Tiểu luận Quy trình sản xuất Amylase từ vi sinh vật

s (năng khuẩn). Cơ thể sinh trưởng của nĩ là một hệ sợi bao gồm những sợi rất mảnh, chiều ngang 5-7m, phân nhánh rất nhiều và cĩ vách ngăn, chia sợi thành nhiều bao tế bào (nấm đa bào). Từ những sợi nằm ngang này hình thành những sợi đứng thẳng gọi là cuống đính bào tử, ở đĩ cĩ cơ quan sinh sản vơ tính. Cuống đính bào tử của Aspergillus Oryzae thường dài 1-2mm nên cĩ thể nhìn thấy bằng mắt thường. Phía đầu cuống đính bào tử phồng lên gọi là bọng. Từ bọng này phân chia thành những tế bào nhỏ, thuơn, dài, gọi là những tế bào hình chai. Đầu các tế bào hình chai phân chia thành những bào tử đính vào nhau, nên gọi là đính bào tử. Đính bào tử của Aspergillus Oryzae cĩ màu vàng lục hay màu vàng hoa cau…. Bào tử cùng thành phần mơi trường 10 được sấy khơ ở nhiệt độ < 50oC cho đến khi độ ẩm <8oC, đưa vào bao, hàn kín và bảo quản ở nhiệt độ thường. Đặc điểm của giống Asp.oryzae giàu cả enzyme thủy phân nội bào và ngoại bào (amylase, protease, pectinasae,….), ta rất hay gặp chúng ở các kho nguyên liệu, trong các thùng chứa đựng bột, gạo….đã hết nhưng khơng được rửa sạch, ở cặn bã bia, bã rượu, ở lõi ngơ, bã sắn….chúng mọc và phát triển cĩ khi thành lớp mốc, cĩ màu đen, vàng… màu do các bào tử già cĩ màu sắc. các bào tử này, dễ bị giĩ cuốn bay xa và rơi vào đâu khi gặp điều kiện thuận lợi sẽ mọc thành mới. 2.2.3 Các phương pháp phân lập và bảo quản 2.2.3.1 Các phương pháp phân lập Vi sinh vật phân bố rất rộng trong tự nhiên từ nơi cĩ địa hình bình thường đên nơi cĩ địa thế phức tạp, đâu đâu cũng cĩ mặt vsv. ở những nơi giàu chất hữu cơ, hay nghèo chất hữu cơ, trong khơng khí, trên bề mặt các vật, trong cơ thể người, động vật, nơi cĩ nhệt độ rất thấp và hiện diện cả ở nơi cĩ nhệt độ cao. VSV cĩ khả năng thích nghi trong trong mọi hồn cảnh mơi trường. Chính nhờ khả năng tuyệt vời này mà VSV cĩ khả năng tồn tại ngay cả trong hồn cảnh khắc nghiệt nhất. Thơng thường để phâp lập một giống chủng vsv để thu nhận enzyme thì cĩ 3 cách phân lập. Phân lập giống trong điều kiện tự nhiên Phân lập giống trong điều kiện sản xuất Phân lập giống trong mẫu giống đã hư hỏng Tùy thuộc vào khả năng và những điều kiện thực tế mà ta chọn cách phân lập cho phù hợp. mỗi cách phân lập trên đều cho thấy những ưu điểm riêng biệt. Sau đây là một số ưu điểm. Phân lập giống trong điều kiện tự nhiên Trong điều kiện tự nhiên, VSV để cĩ thể tồn tại và thích nghi nhanh được thì cần phải cĩ khả năng sinh tổng hợp thật nhiều loại enzyme để chuyển hĩa nhanh cơ chất cĩ trong mơi trường thành vật chất cung cấp cho tế bào. Điều này thì khơng thích hợp cho việc sinh tổng hợp enzyme (ở quy mơ sản xuất cơng nghiệp) với một loại enzyme thật sự mạnh. Các lồi VSV cĩ khả năng sinh tổng hợp một loại enzyme nào đĩ thường tập trung ở vùng mơi trường chứa nhiều cơ chất tương ứng. Dựa vào đặc điểm này chúng ta cĩ thể dễ dàng xác định vị trí cần phân lập loại VSV sinh tổng hợp enzyme mà ta cần. Ví dụ: nếu ta muốn phân lập VSV cĩ khả năng sinh tổng hợp protease cao, ta phải tìm nơi cĩ chứa nhiều protein trong tự nhiên, cịn nếu muốn phân 11 lập vsv cĩ khả năng sinh tổng hợp amylase ta cần phải tìm nơi cĩ chứa nhiều tinh bột trong tự nhiên. Phân lập giống trong điều kiện sản xuất Các giống được phân lập trong điều kiện sản xuất thường đã thích nghi với điều kiện sản xuất. Nhờ đĩ, sau khi phân lập, các giống này khơng cần qua giai đoạn sản xuất thử, thí nghiệm. Các giống được phân lập trong điều kiện sản xuất thường là những giống đã được chọn lọc hoặc đã qua quá trình biến đổi gen và cĩ những đặc điểm sinh hĩa hơn các giống vi sinh vật hoang dại. Mật độ tế bào vi sinh vật trong điều kiện sản xuất (trong dịch lên men, dịch nước thải, chất thải của quá trình lên men) thường rất cao. Do đĩ, khả năng thu nhận của những chủng cĩ khả năng sinh tổng hợp cao thường rất cao. Phân lập giống trong mơi trường giống đã hư hỏng Các ống giống cĩ thể bị nhiễm do quá trình bảo quản. Do bị nhiễm, cĩ thể rất nhiều tế bào vi sinh vật giống bị thối hĩa, nhưng cũng cịn nhiều tế bào khơng bị thối hĩa. Việc phân lập lại từ nguồn gốc này nhiều khi lại đạt được những kết quả tốt. Phương pháp phân lập nấm mốc Aspergillus oryzae Trong đất cĩ nhiều lồi vi sinh vật cĩ khả năng sinh tổng hợp enzyme amylase. Ở nấm mốc nguồn cơ chất thích hợp cho quá trình sinh tổng hợp enzyme amylase này là tinh bột. Chúng ta cĩ thể phân lập từ đất, thức ăn hay cĩ thể mua trực tiếp từ cung cấp nấm mốc giống. Ưu điểm của việc này là giống mua thì thời gian bảo quản và hiệu suất chất lượng giống được bảo đảm chắc chắn. Tuy nhiên, quá trình phân lập giống này cĩ thể cho những kết quả đầy thú vị và cĩ ý nghĩa trong việc bổ sung một chủng giống mới tại phịng thí nghiệm. Quá trình lấy mẫu : cĩ thể lấy mẫu từ đất ẩm khoảng 100g hay khoai tây cắt lát đem chơn xuống đất. Sau khoảng 8 ngày, đào hố lấy những miếng khoai tây ra, rửa sạch cát đất bám trên bề mặt miếng khoai tây. Sau đĩ cho vào bao nylon và mang về phịng thí nghiệm. Tiền hành thí nghiệm phân lập  Nghiền mẫu đối với mẫu khoai tây  Lấy 10g mẫu đất hay mẫu khoai tây (đã làm nhuyễn) cho vào 90ml nước cất vơ trùng sau đĩ đảo mẫu.  Dùng pipet hút 10ml từ dung dịch mẫu ban đầu chuyền sang 1 ống nghiệm khác cĩ chứa 90ml nước cất vơ trùng. 12  Tiếp tục pha lỗng ở nồng độ 10-3, 10-4 ở những ống nghiệm tiếp theo.  Hút 0.1ml cho vào đĩa petri cĩ chứa mơi trường dinh dưỡng chọn lọc cho nấm mốc phát triển, mơi trường PDA (Potato Dextro Agar )  Dùng que trải, trải đều phần dinh dưỡng trên bề mặt mơi trường đem ủ ở nhiệt độ phịng trong vịng 3 ngày.  Mốc sẽ sử dụng nguồn tinh bột làm cơ chất, nên ở những chỗ này sẽ xuất hiện những quầng sánh xung quanh khuẩn lạc.  Nhận biết bằng cách bổ sung Iodine vào trong mơi trường nước khi cấy. Cĩ tác dụng là chất chỉ thị cho tinh bột.  Cấy truyền những mốc đặc trưng trong mơi trường PDA trong ống thạch nghiêng với 1% tinh bột cho phép mốc phát triển trong 72 giờ sau đĩ cĩ thể dự trữ trong máy làm đơng. Nhân giống vi sinh vật ở bình tam giác (quy mơ nhỏ ).  Đổ 10ml H2O cất vơ trùng vào ống thạch nghiêng cĩ chứa bào tử nấm.  Lắc đều cho bào tử hịa trộn vào mơi trường đến khi tạo dung dịch huyền phù.  Hút 0,1ml dịch huyền phù cĩ chứa bào tử nấm cho vào bình tam giác cĩ chứa mơi trường sinh trưởng của nấm. KH2PO4 1,4 MgSO4.7H2O 0,1 NH4NO3 10 FeSO4 . 7H2O 0,01 pH=6,5 KCl 0,5 Hồ tinh bột 20  Phân phối khoảng 30 – 40 ml mơi trường vào erlen 50ml đem khử trùng bởi Autoclave ở 73 - 1210C trong 15 phút sau đĩ để nguội đến nhiệt độ phịng. Sau đĩ đem ủ ở 25 – 300C trong vịng 72 giờ trên máy lắc 200 vịng / phút. Sau khi nhân giống thành cơng cĩ thể sử dụng ngay hoặc đem đi bảo quản và dự trữ. Để cĩ hiệu quả cao cho nấm mốc giống ta cần cĩ những phương pháp bảo quản thích hợp. 2.2.3.2 Phương pháp bảo quản giống vi sinh vật Mục đích của bảo quản giống vi sinh vật dùng trong sản xuất enzyme là đảm bảo tính ổn định trong quá trình tổng hợp enzyme và tính ổn định của hoạt tính enzyme. Cĩ các phương pháp để thực hiện quá trình này như sau:  Cấy truyền và bảo quản lạnh Phương pháp dựa trên nguyên tắc là vi sinh vật sẽ hạn chế quá trình trao đổi chất trong điều kiện lạnh ở một khoảng thời gian nhất định. Trong thời gian này vi sinh vật cĩ khả năng bảo tồn được khả năng sinh tổng hợp enzyme. Cách thực hiện : Ống giống vi sinh vật được cấy truyền vào 3-5 ống nghiệm cĩ mơi trường tối thiểu. Trong đĩ một ống dùng để kiểm tra, một ống 13 dùng cho sản xuất hoặc nghiên cứu và một ống dùng để bảo quản. Cĩ thể làm thêm hai ống để tránh sai sĩt do thao tác đối với những người mới bắt đầu làm cơng tác bảo quản giống. Sau khi cấy truyền, ống giống cần được bảo quản ở điểu kiện nhiệt độ lạnh từ 4-70C. Sau thời gian định kỳ, sẽ phải cấy truyền trở lại, thao tác này được thực hiện liên tục.  Bảo quản giống trong đất hoặc trong cát Phương pháp dựa trên nguyên tắc : Trong mơi trường tối thiểu cĩ độ ẩm thấp, vi sinh vật cĩ bào tử cĩ thể bảo tồn khả năng sinh tổng hợp enzyme trong thời gian dài. Phương pháp này rất phù hợp và cĩ hiệu quả đối với nấm mốc Asp.oryzae. Trước khi sử dụng, đất, cát phải được làm sạch và sấy đến độ ẩm < 5%. Asp.oryzae được nuơi cho đến khi tạo bào tử. Người ta trộn bào tử với đất hoặc cát đã được làm sạch và sấy khơ. Sau đĩ hỗn hợp này cho vào bao hàn kín và bảo quản ở nhiệt độ thường.  Bảo quản giống trong hạt ngũ cốc Phương pháp dựa trên nguyên tắc bào tử nấm được giữ trong hạt ngũ cốc đã xử lý nhiệt cĩ độ ẩm < 8% và giữ được khả năng sinh tổng hợp enzyme trong thời gian dài. Người ta thực hiện bảo quản giống trong hạt ngũ cốc như sau: Giống ống nấm mốc được nuơi trong mơi trường hạt ngũ cốc cho đến khi tạo nhiều . 2.3 Yêu cầu đối với giống vi sinh vật Cơng nghệ sản xuất enzyme thuộc nhĩm cơng nghệ lên men hiện đại và được sản xuất theo quy mơ cơng nghiệp. Do đĩ, giống VSV ứng dụng trong cơng nghệ enzyme cần phải cĩ những yêu cầu và những chuẩn mực nhất định. Đĩ là:  Giống VSV phải cho ra sản phẩm mà ta mong muốn. Sản phẩm này phải cĩ số lượng và chất lượng cao hơn các sản phẩm phụ khác. Vì trong quá trình trao đổi chất, để chuyển hĩa một khối lượng sinh chất khổng lồ lớn gấp hàng nghìn lần cơ thể mình trong một khoảng thời gian cực kỳ ngắn thì cơ thể VSV cần tổng hợp nhiều chất. Do đĩ, sản phẩm tạo ra sẽ chứa nhiều loại khác. Chính vì thế, giống VSV dùng trong sản xuất một sản phẩm nào đĩ, thì sản phẩm này phải trội hơn các sản phẩm khác cả về số lượng và chất lượng.  Giống phải cho năng suất sinh học cao.  Giống VSV phải cĩ khả năng thích nghi nhanh và phát triển mạnh trong điều kiện sản xuất cơng nghiệp. 14  Giống VSV phải cĩ khả năng đồng hĩa các nguyên liệu rẻ tiền và dễ kiếm tại địa phương nơi nhà máy đang hoạt động.  Giống sử dụng trong các quá trình sản xuất hiện đại phải là những VSV thuần khiết, cĩ tốc độ sinh sản nhanh.  Tốc độ trao đổi chất mạnh để tạo nhanh sản phẩm mong muốn, dễ dàng tách sản phẩm ra khỏi các tạp chất mơi trường và sinh khối VSV giống.  Giống phải ổn định trong bảo quản và dễ dàng bảo quản. Để tạo thuận lợi nhất về chủng giống VSV cung cấp cho quá trình lên men cơng nghiệp, ta cần tiến hành phân lập giống VSV thuần khiết. Muốn thu nhận các Enzyme Amylase với hiệu suất cao cần phải tiến hành phân lập, và chọn giống VSV để tuyển lấy những chủng hoạt động mạnh, đồng thời phải tiến hành lựa chọn cơ chất cảm ứng và thành phần mơi trường tối thích cũng như tiêu chuẩn hố các điều kiện nuơi. Như vậy sự tổng hợp Enzyme Amylase khơng những phụ thuộc vào tính chất di truyền của VSV mà cịn phụ thuộc vào việc tuyển chọn các điều kiện nuơi đặc hiệu. Ngồi các yếu tố hố học (thành phần mơi trường) ra, thì các điều kiện lý hố của quá trình nuơi cấy cũng cĩ một ý nghĩa rất lớn đối với sinh tổng hợp Enzyme Amylase.Trong các yếu tố ảnh hưởng đến sinh tổng hợp các Enzyme Amylase trong quá trình nuơi VSV, thì thành phần mơi trường, tính chất cơ lý của mơi trường, độ tiệt trùng, độ ẩm ban đầu, độ thống khí, nhiệt độ nuơi và pH mơi trường… Là những yếu tố cơ bản quan trọng nhất. 15 PHẦN 3 QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT ENZYME Α- AMYLASE TỪ ASPERGYLLUS ORYZAE 3.1 Bảo quản giống Aspergyllus oryzae: -Cho cát vào ống nghiệm, tiệt trùng trong autoclave 130oC trong 30 phút. -Trộn bào tử vào cát. -Sấy chân khơng < 40oC (độ ẩm 5%). -Dùng parafin rắn đun chảy và đổ lên nút bơng. -Thời gian bảo quản: 1 năm hoặc hơn. 3.2 Nguyên liệu: -Nguồn tinh bột: cám gạo: chứa khoảng 20% tinh bột, 10–15% chất béo, 10-14% protein, 8-16% cellulose, các chất hồ tan khơng chứa nitơ 37-59%. -Cám khơng được chứa hàm lượng tinh bột dưới 20-30%, khơng cĩ vị chua hay đắng, khơng hơi mùi mốc, độ ẩm của cám khơng quá 15%, tạp chất độc khơng quá 0,05%. -Các phụ phẩm thêm vào để tăng độ thống khí cho mơi trường nuơi cấy: trấu, mạt cưa… 16 3.3 Sơ đồ cơng nghệ: NGUYÊN LIỆU XỬ LÝ THANH TRÙNG LÀM NGUỘI PHỐI TRỘN THU NHẬN ENZYME THƠ NUƠI CẤY GIỐNG VSV SẤY NGHIỀN MỊN TRÍCH LY LỌC KẾT TỦA ENZYME THU NHẬN ENZYME THƠ SẮC KÝ SẤY THÀNH PHẨM BAO GĨI 17 3.4 Thuyết minh quy trình: -Xử lý nguyên liệu: cám gạo, trấu và mạt cưa được xử lý để loại bỏ các tạp chất. Trấu cho vào với tỉ lệ 20-25% so với khối lượng cám gạo. -Thanh trùng: Nhiệt độ thanh trùng là 95oC trong 60 phút. Đồng thời phải thanh trùng khay lên men. -Rải nguyên liệu lên khay cĩ kích thước 2x3 m, độ dày 2-3 cm, dùng 3kg mơi trường/khay. -Sau khi làm nguội, tiến hành cấy mốc giống với nồng độ 5-10% so với khối lượng của mơi trường ở mỗi khay. -Đưa khay lên các giá đỡ -Nhiệt độ phịng nuơi cấy được giữ ở 25-30oC, độ ẩm 60-65%, đồng thời phải thống khí. -Đến khoảng 30-32 giờ sau khi cấy giống, ta thu nhận enzyme thơ. Cần thu nhận enzyme thơ vào thời điểm trước khi nấm sinh bào tử vì khi nấm sinh bào tử là lúc quá trình tổng hợp enzyme đa yếu đi. Do đĩ cần một bước nuơi cấy thử nghiệm để xác định thời điểm thu nhận enzyme thơ. Chế phẩm enzyme thơ thu được chứa tế bào nấm, cơ chất, nước và enzyme -Để giữ hoạt tính của enzyme, sấy chế phẩm thơ này ở nhiệt độ 30-40oC, độ ẩm sau sấy là 10%. -Nghiền mịn: chế phẩm enzyme thơ được nghiền với cát và bột thạch anh. Cát và bột thạch anh được rửa sạch, sấy khơ trước. -Trích ly: sau khi nghiền, dùng nước để trích ly. Cứ 1lít enzym thơ, cho 4-5lít nước, khuấy nhẹ và sau đĩ lọc lấy dịch. -Lọc: dịch sau trích ly lọc bằng lọc tiếp tuyến. -Kết tủa enzyme: kết tủa được thực hiện bằng ethanol phải làm lạnh cả dung dịch enzym thơ và cả những tác nhân kết tủa để tránh làm mất hoạt tính enzym.Khi đổ chất làm kết tủa enzym vào dung dịch enzym thơ phải hết sức từ từ để tránh hiện tượng biến tính. Nhiệt độ từ 3-10oC và dùng 2lít ethanol cho 1lít enzyme. -Enzyme thu được là 1 hỗn hợp nhiều enzyme khác nhau như: amylase, proteinase, cellulase… Do đĩ, phải tiến hành sắc ký lọc gel để thu được enzyme amylase. Gel sử dụng là Sephadex G200. -Sấy: sản phẩm sau sắc ký được sấy ở nhiệt độ 30-40oC để bảo đảm hoạt tính cho enzyme, độ ẩm sản phẩm là 5%. 3.5 Ưu và nhược điểm của phương pháp này: a. Ưu điểm: 18 Quy trình cơng nghệ thường khơng phức tạp. Lượng enzyme được tạo thành từ nuơi cấy bề mặt thường cao hơn rất nhiều so với nuơi cấy chìm. - Chế phẩm enzyme thơ ( bao gồm thành phần mơi trường sinh khối VSV, enzyme và nước ). Sau khi thu nhận rất dễ sấy khơ và dễ bảo quản. - Nuơi cấy bề mặt khơng cần sử dụng nhiều thiết bị phức tạp, do đĩ việc vận hành cơng nghệ cũng như việc đầu tư vừa đơn giản vừa khơng tốn kém. - Trong trường hợp bị nhiễm các VSV lạ, rất dễ xử lý. Mơi trường đặc là mơi trường tĩnh, khơng cĩ sự xáo trộn nên khu vực nào bị nhiễm ta chỉ cần loại bỏ khu vực đĩ khỏi tồn bộ khối nuơi cấy. b. Nhược điểm: Phương pháp này tốn khá lớn diện tích cho nuơi cấy. Trong phương pháp này VSV phát triển trên bề mặt mơi trường nên cần nhiều diện tích. 3.6 Các ảnh hưởng đến chất lượng enzyme: a. Ảnh hưởng các nguồn Nitơ dinh dưỡng: Nguồn dinh dưỡng Nito hết sức quan trọng. Khi chuẩn bị mơi trường dinh dưỡng để nuơi nấm mốc Asp.oryzae để tạo enzym α-amylase, người ta dùng muối vơ cơ Natri Nitrat là nguồn Nitơ dinh dưỡng để nuơi nhiều loại nấm sợi tạo α-amylase. Hàm lượng thường dùng là 0.91% Natri Nitrat và Amoni Nitrat cĩ hiệu quả hơn so với các muối khác( Kali Nitrat, Magie Nitrat, Amoni Sunfat…) Cho nguồn Nitơ nhất định vào mơi trường cĩ thể kích thích tổng hợp amylase này và ức chế tổng hợp amylase khác Bảng ảnh hưởng của nguồn Nito tới sinh tổng hợp các enzyme amylase Nguồn Nito Liều lượng muối, % theo N Hoạt động enzyme sau 6 ngày nuơi đối với 100ml α-amylase Glucomyla se NaNO3 0.3 145 8000 NaNO3 0.15 26 3300 (NH4)2SO2 0.15 - - NH4NO3 0.15 98 4100 19 NH4NO3 0.3 45 4900 NH4H2PO4 0.3 5.5 8000 b. Ảnh hưởng của amino acid: - Amino acid cĩ thể đồng thời vừa là nguồn cacbon, nguồn nito vừa là nguồn năng lượng. - Một số amino acid riêng rẻ (glutamic acid, aspatic acid...) đĩng vai trị vơ cùng quan trọng trong trao đổi amino acid, cụ thể là sinh tổng hợp nhiều amino acid khác trong quá trình chuyển amine hĩa. - Nhiều amino acid tham gia vào thành phần của các vitamin tan trong nước như: pantotenic acid, biotin, folic acid,…các vitamin này cĩ ý nghĩa sinh học rất lớn. Ngồi ra sự tổng hợp ARN trong tế bào một số vi sinh vật phụ thuộc vào sự cĩ mặt của amino acid trong mơi trường nuơi. - Amino acid cĩ tính đặc hiệu của sự cảm ứng và kiềm chế sinh tổng hợp enzyme. Một số amino acid kích thích và làm tăng cường sinh tổng hợp các enzyme amylase, một số lại cĩ tác dụng ức chế ngược và một số khác thì khơng cĩ ảnh hưởng gì cả. c. Ảnh hưởng của nguồn khống dinh dưỡng: - Mg2+ cĩ ảnh hưởng tới độ bền nhiệt của enzyme. Thiếu MgSO4 sẽ cĩ ảnh hưởng xấu đến sự tổng hợp mọi amylase bởi nấm sợi. khi đĩ sự tổng hợp α-amylase bị ức chế hồn tồn. Nồng độ tối ưu của muối này cho tổng hợp α- amylase là 0.05%. - Phospho cần để tổng hợp các hợp phần quan trọng của sinh chất (nucleic phospholipide acid) và nhiều coenzyme, đồng thời đề phosphoryl hĩa glucide trong quá trình oxy hĩa sinh học. phospho ảnh hưởng trực tiếp tới sinh sản của nấm sợi, do vậy mà tăng cường tổng hợp enzyme. Các muối phospho thường được dùng với nồng độ cao tới 0.15M. Hoạt độ của α-amylase tăng cao khi cĩ 0.1% KH2PO4. - Canxi cần cho tổng hợp và ổn định α-amylase hoạt độ vì nĩ là cấu tử khơng thể thiếu của enzyme này. Canxi cịn cĩ tác dụng bảo vệ amylase khỏi tác dụng của protease. Muốn tích lũy nhiều α-amylase cần cĩ lượng Ca trong mơi trường là 0.01-0.05%. - Lưu huỳnh kích thích sự tạo amylase. Lưu huỳnh với hàm lượng 0.04g/ml mơi trường là sự thích hợp nhất. Ngồi các yếu tố đa lượng cần chú ý tới các yếu tố vi lượng. Chẳng hạn: coban, kẽm…và các yếu tố gây ức chế sự tổng hợp enzyme amylase như: đồng, thủy ngân,… 3.7 Các yếu tối ảnh hưởng đến quá trình lên men: a. Độ ẩm mơi trường: 20 Tốt nhất cho sự hình thành enzyme của nấm mốc Asp.oryzae là 55-60%. Độ ẩm mơi trường thích hợp cho sự hình thành bào tử là khoảng 45% nên cần giữ cho độ ẩm mơi trường khơng bị giảm trong quá trình phát triển. Ảnh hưởng của việc giữ ẩm trong quá trình sinh trưởng tới sự tạo α-amylase của Asp.oryzae nuơi bằng phương pháp bề mặt: Bảng: ảnh hưởng của việc giữ ẩm trong quá trình sinh trưởng tới sự tạo α- amylase của Asp.oryzae nuơi bằng phương pháp bề mặt Phương án thí nghiệm 20 giờ 34 giờ 42 giờ Độ ẩm % Hoạt độ amylase với canh trường khơ Độ ẩm % Hoạt độ amylase với canh trường khơ Độ ẩm % Hoạt độ amylase với canh trường khơ Khay để hở 27.8 15.0 23.8 18.0 22.0 20.5 Khay đậy nắp 46.4 20.4 42.4 32.9 42.4 36.7 Điều này cần sự cần thiết phải giữ ẩm cho mơi trường ở mức độ tối thích. Cần thơng khí liên tục trong suốt thời kì sinh trưởng của nấm mốc và cịn phụ thuộc vào kích thước, chiều dày của lớp mơi trường nuơi. b. Độ ẩm tương đối của khơng khí: Độ ẩm cho phép từ 80% trở lên đến mức bão hịa tức là 100% W đều thích hợp cho nấm mốc phát triển. trong phịng nuơi cần giữ cho độ ẩm khơng khí bão hịa để tránh cho mơi trường khỏi bị khơ. c. Ảnh hưởng của khơng khí: Asp.oryzea phát triển bình thường khi nồng độ CO2 trong khơng khí đạt 8% d. Ảnh hưởng của nhiệt độ: Nhiệt độ nuơi cũng là một yếu tố hết sức quan trọng đối với sự sinh trưởng của chủng nấm mốc này và sự tạo thành các enzyme amylase. Nhiệt đọ thích hợp cho sự phát triển và hình thành enzyme là 28-32oC. Nhiệt độ do nấm mốc tỏa ra mơi trường cĩ thể nĩng lên 40oC hoặc hơn. Do vậy cần gữi cho nhiệt độ mơi trường khơng xuống dưới 27oC và khơng cao hơn 36oC. e. Ảnh hưởng thời gian nuơi nấm mốc: Hầu hết các chủng nấm mốc Asp.oryzea cĩ hoạt động cực đại của amylase ở khoảng giờ thứ 30-38, rồi sau đĩ là cực đại của protease ở giờ thứ 36-42. f. Ảnh hưởng của pH: thích hợp cho Asp.oryzae là mơi trường acid yếu khoảng 5,5-6,5. 21 3.8 Một số thiết bị sử dụng trong quá trình sản xuất enzyme a. Máy sấy phun sương  Cơng dụng: Sấy và tạo hạt từ dung dịch. Thơng số kỹ thuật máy phun sương Năng suất 2L/h Độ hịa tan dịch phun 30% Độ ẩm sản phẩm 3-7% Hệ số thu hồi chất rắn =>60% Nhiệt độ sấy (trong buồng sấy) 80 - 90°C Cơng suất điện trở nhiệt 9KW Motor đĩa phun 1HP, 2800v/ph Motor giảm tốc bơm nhu động 40W, tỉ số truyền 1/36, 3pha Motor trục khuấy dịch thùng khuấy Motor khí nén Tốc độ đĩa phun Vơ cấp 0 - 25.000 v/ph Tốc độ bơm nhu động Vơ cấp 0 - 40 v/ph Cơng suất Motor quạt hút 3HP, 2800v/ph Điện áp sử dụng 220/380V, 3 pha Kích thước D166x R110 x C225 (cm) 22 Đĩa phun 01 cái Bơm nhu động 01 cái  Tốc độ bơm nhu động, đĩa phun điều khiển bằng biến tần.  Tốc độ trục khuấy dịch điểu chỉnh vơ cấp.  Lưu lượng giĩ ra điều chỉnh được bằng van cánh bướm.  Hệ máy đạt tiêu chuẩn GMP. Nguyên lý hoạt động cơ bản: Máy sấy phun li tâm tốc độ cao chuyên dùng trong sấy cao Đơng y là ứng dụng của cơng nghệsấy khơ phun kiểu li tâm trong sấy nguyên liệu đặc định, tức là sử dụng bộ phun li tâm tốc độ caolàm nguyên liệu bị phân tán thành dạng sương mù, tiếp xúc đầy đủ với khơng khí nĩng và đượcsấy khơ trong thời gian rất nhanh, tạo ra thành phẩm cĩ dạng bột mịn. Máy sấy phun ly tâm tốcđộ cao chuyên dụng cho thuốc cao lỏng Đơng y là thiết bị sấy phun chuyên dùng, giải quyết vấnđề sấy khơ thuốc cao và thu dịch chiết thực vật trong Đơng y, thiết bị này đã giải quyết đượcnhững vấn đề tồn tại của dạng máy sấy phun li tâm thơng thường. Các hạn chế của mấy sấy khơ phun li tâm tốc độ cao LPG: -Vật liệu bám trên thành ống năng suất tạo bột thấp. -Vật liệu bám trên thành trong một thời gian dài, gây biến chất. -Khĩ vệ sinh, khơng phù hợp với yêu cầu GMP. -Cơng suất đầu ra thấp: với các máy sấy LPG-150 chỉ cĩ thể cung cấp mức 50 đến 60 kg/h. Thiết bị cơ bản đã giải quyết được những hạn chế của các máy sấy cùng loại xuất hiện trước đĩ, nguyên liệu sau khi sấy khơ cĩ màu đẹp, khơng bị biến chất, nâng cao hiệu quả kinh tế của đơn vị sử dụng. Thiết bị của chúng tơi cĩ những thuận lợi sau: -Cĩ bộ lọc khơng khí 3 cấp, lượng khí đưa vào đạt yêu cầu cấp 300.000. -Cĩ bộ phận giải nhiệt vách lị, giữ nhiệt độ vách lị ở mức 80OC, nguyên liệu trong thời gian dừng lại trên vách lị cũng khơng bị cháy. -Thể tích tổng thể bằng 3.5 lần lị phun li tâm theo tiêu chuẩn LPG. -Cĩ bộ phận xối rửa mở nhanh, thích hợp với yêu cầu sản xuất nhiều loại sản phẩm. -Phần khử bụi thiết kế khử bụi dạng ẩm, bụi khơng thốt ra ngồi, phù hợp yêu cầu bảo vệ mơi trường. 23 -Cĩ bộ quét khơng khí cho hiệu quả khiến người sử dụng hài lịng. - Cung cấp 2 bộ phun sương, điều tốc bằng biến tần. -Điều khiển bằng PLC, hệ thống chương trình điều khiển cĩ màn hình hiển thị (lựa chọn).Cĩ bộ phận xối rửa. - Dùng khơng khí khơ khép kín. b. Máy nghiền siêu mịn khí nén: 24  Sơ đồ hệ thống 1 、Máy nén khí 2 、Buồng tích áp 3 、Máy sấy khí 4 、Máy nghiền QYF 5 、Tách sản phẩm 6 、Thu sản phẩm 7 、Quạt hút  Đặc tính - Ứng dụng nghiền các nguyên liệu cĩ độ cứng dưới cấp 9. - Khả năng nghiền đạt độ mịn d = 2~15um - Trong quá trình khơng bị lẫn tạp chất do bản thân nguyên liệu tự va đập. - Trong quá trình nghiền khơng sinh nhiệt. - Khí nén nghiền cĩ thể dùng loại khí trơ nhằm tránh cháy nổ ơ xi hĩa đối với một số nguyên liệu đặc thù.  Nguyên lý hoạt động Máy nghiền khí nén dùng luồng khí tốc độ cao tác động nghiền tán nguyên liệu bột dạng khơ. Hệ thống máy bao gồm đầu nghiền, bộ phân ly, bộ trục vít tiếp liệu, khi máy hoạt độ, nguyên liệu được đưa vào trong buồng nghiền, tại đây, nguyên liệu gặp luồng khí tốc độ cao và hạt nguyên liệu tự va đập lẫn nhau vỡ vụn thành các hạt nhỏ hơn. Sau đĩ bộ phân ly làm nhiệm vụ tách các hạt nhỏ, cịn lại hạt to hơn vẫn tiếp tục được lưu lại buơng nghiền.  Ứng dụng Máy được ứng dụng rộng rãi cho nhiều loại nghuyên liệu khác nhau trong các ngành cơng nghiệp: khống chất pnonm etallic ores, talcum, barite, kaolin, quartz, graphite fire retardant materials, high-grade grinding media, 25 chemical, smelt, pharmacy, traditional Chinese medicine, agricultural chemical and ceramics, và cho nhiều loại nguyên liệu khác nữa. Thơng số kỹ thuật cơ bản Tên/ký hiệu máy QỲF-150 QYF-260 QYF-400 QYF-600 QYF-720 Năng suất(kg/h) 5~100 50~200 80~380 200~500 400~1000 Tiêu hao khí nén( m3/ph) 3 6 10 20 40 Áp lực khí nén làm việc(Mpa) 0.8~1 0.8~1 0.8~1 0.8~1 0.8~1 Kích cỡ nguyên liệu( mesh) 60~325 60~325 60~325 60~325 60~325 Kích cỡ sản phẩm( Micron) 0.5~15 0.5~15 0.5~15 0.5~15 0.5~15 Năng lượng( Kw) 40 60 100 188 380 3.9 Các sản phẩm được lưu hành trên thị trường trong và ngồi nước. a. Cốm enzyme EMEDYC amin  THÀNH PHẦN: mỗi gĩi cốm 3gr gồm: Enzyme Amylase ….............. .≥85UI Enzyme Protease ……….........≥40UI Enzyme Maltase ……...............≥40UI Bột acid amin ……...........…….50mg Vitamin B2…….....................…0.5mg Vitamin B5……................. ...…2.0mg Vitamin B6………............ ........0.5mg Vitamin B9…….....................150mcg Vitamin B1………....................0.5mg  CƠNG DỤNG: Bổ sung các men tiêu hĩa, vitamin, acid amin cĩ ích cho cơ thể, giúp trẻ ăn ngon miệng và ăn được nhiều hơn. 26 Phịng và hỗ trợ điều trị các rối loạn tiêu hĩa do chức năng tiêu hĩa suy giảm: Đau bụng, đầy bụng, khĩ tiêu, tiêu chảy, táo bĩn, phân sống.  ĐỐI TƯỢNG SỬ DỤNG: Trẻ em biếng ăn, suy dinh dưỡng, chậm phát triển. Những người rối loạn tiêu hĩa do chức năng tiêu hĩa suy giảm: Đau bụng, đầy bụng, khĩ tiêu, tiêu chảy, táo bĩn, phân sống. Người ốm yếu, mới ốm dậy.  CÁCH DÙNG: Dùng trong vịng 30 phút sau khi ăn. Dùng pha với nước sơi để nguội, sữa hay thức ăn cho trẻ nhỏ. Với trẻ lớn cĩ thể nhai ăn. Người lớn: dùng 2-3 lần/ngày x 1-2 gĩi/ lần Trẻ em: dùng 2-3 lần/ ngày x 1 gĩi/ lần Mỗi đợt dùng 10 ngày sau đĩ ngừng khoảng 10 ngày và tiếp tục dùng lại như vậy khi cĩ nhu cầu.  BẢO QUẢN: Nơi khơ mát, tránh ánh sáng mặt trời.  HẠN DÙNG: 36 tháng kể từ ngày sản xuất.  TIÊU CHUẨN: TCCS  SĐK: 4276/2010/YT-CNTC Sản phẩm này khơng phải là thuốc, khơng cĩ tác dụng thay thế thuốc chữa bệnh. NHÀ SẢN XUẤT: CƠNG TY CP DƯỢC VTYT HẢI DƯƠNG Địa chỉ : 102 Chi Lăng – TP Hải Dương CHỊU TRÁCH NHIỆM CHẤT LƯỢNG VÀ PHÂN PHỐI: CƠNG TY CỔ PHẦN Y HỌC QUỐC TẾ- INTERMEDIC Địa chỉ: Số 21 - Ngõ 87 Nguyễn Khang – Yên Hịa – Cầu Giấy – Hà Nội Địa chỉ giao dịch: Số 8 – Ngõ 148 – Đường Hồng Ngân – Trung Hịa – Cầu Giấy –Hà Nội Tel : 04. 73066826/ 35566826/ 2214.6826 Fax: 04.35566312 Web: www.intermedicvn.com Email: intermedicvn@gmail.com 27 b. Neopeptine Liquid  Thành phần: Mỗi 5 ml thuốc nước Neopeptine chứa: Alpha amylase (Vi khuẩn 1:800) IP……100 mg Papain IP………………………………….50 mg Tá dược vừa đủ.........................................5ml  Dạng bào chế: Dung dịch màu nâu trong suốt.  Trình bày: Hộp 1 lọ 100ml (60ml)  Chỉ định: Loạn tiêu hĩa đầy hơi và lên men, chán ăn, khĩ tiêu, tiêu hĩa kém, trướng hơi. Suy dinh dưỡng.  Liều lượng và cách dùng: Người lớn: 5 ml (1 muỗng cà phê), hai lần mỗi ngày uống sau mỗi bữa ăn. Trẻ em trên một tuổi: mỗi ngày 5 ml (1 muỗng cà phê), chia làm hai liều uống sau bữa ăn. Trẻ em dưới 1 tuổi: mỗi ngày 0,5 ml, uống một lúc hay chia làm hai liều, hoặc theo chỉ dẫn của thầy thuốc. Cĩ thể hịa thuốc với một ít nước và nên uống sau mỗi bữa ăn.  Chống chỉ định: Tiền sử tăng cảm với bất kỳ thành phần nào của thuốc. Viêm tụy cấp. Bệnh về tụy mạn tính. Hạn dùng: 24 tháng kể từ ngày sản xuất Bảo quản: Bảo quản nơi mát, tránh ánh sáng. SĐK: VN-11284-10 Sản xuất: Raptakos, Brett & Co., LTD 3.10 Các nghiên cứu mới Nghiên cứu thu nhận enzym amylase của một số chủng Nấm Sợi phân lập từ rừng ngập mặn Cần Giờ ( cuu-thu-nhan-enzym-amylase-cua-mot-so-chung-NS-phan-lap-tu-rung-ngap- man-Can-Gio ) Nghiên cứu thu nhận Enzym α – AMYLASE từ trực khuẩn cỏ khơ ( truc-khuan-co-kho.html ) 28 PHẦN 4 VAI TRỊ VÀ ỨNG DỤNG CỦA ENZYME AMYLASE 4.1 Vai trị Enzyme amylase đĩng vai trị chủ chốt trong các quá trình chế biến và bảo quản các sản phẩm thực phẩm. Quá trình xảy ra hàng loạt các biến đổi sinh học mà chúng được xúc tác tự nhiên bởi enzyme bản thể hay do nhà cơng nghệ đưa vào để đạt được mục đích đề ra. • Enzyme amylase cĩ thể khắc phục khiếm khuyết tự nhiên của nguyên liệu. Các sản phẩm nơng sản cĩ chất lượng về dinh dưỡng, thành phần hĩa học, tính chất cảm quan phụ thuộc nhiều vào giống, loại nơng sản, điều kiện canh tác, điều kiện thu hái và vận chuyển, điều kiện bảo quản. Do vậy chất lượng sản phẩm được tạo ra từ nguyên liệu dao động rất lớn. Trong thực tế nếu chất lượng nguyên liệu quá kém người ta phải điều khiển các phản ứng xúc tác bởi enzyme để tạo nên các thành phần thiếu hụt trong nguyên liệu đưa vào sản xuất. Ví dụ: Trong sản xuất bia, nguyên liệu chính là malt đại mạch. Để khắc phục malt chất lượng kém (malt khơng cĩ khả năng chuyển hĩa hết tinh bột thành dextrin, đường lên men…), người ta thường các chế phẩm enzyme thủy phân này. • Enzyme amylase nâng cao giá trị thương phẩm của nguyên liệu. Trong thực tế cĩ rất nhiều các nguyên liệu nơng sản cĩ giá trị thương phẩm thấp. Sau khi được chuyển hĩa bởi tác dụng của enzyme thì giá trị thương phẩm cao hơn rất nhiều, chúng cĩ thể là các sản phẩm khơng những cĩ giá trị dinh dưỡng cao mà cịn phục vụ được cho các mục đích khác ngồi thực phẩm như y học... 29 Ví dụ: Trong cơng nghiệp chế biến tinh bột, mục đích của nhà máy chế biến tinh bột là chuyển hĩa tinh bột từ một hợp chất cĩ phân tử lượng cao, hệ số hấp thu kém, giá trị thương phẩm thấp thành các sản phẩm mới cĩ hệ số hấp thu cao hơn, đa dạng hơn , giá trị thương phẩm cao, ứng dụng nhiều trong cơng nghiệp chế biến các sản phẩm khác. Sử dụng phương pháp enzyme ngồi mục đích yêu cầu của nhà náy cịn tạo ra nhiều sản phẩm cĩ giá trị cao như Maltodextrin (là chất phụ gia để chế tác các sản phẩm thực phẩm cho trẻ em, thực phẩm truyền trực tiếp cho bênh nhân Dùng làm tác nhân tạo cấu trúc, tạo độ đặc, độ nhớt cho nước sốt, chất kết dính cho sản xuất thức ăn chính. Ngồi ra con cĩ khả năng tạo gel thuận nghịch cĩ cấu trúc giống chất béo: thay thế chất béo trong các sản phẩm bơ, mỡ gầy.), Socbitol (cĩ khả năng giữ nước cao tạo độ đặc sánh cho mật ong, cĩ độ ngọt nhẹ nên sử dụng nhiều mà khơng cảm thấy khĩ chịu và cĩ độ nhớt thấp nên dễ thao tác trong sản xuất. Ngồi ra Socbitol cịn tạo phức với kim loại nặng để cải thiện việc bảo quản các sản phẩm béo. Socbitol tinh thể cĩ thể hịa tan trong nước rất lớn, cĩ khả năng tạo cảm giác mát nên được dùng để sản xuất kẹo mứt, thức ăn kiêng cho người bị bệnh đái đường vì khơng làm tăng lượng glucose trong máu sau khi ăn.), Manitol (được sử dụng chủ yếu làm chất tạo ngọt khơng hút nước, cĩ giá trị hấp thu thấp nên được bổ sung vào các loại thực phẩm chức năng. Bên cạnh Manitol cĩ tác động phá hủy răng thấp nên được dùng làm kẹo cao su khơng đường). Enzyme amylase là cơng cụ trong quá trình chuyển hĩa cơng nghệ. Trong các nhà máy chế biến thực phẩm thì enzyme được sử dụng như một cơng cụ của tồn bộ quá trình chuyển hĩa hoặc là tồn bộ quá trình chuyển hĩa trong dây chuyền chế biến. Nếu thiếu sự cĩ mặt của nĩ thì quá trình chế biến khơng thành cơng. Ví dụ: trong sản xuất bia, quá trình chế biến dịch đường cĩ mục tiêu là tìm điều kiện tối ưu chuyển nhiều nhất cĩ thể các chất cĩ trong nguyên liệu đi vào dịch trở thành chất chiết của dịch đường. Để đạt được mục đích này thì ngồi quá trình khuyếch tán đơn giản của các thành phần mà chủ yếu là quá trình chuyển hĩa các hợp chất cao phân tử khơng hịa tan thành các chất thấp 30 phân tử hịa tan dưới tác dụng của enzyme amylase sẽ tạo thành dextrin cĩ độ sánh và giữ bọt cho bia, tạo maltoza và glucoza cung cấp đường cho quá trình lên men. 4.2 Ứng dụng Hiện nay, việc sản xuất chế phẩm enzyme các loại đã và đang phát triển mạnh mẽ trên qui mơ cơng nghiệp. Thực tế đã cĩ hàng nghìn chế phẩm enzyme bán trên thị trường thế giới, các chế phẩm này đã được khai thác và tinh chế cĩ mức độ tinh khiết theo tiêu chuẩn cơng nghiệp và ứng dụng. Chế phẩm enzyme khơng chỉ được ứng dụng trong enzyme y học mà cịn được ứng dụng trong nhiều lãnh vực cơng nghiệp khác nhau, trong nơng nghiệp, trong hĩa học…”ý nghĩa của việc sử dụng enzyme trong các lãnh vực thực tế khơng kém so với ý nghĩa của việc sử dụng năng lượng nguyên tử”. Theo thời gian, enzyme cơng nghiệp ngày càng được ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau, trong đĩ những enzyme ứng dụng nhiều nhất là protease, cellulose, ligase, amylase… và một số enzyme đặc biệt khác đã thu được rất nhiều lợi nhuận từ ngành này. Dưới đây là một vài ứng dụng thực tế: 4.2.1 Enzyme amylase trong cơng nghiệp thực phẩm. 4.2.1.1 Ứng dụng amylase trong sản xuất bia Trong cơng nghệ sản xuất bia truyền thống, các nước phương Tây chủ yếu sử dụng enzyme amylase của malt để thủy phân tinh bột trong malt, sau đĩ đến giai đoạn rượu hĩa bởi nấm men Saccharomyces sp. Cơ sở khoa học của việc sử dụng amylase của malt ở chỗ, khi đại mạch chuyển từ trạng thái hạt sang trạng thái nảy mầm (malt), enzyme amylase sẽ được tổng hợp và khi đĩ enzyme này sẽ thủy phân tinh bột cĩ trong hạt tạo ra năng lượng và vật chất cho sự tạo thành mầm. Như vậy việc đường hĩa tinh bột trong hạt nhờ enzyme của chính nĩ. Khi đĩ hạt chỉ tổng hợp ra lượng enzyme amylase vừa đủ để phân hủy lượng tinh bột cĩ trong hạt. Như thế cần rất nhiều mầm đại mạch để sản xuất bia ở qui mơ lớn, dẫn đến chi phí cao cho sản xuất và sản phẩm. Để 31 khắc phục điều này, trong quá trình lên men tạo bia thì nhà sản xuất khơng sử dụng hồn tồn 100% nguyên liệu là malt đại mạch mà cĩ sự pha trộn theo một cơng thức nào đĩ để thay thế malt và cịn bổ sung nguồn tinh bột cho quá trình lên men. Lý do là một phần để tạo hương vị cho bia, màu sắc, độ cồn phù hợp cho người tiêu dùng và một phần là làm giảm giá thành cho sản phẩm bia nhưng vẫn giữ được đặc trưng cho bia. Chính vì điều này, các nhà sản xuất bia quan tâm đến việc sử dụng chế phẩm enzyme amylase cung cấp cho quá trình thủy phân tinh bột. Enzyme này cĩ ý nghĩa rất lớn trong việc làm bia, giúp sản xuất bia ở qui mơ cơng nghiệp. Ngồi ra, trong sản xuất bia, người ta cịn sử dụng chế phẩm enzyme cellulose cĩ tác dụng phá vỡ thành tế bào, tạo điều kiện để các thành phần cĩ trong tế bào hạt thốt ra phía ngồi nhờ đĩ chất lượng bia được nâng cao hơn. Một loại enzyme khác cũng được sử dụng khá rộng rãi đĩ là glucose amylase, enzyme này được sử dụng để loại trừ O2 cĩ trong bia, giúp quá trình bảo quản bia kéo dài hơn rất nhiều. 4.2.1.2 Ứng dụng trong sản xuất bánh mì Các chế phẩm Enzyme tinh khiết được dùng để tăng cường và điều chỉnh cơng nghệ của nhiều loại sản phẩm trong đĩ cĩ sản xuất bánh mì. Nguồn Enzyme thường sử dụng là malt. Tuy nhiên trong những năm gần đây, nguồn nguyên liệu malt dần dần được thay thế bằng nguồn nguyên liệu từ nấm sợi, trong đĩ cĩ Amylase làm tăng chất lượng bánh mì. Chế phẩm Enzyme từ nấm sợi chủ yếu thu nhận từ Asp.orysee cĩ pH tối ưu là 4,5 – 5,5. Trong cơng nghiệp sản xuất bánh mì Enzyme Amylase cĩ tác dụng làm giảm độ dính, tăng độ đàn hồi của bột nhào, tăng mùi thơm, tăng nhanh thể tích bánh và rút ngắn thời gian nhào α-Amylase của nấm sơi, chịu acid hơn và nhạy cảm với nhiệt độ hơn là α-Amylase của hạt và của vi khuẩn. Sự tác động tương hỗ khả năng chuyển hĩa của Enzyme cho vào trong quá trình chế biến và sự hoạt động của nấm men sẽ làm tăng nhanh chất lượng bánh và đảm bảo được những mục đích trên. Nhiệt độ thích hợp đối với tác dụng của α-Amylase nấm sợi là 500C và bị ức chế ở nhiệt độ 65 – 680C. Do hồn tồn bị ức chế ở 32 các giai đoạn khác nhau của quá trình nướng nên α-Amylase nấm mốc khơng kịp phát huy tác dụng dextrin hĩa tinh bột và vì vậy khơng làm giảm chất lượng ruột bánh. Đồng thời α-Amylase nấm sợi lại cĩ tác dụng đường hĩa và tạo khí mạnh nên rút ngắn được quá trình chuẩn bị bột nhào và làm chất lượng bánh được tốt hơn. Khi ta sử dụng chế phẩm Enzyme từ nấm sợi Asp.orysee hay Asp.awamori, lượng đường khử và các amino acid tự do tăng lên. Đây chính là nguyên nhân chính dẫn tới sự tạo thành màu và mùi trong sản xuất bánh mì.Ý nghĩa quan trọng của việc sử dụng chế phẩm Enzyme trong sản xuất bánh mì là khi ta sử dụng Enzyme, nhờ hoạt động của nĩ mà lượng đường được tạo thành từ từ, khơng tập trung quá nhiều ở giai đoạn đầu hoặc ở giai đoạn cuối của quá trình nhào bột. Chính vì thế,Enzyme như một chất điều hịa rất cĩ hiệu quả cho quá trình lên men, tạo CO2 trong suốt quá trình kỹ thuật. Như vậy, ở một gĩc độ nào đĩ ta sử dụng Enzyme trong sản xuất bánh mì như một yếu tố điều khiển kỹ thuật cho quá trình sản xuất này.Dextrinase và maltose của nấm sợi cĩ tác dụng hỗ trợ cho α-Amylase. Dextrinase thủy phân các dextrin cuối cùng cho đến maltose. So với β-Amylase thì dextrinase tạo thành đường nhiều hơn. Maltose thủy phân dextrin vàmaltose đến glucose. Hoạt độ của Enzyme được đặc trưng bằng lượng đối chất bị thủy phân ứng với 1 gram chế phẩm Enzyme trong 1 đơn vị thời gian. 4.2.1.3 Ứng dụng amylase trong sản xuất cồn Để sản xuất cồn từ nguồn nguyên liệu tinh bột, mỗi nước sử dụng các loại nguyên liệu khác nhau. Ví dụ, ở Mỹ người ta sử dụng nguyên liệu từ bột ngơ để sản xuất cồn, cịn ở Brazin lại sử dụng khoai mì, các nước khác sử dụng gạo hoặc tấm từ gạo. Quá trình sản xuất cồn trải qua hai giai đoạn: giai đoạn đường hĩa và giai đoạn rượu hĩa. Giai đoạn đường hĩa, người ta bắt buộc phải sử dụng enzyme amylase (khơng thể sử dụng phương pháp thủy phân tinh bột bằng acid). Người Nhật đã biết sử dụng enzyme của nấm mốc trong quá trình đường hĩa để sản xuất rượu Sake từ cách đây hơn 1700 năm. Người Trung Quốc thì đã sử dụng nhiều loại nấm mốc để đường hĩa rượu trong sản xuất rượu cách đây 4000 năm. Cịn người Việt Nam đã biết sản xuất rượu từ gạo cách đây hàng ngàn năm. 33 Riêng ở Mỹ, mãi đến thế kỷ XIX khi Takamine người Nhật đưa nấm mốc Aspergillus sang mới biết sử dụng enzyme này thay amylase của malt để sản xuất cồn. Chính vì thế mới cĩ phương pháp Micomalt (mầm mốc) trong sản xuất cồn và rượu. Nhờ sự du nhập kỹ thuật này từ Nhật mà người Mỹ tiết kiệm được một khối lượng malt khổng lồ trong sản xuất rượu. Giai đoạn rượu hĩa, nhờ nấm men Saccharomyces serevisiae, cũng cĩ thể xem đây là một quá trình áp dụng enzyme. Quá trình rượu hĩa là quá trình hết sức phức tạp, trải qua rất nhiều giai đoạn chuyển hĩa từ đường thành cồn nhờ sự tham gia của nhiều enzyme khác nhau. Điểm khác với enzyme amylase là ở chỗ các enzyme tham gia quá trình rượu hĩa nằm trong tế bào nấm men. Việc điều khiển các quá trình chuyển hĩa bởi enzyme trong tế bào thực chất là quá trình trao đổi chất của nấm men trong mơi trường chứa đường. 4.2.1.4 Ứng dụng enzyme amylase trong sản xuất mỳ chính. Nguyên liệu chính: tinh bột sắn, rỉ đường mía. Các chủng vi sinh vật: Corymebacterium hydrocacboclast, bacillus, Brevibacterium... Enzyme amylase được sử dụng trong cơng đoạn thủy phân tinh bột. Mục đích của cơng đoạn này là tạo điều kiện để thực hiện các phản ứng thủy phân tinh bột thành đường lên men chủ yếu là glucose. Người ta cĩ thể sử dụng α – amylase, β – amylase của các hạt nảy mần hay các nấm mốc để thủy phân tinh bột thành đường. Phương pháp này cĩ ưu điểm là khơng dùng đến hĩa chất hay thiết bị chịu acid, chịu áp lực…. khơng độc hại cho con người. Nhưng nĩ cũng cĩ nhược điểm là đường hĩa khơng triệt để tinh bột, mà cịn ở dạng trung gian như dextrin…làm cho vi khuẩn lên men mì chính khơng cĩ khả năng sử dụng; thời gian đường hĩa tương đối dài; lượng đường sau khi đường hĩa thấp do đĩ phải sử dụng thiết bị to, cồng kềnh. 34 4.2.2 Ứng dụng enzyme amylase trong các ngành cơng nghiệp khác. 4.2.2.1 Ứng dụng amylase trong chế biến thực phẩm gia súc 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 hĩa tinh bột tốt hơn. 4.2.2.2 Ứng dụng enzyme amylase trong cơng nghiệp dệt Trong cơng nghiệp dệt, người ta thường sử dụng enzyme amylase của vi khuẩn để tẩy tinh bột và làm cho vải mềm. Trong vải thơ thường chứa khoảng 5% tinh bột và các tạp chất khác. Do đĩ, khi sử dụng chế phẩm enzyme amylase của vi khuẩn vải sẽ tốt hơn. Người ta thường sử dụng lượng chế phẩm amylase khoảng 0,3-0,6 g/l dung dịch và thời gian xử lý 5-15 phút ở nhiệt độ 900C. Tuy nhiên ngồi chế phẩm enzyme amylase cĩ nguồn gốc từ vi khuẩn, hiện nay người ta đã quan tâm đến việc sử dụng amylase từ nấm sợi. Cho đến nay cĩ rất nhiều nước đã sử dụng enzyme trong cơng nghiệp dệt để tăng khả năng cạnh tranh các hàng vải, sợi. Các nước sử dụng lượng enzyme amylase nhiều nhất trong lĩnh vực này là Mỹ, Nhật, Pháp, Đan Mạch. Ngồi ra, enzyme amylase cũng được nghiên cứu ứng dụng rộng rãi trong sản xuất đường bột, sản xuất dextrin, maltodextrin, nha glucose, siro, glucose – fructose, sản xuất tương và nước chấm…ở quy mơ cơng nghiệp. 4.2.2.3 Ứng dụng enzyme amylase trong sản xuất thuốc thú y. Enzyme amylase thường được bổ sung trong thành phần các hợp chất hóa học nhằm cải tạo ao hồ, kích thích tăng trưởng và phát triển mạnh của động vật thủy sản ở các giai đoạn mong muốn.  Đối tượng:Cá ăn thực vật và cá ăn động vật  Cơ chế 35  Đối với cá ăn thực vật : Enzyme Amylase phân giải tinh bột có trong thức ăn của cá : cỏ, khoai lang, khoai mì…  Đối với cá ăn thịt động vật : Enzyme Amylase phân giải glycogen hay glucid ở tế bào động vật.  Các loại thuốc thơng dụng:  ASIA PRO: Tác dụng: kích thích tiêu hĩa, tăng trưởng nhanh, nâng cao tỷ lệ sống, trị bệnh đường ruột. Thành phần: vi khuẩn cĩ ích như Bacillus Subtilis, Lactobacillus acidophilus, Saccharomyces cerevisis. Men phân hủy: Protease, Amylase, Hemicellulase, Alpha galactosidase. Nguyên tố: Selemium  BIOKING: Tác dụng: cải tạo đáy ao và cải thiện chất lượng nước, phân hủy và oxi hĩa chất hữu cơ tích tụ dưới đáy ao, giảm quá trình sinh khí độc như: NH3- N, NO2- N, CH4. Thành phần: Men: Amylase, Hemi - cellulase, Lypase, Beta- Glucanase, Protease. Vi sinh vật: Viable Aerobic bactoria, Viable Anaerobic Bacteria, Lactobacillusplantarum và L.acidophilus. 4.2.2.4 Ứng dụng enzyme amylase trong sản xuất chất tẩy rữa. Chất tẩy rữa bao gồm những chất kiểm: odium silicate, sodium bicarbonate, sodium tripolyphosphate. Mục đích: loại bỏ các chất vơ cơ, hữu cơ bám vào quần áo như: protein, lipid, carbohydrate và các chất màu. Enzyme: α – amylase của vi khuẩn là một trong những enzyme thường được ứng dụng trong cơng nghiệp sản xuất chất tẩy rữa, do enzyme này cĩ khả năng chịu được nhiệt độ cao (khoảng 900C, pH=9). 36 Tuy nhiên enzyme này khơng bền ở pH kiềm và nhiệt độ cao trong một thời gian dài, nên người ta thường bao chúng lại trước khi phối trộn với các thành phần khác của chất tẩy rữa để bảo quản được lâu. 4.2.2.5 Ứng Dụng Của Enzyme Amylase Trong Sản Xuất HFCS HFCS (High Fructose Corn Syrup) là một nhĩm bất kì của siro bắp mà trải qua quá trình enzyme để làm tăng hàm lượng fructose và sau đĩ được pha trộn với siro bắp sạch (100% glucose) để tạo thành dạng sản phẩm cần thiết. • Nguyên nhân chính là:  Nguyên liệu rẻ ở Mỹ, nĩ phụ thuộc vào giá cả của bắp và đường.  Sản phẩn dễ dùng để pha trộn và di chuyển bởi vì nĩ ở dạng lỏng. • Các dạng phổ biến của HFCS:  HFCS 90  HFCS 55  HFCS 42 Quá trình enzyme làm thay đổi 100% glucose siro bắp thành 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 để tạo ra hỗn hợp cĩ khoảng 42%fructose và 50- 52% glucose với một vài loại đường được hịa 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%. 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Nguyễn Đức Lượng và một số tác giả, Cơng nghệ enzym, NXB Đại học quốc gia Tp.HCM, 2004 2. Nguyễn Đức Lượng, Vi sinh vật cơng nghiệp (Cơng nghệ vi sinh Tập 2), NXB Đại học quốc gia Tp.HCM, 2006 3. Lương Đức Phẩm, Nấm men cơng nghiệp, NXB Khoa học và kỹ thuật Hà Nội, 2006 4. 5. t&task=view&id=21&Itemid=217 38 MỤC LỤC  LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................4 PHẦN 1 TỔNG QUAN VỀ ENZYME AMYLASE ..................................5 1.1 Giới thiệu về enzyme Amylase .......................................................5 1.1.1 Lịch sử nghiên cứu, định nghĩa .................................................5 1.1.2 Phân loại, đặc tính, cơ chế tác dụng .........................................5 1.1.2.1 Phân loại .............................................................................8 1.1.2.2 Đặc tính ..............................................................................8 1.1.2.3 Cơ chế tác dụng..................................................................9 PHẦN 2 TỔNG QUAN VỀ NGUỒN GIỐNG VI SINH VẬT ..................10 2.1 Vai trị của giống vi sinh vật trong cơng nghệ enzyme ...................10 2.2 Vi sinh vật dùng để sản xuất enzyme Amylase ...............................10 2.2.1 Các giống vi sinh vật sản xuất enzyme Amylase ......................10 2.2.2 Giới thiệu Chủng nấm mốc Aspergillus Oryzae ......................11 2.2.3 Các phương pháp phân lập và bảo quản ..................................12 2.2.3.1 Các phương pháp phân lập ...............................................12 2.2.3.2 Phương pháp bảo quản giống vi sinh vật .........................14 2.3 Yêu cầu đối với giống vi sinh vật ....................................................15 PHẦN 3 QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT ENZYME Α- AMYLASE TỪ ASPERGYLLUS ORYZAE ............................................17 3.1 Bảo quản giống Aspergyllus oryzae ................................................17 3.2 Nguyên liệu .......................................................................................17 3.3 Sơ đồ cơng nghệ ................................................................................18 3.4 Thuyết minh quy trình .....................................................................19 3.5 Ưu và nhược điểm của phương pháp này ......................................19 3.6 Các ảnh hưởng đến chất lượng enzyme .........................................20 a. Ảnh hưởng các nguồn Nitơ dinh dưỡng.........................................20 b. Ảnh hưởng của amino acid .............................................................21 c. Ảnh hưởng của nguồn khống dinh dưỡng ...................................21 3.7 Các yếu tối ảnh hưởng đến quá trình lên men ..............................21 39 a. Độ ẩm mơi trường ...........................................................................21 b. Độ ẩm tương đối của khơng khí .....................................................22 c. Ảnh hưởng của khơng khí ..............................................................22 d. Ảnh hưởng của nhiệt độ .................................................................22 e. Ảnh hưởng thời gian nuơi nấm mốc ..............................................22 f. Ảnh hưởng của Ph ..........................................................................22 3.8 Một số thiết bị sử dụng trong quá trình sản xuất enzyme ..............23 a. Máy sấy phun sương .......................................................................23 b. Máy nghiền siêu mịn khí nén .........................................................25 3.9 Các sản phẩm được lưu hành trên thị trường trong và ngồi nước27 a. Cốm enzyme EMEDYC amin ........................................................27 b. Neopeptine Liquid ..........................................................................29 3.10 Các nghiên cứu mới ........................................................................29 PHẦN 4 VAI TRỊ VÀ ỨNG DỤNG CỦA ENZYME AMYLASE ..........30 4.1 Vai trị ...............................................................................................30 4.2 Ứng dụng .........................................................................................32 4.2.3 Enzyme amylase trong cơng nghiệp thực phẩm .......................32 4.2.3.1 Ứng dụng amylase trong sản xuất bia ..................................32 4.2.3.2 Ứng dụng trong sản xuất bánh mì ........................................33 4.2.3.3 Ứng dụng amylase trong sản xuất cồn..................................34 4.2.3.4 Ứng dụng enzyme amylase trong sản xuất mỳ chính ...........35 4.2.4 Ứng dụng enzyme amylase trong các ngành cơng nghiệp khác36 4.2.4.1 Ứng dụng amylase trong chế biến thực phẩm gia súc .........36 4.2.4.2 Ứng dụng enzyme amylase trong cơng nghiệp dệt ...............36 4.2.4.3 Ứng dụng enzyme amylase trong sản xuất thuốc thú y .......36 4.2.4.4 Ứng dụng enzyme amylase trong sản xuất chất tẩy rữa ......37 4.2.4.5 Ứng Dụng Của Enzyme Amylase Trong Sản Xuất HFCS ...38 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..........................................................................39