Nghiên cứu khả năng sử dụng các chế phẩm enzyme để dịch hóa và thủy phân tinh bột trong sản xuất rượu nếp than

Ĉ̩i h͕c C̯n Th˯ Lu̵n văn T͙t nghi͏p khóa 29-2008 Chuyên ngành công ngh͏ th͹c pẖm – Khoa Nông Nghi͏p và Sinh H͕c Ͱng Dͭng i Luұn văn này ÿính kèm theo ÿây, vӟi tӵa ÿӅ tài: ³Nghiên cͱu kh̫ năng s͵ dͭng các ch͇ pẖm enzyme ÿ͋ d͓ch hóa và thͯy phân tinh b͡t trong s̫n xṷt r˱ͫu n͇p than´ do NguyӉn TiӃn thӵc hiӋn và báo cáo, ÿã ÿѭӧc hӝi ÿӗng chҩm luұn văn thông qua. Giáo viên hѭӟng dүn Giáo viên phҧn biӋn Lý NguyӉn Bình Cҫn Thѫ, ngày….tháng ….năm 2008 CHӪ TӎCH HӜI ĈӖNG Tr˱ͥng Ĉ̩i h͕c C̯n Th˯ Lu̵n văn T͙t nghi͏p khóa 29-2008 Chuyên ngành công ngh͏ th͹c pẖm – Khoa Nông Nghi͏p và Sinh H͕c Ͱng Dͭng i /ӠI CҦM TҤ ...Ñ&Ð… QuyӇn luұn văn này là kӃt quҧ sau 3 tháng nghiên cӭu tҥi phòng thí nghiӋm Bӝ môn Công nghӋ Thӵc phҭm – Khoa Nông nghiӋp & Sinh Hӑc Ӭng Dөng – Trѭӡng Ĉҥi hӑc Cҫn Thѫ. Có ÿѭӧc kӃt quҧ này là nhӡ vào sӵ giúp ÿӥ tұn tình cӫa thҫy hѭӟng dүn, thҫy cô bӝ môn Công NghӋ Thӵc Phҭm, Các chӏ cao hӑc và bҥn bè cùng khoá. Xin chân thành cҧm ѫn toàn thӇ quý thҫy cô Trѭӡng Ĉҥi hӑc Cҫn Thѫ và ÿһc biӋt là quý Thҫy Cô trong Khoa Nông NghiӋp & Sinh Hӑc Ӭng Dөng ÿã tұn tình truyӅn ÿҥt nhӳng kiӃn thӭc quý báu cho tôi trong suӕt nhӳng năm tháng hӑc tұp tҥi trѭӡng. Xin chân thành cҧm ѫn thҫy Lý NguyӉn Bình trѭӣng Bӝ môn Công nghӋ thӵc phҭm – Khoa Nông nghiӋp & Sinh hӑc ӭng dөng – Trѭӡng Ĉҥi hӑc Cҫn Thѫÿã trӵc tiӃp Kѭӟng dүn và tұn tình giúp ÿӥ tôi trong suӕt thӡi gian thӵc hiӋn ÿӅ tài. Xin chân thành cҧm ѫn toàn thӇ quý Thҫy Cô thuӝc bӝ môn Công nghӋ Thӵc phҭm, các anh chӏ phө trách phòng thí nghiӋm, ÿã ÿӝng viên, giúp ÿӥ và tҥo ÿLӅu kiӋn thuұn lӧi ÿӇ tôi hoàn thành tӕt ÿӅ tài luұn văn này. Xin chân thành cҧm ѫn chӏ NguyӉn Thӏ Giang Thanh và tұp thӇ các bҥn hӑc cùng khoá ÿã giúp ÿӥ, ÿóng góp ý kiӃn và tҥo ÿLӅu kiӋn thuұn lӧi ÿӇ tôi hoàn thành tӕt ÿӅ tài luұn văn này. Kính chúc toàn thӇ quý thҫy cô, các chӏ cao hӑc và các bҥn cùng khoá sӭc khӓe, thành công và hҥnh phúc trong cuӝc sӕng. Cҫn Thѫ, ngày 25 tháng 6 Qăm 2008 Sinh viên NguyӉn TiӃn Tr˱ͥng Ĉ̩i h͕c C̯n Th˯ Lu̵n văn T͙t nghi͏p khóa 29-2008 Chuyên ngành công ngh͏ th͹c pẖm – Khoa Nông Nghi͏p và Sinh H͕c Ͱng Dͭng ii TÓM LѬӦC ...Ñ&Ð… Vӟi mong muӕn sӱ dөng các nguӗn chӃ phҭm enzyme thѭѫng mҥi ÿӇ thӫy phân tinh bӝt nӃp than ӣ giai ÿRҥn dӏch hoá và ÿѭӡng hóa trong quá trình sҧn xuҩt rѭӧu nӃp than nhҵm rút ngҳn thӡi gian ÿѭӡng hóa, nâng cao hiӋu suҩt, tiӃt kiӋm nguyên liӋu. Trên cѫ sӣ tham khҧo các tài liӋu và các thí nghiӋm thăm dò trѭӟc ÿó, ÿӅ tài ÿã tiӃn hành nghiên cӭu các thí nghiӋm sau: 1. Khҧo sát ҧnh hѭӣng cӫa pH và nhiӋt ÿӝÿӃn hoҥt tính enzyme Į-amylase trong quá trình thӫy phân tinh bӝt trong nguyên liӋu nӃp than. 2. Khҧo sát ҧnh hѭӣng cӫa pH và nhiӋt ÿӝ ÿӃn hoҥt tính enzyme glucoamylase trong quá trình thӫy phân tinh bӝt trong nguyên liӋu nӃp than. 3. Khҧo sát ҧnh hѭӣng cӫa nӗng ÿӝ enzyme Į-amylase và thӡi gian thӫy phân tinh bӝt ÿӃn khҧ năng dӏch hoá tinh bӝt nӃp than. 4. Khҧo sát ҧnh hѭӣng cӫa nӗng ÿӝ enzyme glucoamylase và thӡi gian thӫy phân tinh bӝt ÿӃn khҧ năng ÿѭӡng hoá tinh bӝt nӃp than. † KӃt quҧ khҧo sát ҧnh hѭӣng pH và nhiӋt ÿӝ cӫa enzyme Į-amylase lên khҧ năng thӫy phân tinh bӝt cho thҩy: Lѭӧng ÿѭӡng khӱ sinh ra cao nhҩt ӣ pH 6,5 và nhiӋt ÿӝ 850C. Do ÿó pH 6,5 và nhiӋt ÿӝ 850C là thông sӕ tӕi ѭu. † KӃt quҧ khҧo sát ҧnh hѭӣng pH và nhiӋt ÿӝ cӫa enzyme glucoamylase lên khҧ Qăng thӫy phân tinh bӝt cho thҩy: /ѭӧng ÿѭӡng khӱ sinh ra cao nhҩt ӣ pH 4,0 và nhiӋt ÿӝ 700C. Do ÿó pH 4,0 và nhiӋt ÿӝ 700C là thông sӕ tӕi ѭu. † KӃt quҧ nghiên cӭu ҧnh hѭӣng cӫa nӗng ÿӝ enzyme và thӡi gian thӫy phân cӫa enzyme Į-amylaseÿӇ thӫy phân tinh bӝt cho thҩy: Vӟi nӗng ÿӝ enzyme 0,9 % và thӡi gian thӫy phân 20 phút thì lѭӧng ÿѭӡng khӱ sinh ra là cao nhҩt. Do ÿó nӗng ÿӝ enzyme 0,9% và thӡi gian thӫy phân 20 phút là thông sӕ tӕi ѭu cӫa enzyme Į- amylase. † KӃt quҧ nghiên cӭu ҧnh hѭӣng cӫa nӗng ÿӝ enzyme và thӡi gian thӫy phân cӫa enzyme glucoamylase cho thҩy: Vӟi nӗng ÿӝ enzyme 0,6% và thӡi gian thӫy phân 30 phút cӫa enzyme glucoamylase thì lѭӧng ÿѭӡng khӱ sinh ra là cao nhҩt. Do ÿó nӗng ÿӝ enzyme 0,6% và thӡi gian thӫy phân 30 phút là thông sӕ tӕi ѭu cӫa enzyme glucoamylase. Tr˱ͥng Ĉ̩i h͕c C̯n Th˯ Lu̵n văn T͙t nghi͏p khóa 29-2008 Chuyên ngành công ngh͏ th͹c pẖm – Khoa Nông Nghi͏p và Sinh H͕c Ͱng Dͭng iii 0ӨC LӨC ...Ñ&Ð… /ӠI CҦM TҤ ................................................................................................. i TÓM LѬӦC ..................................................................................................... ii 0ӨC LӨC .................................................................................................... iii DANH SÁCH BҦNG ..................................................................................... v DANH SÁCH HÌNH ...................................................................................... vii C+ѬѪNG 1. GIӞI THIӊU................................................................................1 1.1 Ĉһt vҩn ÿӅ......................................................................................................... 1 1.2 Nӝi dung thí nghiӋm ......................................................................................... 1 1.3 Mөc tiêu thí nghiӋm.......................................................................................... 2 CHѬѪNG 2. LѬӦC KHҦO TÀI LIӊU ...........................................................3 2.1 Nguyên liӋu nӃp than ........................................................................................ 3 2.2 Giӟi thiӋu chung vӅ enzyme amylase ................................................................ 4 2.2.1 Nguӗn enzyme amylase tӯ vi sinh vұt......................................................... 4 2.2.2 Thành phҫn cҩu tҥo..................................................................................... 5 2.2.3 Ĉһc tính và cѫ chӃ tác dөng cӫa amylase .................................................... 6 2.2.4 Į-amylase (EC. 3.2.1.1).............................................................................. 6 2.2.5 ȕ-amylase (EC.3.2.1.2) .............................................................................. 8 2.2.6 Glucoamylase (EC 3.2.1.3)........................................................................ 9 2.3. Cѫ chҩt cӫa amylase ........................................................................................ 9 2.3.1 Tinh bӝt...................................................................................................... 9 2.3.2 Glycogen ................................................................................................. 11 2. 4 Các yӃu tӕҧnh hѭӣng ÿӃn tӕc ÿӝ phҧn ӭng enzyme....................................... 11 2.4.1 Ҧnh hѭӣng cӫa nӗng ÿӝ cѫ chҩt ............................................................... 11 2.4.2 Ҧnh hѭӣng cӫa nӗng ÿӝ enzyme............................................................... 12 2.4.3 Ҧnh hѭӣng cӫa các chҩt hoҥt hóa ............................................................. 12 2.4.4 Ҧnh hѭӣng cӫa các chҩt kìm hãm............................................................. 13 2.4.5 Ҧnh hѭӣng cӫa nhiӋt ÿӝ............................................................................ 13 2.4.6 Ҧnh hѭӣng cӫa pH ................................................................................... 14 CHѬѪNG 3. PHѬѪNG TIӊN VÀ PHѬѪNG PHÁP THÍ NGHIӊM.............16 3.1 Phѭѫng tiӋn thí nghiӋm................................................................................... 16 3.1.1 Ĉӏa ÿLӇm................................................................................................... 16 3.1.2 Thӡi gian .................................................................................................. 16 3.1.3 Nguyên liӋu.............................................................................................. 16 3.1.4 ThiӃt bӏ - dөng cө ..................................................................................... 16 3.1.5 Hóa chҩt ................................................................................................... 16 Tr˱ͥng Ĉ̩i h͕c C̯n Th˯ Lu̵n văn T͙t nghi͏p khóa 29-2008 Chuyên ngành công ngh͏ th͹c pẖm – Khoa Nông Nghi͏p và Sinh H͕c Ͱng Dͭng iv 3.2 Phѭѫng pháp thí nghiӋm ................................................................................. 17 3.2.1 Thí nghiӋm 1. Khҧo sát ҧnh hѭӣng cӫa pH và nhiӋt ÿӝÿӃn hoҥt tính enzyme Į- amylase trong quá trình thӫy phân tinh bӝt trong nguyên liӋu nӃp than......................................................................................................... 17 3.2.2 Thí nghiӋm 2. Khҧo sát ҧnh hѭӣng cӫa pH và nhiӋt ÿӝÿӃn hoҥt tính enzyme glucoamylase trong quá trình thӫy phân tinh bӝt trong nguyên liӋu nӃp than......................................................................................................... 18 3.2.3 Thí nghiӋm 3. Nghiên cӭu ҧnh hѭӣng cӫa nӗng ÿӝ enzyme Į- amylase và thӡi gian ÿӃn khҧ năng dӏch hóa dung dӏch hӗ tinh bӝt nӃp than................ 20 3.2.4 Thí nghiӋm 4. Nghiên cӭu ҧnh hѭӣng cӫa nӗng ÿӝ glucoamylase và thӡi gian thӫy phân ÿӃn khҧ năng thӫy phân tinh bӝt trong nӃp than. .................... 21 CHѬѪNG 4. KӂT QUҦ VÀ THҦO LUҰN....................................................24 4.1 KӃt quҧ khҧo sát ҧnh hѭӣng cӫa pH và nhiӋt ÿӝÿӃn hoҥt tính enzyme - amylase trong quá trình thӫy phân tinh bӝt trong nguyên liӋu nӃp than................. 24 4.3 KӃt quҧ khҧo sát ҧnh hѭӣng cӫa nӗng ÿӝ enzyme Į-amylase và thӡi gian thӫy phân ÿӇ dӏch hóa dung dӏch hӗ tinh bӝt nӃp than................................................... 30 4.4 Khҧo sát ҧnh hѭӣng cӫa nӗng ÿӝ enzyme glucoamylase và thӡi gian thӫy phân ÿӃn lѭӧng ÿѭӡng khӱ sinh ra .................................. Error! Bookmark not defined. 5.1 KӃt luұn .......................................................................................................... 35 5.2 ĈӅ nghӏ ........................................................................................................... 35 TÀI LIӊU THAM KHҦO................................................................................36 PHӨ LӨC .............................................................................................................. viii Tr˱ͥng Ĉ̩i h͕c C̯n Th˯ Lu̵n văn T͙t nghi͏p khóa 29-2008 Chuyên ngành công ngh͏ th͹c pẖm – Khoa Nông Nghi͏p và Sinh H͕c Ͱng Dͭng v DANH SÁCH BҦNG ...Ñ&Ð… Bҧng 1. Thành phҫn hóa hӑc cӫa nӃp than.................................................................. 4 Bҧng 2. KӃt quҧ khҧo sát ҧnh hѭӣng pH cӫa enzyme Į-amylase ÿӃn hàm lѭӧng ÿѭӡng khӱ sinh ra .................................................................................................... 24 Bҧng 3. KӃt quҧ khҧo sát ҧnh hѭӣng nhiӋt ÿӝ cӫa enzyme Į-amylase ÿӃn hàm lѭӧng ÿѭӡng khӱ sinh ra .................................................................................................... 25 Bҧng 4. KӃt quҧ khҧo sát ҧnh hѭӣng pH cӫa enzyme glucoamylase ÿӃn hàm lѭӧng ÿѭӡng khӱ sinh ra ................................................................................................... 27 Bҧng 5. KӃt quҧ khҧo sát ҧnh hѭӣng nhiӋt ÿӝ cӫa enzyme glucoamylase ÿӃn hàm Oѭӧng ÿѭӡng khӱ sinh ra ......................................................................................... 28 Bҧng 6. KӃt quҧ khҧo sát nӗng ÿӝ cӫa enzyme Į-amylase ÿӃn hàm lѭӧng ÿѭӡng khӱ sinh ra ..................................................................................................................... 30 Bҧng 7. KӃt quҧ khҧo sát thӡi gian cӫa enzyme Į-amylase ÿӃn hàm lѭӧng ÿѭӡng khӱ sinh ra ..................................................................................................................... 31 Bҧng 8. KӃt quҧ khҧo sát nӗng ÿӝ cӫa enzyme glucoamylase ÿӃn hàm lѭӧng ÿѭӡng khӱ sinh ra .............................................................................................................. 32 Bҧng 9. KӃt quҧ khҧo sát thӡi gian cӫa enzyme glucoamylase ÿӃn hàm lѭӧng ÿѭӡng khӱ sinh ra .............................................................................................................. 33 Tr˱ͥng Ĉ̩i h͕c C̯n Th˯ Lu̵n văn T͙t nghi͏p khóa 29-2008 Chuyên ngành công ngh͏ th͹c pẖm – Khoa Nông Nghi͏p và Sinh H͕c Ͱng Dͭng vi DANH SÁCH HÌNH ...Ñ&Ð… Hinh 1. Nguyên liӋu nӃp than ................................................................................... 3 Hình 2. Cҩu trúc cӫa anthocyanin...............................................................................4 Hình 3. Các loҥi enzyme endoamylase và exoamylase .............................................. 5 Hình 4. Cѫ chӃ tác dөng cӫa Į - amylase lên tinh bӝt ............................................... 6 Hình 5. Cѫ chӃ tác dөng cӫa ȕ-amylase lên tinh bӝt. ................................................. 7 Hình 6. &ѫ chӃ xúc tác phҧn ӭng thӫy phân tinh bӝt cӫa enzyme amylase................. 8 Hình 7. Cҩu tҥo phân tӱ amylose.............................................................................. 10 Hình 8. Cҩu tҥo phân tӱ amylopectin........................................................................ 10 Hình 9. Ĉӗ thӏ biӇu diӉn sӵ phө thuӝc tӕc ÿӝ phҧn ӭng enzyme vào nӗng ÿӝ cѫ chҩt12 Hình 10. Ĉӗ thӏ biӇu diӉn sӵ phө thuӝc tӕc ÿӝ phҧn ӭng vào nӗng ÿӝ enzyme ......... 12 Hình 11 . Ĉӗ thӏ biӇu diӉn ҧnh hѭӣng cӫa nhiӋt ÿӝÿӃn tӕc ÿӝ phҧn ӭng enzyme ..... 14 Hình 12.Ĉӗ thӏ biӇu diӉn ҧnh hѭӣng cӫa pH ÿӃn tӕc ÿӝ phҧn ӭng enzyme .............. 14 Hình 13. Ĉӗ thӏ biӇu diӉn ҧnh hѭӣng cӫa pH ÿӃn khҧ năng thӫy phân tinh bӝt cӫa enzyme Į-amylase.................................................................................................... 24 Hình 14. Ĉӗ thӏ biӇu diӉn ҧnh hѭӣng cӫa nhiӋt ÿӝÿӃn khҧ năng thӫy phân tinh bӝt cӫa enzyme Į-amylase.................................................................................................... 25 Hình 15. Ĉӗ thӏ không gian 3 chiӅu biӇu diӉn ҧnh hѭӣng cӫa pH và nhiӋt ÿӝ tӕi ѭu cӫa enzyme Į-amylase ................................................................................................... 26 Hình 16. Ĉӗ thӏ conture biӇu diӉn ҧnh hѭӣng cӫa pH và nhiӋt ÿӝ tӕi ѭu cӫa enzyme Į- amylase thӫy phân.................................................................................................... 26 Hình 17.Ĉӗ thӏ biӇu diӉn ҧnh hѭӣng cӫa pH và nhiӋt ÿӝÿӃn khҧ năng thӫy phân tinh bӝt nӃp than cӫa enzyme Į-amylase ......................................................................... 27 Hình 18.Ĉӗ thӏ biӇu diӉn ҧnh hѭӣng cӫa pH và nhiӋt ÿӝÿӃn khҧ năng thӫy phân tinh bӝt nӃp than cӫa enzyme Į-amylase ......................................................................... 28 Hình 19. Ĉӗ thӏ không gian 3 chiӅu biӇu diӉn ҧnh hѭӣng cӫa pH và nhiӋt ÿӝ tӕi ѭu cӫa enzyme glucoamylase............................................................................................... 29 Hình 20. Ĉӗ thӏ conture biӇu diӉn ҧnh hѭӣng cӫa pH và nhiӋt ÿӝ tӕi ѭu cӫa enzyme glucoamylase ........................................................................................................... 29 Tr˱ͥng Ĉ̩i h͕c C̯n Th˯ Lu̵n văn T͙t nghi͏p khóa 29-2008 Chuyên ngành công ngh͏ th͹c pẖm – Khoa Nông Nghi͏p và Sinh H͕c Ͱng Dͭng vii Hình 21.Ĉӗ thӏ biӇu diӉn ҧnh hѭӣng cӫa nӗng ÿӝ và thӡi gian ÿӃn khҧ năng thӫy phân tinh bӝt nӃp than cӫa enzyme Į-amylase .................................................................. 30 Hình 22. Ĉӗ thӏ biӇu diӉn ҧnh hѭӣng cӫa nӗng ÿӝ và thӡi gian tӕi ѭu cӫa enzyme Į- amylase .................................................................................................................... 30 Hình 23. Ĉӗ thӏ biӇu diӉn ҧnh hѭӣng cӫa nӗng ÿӝ và thӡi gian tӕi ѭu cӫa enzyme glucoamylase ........................................................................................................... 32 Hình 24. Ĉӗ thӏ biӇu diӉn ҧnh hѭӣng cӫa nӗng ÿӝ và thӡi gian tӕi ѭu cӫa enzyme glucoamylase ........................................................................................................... 33 Tr˱ͥng Ĉ̩i h͕c C̯n Th˯ Lu̵n văn T͙t nghi͏p khóa 29-2008 Chuyên ngành công ngh͏ th͹c pẖm – Khoa Nông Nghi͏p và Sinh H͕c Ͱng Dͭng 1 CHѬѪNG 1. GIӞI THIӊU 1.1 Ĉһt vҩn ÿӅ Thӭc uӕng có cӗn là sҧn phҭm thӵc phҭm lên men có tӯ lâu ÿӡi và nó gҳn liӅn vӟi ÿӡi sӕng hàng ngày cӫa ngѭӡi dân. Ӣ nѭӟc ta chӫ yӃu là các loҥi thӭc uӕng lên men mang tính truyӅn thӕng nhѭ rѭӧu cҫn cӫa các dân tӝc miӅn núi Tây Nguyên ÿӃn rѭӧu ÿӃ, Uѭӧu nӃp trҳng, rѭӧu nӃp than cӫa ngѭӡi Kinh và nhiӅu loҥi rѭӧu nәi tiӃng ÿѭӧc nhiӅu ngѭӡi biӃt ÿӃn do mӝt sӕÿӏa phѭѫng sҧn xuҩt nhѭ: rѭӧu Làng Vân ӣ miӅn Bҳc, rѭӧu Gò Ĉen, rѭӧu Xuân Thҥnh,... Trong ÿó rѭӧu nӃp than là mӝt loҥi rѭӧu khá quen thuӝc ÿӕi vӟi ngѭӡi dân ViӋt Nam. Rѭӧu nӃp than có giá trӏ dinh dѭӥng, cө thӇ là các vitamin nhóm B nhѭ B1, B2,... và mӝt sӕ acid amin ÿһc trѭng trong nguyên liӋu. Ngoài ra rѭӧu nӃp than còn có màu sҳc và mùi vӏÿһc trѭng cӫa nguyên liӋu tҥo giá trӏ cҧm quan cao cho ngѭӡi sӱ dөng. Ӣ nѭӟc ta rѭӧu nӃp than ÿѭӧc sҧn xuҩt chӫ yӃu theo lӕi truyӅn thӕng, thӫ công và thiӃt bӏ sҧn xuҩt còn mang tính thô sѫ. Tӯ lӕi sҧn xuҩt trên dүn ÿӃn chҩt lѭӧng rѭӧu ÿҫu ra thiӃu әn ÿӏnh vӅ mһt chҩt lѭӧng và sӕ lѭӧng, hiӋu suҩt thu hӗi rѭӧu còn thҩp, thӡi gian sҧn xuҩt thì kéo dài và hao phí nguyên liӋu trong sҧn xuҩt là rҩt cao. Tӯ nhӳng bҩt cұp trên nên viӋc ӭng dөng enzyme trong sҧn xuҩt rѭӧu nӃp than là mӝt viӋc làm rҩt cҫn thiӃt. Ngày nay vӟi sӵ phát triӇn không ngӯng cӫa khoa hӑc kӻ thuұt, enzyme ÿã ÿѭӧc ӭng dөng rӝng rãi trong các lƭnh vӵc nhѭ: Công nghӋ sinh hӑc, y hӑc..., mà ÿһc biӋt là ÿӕi vӟi ngành công nghӋ thӵc phҭm. Lý do mà enzyme ÿѭӧc nhiӅu nhà sҧn xuҩt quan tâm là do nó có tính ÿһc hiӋu cao, mӛi loҥi enzyme chӍ tác dөng lên mӝt cѫ chҩt nhҩt ÿӏnh mà không gây ra nhӳng biӃn ÿәi gì cho chҩt khác. Và ÿa sӕ enzyme ÿӅu có nguӗn gӕc tӯ tӵ nhiên, nên không gây ҧnh hѭӣng xҩu ÿӃn chҩt lѭӧng sҧn phҭm. ViӋc sӱ dөng các enzyme Į-amylase, glucoamylase vào quá trình hӗ hóa, dӏch hóa và thӫy phân tinh bӝt nӃp than cho phép chúng ta rút ngҳn ÿѭӧc thӡi gian sҧn xuҩt và Wăng hiӋu suҩt thu hӗi trong sҧn xuҩt ӣ quy mô phòng thí nghiӋm. Tӯÿó có thӇ nhân rӝng vӟi quy mô lӟn hѫn nhҵm nâng cao giá trӏ kinh tӃ cho sҧn phҭm rѭӧu vang ViӋt Nam. 1.2 Nӝi dung thí nghiӋm Thí nghiӋm 1. Khҧo sát ҧnh hѭӣng cӫa pH và nhiӋt ÿӝ ÿӃn hoҥt tính enzyme Į- amylase trong quá trình thӫy phân tinh bӝt trong nguyên liӋu nӃp than. Thí nghiӋm 2. Khҧo sát ҧnh hѭӣng cӫa pH và nhiӋt ÿӝ ÿӃn hoҥt tính enzyme glucoamylase trong quá trình thӫy phân tinh bӝt trong nguyên liӋu nӃp than. Tr˱ͥng Ĉ̩i h͕c C̯n Th˯ Lu̵n văn T͙t nghi͏p khóa 29-2008 Chuyên ngành công ngh͏ th͹c pẖm – Khoa Nông Nghi͏p và Sinh H͕c Ͱng Dͭng 2 Thí nghiӋm 3. Nghiên cӭu ҧnh hѭӣng cӫa nӗng ÿӝ enzyme Į-amylase và thӡi gian thӫy phân tinh bӝt ÿӃn khҧ năng dӏch hóa dung dӏch hӗ tinh bӝt nӃp than. Thí nghiӋm 4. Nghiên cӭu ҧnh hѭӣng cӫa nӗng ÿӝ enzyme glucoamylase và thӡi gian thӫy phân tinh bӝt ÿӃn khҧ năng ÿѭӡng hóa tinh bӝt trong nguyên liӋu nӃp than. 1.3 Mөc tiêu thí nghiӋm Nghiên cӭu ҧnh hѭӣng cӫa pH, nhiӋt ÿӝ, nӗng ÿӝ enzyme Į-amylase, glucoamylase, và thӡi gian thӫy phân ÿӃn khҧ năng thӫy phân tinh bӝt trong nguyên liӋu nӃp than. Xác ÿӏnh ÿѭӧc pH, nhiӋt ÿӝ, nӗng ÿӝ và thӡi gian tӕi ѭu cӫa enzyme ÿӇ tӯÿó rút ngҳn thӡi gian thӫy phân nguyên liӋu nӃp than. Tr˱ͥng Ĉ̩i h͕c C̯n Th˯ Lu̵n văn T͙t nghi͏p khóa 29-2008 Chuyên ngành công ngh͏ th͹c pẖm – Khoa Nông Nghi͏p và Sinh H͕c Ͱng Dͭng 3 CHѬѪNG 2. LѬӦC KHҦO TÀI LIӊU 2.1 Nguyên liӋu nӃp than 5ѭӧu nӃp than là mӝt loҥi thӭc uӕng có cӗn nhѭng không qua chѭng cҩt và có màu sҳc, hѭѫng vӏÿһc trѭng cӫa mӝt loҥi nguyên liӋu ÿһc biӋt là nӃp than. Gҥo nӃp than là mӝt loҥi gҥo nӃp ÿһc biӋt ÿѭӧc trӗng nhiӅu ӣ các tӍnh vùng Nam Bӝ, vì vұy rѭӧu nӃp than hҫu nhѭ chӍÿѭӧc sҧn xuҩt ӣ Nam Bӝ. Tùy thuӝc giӕng ÿѭӧc sҧn xuҩt ӣÿӏa phѭѫng nào mà ngѭӡi dân quen gӑi gҥo nӃp than mang tên vùng ÿó. Gҥo nӃp than có 4 loҥi nhѭ sau: - NӃp than Long Ĉҩt - NӃp cҭm Ĉӭc Hòa - NӃp than Khánh Vƭnh - Lúa lӭc nӃp cҭm. HiӋn nay ngѭӡi dân vùng ÿӗng bҵng Nam Bӝ phân loҥi gҥo nӃp than theo màu sҳc hҥt gҥo, theo cách này gҥo nӃp than ÿѭӧc chia thành 2 loҥi: - NӃp than ÿen huyӅn - NӃp than hӗng ÿӓ Các sҳc tӕ anthocyanin tҥo nên màu cӫa nӃp than rҩt dӉ hòa tan trong nѭӟc nên tùy thuӝc vào loҥi nguyên liӋu khác nhau sӁ cho ra sҧn phҭm có màu sҳc khác nhau. Anthocyanin là nhӳng glucozide do gӕc ÿѭӡng glucose, galactose… kӃt hӧp vӟi gӕc aglucon có màu (anthocyanin). Anthocyanin tinh khiӃt ӣ dҥng tinh thӇ hoһc vô ÿӏnh hình là hӧp chҩt khá phân cӵc nên tan tӕt trong dung môi phân cӵc. Màu sҳc cӫa Hình 1. Nguyên liӋu nӃp than Tr˱ͥng Ĉ̩i h͕c C̯n Th˯ Lu̵n văn T͙t nghi͏p khóa 29-2008 Chuyên ngành công ngh͏ th͹c pẖm – Khoa Nông Nghi͏p và Sinh H͕c Ͱng Dͭng 4 anthocyanin luôn thay ÿәi phө thuӝc vào nhiӅu yӃu tӕ nhѭng thay ÿәi mҥnh nhҩt là do yӃu tӕ pH. Thông thѭӡng pH 7 thì có màu xanh. Hình 2: Cҩu trúc cӫa anthocyanin Tuy các loҥi nӃp than có khác nhau vӅ màu sҳc nhѭng thành phҫn hóa hӑc cӫa chúng không khác nhau nhiӅu. Bҧng 2. Thành phҫn hóa hӑc cӫa nӃp than Thành phҫn Hàm lѭӧng (%) Glucid 1ѭӟc Protein Lipid Tro Acid hӳu cѫ 74,9 14,0 8,2 1,5 0,8 0,6 (Ngu͛n: Nguy͍n Ĉͱc L˱ͫng, 2006) 2.2 Giӟi thiӋu chung vӅ enzyme amylase 2.2.1 Ngu͛n enzyme amylase tͳ vi sinh v̵t Trong thiên nhiên enzyme có ӣ hҫu hӃt mӑi thӵc vұt, ÿӝng vұt và vi sinh vұt. Song chӍ có mӝt sӕ hҥt thӵc vұt và mӝt sӕ loài vi sinh vұt mӟi là nhӳng ÿӕi tѭӧng có thӇ dùng làm nguӗn thu các chӃ phҭm enzyme amylase, do chúng có khҧ năng tích lNJy mӝt Oѭӧng lӟn enzyme này trong nhӳng ÿLӅu kiӋn xác ÿӏnh. Ngày nay do có ѭu thӃ vӅ nhiӅu mһt, vi sinh vұt ÿã trӣ thành nguӗn thu enzyme chӫÿҥo. Ngѭӡi ta ÿã biӃt nhiӅu loҥi vi sinh vұt có khҧ năng tәng hӧp các enzyme amylase. Nhӳng chӫng vi sinh vұt tҥo nhiӅu amylase thѭӡng ÿѭӧc phân lұp tӯ các nguӗn tӵ nhiên, bӣi vì các loài khác Tr˱ͥng Ĉ̩i h͕c C̯n Th˯ Lu̵n văn T͙t nghi͏p khóa 29-2008 Chuyên ngành công ngh͏ th͹c pẖm – Khoa Nông Nghi͏p và Sinh H͕c Ͱng Dͭng 5 nhau và thұm chí các chӫng vi sinh vұt khác nhau cӫng thѭӡng sҧn sinh ra nhiӅu hӋ enzyme khác nhau. Chҷng hҥn trong 287 loài Aspergillus ÿѭӧc tiӃn hành thӱ nghiӋm thì chӍ có 34 loҥi a-amylase vӟi lѭӧng ÿáng kӇ. Vi sinh vұt tҥo amylase ÿѭӧc dùng nhiӅu hѫn cҧ là nҩm sӧi. ĈӇ thu amylase ngѭӡi ta thѭӡng dùng các giӕng nҩm sӧi Aspergillus, Rhizopus. NhiӅu loҥi thuӝc các giӕng này (Asp. Oryzae, Asp. Niger...) 2.2.2 Thành ph̯n c̭u t̩o Dӵa theo tính chҩt và cѫ chӃ tác dөng lên mҥch tinh bӝt ngѭӡi ta xӃp enzyme amylase thành hai nhóm là endoamylase (enzyme nӝi phân) và exoamylase (enzyme ngoҥi phân). Chúng gӗm 6 loҥi enzyme. * Endoamylase (enzyme nӝi phân): gӗm có Į-amylase và nhóm enzyme khӱ nhánh. Nhóm enzyme khӱ nhánh ÿѭӧc chia thành hai loҥi: khӱ trӵc tiӃp là pullulanase (Į- dextrin-6-glucanohydrolase), khӱ gián tiӃp là tranglucosidase và amylose-1,6- glucosidase. Các enzyme này thӫy phân các liên kӃt bên trong chuӛi polysaccharide. * Exoamylase (enzyme ngoҥi phân): gӗm có ȕ-amylase và glucoamylase. Ĉây là nhӳng enzyme thӫy phân tinh bӝt tӯÿҫu không khӱ cӫa chuӛi polysaccharide. Hình 3. Các loҥi enzyme endoamylase và exoamylase ( Nguy͍n Ĉͱc L˱ͫng, 2006) Į-amylase Amylase Enzyme khӱ nhánhglucoamylaseȕ-amylase EndoamylaseExoamylase Khӱ trӵc tiӃp là pullulanase (Į- dextrin - 6-glucanohydrolase) Khӱ gián tiӃp là tranglucosidase và amylose-1,6- glucosidase Tr˱ͥng Ĉ̩i h͕c C̯n Th˯ Lu̵n văn T͙t nghi͏p khóa 29-2008 Chuyên ngành công ngh͏ th͹c pẖm – Khoa Nông Nghi͏p và Sinh H͕c Ͱng Dͭng 6 2.2.3 Ĉ̿c tính và c˯ ch͇ tác dͭng cͯa amylase Các enzyme amylase tӯ các nguӗn khác nhau sӁ khác nhau vӅ tính chҩt, cѫ chӃ tác dөng cNJng nhѭ sҧn phҭm cuӕi cùng cӫa sӵ thӫy phân. Ngay cҧ các amylase cùng loҥi do vi sinh vұt tәng hӧp nên cNJng có nhiӅu ÿLӇm khác nhau vӅÿһc tính, và ÿiӅu kiӋn hoҥt ÿӝng. Hình 4. Cѫ chӃ xúc tác phҧn ӭng thӫy phân tinh bӝt cӫa enzyme amylase Amylase là hӋ enzyme rҩt phә biӃn trong thӃ giӟi sinh vұt. Các enzyme này thuӝc nhóm enzyme thӫy phân, xúc tác sӵ phân giҧi các liên kӃt glucoside nӝi phân tӱ trong polisaccharide vӟi sӵ tham gia cӫa nѭӟc. Amylase thӫy phân tinh bӝt, dextrin, glycogen thành các dextrin mҥch ngҳn, maltose và sau cùng là glucose. Amylase trong tӵ nhiên ÿѭӧc tìm thҩy trong tuyӃn nѭӟc bӑt và dӏch tiêu hóa cӫa ngѭӡi và ÿӝng vұt, trong các hҥt nҧy mҫm và trong các nҩm men, nҩm mӕc, vi khuҭn. 2.2.4 Į-amylase (EC. 3.2.1.1) i Ĉ̿c tính Į-amylase dӉ tan trong nѭӟc, trong các dӏch muӕi và rѭӧu loãng. Có màu nâu nhҥt. Protein cӫa các amylase có tính acid yӃu. ĈLӇm ÿҷng ÿLӋn nҵm trong vùng pH 4,2- 5,7 ( Bernfeld, 1951). ĈiӅu kiӋn hoҥt ÿӝng cӫa Į-amylase tӯ các nguӗn khác nhau thѭӡng không giӕng nhau. Phө thuӝc rҩt nhiӅu vào nguӗn khai thác Į-amylase. Ø Į-amylase cӫa vi khuҭn. TKѭӡng có hai dҥng sҧn phҭm: Į-amylase dҥng lӓng và Į- amylase dҥng bӝt. Dӵa vào khҧ năng chӏu nhiӋt, Į-amylase thѭӡng ÿѭӧc chia ra làm hai loҥi: Glucoamylase thӫy phân chұm ȕ-amylase Į-amylase Isoamylase hay pullulanase Glucoamylase Tr˱ͥng Ĉ̩i h͕c C̯n Th˯ Lu̵n văn T͙t nghi͏p khóa 29-2008 Chuyên ngành công ngh͏ th͹c pẖm – Khoa Nông Nghi͏p và Sinh H͕c Ͱng Dͭng 7 + Loҥi Į-amylase vi khuҭn chuҭn (standard Į-amylase), loҥi này ÿѭӧc sҧn xuҩt tӯ Bacillus subtilis nhiӋt ÿӝ hoҥt ÿӝng thích hӧp tӯ 70 - 850C. + Loҥi Į-amylase vi khuҭn chӏu nhiӋt (head stable Į-amylase) thѭӡng ÿѭӧc sҧn xuҩt tӯ Bacillus licheniformis nhiӋt ÿӝ hoҥt ÿӝng thích hӧp rҩt cao tӯ 85 - 1050C. Khҧ năng chӏu nhiӋt cӫa Į-amylase phө thuӝc vào pH, hàm lѭӧng muӕi calcium. Ø Į-amylase cӫa nҩm sӧi. Thѭӡng ÿѭӧc thu nhұn tӯ Aspergillus niger và Aspergillus oryzae. Į-amylase cӫa nҩm sӧi thѭӡng kém bӅn nhiӋt hѫn Į-amylase cӫa vi khuҭn. ii &˯ ch͇ tác dͭng Enzyme Į-amylase phân cҳt các liên kӃt Į-1,4-glucoside nҵm ӣ bên trong phân tӱ cѫ chҩt (tinh bӝt, glycogen,…) mӝt cách ngүu nhiên không theo mӝt trұt tӵ nào cҧ. Do ÿó ÿѭѫc gӑi là enzyme nӝi phân (endoenzyme). Vӟi sҧn phҭm sau cùng là a-maltose, sӵ thӫy phân sӁ xҧy ra nhanh khi tinh bӝt ÿѭӧc hӗ hoá. Ngoài ra Į-amylase còn có khҧ Qăng thӫy phân cҧ hҥt tinh bӝt nguyên vҽn. Khi thӫy phân tinh bӝt Į-amylase chӍ tác ÿӝng vào liên kӃt Į-1,4-glucoside và sҧn phҭm tҥo ra là các dextrin phân tӱ thҩp, sau ÿó các dextrin này tiӃp tөc bӏ thӫy phân ÿӇ tҥo thành maltose và glucose. 'ѭӟi tác dөng cӫa enzyme Į-amylase, amylose bӏ phân giҧi khá nhanh tҥo thành oligosaccharide gӗm 6 - 7 gӕc glucose, sau ÿó các mҥch này bӏ phân cҳt dҫn và bӏ phân giҧi chұm ÿӃn maltose. Sau thӡi gian thӫy phân amylose thì sҧn phҭm bao gӗm 87% maltose và 13% glucose. 'ѭӟi tác dөng cӫa enzyme Į-amylase, amylopectin bӏ phân giҧi khá nhanh nhѭng vì Į-amylase không phân cҳt ÿѭӧc liên kӃt Į-1,6- glucoside nên dù có kéo dài thӡi gian thӫy phân thì sҧn phҭm sau cùng chӍ khoҧng 72% maltose, 19% glucose và dextrin phân tӱ thҩp. Hình 5. Cѫ chӃ tác dөng cӫa Į - amylase lên tinh bӝt Tr˱ͥng Ĉ̩i h͕c C̯n Th˯ Lu̵n văn T͙t nghi͏p khóa 29-2008 Chuyên ngành công ngh͏ th͹c pẖm – Khoa Nông Nghi͏p và Sinh H͕c Ͱng Dͭng 8 Vai trò cѫ bҧn cӫa Į-amylase trong sҧn xuҩt rѭӧu là làm dӏch hóa nhanh ӣ giai ÿRҥn nҩu và cҧ giai ÿRҥn ÿҫu cӫa sӵÿѭӡng hóa, dextrin hóa và tích tөÿѭӡng. 2.2.5 ȕ-amylase (EC.3.2.1.2) i Ĉ̿c tính ȕ-amylase là mӝt loҥi albumin. Tâm xúc tác cӫa nó có chӭa gӕc - SH, - COO-, cùng vӟi các vòng imidazol cӫa các gӕc histidin. ȕ-amylase chӍ có trong thӵc vұt, ÿһc biӋt chӍ có trong các hҥt nҧy mҫm. ȕ-amylase rҩt bӅn khi không có ion Ca++, bӏ kìm hãm bӣi các ion kim loҥi nһng nhѭ Cu2+, Hg2+, … ȕ-amylase chӏu nhiӋt kém hѫn Į-amylase nhѭng bӅn trong môi trѭӡng acid. ȕ-amylase bӏ vô hoҥt ӣ nhiӋt ÿӝ 700C. ii C˯ ch͇ tác dͭng ȕ-amylase là mӝt exoenzyme xúc tác thӫy phân liên kӃt Į-1,4-glucoside trong tinh bӝt, glycogen, polysaccharide. Enzyme này phân cҳt tuҫn tӵ tӯÿҫu không khӱ cӫa mҥch polymer, cho ra sҧn phҭm ÿѭӡng ȕ-maltose. ȕ-amylase chӍ phә biӃn trong các hҥt cӫa thӵc vұt bұc cao và trong khoai lang (Shahina Naz, 2002). ȕ-amylase phân giҧi hoàn toàn amylose thành maltose nhѭng sӵ thӫy phân sӁ không xҧy ra hoàn toàn ÿӕi vӟi amylopectin. Khi gһp liên kӃt Į-1,4-glucoside ÿӭng kӃ cұn liên kӃt Į-1,6-glucoside thì ȕ-amylase ngѭng tác dөng (phҧn ӭng sӁ dӯng ӣÿLӇm phân nhánh). Phҫn saccharide còn lҥi là dextrin phân tӱ lӟn có chӭa nhiӅu liên kӃt Į-1,6- glucoside. Tác dөng xúc tác cӫa ȕ-amylase lên thành phҫn tinh bӝt nKѭ sau: Hình 6. Cѫ chӃ tác dөng cӫa ȕ-amylase lên tinh bӝ Tinh bӝt ȕ-amylase Maltose (54- 58%) + ȕ-dextrin (42-46%) Tr˱ͥng Ĉ̩i h͕c C̯n Th˯ Lu̵n văn T͙t nghi͏p khóa 29-2008 Chuyên ngành công ngh͏ th͹c pẖm – Khoa Nông Nghi͏p và Sinh H͕c Ͱng Dͭng 9 2.2.6 Glucoamylase (EC 3.2.1.3) i Ĉ̿c tính Ĉây là loҥi enzym ÿѭӧc tìm thҩy trong vi sinh vұt, chӫ yӃu là nҩm men và nҩm mӕc .Glucoamylase có khҧ năng thӫy phân hoàn toàn tinh bӝt, glucogen, amylopectin và dextrin cuӕi, pantose, isomaltose và maltose tӟi glucose. Các cѫ chҩt có cҩu tҥo phân nhánh ( amylopectin, glucogen và b-dextrin) bӏ glucoamylase tҩn công vӟi vұn tӕc khá lӟn, ÿa sӕ glucoamylase ÿã biӃt ÿӅu thuӝc loҥi enzyme “ acid”. ThӇ hiӋn hoҥt lӵc tӕi ÿa ӣ vùng pH (3,5 - 5,5). So vӟi Į- amylase, glucoamylase bӅn ÿӕi vӟi acid hѫn, nhѭng lҥi kém bӅn hѫn trong rѭӧu etylic, acetone và không ÿѭӧc bҧo vӋ bҵng Ca2+ ( NguyӉn Ĉӭc Lѭӧng, 2006). Các chӃ phҭm glucoamylase, tӯ các nguӗn khác nhau tuy có nhӳng tính chҩt chung, song cNJng khác nhau ӣ nhiӅu ÿLӇm. Ngay cҧ các chӃ phҭm ÿѭӧc tách ra tӯ các loài Aspergillus khác nhau vӅ mӝt loҥt tính chҩt lý hóa hӑc nhѭ phân tӱ lѭӧng, thành phҫn amino acid, tính ÿһc hiӋu cѫ chҩt, mӭc ÿӝ phân giҧi cѫ chҩt và ÿiӅu kiӋn hoҥt ÿӝng. ii C˯ ch͇ tác dͭng Glucoamylase (Glucan 1,4-Į-glucosidase; amyloglucosidase; exo-1,4-Į-glucosidase; glucoamylase, 1,4-Į-D-glucan glucohydrolase). Glucoamylase thӫy phân liên kӃt Į- 1,4- glucan trong polysaccharide, tách tuҫn tӵ tӯng g._.