Transcript SẢN XUẤT BIA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM
KHOA KĨ THUẬT HÓA HỌC
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
ỨNG DỤNG ENZYME AMYLASE TRONG
CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM
VÀ NGUỒN THU NHẬN
NHÓM SVTH :
Nguyễn Bích Thùy Dương
Nguyễn Diệp Đăng Khoa
Nguyễn Khánh Tiến
Huỳnh Hoàng Tú
Lâm Mỹ Thúy Vy
Trần Nhựt Hoàng Yến
GVHD : TS TRẦN BÍCH LAM
60800372
60800979
60802217
60802501
60802705
60802726
Từ trước thế kỉ 17 , khi loài người hoàn toàn chưa biết gì về
Enzyme , người ta đã sử dụng rộng rãi các qui trình enzyme
trong hoạt động thực tế như làm bánh mì , bia , rượu … việc
ứng dụng enzyme trong giai đoạn này hoàn toàn có tính chất
kinh nghiệm thuần túy và sử dụng enzyme thông qua hoạt
động sống của tế bào vi sinh vật.
Từ thế kỉ 17 đến thế kỉ 19 , người ta đã đề ra được khái niệm về
sự lên men . Valhelmon, người Hà Lan lần đầu tiên đã quan sát
được hiện tượng tạo thành chất khí khác với không khí trong
quá trình lên men . Silvius ( 1659 ) lần đầu tiên nêu lên rằng về
cơ bản tất cả các quá trình sống đều là những quá trình hóa học.
Đến nửa cuối thế kỉ 18 bắt đầu có những thí nghiệm đầu tiên thô
sơ và đơn giản về khả năng tiêu hóa thịt của dạ dày. Năm 1787
Pabroni cho rằng bản chất của quá trình lên men và sự phân cắt
một chất này bởi một chất khác gọi là ferment
Đầu thế kỉ 19, người ta bắt đầu tách được các chất gây ra hiện
tượng lên men , mở đầu công trình của Kiecgov ( người Nga )
đã chứng minh được rằng nước chiết từ hạt lúa mạch nảy
mầm có tác dụng chuyển hóa tinh bột thành đường gọi là
diastae ( xuất phát từ chữ Hy Lạp diastatic có nghĩa là phân
giải) . Năm 1851 , Leuchs đã phát hiện hoạt động phân giải
tinh bột của nước bọt.
Enzyme amylase hay còn được gọi với tên khác là Diatase là
một enzyme không những có ý nghĩa về mặt sinh lý , thương
mại và còn có ý nghĩa khá quan trong trong công nghiệp nói
chung và công nghiệp thực phẩm nói riêng .
Amylase có thể được tìm thấy ở nhiều nguồn khác nhau như
động vật , thực vật và cả vi sinh vật . Amylase được tinh sạch
từ malt vào năm 1835 bởi Anselme Payen và Jean Persoz
Amylase được dùng rất phổ biến và đóng một vai trò rất quan
trọng trong công nghiệp thực phẩm như sản xuất bánh mì ,
glucose , rượu , bia , …
GIỚI THIỆU CHUNG
I
ỨNG DỤNG
NGUỒN THU NHẬN
II
III
I . ĐỊNH NGHĨA
Enzyme amylase thuộc nhóm enzyme thủy phân , xúc
tác sự phân giải liên kết glucoside nội phân tử trong các
polysaccharide với sự tham gia của nước
R – R’ + H – OH  RH + R’OH
Amylase là một hệ enzyme rất phổ biến trong thế giới
sinh vật , c ó ở động vật , thực vật và cả ở vi sinh vật
II. PHÂN LOẠI
Endoamylase ( enzyme nội bào )
 Exoamylase ( enzyme ngoại bào )
 – amylase (EC 3.2.1.1)
Phân cắt các liên kết 1,4-glucoside nằm bên trong của phân
tử cơ chất ( tinh bột , glycogen ) một cách ngẫu nhiên
 – amylase (EC 3.2.1.1)
Dưới tác dụng của α – amylase , amiloza khá nhanh chóng
thành oligosaccharide gồm 6-7 gốc glucoza , sau đó tiếp tục
bị phân cắt và trong 1 thời gian dài sẽ bị thủy phân thành 23%
glucose và 67% maltose
 – amylase (EC 3.2.1.1)
Tác dụng của enzyme này cũng tương tự xảy ra đối với
amylopectin nhưng vì không phân cắt được liên kết
α – 1,6 – nên sản phẩm sẽ là 72 % maltose , 19 %
glucose , dextrin thấp phân tử và 80% isomaltose
 – amylase (EC 3.2.1.1)
 – amylase (EC 3.2.1.1)
Tuy nhiên thông thường trong một thời gian ngắn từ 30-60 phút
( thời gian nấu sơ bộ nguyên liệu tinh bột hay đường hóa sơ bộ
khối nấu trong sản xuất trong sản xuất rượu ) thì enzyme
α – amylase chỉ thủy phân tinh bột chủ yếu thành dextrin thấp
phân tử và 1 ít đường maltose , khả năng dextrin hóa cao này
là do tính chất đặc trưng của enzyme này . Nên còn gọi enzyme
này là enzyme amylase dextrin hay amylase dịch hóa .
 – amylase (EC 3.2.1.2)
- amylase xúc tác sự thủy phân các liên kết 1,4-glucan trong
tinh bột , glucogen và polysaccharide , phân cắt tuần tự từng
 nhóm maltose từ đầu không khử của mạch . Maltose được
 hình thành do sự xúc tác của  – amylase có cấu hình 
 – amylase (EC 3.2.1.2)
 – amylase (EC 3.2.1.2)
Hầu như không thủy phân hạt tinh bột nguyên mà chỉ thủy phân
tinh bột hồ hóa . Có khả năng thủy phân 100 % amylaza thành
maltose và 54 – 58 % amylopectin thành maltose . Khi gặp liên
kết α – 1,4 – đứng kế cận α – 1, 6 - thì enzyme β này ngừng tác
dụng . Phần còn lại không bị tác dụng gọi là β – dextrin .
 – amylase (EC 3.2.1.2)
α - AMILASE
β - AMILASE
THỦY PHÂN TINH BỘT
HIỆU SUẤT : 95 %
SẢN XUẤT BIA VÀ CỒN
γ – amylase (EC 3.2.1.3)
TINH BỘT
γ
- Amylase
-1,4-
GLUCOGEN
-1,6-
AMYLOPECTIN
-1,2-
DEXTRIN
-1.3-
GLUCOSE
Glucoamylase có khả năng thủy phân liên kết -1,4- lẫn -1,6glucoside , ngoài ra còn có khả năng thủy phân các liên kết
-1,2 và -1,3 glucoside . Glucoamylase có khả năng thủy phân
hoàn toàn tinh bột , glucogen , amylopectin , dextrin … thành
glucose mà không cần có sự tham gia của các loại amylase
khác
γ – amylase (EC 3.2.1.3)
Đa số glucoamylase đều thuộc loại “chịu acid” , pHop = 3.5 – 5
, top = 50 – 60oC , mất hoạt tính ở > 70oC . Hiện nay enzyme
này có vị trí hàng đầu về hiệu lức thủy phân tinh bột và các sản
phẩm trung gian . Vì thế việc sử dụng các chế phẩm này tách
từ các chủng vi sinh vật hoạt động trong sản xuất rượu , bia ,
mạch nha có ý nghĩa , triển vọng vô cùng to lớn
Oligo-1,6-glucosidase (EC 3.2.1.10)
Enzyme này thủy phân liên kết  -1,6 - glucoside trong isomaltose,
panose và các dextrin tới hạn thành đường có thể lên men được
ISOMALTOSE
Oligo-1,6-glucosidase (EC 3.2.1.10)
Các loài nấm mốc Asp . Oryzae , Asp . Awamori , Asp . Usami
sinh tổng hợp rất mạnh mẽ enzyme này cho nên nếu đường
hóa tinh bột đã nấu chín ( trong sản xuất rượu ) bằng chế phẩm
enzyme nuôi cấy từ các nòi vi sinh vật này sẽ thu được dịch
đường có khả năng lên men cuối rất triệt để , góp phần nâng
cao hiệu suất gây men và tổng thu hồi rượu
Ngoài ra enzyme này cũng có trong malt , trong mô động vật và
cả nấm men
α - glucosidase hay maltase (EC 3.2.1.20)
Có nhiều loại nấm mốc sinh tổng hợp ra enzyme này , tác dụng
thủy phân đường maltose thành glucose nhưng không thủy phân
được tinh bột . Như vậy giống như dextrinaza , enzyme này giúp
cho quá trình lên men cuối chuyển đường thành rượu etylic nhằm
nâng cao hiệu suất lên men
Transglucosidase (EC 2.4.1.3)
Enzyme này thường tồn tại song song với glucoamylase , nó có
hoạt tính thủy phân và hoạt tính vận chuyển nhóm . Nghĩa là nó
không chỉ thủy phân maltose thành glucose mà còn tổng hợp
nên isomaltose , isotriose và panose
ĐỒNG PHÂN HÓA
Sự có mặt của enzyme này trong các chế phẩm enzyme dùng để
biến hình tinh bột là một điều không mong muốn , từ đó làm giảm
hiệu suất và gây vị đắng

Y HỌC VÀ DƯỢC PHẨM

CÔNG NGHIỆP

CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM

NÔNG NGHIỆP
Trong CN rượu bia : nguyên liệu tinh bột đường hóa lên men
Trong CN bánh kẹo : lên men tạo mùi vì đặc trưng cho sản phẩm
Trong CN dệt : dùng để rũ hồ vải
Nông nghiệp : bổ sung vào thức ăn gia súc, trợ giúp tiêu hóa







SẢN XUẤT MÌ CHÍNH
BIA
CỒN
BÁNH KẸO
SIRO
BÁNH MÌ
MẬT
SẢN XUẤT MÌ CHÍNH
NGUYÊN LIỆU : GIÀU GLUCID ( SẮN , RỈ ĐƯỜNG MÍA )
THÀNH PHẦN TINH BỘT SẮN
SẢN XUẤT MÌ CHÍNH
Rỉ đường mía là phần còn lại của dung dịch đường sau khi đã
tách phần đường kết tinh . Số lượng và chất lượng của rỉ đường
phụ thuộc vào giống mía , điều kiện trồng trọt , hoàn cảnh địa lý
và trình độ kĩ thuật của nhà máy đường
THÀNH PHẦN RỈ ĐƯỜNG MÍA
SẢN XUẤT MÌ CHÍNH
- Amylase được sử dụng trong giai đoạn thủy phân tinh bột
- Mục đích : tạo điều kiện để thực hiện các phản ứng thủy phân
tinh bột thành đường lên men được chủ yếu là đường glucose
- Enzyme thường dùng : enzyme α– amylase , γ – amylase
SẢN XUẤT MÌ CHÍNH
DEXTRIN
α - AMILASE
TINH BỘT
MALTOSE
Thủy phân –1,4 GLUCOSE
SẢN XUẤT MÌ CHÍNH
γ - AMILASE
TINH BỘT
GLUCOSE
Thủy phân –1,4 - , -1,6-
SẢN XUẤT MÌ CHÍNH
ƯU ĐIỂM
- Không dùng đến hóa chất hay thiết bị chịu áp lực , ...
- Không độc hại cho người và thiết bị
NHƯỢC ĐIỂM
- Đường hóa không triệt để tinh bột , mà còn ở dạng trung gian
Như dextrin , ... làm cho vi khuẩn lên men mì chính không có
khả năng sử dụng
- Thời gian đường hóa tương đối dài
- Lượng đường sau khi đường hóa thấp , do đó phải sử dụng
thiết bị to và cồng kềnh .
SẢN XUẤT BIA
NGUYÊN LIỆU :




NGŨ CỐC
HOA HOUBLON
NƯỚC
NẤM MEN
CÁC CHỦNG VI SINH VẬT :
Saccharomyces cerevisizae
Saccharomyces cerevisidae
SẢN XUẤT BIA
Trong công nghệ sản xuất bia , người ta thường dùng enzyme
mylase có trong mầm đại mạch .
Ngoài ra , còn sử dụng enzyme khác có trong mầm đại mạch
để thủy phân và chuyển hóa chất không tan khác sang trạng
thái tan như protein , cellulose … sang amino acid và glucose
Người ta sử dụng chế phẩm enzyme cellulose có tác dụng phá
vỡ thành tế bào , tạo điều kiện để các thành phần có trong tế
bào hạt thoát ra ngoài nhớ đó chất lượng bia được nâng cao
hơn . Một loại enzyme khác cũng được sử dụng đó là glucose
amylase được sử dụng để loại trừ khí O2 có trong bia , giúp
quá trình bảo quản bia kéo dài hơn rất nhiều
SẢN XUẤT BIA
- So với enzyme amylase từ các
nguồn khác thì enzyme từ thóc đại
mạch đã được nảy mầm được sử
dụng với số lượng nhiều nhất hiện
nay .
- Enzyme amylase tác động vào giai
đoạn đường h óa : biến đổi tinh bột
thành các dextrin và maltose .
- Trong giai đoạn lên men tiếp theo , các chất đường , dextrin có
phân tử thấp sẽ được chuyển hoá thành rượu etylic , CO2 và
một số sản phẩm phụ khác tạo thành bia theo yêu cầu kỹ thuật
và chất lượng sản phẩm
SẢN XUẤT CỒN
- Nguyên liệu sản xuất là nguồn tinh bột
- Nước ta thường dùng là là sắn , sau đó là ngô
- Enzyme thường sử dụng : α – amylase và β-amylase
- Thường dùng enzyme amylase của malt hoặc của nấm
sợi
- Enzyme thường sử dụng ở giai đoạn đường hóa
SẢN XUẤT CỒN
Enzyme amylase được sử dụng ở các giai đoạn đường hóa :
Chuyển hóa tinh bột bằng α - amylase để tạo thành dextrin .
Chuyển hóa dextrin bằng  - amylase hay amyloglucosidase để tạo
ra đường có khả năng lên men .
Nguyeân lieäu chöùa tinh boät
Naáu chín ôû nhieät ñoä cao
Amyloglucosidase hoaït ñoäng ôû
550C
Laøm nguoäi
Amylase
hoaït ñoäng ôû 550C
Ñöôøng hoùa
QUÁ TRÌNH ĐƯỜNG HÓA TINH BỘT
SẢN XUẤT CỒN
Khi thủy phân tinh bột , enzym α - amylase tác động vào liên kết
α-1,4 glucoside và sản phẩm tạo ra là maltose và dextrin mà mạch
của chúng gần bằng C6 . các dextrin sau đó sẽ phân hủy chủ yếu
theo
C6 → C5 + C1
C7 → C6+ C1 hoặc C5 + C2
C8 → C6+ C2 hoặc C5 + C3
SẢN XUẤT CỒN
Enzyme α - amylase của vi khuẩn thủy phân tinh bột tạo ra
lượng glucose và maltose theo 1:5,45 . Enzym α-amylase của
nấm sợi thủy phân tinh bột tạo ralượng glucose và maltose
theo 1:3,79 . Enzym α - amylase của vi khuẩn và nấm sợi đều
không có khả năng phân giải α-1,6- glucoside của cơ chất
VAI TRÒ α – AMYLASE
Như vậy, vai trò cơ bản của α-amylase trong sản xuất rượu ,
cồn là làm dịch hóa nhanh ở giai đoạn nấu và cả ở giai đoạn
đầu của sự đường hóa , dextrin hóa và tích tụ đường .
SẢN XUẤT CỒN
VAI TRÒ AMYLOGLUCOSIDASE
Thủy phân liên kết -1,4- glucoside trong các polysaccharide ,
chúng liên tiếp phân cắt các gốc glucose không khử trong
mạch polysaccharide . Ngoài ra nó còn có khả năng phân
cắt liên kết -1,6- glucoside . Sản phẩm cuối cùng trong hoạt
động của glucoamylase là glucose.
SẢN XUẤT CỒN
NGUYÊN LIỆU
NGHIỀN
NẤU , DỊCH HÓA
TINH CHẾ
LÊN MEN
ĐƯỜNG HÓA
THÀNH PHẨM
NHẬP KHO
QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT CỒN
SẢN XUẤT SIRO
NGUYÊN LIỆU :
TINH BỘT KHOAI TÂY
TINH BỘT MÌ
TINH BỘT SẮN
SẢN XUẤT SIRO
Enzym amylase chỉ được sử dụng sau khi tinh bột hoà vào nước
- Theo công nghệ trên , dung dịch tinh bột bắp được điều chỉnh
pH = 6 và được hồ hoá ở nhiệt độ cao và được thực hiện theo
phương pháp liên tục . Ở giai đoạn gia nhiệt này , người ta cho
một lượng nhỏ α-amylase để dịch tinh bột có độ nhớt thấp , tránh
hiện tượng cháy khét .
- Tiếp theo người ta cho lượng Enzym còn lại vào . Đây là giai
đoạn đường hoá rất mạnh để đạt được giá trị DE ( dextrose
equivalents ) 15 – 20 . Trong công nghệ đường hoá liên tục ,
thời gian để đạt được DE 15-20 phải mất 2 giờ .
SẢN XUẤT SIRO
Trong công nghệ sản xuất siro fructose , nhiều nước trên thế
giới có sử dụng Enzym cố định amyloglucosidase và
pullulanase . Phương pháp này thường thực hiện ở nhiệt độ
600 C và hàm lượng chất khô trong dịch khoảng 30-35% .
SẢN XUẤT BÁNH MÌ
SẢN XUẤT BÁNH MÌ
Trong sản xuất bánh mì , người ta sử dụng cả hai loại Enzyme
α-amylase và β- amylase , các loại enzyme này tham gia thủy
phân tinh bột để tạo thành đường . Nhờ đó nấm men
Saccharomyces cerevisiae sẽ dể dàng chuyển hóa chúng thành
Cồn , CO2 , làm tăng thể tích của bánh và tạo ra màu sắc ,
hương vị tốt cho bánh .
Nguồn amylase thường sử dụng là từ malt , tuy nhiên trong
những năm gần đây , malt dần dần được thay thế từ nấm sợi
. Các chế phẩm Enzyme từ nấm sợi không chỉ chứa amylase
mà còn chứa protease và một số Enzyme khác rất có lợi cho
quá trình lên men
α - AMILASE
β - AMILASE
TINH BỘT
ĐƯỜNG
TĂNG THỂ TÍCH
CỒN + CO2
MÀU SẮC
HƯƠNG VỊ
SẢN XUẤT BÁNH KẸO
MỤC ĐÍCH
Mục đích của việc sử dụng Enzyme vào sản xuất các loại bánh
quy là làm tăng mùi và vị bánh , khi chế biến bột thành các loại
bánh quy các Enzyme protease và amylase của bột hoạt động
làm tăng hàm lượng các amino acid tự do và làm tăng lượng
đường khử . Đường khử và các amino acid tự do có trong khối
bột sẽ cùng tham gia vào các phản ứng oxy - hóa khử và kết
quả tạo cho bánh quy có mùi , vị màu hấp dẫn
SẢN XUẤT BÁNH KẸO
Tuy nhiên nếu chỉ tận dụng lượng Enzyme có sẵn trong tinh bột
thì phản ứng trên xảy ra không mạnh , nhất là khi sử dụng lọai
bột xấu để sản xuất bánh . Do đó người ta thường bổ sung thêm
Enzyme protease và amylase vào chế biến bột trong quá trình
sản xuất bánh quy . Khi đó lượng đường khử và lượng amino
acid tự do sẽ tăng lên , phản ứng oxi-hóa khử cũng được tăng
cường .
ĐỘNG VẬT
THỰC VẬT
VI SINH VẬT
ĐỘNG VẬT
TỤY TẠNG ĐỘNG VẬT
Enzym có trong tụy tạng của động vật . Tụy tạng là
ống dạng chùm dài , lớn , nằm sau dạ dày , giữa lá
lách và tá tràng . Chiều dài của tụy tạng khoảng 30 35 cm , và nặng khoảng 80 - 150g . Bên trong có
những vách ngăn nhỏ chia tụy tạng thành nhiều thùy
nhỏ . Tụy tạng vừa có chức năng nội tiết vừa có
chức năng ngoại tiết.
THỰC VẬT
Được lấy từ nhiều nguồn như :
ĐẠI MẠCH
LÚA
NGÔ
VI SINH VẬT
Ngày nay do ưu thế về nhiều mặt , VSV trở thành
nguồn thu enzym amylase chủ đạo. Những chủng
VSV tạo nhiều amylase thường được phân lập từ
các nguồn tự nhiên . VSV tạo amylase được dùng
nhiều hơn cả là nấm sợi, giả nấm men và vi khuẩn ,
còn xạ khuẩn thì ít hơn .
NẤM SỢI
VI KHUẨN
GIẢ NẤM MEN
XẠ KHUẨN
PHƯƠNG PHÁP THU NHẬN MALT
ĐẠI MẠCH
CÁC BƯỚC QUY TRÌNH SẢN XUẤT MALT KHÔ
PHƯƠNG PHÁP THU NHẬN MALT
MALT THÓC :
CÁC BƯỚC QUY TRÌNH SẢN XUẤT MALT KHÔ
PHƯƠNG PHÁP THU NHẬN VI SINH VẬT
PHƯƠNG PHÁP ĐỘNG VẬT
Thu nhận amylase từ động vật phần lớn từ dịch tụy tạng
. 98 % tụy tạng được cấu tạo từ dịch ngoại tiết hoặc
là tế bào tuyến . Các tế bào này tiết amylase tiêu hóa
vào trong tá tràng.
CẢM ƠN CÔ VÁ CÁC BẠN ĐÃ
QUAN TÂM THEO DÕI BÀI
THUYẾT TRÌNH