Bộ môn Công nghệ hóa học - Chuyên đề: Enzyme Amylase và các ứng dụng - Lớp DH06HH

Trường ĐH Nông lâm TP.HCM Bộ môn Công nghệ hóa học Lớp DH06HH 10/2008 CÔNG NGHỆ HÓA SINH ENZYME 1 Chuyên đề ENZYME AMYLASE VÀ CÁC ỨNG DỤNG 2 GVHD: ThS. Đinh Ngọc Loan SVTH: Phạm Thị Quỳnh Anh 06139007 Lê Giang Hạnh 06139038 Trương Thị Thùy Linh 06139038 Trần Thị Kim Loan 06139076 Nguyễn Thị Hồng Nhung 06141036 Đào Lê Thanh Phú 06139117 Võ Yến Phương 06139125 3 ENZYME AMYLASE VÀ CÁC ỨNG DỤNG NHÓM 1 - DH06HH MỤC LỤC 1. TỔNG QUAN VỀ ENZYME AMYLASE 1.1. Amylase là gì? 1.2. Phân loại 1.3. Đặc tính 1.4. Cơ chế tác dụng 2. ỨNG DỤNG 2.1. Chế biến thực phẩm gia súc 2.2. Dược phẩm 2.3. Công nghiệp dệt 2.4. Sản xuất bia 2.5. Sản xuất HFCS TÀI LIỆU THAM KHẢO 4 ENZYME AMYLASE VÀ CÁC ỨNG DỤNG NHÓM 1 - DH06HH TỔNG QUAN 5 ENZYME AMYLASE VÀ CÁC ỨNG DỤNG NHÓM 1 - DH06HH 1.1. AMYLASE LÀ GÌ? Amylase là một hệ enzyme rất phổ biến trong thế giới sinh vật. Các enzyme này thuộc nhóm enzyme thủy phân, xúc tác phân giải liên kết nội phân tử trong nhóm polysaccharide với sự tham gia của nước: RR’ + H-OH  RH + R’OH 6 ENZYME AMYLASE VÀ CÁC ỨNG DỤNG NHÓM 1 - DH06HH 1.1. AMYLASE LÀ GÌ? Có 6 loại enzyme được xếp vào 2 nhóm: + Endoamylase (enzyme nội bào) + Exoamylase (enzyme ngoại bào) Cơ chất tác dụng của amylase là tinh bột và glycogen 7 ENZYME AMYLASE VÀ CÁC ỨNG DỤNG NHÓM 1 - DH06HH 1.2. PHÂN LOẠI Enzym α - amylase(EC 3.2.1.1) hay α – 1-4 – glucanohydrolase. 8 ENZYME AMYLASE VÀ CÁC ỨNG DỤNG NHÓM 1 - DH06HH 1.2. PHÂN LOẠI Enzyme Pullulanase (EC 3.2.1.41) hay α - dextrin 6 – glucosidase. 9 ENZYME AMYLASE VÀ CÁC ỨNG DỤNG NHÓM 1 - DH06HH 1.2. PHÂN LOẠI Enzyme Isoamylase (EC 3.2.1.68) hay glycogen 6 – glucanohydrolase. 10 ENZYME AMYLASE VÀ CÁC ỨNG DỤNG NHÓM 1 - DH06HH 1.2. PHÂN LOẠI Enzyme β – amylase (EC 3.2.1.2). 11 ENZYME AMYLASE VÀ CÁC ỨNG DỤNG NHÓM 1 - DH06HH 1.2. PHÂN LOẠI Enzyme γ - amylase (EC 3.2.1.3) hay glucose amylase. 12 ENZYME AMYLASE VÀ CÁC ỨNG DỤNG NHÓM 1 - DH06HH 1.2. PHÂN LOẠI Amylo - 1,6 – glucosidase (EC 3.2.1.33) hay dextrin – 1,6 – glucanhydrolaza 13 ENZYME AMYLASE VÀ CÁC ỨNG DỤNG NHÓM 1 - DH06HH Thủy phân tinh bột -> dextrin + một ít maltoza. Dextrin có khả năng họat hóa cao đặc trưng cho tính chất của enzyme này Phân tử có 1 - 6 nguyên tử C, tham gia vào sự hình thành ổn định cấu trúc bậc 3 của enzyme -> tính bền nhiệt của enzyme 1.3. ĐẶC TÍNH 14 ENZYME AMYLASE VÀ CÁC ỨNG DỤNG NHÓM 1 - DH06HH α - amylase của sinh vật có những đặc tính rất đặc trưng về cơ chế tác động, chuyển hóa tinh bột, khả năng chịu nhiệt + Thể hiện họat tính trong vùng axit yếu: - nấm mốc: pH = 4,5 - 4,9 - vi khuẩn: pH = 5,9 - 6,1. pH<3 vô hoạt trừ enzyme của Asp.Niger pH = 2,5 - 2,8 1.3. ĐẶC TÍNH 15 ENZYME AMYLASE VÀ CÁC ỨNG DỤNG NHÓM 1 - DH06HH + α - amylase của nấm mốc có khả năng dextrin hóa cao tạo ra một lượng lớn glucoza và maltoza. + t o tối thích cho hoạt động xúc tác của α - amylase từ các nguồn khác nhau cũng không đồng nhất. Trong dung dịch đệm pH = 4,7; α - amylase của Asp. Oryzae rất nhạy với tác động của nhiệt độ cao, thậm chí ở 40 o C trong 3 giờ hoạt lực dextrin hóa của nó chỉ còn 22 - 29%, hoạt lực đường hóa còn 27 -85%. Ở 50 o C trong 2 giờ, α - amylase của nấm sợi này bị vô hoạt hoàn toàn. 1.3. ĐẶC TÍNH 16 ENZYME AMYLASE VÀ CÁC ỨNG DỤNG NHÓM 1 - DH06HH 1.4. CƠ CHẾ TÁC DỤNG Các giai đoạn của QT thủy phân tinh bột của α-amylase * Giai đoạn dextrin hóa: Tinh bột dextrin phân tử lượng thấp * Giai đoạn đường hóa: Dextrin  tetra và trimaltose  disaccharide và monosaccharide Amylase  oligosacharide  poliglucose Maltose  maltotriose  maltotetrose α-amylase 17 ENZYME AMYLASE VÀ CÁC ỨNG DỤNG NHÓM 1 - DH06HH ỨNG DỤNG 18 ENZYME AMYLASE VÀ CÁC ỨNG DỤNG NHÓM 1 - DH06HH Trong chế biến thức ăn gia súc, thành phần ngũ cốc chiếm một khối lượng rất lớn. Trong khối lượng này, thành phần tinh bột rất cao. Để tăng hiệu suất sử dụng năng lượng từ nguồn tinh bột, người ta thường cho thêm enzyme amylase vào. Enzyme amylase sẽ tham gia phân giải tinh bột tạo thành đường, giúp cho quá trình chuyển hóa tinh bột tốt hơn. 2.1. CB THỰC PHẨM GIA SÚC 19 ENZYME AMYLASE VÀ CÁC ỨNG DỤNG NHÓM 1 - DH06HH Nguồn: vi khuẩn Bacillus subtilis . Ưu điểm là bền hơn trong môi trường acid của dạ dày so với diastase (amylase) lấy từ động vật và vi nấm. Amylase được sử dụng: + phối hợp với coenzyme A, cytocrom C, ATP, carboxylase để chế thuốc điều trị bệnh tim mạch, bệnh thần kinh + phối hợp với enzyme thủy phân để chữa bệnh thiếu enzyme đường tiêu hóa 2.2. DƯỢC PHẨM 20 ENZYME AMYLASE VÀ CÁC ỨNG DỤNG NHÓM 1 - DH06HH 5. Ando s  21 Neopeptine 22 Tác dụng: để tẩy tinh bột và làm cho vải mềm. Thường sử dụng khoảng 0,3 - 0,6 g/l dung dịch và thời gian xử lý 5 - 15 phút ở nhiệt độ 90 o C. Ngoài chế phẩm enzyme amylase có nguồn gốc từ vi khuẩn, hiện nay người ta đã quan tâm đến việc sử dụng amylase từ nấm sợi. 2.3. CÔNG NGHIỆP DỆT 23 ENZYME AMYLASE VÀ CÁC ỨNG DỤNG NHÓM 1 - DH06HH 2.3. CÔNG NGHIỆP DỆT Kéo sợi, chải , ghép, đánh Hồ sợi Dệt vải Giũ hồ Nguyên liệu đầu H 2 O, tinh bột, phụ gia Enzyme, NaOH 24 ENZYME AMYLASE VÀ CÁC ỨNG DỤNG NHÓM 1 - DH06HH 2.4. SẢN XUẤT BIA QUY TRÌNH 25 ENZYME AMYLASE VÀ CÁC ỨNG DỤNG NHÓM 1 - DH06HH Đại mạch (malt) 26 ENZYME AMYLASE VÀ CÁC ỨNG DỤNG NHÓM 1 - DH06HH Sơ đồ sản xuất bia Xay, nghiền Đường hóa (nấu nha) Lọc dịch đường H 2 O, phụ gia H 2 O 27 ENZYME AMYLASE VÀ CÁC ỨNG DỤNG NHÓM 1 - DH06HH HFCS (High Fructose Corn Syrup) là một nhóm bất kì của corn syrup mà trải qua quá trình enzyme để làm tăng hàm lượng fructose và sau đó được pha trộn với corn syrup sạch (100% glucose) để tạo thành dạng cần thiết . 2.5. SẢN XUẤT HFCS 28 ENZYME AMYLASE VÀ CÁC ỨNG DỤNG NHÓM 1 - DH06HH Nguyên nhân chính là : + rẻ ở Mỹ , phụ thuộc vào giá cả của bắp và đường . + dễ dùng để pha trộn và di chuyển bởi vì nó ở dạng lỏng . Các dạng phổ biến của HFCS: + HFCS 90 + HFCS 55 + HFCS 42 29 ENZYME AMYLASE VÀ CÁC ỨNG DỤNG NHÓM 1 - DH06HH Quá trình enzyme làm thay đổi 100% glucose syrup bắp => HFCS 90 theo các bước sau : + Tinh bột bắp được xử lý bằng α -amylase để sản xuất chuỗi đường ngắn hơn gọi là oligosaccharides . + Glucoseamylase phá vỡ những chuỗi đường để sản xuất đường đơn glucose. + Xylose isomerase biến đổi glucose =>hỗn hợp có khoảng 42% fructose và 50- 52% glucose với một vài loại đường được hòa trộn. + Hỗn hợp 42 - 43% fructose glucose phải chịu qua một bước sắc kí lỏng nơi mà fructose sẽ được làm giàu đến xấp xỉ 90%. 30 ENZYME AMYLASE VÀ CÁC ỨNG DỤNG NHÓM 1 - DH06HH 31 ENZYME AMYLASE VÀ CÁC ỨNG DỤNG NHÓM 1 - DH06HH www.en.wikipedia.org www.mrc-lmb.cam.ac.uk www.schmohz.com www.baigiang.bachkim.vn www.elearning.hueuni.edu.vn www.thuocbietduoc.com.vn ThS. Đinh Ngọc Loan, ThS. Nguyễn Minh Xuân Hồng, ThS. Phan Tại Huân, Ks. Trần Vũ Huy. Giáo trình Công nghệ hóa sinh enzyme. 2007 TÀI LIỆU THAM KHẢO 32 ENZYME AMYLASE VÀ CÁC ỨNG DỤNG NHÓM 1 - DH06HH