endoamylase và exoamylase
2.3.2 Trung tâm hoạt động của enzyme
Enzyme amylase nói riêng hay tất cả các enzyme nói chung đều là loại protein đặc biệt.
Ngoài cấu trúc giống như cấu trúc bình thường của một protein, enzyme còn có cấu trúc
rất đặc biệt liên quan đến hoạt động của enzyme. Không phải toàn bộ enzyme tham gia
vào hoạt động xúc tác mà chỉ có những bộ phận rất đặc biệt mang tính đặc hiệu trong
phân tử protein mới tham gia xúc tác phản ứng. Bộ phận đặc biệt này được gọi là trung
tâm hoạt động của enzyme.
Đối với enzyme amylase trung tâm hoạt động của nó thường là những nhóm chức như: -
NH2, - COOH, - SH… Ngoài ra để thực hiện được chức năng của mình enzyme amylase
còn phải trải qua vai trò trung gian của phân tử H2O.
2.3.3 Tính đặc hiệu của enzyme
Tính đặc hiệu là 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 hay một loại cơ chất nhất định và
đối với một phản ứng hóa học nhất định. Tính chất xúc tác đặc hiệu đó gọi là tính đặc hiệu
của enzyme. Tính đặc hiệu là một trong những tính chất cơ bản nhất của enzyme. 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,…
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiLuận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm-Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 5
2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của amylase
2.4.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến phản ứng của enzyme
Nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến phản ứng của enzyme. Tốc độ phản ứng của enzyme
tăng khi nhiệt độ tăng. Tốc độ phản ứng của enzyme không phải lúc nào cũng tỉ lệ thuận
với nhiệt độ phản ứng. Tốc độ phản ứng chỉ tăng đến một giới hạn nhiệt độ nhất định.
Vượt quá nhiệt độ đó, tốc độ phản ứng enzyme sẽ giảm và làm enzyme vô hoạt. Nhiệt độ
tương ứng với tốc độ phản ứng enzyme cao nhất được gọi là nhiệt độ tối ưu. Phần lớn
enzyme hoạt động phát triển nhất ở nhiệt độ 400C – 500C. Nhiệt độ này tối ưu của enzyme
khác nhau sẽ khác nhau.
Nếu đưa nhiệt độ cao hơn mức nhiệt độ tối ưu, hoạt tính của enzyme sẽ bị giảm. Khi đó
enzyme không còn khả năng phục hồi hoạt tính. Nhiệt độ tối ưu của một enzyme phụ
thuộc rất nhiều vào sự có mặt của cơ chất, kim loại, pH và các chất bảo vệ. Người ta
thường sử dụng yếu tố nhiệt độ để điều khiển hoạt động của enzyme và tốc độ phản ứng
trong chế biến và bảo quản thực phẩm.
2.4.2 Ảnh hưởng của pH đến phản ứng của enzyme
pH môi trường thường ảnh hưởng đến mức độ ion hoá cơ chất, enzyme và đặc biệt ảnh
hưởng đến độ bền của enzyme. Chính vì thế pH có ảnh hưởng rất mạnh đến phản ứng của
enzyme.
Nhiều enzyme hoạt động rất mạnh ở pH trung tính. Tuy nhiên cũng có nhiều enzyme hoạt
động ở pH acid yếu. Một số khác lại hoạt động mạnh ở pH kiềm và cả pH acid. pH tối ưu
cũng phụ thuộc vào nhiệt độ, khi tăng nhiệt độ phản ứng thì pH tối ưu sẽ chuyển dịch về
phía lớn hơn.
Người ta thường sử dụng ảnh hưởng của pH để điều hòa phản ứng trong bảo quản, chế
biến thực phẩm.
2.4.3 Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất đến phản ứng của enzyme
Enzyme tham gia quá trình xúc tác tạo phức hợp enzyme – cơ chất (ES). Trong trường
hợp đơn giản nhất, phản ứng chỉ có một cơ chất (S), enzyme (E) xúc tác cho sự chuyển
hóa cơ chất tạo thành một sản phẩm (P), phản ứng xảy ra như sau.
E+S K1 ES K3 P + E
K2
K1 : hằng số vận tốc phản ứng tạo ES.
K2 : hằng số vận tốc phân ly ES tạo cơ chất ban đầu.
K3 : hằng số phân ly phức hợp ES tạo sản phẩm P.Luận văn Tốt nghiệp khóa 28-2007 Trường Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm-Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 6
Mối quan hệ giữa vận tốc phản ứng do enzyme xúc tác và nồng độ cơ chất được biểu diễn
theo phương trình Michaelis – Menten như sau:
Vmax
v =
K
m +
Trong đó:
- v : vận tốc phản ứng
- K
m : hằng số Michaelis – Menten
- Vm : vận tốc phản ứng cực đại
- : nồng độ cơ chất
Trong đó v là hàm số của , đồ thị có dạng nhánh hyperbol vuông góc:
CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
5.1 Kết luận
Qua thời gian tiến hành thí nghiệm, tổng hợp kết quả thu nhận được chúng tui có một số
kết luận như sau:
- Nồng độ tối ưu đối với enzyme amylase từ Bacillus, từ Aspergillus niger là 2,5ml/50g
còn đối với nguồn từ hỗn hợp vi khuẩn Bacillus và nấm mốc Aspergillus là 1,5ml/50g.
- Nhiệt độ thủy phân tối ưu đối với enzyme từ Aspergillus niger, từ Bacillus và
Aspergillus là 700C còn đối với enzyme có nguồn gốc từ vi khuẩn Bacillus thì nhiệt độ tối
ưu là 700C và 750C.
- pH thích hợp cho phản ứng thủy phân tinh bột của enzyme từ Bacillus pH 5,5; từ
Bacillus và Aspergillus là pH 3,5 còn đối với enzyme có nguồn gốc từ Aspergillus niger là
pH 5,5.
- Từ các thông số tối ưu đã khảo sát trên enzyme từ 3 nguồn khác nhau, tiến hành thí
nghiệm ở các điều kiện tối thích của enzyme, nhận thấy khả năng thủy phân nếp than của
enzyme có nguồn gốc từ vi khuẩn Bacillus đạt được hiệu suất cao hơn.
5.2 Đề nghị
Qua thời gian nghiên cứu và tiến hành thí nghiệm, do thời gian có hạn nên chúng tui chưa
phân tích được hàm lượng glucose có trong chất tan thu được. Do vậy, chúng tui có một
số ý kiến sau:
- Tiến hành xác định hàm lượng đường glucose có trong chất tan để xem với lượng
đường có trong dịch thủy phân như thế có đủ để cho nấm men phát triển và tạo ra rượu
không.
- Khảo sát khả năng thủy phân nếp than khi kết hợp giữa hai enzyme α-amylase từ
Bacillus và glucoamylase từ Aspergillus niger.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links
Tags: các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của enzyme trong sản xuất rượu vang., ảnh hưởng của nhiệt độ đến vận tốc xúc tác enzyme, ảnh hưởng của quá trình thủy phân tinh bột, ỨNG DỤNG CỦA ENZYME AMYLASE TRONG CÔNG nghệ sinh học, đặc tính và cơ chế của enzyme glucoamylase, ứng dụng của nhiệt độ và ph đối với enzyme, Thực tập hóa sinh khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động enzyme, ứng dụng của ảnh hưởng của nhiệt độ bằng enzyme, ứng dụng của các loại nồng độ hóa học vào sản xuất nông nghiệp, khảo sát ảnh hưởng của nồng độ cơ chất lên tốc dộ thủy giải của amylase, thí nghiệm ảnh hưởng của nhiệt độ đến enzyme amylase, phân tích các yếu tố đến vận tốc của enzyme, các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình thủy phân tinh bột, các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình thủy phân của tinh bột
Last edited by a moderator: