Quá trình phân giải tinh bột

Quá trình phân giải tinh bột: Tinh bột là chất dự trữ quan trọng của thực vật. Tinh bột là một loại polisaccarit được cấu tạo bởi 2 thành phần là amyloza và amylopectin. - Amyloza tan trong nước nóng, chiếm khoảng 25% trong tinh bột. Nó chứa 0,03% photpho, bắt màu xanh với dung dịch iốt, nhưng bị mất màu khi đun nóng. Chúng được cấu tạo bởi gốc α – D- glucopiranoza liên kết với nhau qua dây nối 1- 4 glucozit và tạo thành mạch thẳng không phân nhánh. 48 - Amylopectin: chiếm 75% trong tinh bột, chứa 0,1 – 0,8% photpho, bắt màu tím hay màu đỏ tím với dung dịch iốt. Amylopectin tạo thành hồ keo trong nước nóng. Chúng được tạo bởi các gốc α – D- glucopiranoza và liên kết với nhau vừa qua dây nối 1 – 4, vừa qua dây nối 1- 6 glucozit, vì vậy có cấu tạo phân nhánh. Tinh bột là chất khó phân giải trong tự nhiên, tuy nhiên có nhiều loại vi sinh vật có khả năng sinh ra enzim amylaza ngoại bào để xúc tác cho quá trình phân giải tinh bột thành các phần đơn giản hơn. Có các loại amylza: + α - amylaza: tác động đồng thời lên nhiều dây nối α 1 – 4 kể các dây nối bên trong đại phân tử, do đó sản phẩm của quá trình phân giải này là mantoza (2 gốc glucoza) và các dextrin (3 – 4 gốc glucoza). + β amylaza: tác động vào dây nối α 1 – 4 nhưng chỉ tác động vào phần ngoài đại phân tử nên sản phẩm tạo thành là mantoza và các dextran. + Amylaza 1 – 6 glucozidaza: phân cắt dây nối α 1 – 6 glucozit ở các chỗ phân nhánh. + Glucoamylaza: tác động vào tất cả các dây nối α 1 – 4 và 1 – 6 nên sản phẩm tạo thành là glucoza. Một số vi sinh vật có hoạt tính amylaza cao: Loại amylaza Vi sinh vật α - amylaza Aspergillus candidus Aspergillus niger Aspergillus oryzae Bacillus subtilis Clostridium acetobutylicum ... β - amylaza Aspergillus awamori Aspergillus oryzae ... Glucoamylaza (γ - amylaza) Aspergillus awamori Aspergillus niger Aspergillus oryzae ... Ý nghĩa của vi sinh vật chuyển hoá tinh bột: vi sinh vật phân giải tinh bột có vai trò quan trọng trong việc tạo ra nguồn thức ăn cacbon cho các vi sinh vật khác. Ngoài ra còn được sử dụng để sản xuất amylaza cần trong công nghiệp sản xuất rượu, bia, cồn, đường. *Quá trình phân giải pectin: Pectin là một trong những thành phần quan trọng của tế bào thực vật. Pectin thường chứa nhiều trong tầng gian bào của các mô thực vật và là thành phần chính trong lớp cùi của một số quả. Sau quá trình lên men pectin các tế bào thực vật sẽ tách rời khỏi nhau và tiếp tục chịu tác động của các nhóm vi sinh vật khác nhau để 49 hoàn thành việc phân giải thành các hợp chất vô cơ đơn giản. Pectin là một loại polysaccarit cao phân tử, chúng cấu tạo bởi các gốc axit α - D - galacturonic liên kết với nhau nhờ dây nối α – 1,4 – glucozit. Thuật ngữ chất pectin thường được dùng để chỉ chung bốn nhóm sau đây: - Protopectin: một thành phần cấu trúc của màng tế bào, không tan trong nước. Dạng này có trong thực vật, là thành phần quan trọng của chất gian bào, làm nhiệm vụ liên kết các tế bào lại với nhau. - Pectin: hợp chất cao phân tử tan trong nước của axit galacturonic, có chứa liên kết metyl este, tồn tại chủ yếu ở dịch tế bào. - Axit pectinic: hợp chất cao phân tử tan trong nước của axit galacturonic, hoàn toàn tách khỏi các liên kết metyl este. - Axit pectic: sản phẩm demetoxyl hoá của axit pectinic. Hoà tan kém hơn so với axit pectinic. Có thể tạo thành muối pectat. Pectin không hoà tan và pectin hoà tan là polygalacturonic được metyl hoá 100%, axit pectinic được metyl hoá nhỏ hơn 100%, riêng axit pectic không được metyl hoá - không chứa nhóm metoxy (-COOCH3). Việc phân giải pectin được tiến hành nhờ enzim protopectinaza, poligalacturonidaza: - Protopectinaza phân giải protopectin, tạo thành pectin hoà tan, sau đó pectinmetylesteraza sẽ thuỷ phân liên kết metyl este của pectin hoà tan để tạo thành metanol và axit pectinic, rồi thành axit pectic. Protopectinaza Pectinmetylesteraza Protopectin Pectin hoà tan Axit pectinic + metanol Axit pectic - Poligalacturonidaza phân giải những liên kết giữa các gốc axit galacturonic của pectin hoặc của axit pectinic, tạo thành các chuỗi ngắn hoặc các phân tử axit galacturonic tự do. Axit pectinic (C46H68O40) có thể được thuỷ phân như sau: C46H68O40 + 10H2O 4CHO(CHOH)4COOH + C6H12O6 + C5H10O5 + C5H10O5 + Axit galacturonic galactoza xiloza arabinoza 2CH3OH + 2CH3COOH Có nhiều vi sinh vật có khả năng tham gia phân giải pectin, ví dụ: - Vi khuẩn: Bacillus subtilis, Bacillus mesentericus, Clostridium pectinovorum, Clostridium felsineum... - Nấm mốc: Aspergillus niger, Aspergillus flavus, Mucor stolinifer, Fusarium oxysporum... Ứng dụng: người ta thường sử dụng quá trình phân giải pectin nhờ vi sinh vật để ngâm đay, gai, ngâm dó, nhằm tách lấy sợi làm dây thừng, bao tải, làm giấy... Ngoài ra còn dùng trong quá trình chế biến (làm trong ) nước ép hoa quả.