Đề tài Hoàn thiện công nghệ, thiết bị sản xuất và ứng dụng maltodextrin từ tinh bột sắn, ngô trong sản xuất dược phẩm và thực phẩm

B C N V C N T P B C N V C N T P BCN VCNTP Bộ công nghiệp Viện Công nghiệp thực phẩm 301 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội Báo cáo tổng kết Khoa học và kỹ thuật tên dự án: hOàN THIệN CÔNG NGHệ, THIếT Bị SảN XUấT Và ứNG DụNG MALTODEXTRIN Từ TINH BộT SắN, NGÔ TRONG SảN XUấT DƯợC PHẩM Và THựC PHẩM Mã Số kc 07- da 08 Tên cơ quan chủ trì: Viện Công nghiệp thực phẩm Chủ nhiệm dự án: PGS. TS. Ngô Tiến Hiển 6232 15/12/2006 Hà Nội, 03-2006 Bản quyền: Đơn xin sao chép toàn bộ hoặc từng phần tài liệu này phải gửi đến Viện tr−ởng Viện Công nghiệp thực phẩm, trừ trong tr−ờng hợp sử dụng với mục đích nghiên cứu. B C N V C N T P B .C N V C N T P BCN VCNTP Bộ công nghiệp Viện Công nghiệp thực phẩm 301 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội Báo cáo tổng kết Khoa học và kỹ thuật tên dự án: hOàN THIệN CÔNG NGHệ, THIếT Bị SảN XUấT Và ứNG DụNG MALTODEXTRIN Từ TINH BộT SắN,NGÔ) TRONG SảN XUấT DƯợC PHẩM Và THựC PHẩM Mã Số kc 07- da 08 Tên cơ quan chủ trì: Viện Công nghiệp thực phẩm Chủ nhiệm dự án: PGS. TS. Ngô Tiến Hiển Hà Nội, 03-2006 Tài liệu này đ−ợc chuẩn bị trên cơ sở kết quả thực hiện đề tài cấp Nhà n−ớc, Mã số: KC 07 -DA 1 Mở đầu Nhiều n−ớc trên thế giới (Mỹ, Trung Quốc, Nhật Bản...) đã nghiên cứu, sản xuất maltodextrin từ tinh bột sắn và ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp nh−: Thực phẩm, d−ợc phẩm, dệt may, sơn, giấy. Maltodextrin có đặc tính quý giá của chất mang (cariers), chất dính (binderers), chất độn, chất nhồi (fillers), chất bôi trơn (lubricants), chất rã (disintegrants), chất tạo khối l−ợng (bulkers)... nên đ−ợc ứng dụng rộng rãi. Trong công nghiệp thực phẩm, maltodextrin dùng để làm phụ gia trong sản xuất đồ uống trái cây dạng bột, chè và cà phê hòa tan, sản xuất các loại bánh kẹo, bánh t−ơi, các sản phẩm sữa, kem, t−ơng ớt, n−ớc chấm, n−ớc sốt, mì sợi... trong công nghiệp d−ợc, maltodextrin làm tá d−ợc đóng viên nén, vỏ capsule viên nang, làm chất mang biệt d−ợc (đặc biệt từ Linh chi) có khả năng bảo vệ các chất có hoạt tính sinh học. Một số n−ớc trong khu vực (Thái lan, Trung Quốc...) hàng năm xuất khẩu maltodextrin sang các n−ớc Mỹ, Nhật, Thụy Điển... Hiện nay, n−ớc ta đã v−ơn lên đứng hàng thứ 3 trên thế giới về sản l−ợng tinh bột sắn xuất khẩu. Cây sắn không còn là cây l−ơng thực, cây cứu đói, mà đã lên ngôi, trở thành cây công nghiệp. Nguyên liệu tinh bột sắn th−ờng đ−ợc dùng để chế biến thức ăn gia súc, sản xuất bột ngọt, lysin, cồn, đ−ờng mật tinh bột. Việt Nam có tiềm năng về nguyên liệu để sản xuất maltodextrin, nh−ng ch−a có Công ty nào sản xuất maltodextrin, trong khi đó nhiều Công ty phải nhập khẩu maltodextrin để làm nguyên liệu bổ sung, chất phụ gia với giá cao, khối l−ợng lớn và dùng ngoại tệ mạnh [10]. Các nghiên cứu trong n−ớc về công nghệ sản xuất maltodextrin, chủ yếu là dùng enzym Termamyl 120 L của hãng Novo (Đan Mạch). Chất l−ợng sản phẩm ch−a cao do phải sử dụng hóa chất để vô hoạt enzym và cố định giá trị DE ngay sau khi thuỷ phân [1, 17, 18, 20, 21]. Enzym SEB- Star HTL (Mỹ) là một sản phẩm th−ơng mại mới xuất hiện trên thị tr−ờng, ch−a đ−ợc nghiên cứu ứng dụng rộng rãi ở Việt Nam. Với đặc tính dễ bị vô hoạt ở nhiệt độ thấp hơn so với nhiệt độ vô hoạt enzym Termamyl 120 L, để ổn định giá trị DE, không cần dùng hóa chất để vô hoạt, không cần cột trao đổi ion để làm sạch sản phẩm. Xuất phát từ thực trạng nghiên cứu và sản xuất, nhu cầu của khách hàng, thị tr−ờng trong và ngoài n−ớc, chúng tôi xây dựng Thuyết minh dự án và tham gia tuyển chọn đã trúng thầu Dự án mã số KC07-DA08, thuộc Ch−ơng trình trọng điểm cấp Nhà n−ớc, giai đoạn 2001-2005: “Khoa học và Công nghệ phục vụ công nghiệp hóa và hiện 2 đại hóa nông nghiệp và nông thôn”, mã số KC 07. Bộ tr−ởng Bộ Khoa học và Công nghệ có Quyết định số: 2585/ QĐ-BKHCN ngày 30 tháng 12 năm 2003 về việc phê duyệt Chủ nhiệm, Cơ quan chủ trì và kinh phí Dự án sản xuất thử nghiệm, thuộc Ch−ơng trình Khoa học và Công nghệ trọng điểm cấp Nhà n−ớc. Tên Dự án: “Hoàn thiện công nghệ, thiết bị sản xuất và ứng dụng maltodextrin từ tinh bột (sắn, ngô) trong sản xuất d−ợc phẩm và thực phẩm”. Căn cứ Thuyết minh Dự án sản xuất thử nghiệm, Hợp đồng thực hiện Dự án sản xuất thử nghiệm cấp Nhà n−ớc số: DA.08./2004/ HĐ- ĐTCT- KC 07, ngày 15 tháng 01 năm 2004 và Phụ lục kèm theo hợp đồng, Dự án phải thực hiện các nhiệm vụ sau đây: 1. Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ và xây dựng 6 quy trình công nghệ: 1.1. Quy trình phân tích kiểm tra, đo l−ờng, chất l−ợng nguyên liệu, bán thành phẩm và sản phẩm. 1.2. Quy trình xử lý nguyên liệu tinh bột sắn, ngô và xây dựng tiêu chuẩn chất l−ợng nguyên liệu. 1.3. Quy trình hồ hóa, dịch hóa và đ−ờng hóa bằng công nghệ enzym. 1.4. Quy trình sấy phun và thu hồi sản phẩm. 1.5. Quy trình vận hành thiết bị. 1.6. Quy trình vệ sinh và bảo d−ỡng thiết bị. 2. Xây dựng 2 mô hình thiết bị. 2.1. Quy mô x−ởng thực nghiệm tại Viện Công nghiệp thực phẩm. 2.2. Quy mô công nghiệp tại Công ty Cổ phần thực phẩm Minh D−ơng, Hà Tây. 3. Sản xuất maltodextrin (DE12) và xây dựng tiêu chuẩn chất l−ợng sản phẩm. 4. ứng dụng maltodextrin trong công nghiệp thực phẩm và d−ợc phẩm 5. Đào tạo cán bộ và công nhân. 6. Chuyển giao công nghệ cho cơ sở sản xuất. 7. Nộp Ngân sách thu hồi vốn. 8. Báo cáo tổng kết và giao nộp các loại báo cáo khác theo quy định. Báo cáo Tổng kết khoa học kỹ thuật và các báo cáo khác trong bộ Hồ sơ báo cáo các cấp quản lý và Hội đồng Khoa học công nghệ các cấp cơ sở và Nhà n−ớc sẽ phản ánh các kết quả thực hiện 8 nội dung Dự án. 3 Phần I: Tổng quan 1.1. Tinh bột sắn- nguồn nguyên liệu để sản xuất maltodextrin. Diện tích trồng sắn n−ớc ta tăng đáng kể, đạt 371.900 ha/ năm 2003, sản l−ợng sắn đạt 5.228.000 tấn/ năm 2003, tăng 17,8% so với năm 2002, đứng thứ 11 trên thế giới nh−ng lại là n−ớc xuất khẩu tinh bột sắn đứng hàng thứ 3 trên thế giới chỉ sau Thái Lan và Indonesia [19]. ở n−ớc ta, cây sắn chuyển đổi nhanh chóng vai trò từ cây l−ơng thực truyền thống thành cây công nghiệp ngắn ngày. Sự hội nhập kinh tế toàn cầu đang mở rộng thị tr−ờng sắn, tạo nên những cơ hội chế biến tinh bột, maltodextrin, các sản phẩm đ−ờng mật tinh bột và các sản phảm khác để xuất khẩu và sử dụng trong công nghiệp thực phẩm, d−ợc phẩm, thức ăn chăn nuôi, nguyên liệu cho các ngành công nghiệp khác (Bảng 1). Bảng 1. Hiện trạng sản xuất, chế biến và sử dụng sắn và tinh bột sắn ở một số n−ớc [2, 21, 26]. N−ớc Sản l−ợng (triệu tấn) Hiện trạng sử dụng sắn Tiềm năng sản xuất và sử dụng tinh bột sắn Thái Lan 18,08 Thức ăn gia súc, tinh bột, tinh bột biến tính Tinh bột biến tính, maltodextrin, thức ăn gia súc, bột ngọt. Indonesia 16,10 L−ơng thực, tinh bột, thức ăn gia súc. Tinh bột, Tinh bột biến tính, thức ăn gia súc, bột ngọt ấn Độ 5,98 L−ơng thực, tinh bột sử dụng nội địa Tinh bột, tinh bột biến tính, đồ uống, maltodextrin, bánh kẹo Việt Nam 5,22 Thức ăn gia súc, tinh bột, l−ơng thực, xuất khẩu. Tinh bột xuất khẩu, thức ăn gia súc, tinh bột biến tính, maltodextrin Nhà máy Vedan ở Đồng Nai có vốn đầu t− n−ớc ngoài, công suất lớn nhất Đông Nam á với các sản phẩm tinh bột, tinh bột biến tính bằng hóa chất, bột ngọt, lysin [2, 15]. Trong 2-3 năm gần đây, công nghiệp chế biến tinh bột sắn đã tăng quá mức, không theo quy hoạch và trở thành “hội chứng”, tới mức đã đ−ợc cảnh báo các rủi ro. Nghiên cứu sản xuất những sản phẩm mới sau công nghiệp tinh bột sắn là một trong những định h−ớng quan trọng của Bộ Nông nghiệp và PTNT. 1.2. Đặc tính tinh bột sắn. 1.2.1. Cấu trúc phân tử tinh bột: Tinh bột là một loại polysacarit tồn tại chủ yếu trong các hạt hoà thảo, củ, thân và lá cây d−ới dạng các hạt có kích th−ớc từ 0,02 đến 0,12mm. Hạt tinh bột có hình tròn, hình bầu dục hay đa giác, có cấu tạo lớp, trong mỗi lớp có các tinh thể amiloza và amilopectin sắp xếp theo ph−ơng h−ớng tâm và có các lỗ xốp không đồng đều. Bên ngoài hạt tinh bột còn có vỏ bao, bền vững với các tác động bên ngoài. Các loại tinh bột 4 nếp (gạo nếp, ngô nếp) có gần nh− 100% là amilopectin, trong khi đó ở tinh bột đậu xanh, có đến 50% là amiloza. Về cấu tạo hóa học, amiloza và amilopectin đều chứa các đơn vị cấu tạo là glucoza. ở amiloza, các gốc glucoza đ−ợc gắn với nhau nhờ liên kết 1,4 glucozit tạo thành một chuỗi dài gồm từ 200- 1.000 gốc [16]. Amilopectin có 20- 30 gốc glucoza gắn với nhau bằng liên kết 1- 4 và 1- 6 glucozit. 1.2.2. Tính chất của tinh bột: Amiloza tác dụng với iốt sẽ cho phức hợp mầu xanh trong khi đó amilopectin cho mầu nâu. Đó là do phân tử amiloza có dạng hình xoắn ốc nên hấp thụ đ−ợc các phân tử iốt. Amiloza dễ hoà tan trong n−ớc ấm, tạo nên dịch có độ nhớt không cao còn amilopectin chỉ hoà tan khi đun nóng và cho dịch có độ nhớt cao. Dịch amiloza không bền, nhất là ở nhiệt độ thấp, nó dễ dàng tạo nên dạng gel vô định hình, gel tinh thể và các kết tủa không thuận nghịch. Amilopectin không có xu h−ớng kết tinh, chúng có khả năng giữ n−ớc. Hạt tinh bột khi đ−ợc thủy phân, xử lý bằng nhiệt thì sẽ xảy ra hiện t−ợng hồ hoá và hoà tan. Tr−ớc hết, hạt tinh bột sẽ hấp thụ n−ớc làm cho liên kết các phân tử bị yếu đi, phân tử tinh bột bị tr−ơng nở, độ nhớt của dung dịch tăng mạnh. Nhiệt độ hồ hoá phụ thuộc kích th−ớc hạt tinh bột, nguồn tinh bột và tỷ lệ amiloza/ amilopectin. Hồ tinh bột có tính chất nhớt dẻo. Độ nhớt của hồ tinh bột phụ thuộc nhiều yếu tố: Nồng độ tinh bột, đ−ờng kính của các hạt phân tán, nhiệt độ, pH... Hồ hoá và thuỷ phân của tinh bột là đặc tính đ−ợc quan tâm đến nhiều trong các phản ứng thủy phân bằng enzym lên cơ chất [12, 16]. Tinh bột sắn có mầu sáng trắng, có độ pH từ 4,5 đến 6,5. Hạt tinh bột sắn có kích th−ớc 5- 40 àm, chủ yếu là hình tròn, có bề mặt nhẵn. Hàm l−ợng amilopectin trong tinh bột sắn t−ơng đối cao, chiếm 78 - 80%. Tinh bột sắn có độ nở, khả năng hồ hoá và độ hoà tan cao. Nhiệt độ hồ hoá của tinh bột sắn 58- 700C. Độ nhớt dung dịch tinh bột sắn tăng nhanh và có độ dính cao so với tinh bột từ các nguồn khác. Hồ tinh bột sắn có xu h−ớng thoái hoá thấp và độ bền gel cao [6]. Có thể dùng tinh bột sắn để sản xuất thức ăn chăn nuôi, miến, hạt trân châu và các sản phẩm khác nh−: Tinh bột biến tính, maltodextrin, dextrin, maltoza, glucoza, fructoza, cồn, mì chính, axit xitric. N−ớc ta, nguyên liệu tinh bột sắn là rất dồi dào, rẻ tiền tạo lợi thế cho sản xuất và ứng dụng maltodextrin. 1.3. Sản xuất maltodextrin Năm 1959, maltodextrin lần đầu tiên có mặt trên thị tr−ờng Mỹ với th−ơng hiệu Frodex. Theo cơ quan FDA của Mỹ (United State Food and Drug Administration), 5 maltodextrin đ−ợc định nghĩa là polysacarit có giá trị dinh d−ỡng cao, độ ngọt thấp, là sản phẩm thủy phân tinh bột không hoàn toàn, đ−ợc cấu thành từ các D-glucoza nhờ các liên kết α-1,4 glucozit và có chỉ số DE < 20 [15]. Maltodextrin đ−ợc phân loại dựa trên chỉ số DE (Dextrose Equivalent). Đó là đ−ơng l−ợng đ−ờng khử qui ra D- Glucoza đ−ợc tạo thành trong quá trình thủy phân tinh bột tính theo % chất khô. DE có thể đ−ợc xác định bằng ph−ơng pháp Lane- Eynon, hoặc ph−ơng pháp so màu với thuốc thử DNS, hoặc bằng ph−ơng pháp sắc kí [27]. Maltodextrin đ−ợc sản xuất bằng nhiều ph−ơng pháp: Lý hoá học, sinh học. Tuy nhiên ph−ơng pháp enzym đang đ−ợc quan tâm nghiên cứu và ứng dụng nhiều hơn. 1.3.1. Sản xuất maltodextrin bằng ph−ơng pháp lý hóa học. Để sản xuất maltodextrin bằng ph−ơng pháp hóa học, ng−ời ta hòa tinh bột vào dung dịch axit H2SO4 hoặc HCl, khuấy đều. Tùy theo chỉ số DE mà chọn nồng độ axit, nhiệt độ, thời gian ngâm thích hợp. D−ới tác dụng của axit, các liên kết mạch amylopectin bị phân cắt, độ nhớt của dịch tinh bột giảm và khả năng tr−ơng nở của dịch tinh bột cũng giảm. Maltodextrin hồ hóa ở nhiệt độ 700C và hòa tan ở nhiệt độ 800C. Sản phẩm này đ−ợc dùng trong công nghiệp giấy [5, 12, 57, 58]. 1.3.2. Sản xuất Maltodexttrin bằng ph−ơng pháp enzym [1, 5, 6, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 20, 21, 24, 28, 41, 46]. Các điều kiện kỹ thuật tối −u sản xuất maltodexttrin theo ph−ơng pháp enzym và ứng dụng đã đ−ợc nghiên cứu ở quy mô phòng thí nghiệm hoặc x−ởng thực nghiệm. Nồng độ dịch tinh bột 20-25%, pH 6- 6,5. Dịch hoá ở 90-950C bằng enzym Termamyl 120L tới DE cần thiết. Điều chỉnh pH, nâng nhiệt để bất hoạt enzym. Lọc. Tẩy màu bằng than hoạt tính. Cô đặc 45-50%. Trao đổi cation và anion. Cô đặc 70-75%. Sấy phun tạo sản phẩm độ ẩm 5-8%. Cơ chế thủy phân tinh bột: Enzym α- amylaza thủy phân tinh bột một cách ngẫu nhiên các liên kết α-1,4 glucozit, nh−ng không có khả năng thủy phân các mối liên kết α-1,3 và α-1,6 glucozit. Khi thủy phân, amyloza đ−ợc phân cắt chậm thành maltoza, maltotrioza, oligosacarit. Nếu chịu tác dụng lâu dài thì α- amylaza thủy phân thành maltoza và glucoza. Khi thủy phân amylopectin hình thành các dextrin tới hạn, có nhánh, có trọng l−ợng phân tử thấp, maltoza, izomaltoza và glucoza. Thủy phân tinh bột bằng α- amylaza dịch hóa tạo thành chủ yếu là dextrin, glucoza và maltoza. Tinh bột ⎯⎯⎯⎯ →⎯ − OHamylaza 2,α α- dextrin + glucoza + maltoza 6 Cơ chế tác dụng của α- amylaza là thủy phân không định vị các liên kết α-1,4 glucozit trong các polysacarit. Khi liên kết glucozit bị đứt sẽ tạo nên một ion oxycacboni. Ion này đ−ợc ổn định điện bởi một điện tích âm của một axit amin khác trong trung tâm xúc tác. Cuối cùng ion oxycacboni kết hợp với một phân tử n−ớc và hai oligosacarit đ−ợc tạo thành tách ra khỏi trung tâm hoạt động của enzym. Các axit amin tham gia vào tâm xúc tác của α-amylaza xác định gồm hai axit aspartic và glutamic [5, 14, 16]. Tinh bột đ−ợc thủy phân thành các sản phẩm trung gian: Amylodextrin, erythrodextrin, maltodextrin, maltoza và glucoza [17]. Với iot, amylodextrin có mầu xanh tím, erythrodextrin có màu từ tím nhạt đến đỏ nâu, maltodextrin không màu. Enzym thủy phân tinh bột: Enzym dùng để thuỷ phân tinh bột thuộc hệ α- amylaza (endo- 1,4 α- D glucan glucohydrolaza) là enzym nội bào thủy phân liên kết α-1,4 glucozit của phân tử amyloza một cách ngẫu nhiên. Đó cũng là những endo- enzym phân cắt bên trong mạch tinh bột. Các α- amylaza thủy phân tinh bột không tạo ra các đ−ờng đơn đ−ợc xếp vào nhóm “dịch hóa” và khi tạo ra các sản phẩm đ−ờng đơn, đ−ợc xếp vào nhóm “đ−ờng hóa”. Enzym α- amylaza vi khuẩn đ−ợc sử dụng nhiều nhất, có hoạt tính cao hơn ở nhiệt độ tối −u cao hơn so với các α-amylaza thu đ−ợc từ nấm mốc, nấm men. Nguồn sinh tổng hợp enzym từ vi khuẩn: Bacillus là chủng vi khuẩn quan trọng nhất đ−ợc sử dụng để sản xuất α- amylaza trong công nghiệp bằng ph−ơng pháp nuôi cấy bề mặt hoặc nuôi cấy bề sâu. Có nhiều thành tựu nghiên cứu và sản xuất α- amylaza bền nhiệt từ Bacillus licheniformis. Môi tr−ờng nuôi cấy bề mặt có lõi ngô và cám lúa mỳ, cám gạo, bột ngô, hàm l−ợng α- amylaza thu đ−ợc cao nhất. Có nhiều yếu tố ảnh h−ởng nh− nồng độ và nguồn cácbon (glucoza, maltoza, tinh bột) tới khả năng sinh tổng hợp α-amylaza của vi khuẩn. Khi tinh sạch α- amylaza từ vi khuẩn các tính chất đ−ợc quan tâm là: Hoạt tính, độ bền nhiệt, các chất hoạt hóa và vô hoạt enzym, pH và nhiệt độ tối −u, sản phẩm của quá trình thủy phân. Ví dụ nh−: α- amylaza bền nhiệt từ Bac. licheniformis đ−ợc tách trong hệ hai pha PEG/ dextran, sau đó cho chạy qua sắc ký lọc gel và sắc ký trao đổi ion. Với enzym từ Bac.subtilis sử dụng ph−ơng pháp gradien pH. Hoạt tính enzym từ dịch nuôi cấy ban đầu có thể đ−ợc nâng cao dần bằng ph−ơng pháp cô đặc ở nhiệt độ thấp, lọc phân tử... Nguồn sinh tổng hợp enzym từ nấm mốc: Nấm mốc Aspergillus đuợc dùng phổ biến trong sản xuất enzym ngoại bào. Hiệu suất sinh tổng hợp enzym có thể tăng lên 7 nhiều nhờ tối −u hóa điều kiện nuôi cấy và thành phần môi tr−ờng. Một số công trình đã công bố kết quả sử dụng ph−ơng pháp nuôi cấy bề mặt, chủng Aspergillus usamii và A. niger dể sinh tổng hợp và thu nhận enzym α- amylaza [3, 13, 14]. Các tính chất của α - amylaza Độ hòa tan: Enzym α- amylaza có bản chất protein đơn cấu tử, đ−ợc tạo thành từ một chuỗi polypeptit. Hầu hết các α- amylaza đều tan tốt trong n−ớc. Hiện t−ợng kết tủa cũng xảy ra trong các dung môi hữu cơ nh− etanol, axetol. Nồng độ muối và dung môi hữu cơ làm kết tủa enzym phụ thuộc vào kích th−ớc, cấu tạo của protein, enzym và điểm đẳng điện của chúng. Trọng l−ợng phân tử: Trọng l−ợng phân tử của các α- amylaza phụ thuộc vào thành phần axit amin có trong mạch polypeptit cấu tạo nên nó. Protein của α- enzym do gen mã hóa sinh tổng hợp α- amylaza quyết định. Trọng l−ợng phân tử α- amylaza 50.000- 60.000 Da. ảnh h−ởng của pH lên hoạt độ của α - amylaza: Vùng pH hoạt động của α- amylaza của vi sinh vật t−ơng đối rộng. Th−ờng gặp là các α- amylaza có pH hoạt động khoảng 5,0- 7,0. Enzym α- amylaza của nấm mốc hoạt động mạnh ở pH 4,5- 4,9, của vi khuẩn pH 5,9- 6,1. Một số loại enzym kiềm tính có pH hoạt động khá cao 7.5-10. Enzym hoạt động ở vùng pH thấp, thuộc nhóm enzym axit. Có một số α- amylaza có vùng pH hoạt động khá rộng, tối −u ở pH = 6.0- 7.0, nh−ng ở vùng pH axit thấp và axit cao chúng vẫn giữ đ−ợc với 70- 80% họat tính. ảnh h−ởng của nhiệt độ lên hoạt động của α - amylaza: Phần lớn α- amylaza của động vật, thực vật và một số loại vi sinh vật có nhiệt độ tối −u nằm trong khoảng 40- 60oC. Một số loại enzym −a lạnh. Các loại enzym có nhiệt độ tối −u cao hay còn gọi là enzym chịu nhiệt. Nhiệt độ tối −u của enzym chịu nhiệt th−ờng > 65oC. Nhiệt độ tối −u (topt) của các enzym có nguồn gốc khác nhau sau: B. stearothermophillus 55- 70oC; B. subtilis 60oC; B. licheniformis: 90 – 105oC. Các chất kìm h∙m hoạt động của α - amylaza: Đó là các chất hoạt động theo cơ chế cạnh tranh và không cạnh tranh với cơ chất. Khi giải phóng khỏi chất kìm hãm, enzym lại hoạt động trở lại. Chất kìm hãm của α- amylaza gồm hai loại: Chất kìm hãm có cấu trúc t−ơng tự cơ chất và chất kìm hãm có bản chất protein có vùng đặc tr−ng chứa trình tự các axitamin Trp - Arg - Tyr. 8 ảnh h−ởng của Ca2+ lên hoạt tính và độ bền nhiệt của α-amylaza: Trong thành phần của enzym α- amylaza có chứa ion canxi. Tất cả các α- amylaza từ các nguồn khác nhau đều chứa 1-30 nguyên tử gam canxi/ mol enzym. Canxi đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì hoạt động của enzym, tham gia vào sự hình thành và ổn định cấu trúc bậc 3 của enzym. Các ion Ca++ còn có tác dụng bảo vệ cho α- amylaza có độ bền nhiệt cao và bền vững với các tác nhân gây biến tính khác. Khi tách Ca++ ra khỏi phân tử enzym thì α- amylaza mất khả năng thuỷ phân tinh bột, bị biến tính khi đun nóng, đặc biệt bị thuỷ phân bởi proteaza. Phần lớn α- amylaza có hoạt tính và độ bền nhiệt phụ thuộc vào hàm l−ợng Ca++. ở nhiệt độ thấp, Ca++ hoàn toàn có thể thay thế bằng các ion kim loại hóa trị hai khác thuộc nhóm kiềm thổ. EDTA là chất khử Ca++ nên làm giảm hoạt lực của α- amylaza. Hàm l−ợng ion Ca++ 5 mM, làm giảm hoạt tính α- amylaza mạnh nhất (80%). 1.3.3. Chế phẩm enzym Termamyl 120 L và SEB- Star HTL. Enzym Termamyl 120L (Novo- Đan mạch). Giới thiệu: Termamyl 120L là chế phẩm enzym dạng lỏng có chứa enzym dịch hoá, chịu đ−ợc nhiệt độ cao và pH trung tính. Chế phẩm này đ−ợc sản xuất từ vi sinh vật Bacillus licheniformis. Termamyl 120L là một endo- amylaza, có tác dụng thuỷ phân α- 1,4 glucozit thành amiloza và amilopectin. Cơ chất tinh bột d−ới tác dụng của Termamyl 120L sẽ nhanh chóng tạo thành dextrin và oligo sacarit tan trong n−ớc. Termamyl 120L dễ tan trong n−ớc ở mọi điều kiện. Độ vẩn đục có thể xảy ra trong chế phẩm Termamyl 120L nh−ng không ảnh h−ởng tới hoạt tính chung hoặc tính năng của sản phẩm. Termamyl 120L hoạt động ổn định ở 95- 100oC. ở pH thấp 4-5 Termamyl 120L nếu đ−ợc bảo quản ở 5oC thì hoạt tính có thể duy trì tối thiểu là 1 năm. xác định hoạt tính của Termamyl 120L. Một đơn vị Kilo Termamyl 120L, là l−ợng enzym cần thiết để t