Enzyme Amylase

AMYLASE
Tổng quan về Amylase
Khái niệm, chức năng, phân loại
Các nguồn thu nhận Amylase
- Nguồn thực vật
- Nguồn động vật
- Nguồn vi sinh vật
Amylase là một hệ Enzyme rất phổ biến trong thế giới sinh vật

Các Enzyme này thuộc nhóm Enzyme thủy phân

RR’ + H-OH → RH + R’OH

Amylase thủy phân tinh bột, glycogen và dextrin thành glucose, maltose,…

Khái niệm
Phân loại

Nguồn thu nhận
Nguồn thực vật
Nguồn động vật
Nguồn vi sinh vật
Nguồn thu amylase từ vi sinh vật
Chủ yếu trong các hạt, mầm thực vât:
Đại mạch: mầm đại mạch ( malt)
Lúa: mầm thóc
Ngô: hạt bắp nảy mầm.

Sự tích tụ enzyme trong mầm Đại mạch
Phôi
Sự tích tụ Alpha-amylase trong mầm đại mạch
Nguồn vi sinh vật
Nguồn thu nhận chủ yếu là : nấm mốc, xạ khuẩn, nấm men và vi khuẩn,…
Sản xuất amylase
Chủng Vi sinh vật
Quy trình sản xuất
Aspergillus Oryzae
Quy trình công nghệ:

Tổng quan về quy trình:

Nguyên liệu:
Nguồn tinh bột có nguồn gốc thiên nhiên như cám mì, cám gạo, đậu nành,…
Xử lí nguyên liệu:
- Hấp thanh trùng: Thanh trùng dưới áp suất hơi 1-1,5 atm trong thời gian 45-60 phút.
- Làm nguội: Sau khi thanh trùng môi trường được làm nguội
Trộn giống vi sinh vật:
- Sau khi làm nguội, tiến hành cấy giống hoặc rắc bào tử vào môi trường đã thanh trùng, ủ thành đống vài giờ.
- Tỷ lệ giống đưa vào nuôi cấy thường vào khoảng 0,5-20% so với khối lượng của môi trường.
Nuôi cấy:
- Sau khi đã trộn giống, môi trường được trải đều ra các khay với chiều dài 2-3cm, rồi được đưa vào phòng nuôi cấy, đặt trên những giá đỡ.
- Nhiệt độ thích hợp cho nấm sợi phát triển là 28-32oC.


- Thời gian nuôi nấm sợi thu nhận enzyme vào khoảng 36-60 giờ. Điều này còn phụ thuộc vào chủng nấm mốc Asp.oryzae và điều kiện môi trường cũng như phụ thuộc vào điều kiện nuôi cấy.

Thu nhận enzyme thô:
- Kết thúc quá trình nuôi cấy ta thu được chế phẩm enzym amylase, chế phẩm này được gọi là chế phẩm enzym thô.
- Tùy theo mục đích sử dụng mà ta có thể dùng enzym thô này không cần quá trình tinh sạch.
Tinh chế enzyme:
- Nghiền: Mục đích của quá trình nghiền là phá vỡ thành tế bào vừa làm nhỏ các thành phần chế phẩm thô.
- Trích ly/lọc: Sau khi nghiền mịn, người ta cho nước vào để chiết enzym α- amylase.
- Kết tủa enzyme:
Tiến hành kết tủa enzym α- amylase nhờ vào các tác nhân gây kết tủa.
Trong công nghệ tinh chế enzym, người ta thường dùng cồn, sunfat amon.
- Lọc/ly tâm: Khi cho chất kết tủa vào dung dịch enzym thô thì người ta tiến hành khuấy nhẹ, sau đó để yên trong điều kiện nhiệt độ lạnh( thường là 4-7oC), theo thời gian thì kết tủa và lắng xuống đáy.
- Sấy: Ở trạng thái này enzym dễ bị biến tính nhưng để dễ bảo quản người ta thường sấy ở 40oC để độ ẩm đạt 5-8% W.
Thu nhận chế phẩm Amylase:
Trong một số trường hợp chế phẩm enzym α-amylase ở dạng kết tủa nhưng chưa hoàn toàn sạch về mặt hóa học vì nó còn một số enzym ngoài enzym amylase mà ta quan tâm.
Các phương pháp lên men
Phương pháp lên men bề mặt:
Phương pháp lên men bề sâu:



Phương pháp lên men bề mặt:
Các loại môi trường sử dụng:
Môi trường lỏng: Trong môi trường lỏng, vi sinh vật sẽ phát triển trên bề mặt môi trường, tạo thành khuẩn lạc ngăn cách pha lỏng (môi trường) và pha khí (không khí).
Môi trường đặc: Trong trường hợp này, vi sinh vật phát triển trên bề mặt môi trường, nhận chất dinh dưỡng từ hạt môi trường và sinh tổng hợp ra enzyme nội bào và ngoại bào.
Các giai đoạn:
Giai đoạn 1: Giai đoạn này kéo dài 10-14 giờ kể từ thời gian bắt đầu nuôi cấy.
Giai đoạn 2: Giai đoạn này kéo dài 14-18 giờ.
Giai đoạn 3: Giai đoạn này kéo dài 10-20 giờ.
Giai đoạn 1:
Nhiệt độ tăng rất chậm.
Sợi nấm bắt đầu hình thành và có màu trắng hoặc màu sữa.
Thành phần dinh dưỡng bắt đầu có sự thay đổi.
Khối môi trường còn rời rạc.
Enzyme mới bắt đầu đươc hình thành.

Giai đoạn 2:
Môi trường được kết lại khá chặt.
Độ ẩm môi trường giảm dần.
Nhiệt độ môi trường sẽ tăng nhanh có thể lên tới 40-45oC.
Các chất dinh dưỡng bắt đầu giảm nhanh do sự đồng hoá mạnh của nấm sợi.
Enzyme amylase được tổng hợp mạnh.
Lượng O2 trong không khí giảm và CO2 sẽ tăng dần.
Giai đoạn 3:
Quá trình trao đổi chất yếu dần, do đó mức độ giảm chất dinh dưỡng
Nhiệt độ của khối môi trường giảm, do đó làm giảm lượng không khí môi trường xuống 20-25% thể tích không khí /thể tích phòng nuôi cấy/ 1giờ.
Nhiệt độ nuôi duy trì ở 30oC, trong giai đoạn này, bào tử được hình thành nhiều do đó lượng enzym amylase tạo ra sẽ giảm xuống .
Phương pháp lên men bề sâu
Áp dụng cho tất cả các vi sinh vật kị khí và hiếu khí.
Môi trường sử dụng: Vi sinh vật được nuôi cấy trong môi trường lỏng với cơ chất chủ yếu trong đa số trường hợp là tinh bột.
Hai phương pháp nuôi cấy:
Nuôi cấy gián đoạn
Nuôi cấy liên tục



Nuôi cấy gián đoạn:
Sau một chu kỳ từ 2 -4 ngày ở nhiệt độ từ 28 -32oC người ta thu toàn bộ dịch nuôi cấy như một loại chế phẩm enzym thô.
Nuôi cấy liên tục:
Quá trình nuôi cấy liên tục có thể nuôi cấy trong một thiết bị hay nhiều thiết bị. Như vậy dòng môi trường vào bằng dòng sản phẩm ra.


Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men và chất lượng enzyme
a) Chủng giống VSV:
b) Môi trường dinh dưỡng:
c) Độ ẩm môi trường:
d) Không khí:
e) Nhiệt độ:
f) Ảnh hưởng của pH:
g) Thời gian nuôi:
h)Sục khí và khuấy trộn:




a) Chủng giống VSV:
Muốn nhận chế phẩm Amylase có hoạt độ cao, trước hết phải tuyển chọn, nghiên cứu xem chủng, giống nào có khả năng tích tụ nhiều Amylase.

b) Môi trường dinh dưỡng:

c) Độ ẩm môi trường:
Độ ẩm tốt nhất cho sự hình thành enzym của nấm mốc Asp.oryzae là 55-60%, thích hợp cho sự hình thành bào tử là khoảng 45% nên cần giữ cho độ ẩm môi trường không bị giảm trong quá trình phát triển.
d) Không khí:
Asp.oryzae là Vi sinh vật hoàn toàn hiếu khí, chỉ phát triển bình thường khi đầy đủ oxy. Để đáp ứng điều kiện nuôi này, môi trường phải xốp, rải thành lớp dày không quá 2,5-3cm, phòng nuôi phải thoáng.
Theo thực nghiệm, để thoả mãn cho sự hô hấp của nấm mốc Asp.oryzae trong toàn bộ chu kỳ phát triển cứ cách 1giờ, môi trường cần khoảng 1,7m3 không khí. Asp. oryzae phát triển bình thường khi nồng độ CO2 trong không khí đạt 8%.
e) Nhiệt độ:
- Nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển và hình thành enzym là 28-32oC. Nhiệt độ do nấm mốc tỏa ra môi trường có thể bị nóng lên 40oC hoặc hơn. Do vậy cần giữ cho nhiệt độ môi trường không xuống dưới 27oC và không cao hơn 36oC.
Toàn bộ chu kỳ sinh trưởng của nấm mốc cám có thể chia làm hai thời kỳ:
+ Thời kỳ trương và nảy mầm của đính bào tử .
+ Thời kỳ sinh trưởng nhanh của hệ sợi
+ Thời kỳ tạo Enzyme Amylase mạnh mẽ.

Thời kỳ trương và nảy mầm của đính bào tử (đối với nấm mốc 10 – 11 giờ đầu tiên).Trong thời kỳ này phải đốt nóng không khí phòng nuôi và giữ cho nhiệt độ phòng nuôi không thấp hơn 23 – 30oC đối với nấm mốc và duy trì nhiệt độ 32–38oC cho vi khuẩn. Độ ẩm tương đối của không khí là 96 - 100%

Thời kỳ tạo Enzyme Amylase mạnh mẽ (kéo dài từ 10 - 20 giờ). Trong thời kỳ này các quá trình trao đổi chất dần dần yếu đi, sự toả nhiệt giảm mạnh. Các Enzyme Amylase được tổng hợp mạnh mẽ. Nhiệt độ tối thích cho sinh trưởng của đa số nấm mốc trên môi trường rắn là 28- 30oC.

Thời kỳ sinh trưởng nhanh của hệ sợi (kéo dài trong vòng 4- 18giờ). Ở giai đoạn này nấm mốc hô hấp rất mạnh và tạo ra một lượng nhiệt sinh lý rất lớn. Kết quả là trong lớp sợi nấm đang mọc nhiệt độ tăng lên đến 37- 40oC , đôi khi cao hơn tới 47oC.

Vì vậy cần phải hạ nhiệt độ phòng nuôi giúp cho sợi nấm mọc đều và đẹp. Ở nhà máy người ta thổi không khí vô trùng có nhiệt độ 28 – 29oC và độ ẩm cao vào phòng nuôi.
f) Ảnh hưởng của pH:
pH thích hợp cho Asp.oryzae là môi trường acid yếu khoảng 5.5-6.5



g) Thời gian nuôi:
Để có lượng amylase lớn, tùy vào đặc tính sinh lý của chủng giống cũng như yêu cầu thu sản phẩm mà dừng nuôi ở thời điểm thích hợp nhất.






h)Sục khí và khuấy trộn
Phần lớn vi sinh vật tạo Amylase là những VSV hiếu khí. Vì vậy sinh trưởng cuả chúng phụ thuộc vào lượng oxy phân tử hoà tan trong dịch nuôi cấy.
ỨNG DỤNG CỦA ENZYME AMYLASE

CÁM ƠN SỰ LẮNG NGHE CỦA CÔ VÀ CÁC BẠN