BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

ĐOÀN THỊ KIM HOÀN

ẢNH HƯỞNG CỦA GIBBERELLIN LÊN
MẦM
TỔNG
HỢP
Trung tâm HọcSỰ
LiệuNẢY
ĐH Cần
ThơVÀ
@ Tài
liệu học
tập và nghiên cứu
ENZYME AMYLASE CỦA HỘT LÚA

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ NÔNG HỌC


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

ĐOÀN THỊ KIM HOÀN

ẢNH HƯỞNG CỦA GIBBERELLIN LÊN
SỰ NẢY MẦM VÀ TỔNG HỢP
CỦA
LÚA
Trung tâm ENZYME

Học Liệu ĐHAMYLASE
Cần Thơ @ Tài
liệuHỘT
học tập
và nghiên cứu

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ NÔNG HỌC

Cán bộ hướng dẫn:
TS. NGUYỄN MINH CHƠN

Cần Thơ – 2008


Luận văn tốt nghiệp Kỹ sư ngành Nông học với đề tài:

ẢNH HƯỞNG CỦA GIBBERELLIN LÊN SỰ NẢY MẦM VÀ TỔNG HỢP
ENZYME AMYLASE CỦA HỘT LÚA

Do sinh viên: Đoàn Thị Kim Hoàn thực hiện

Trung tâm Học Liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
Kính trình lên Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp

Cần Thơ, ngày

tháng

năm 2008


Cán bộ hướng dẫn

TS. Nguyễn Minh Chơn

i


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG
BỘ MÔN SINH LÝ – SINH HOÁ
----------------------------------------------------------------------------------------------------

Hội Đồng chấm luận văn tốt nghiệp đã chấp nhận luận văn tốt nghiệp Kỹ sư ngành
Nông học với đề tài:

ẢNH HƯỞNG CỦA GIBBERELLIN LÊN SỰ NẢY MẦM VÀ TỔNG HỢP
ENZYME AMYLASE CỦA HỘT LÚA

Trung tâm Học Liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
Do sinh viên: Đoàn Thị Kim Hoàn thực hiện và bảo vệ trước Hội đồng
Ý kiến của Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp………………………………….. .
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
……………………
Luận văn tốt nghiệp được Hội đồng đánh giá ở mức ……………….……………

DUYỆT KHOA


Cần Thơ, ngày…….tháng……năm 2008

Trưởng Khoa Nông Nghiệp & SHƯD

Chủ tịch Hội đồng

ii


TIỂU SỬ CÁ NHÂN

Họ và tên: Đoàn Thị Kim Hoàn
Ngày sinh: 12/06/1984
Nơi sinh: Long An
Họ và tên cha: Đoàn Kim Hùng
Họ và tên mẹ: Trần Thị Mè
Quê quán: 68/B, ấp Bình An, xã Bình Lãng, huyện Tân Trụ, tỉnh Long An
Quá trình học tập:
1990-1994: Trường Tiểu Học Bình Lãng
1995-1998: Trường Trung Học Cơ Sở Lê Đại Đường
1999-2002: Trường Trung Học Phổ Thông Lê Quý Đôn
2003-2008: Trường Đại Học Cần Thơ, ngành Nông học, khoá 29, Khoa
Trung tâm Học
Liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng.

iii


LỜI CẢM TẠ


Cha, mẹ và gia đình: chỗ dựa tinh thần vững chắc nhất của đời con.
Xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy Nguyễn Minh Chơn về tất cả
những gì thầy đã chỉ bảo và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.

Chân thành biết ơn
Tất cả quý thầy cô đã tận tâm giảng dạy, truyền đạt những kiến thức và kinh
nghiệm quý báu cho tôi trong suốt thời gian học ở trường.
Quý thầy cô, các anh chị phòng thí nghiệm bộ môn Sinh lý-Sinh hóa, trường
Đại học Cần Thơ đã tạo điều kiện để tôi thực hiện đề tài.

Chân thành cảm ơn
sinh viên lớp Nông Học khóa 29 đặc biệt là nhóm Ký Túc Xá luôn
Trung tâm Các
HọcbạnLiệu
ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
gắn bó, động viên tôi, chia sẽ cùng tôi những khó khăn cũng như vui, buồn trong
suốt quá trình học tập và rèn luyện.

Thân ái gửi về
Các bạn sinh viên khoa Nông Nghiệp lời chúc sức khỏe và thành công.

Cần Thơ, ngày 26 tháng 2 năm 2008

Đoàn Thị Kim Hoàn

iv


ĐOÀN THỊ KIM HOÀN, 2008. Ảnh hưởng của gibberellin lên sự nảy mầm và

tổng hợp enzyme amylase của hột lúa. Luận văn tốt nghiệp ngành Nông học. Khoa
Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng, Trường Đại Học Cần Thơ.
Cán bộ hướng dẫn: TS. Nguyễn Minh Chơn.
TÓM LƯỢC
Nhằm mục đích kích thích sự phát triển nhanh của lúa ở giai đoạn mạ, khảo
sát sự tạo thành enzyme amylase trong quá trình nảy mầm, vai trò của gibberellin
liên quan đến sự sinh tổng hợp enzyme amylase và sự thủy phân tinh bột trong hột
lúa đang nảy mầm, đề tài: “Ảnh hưởng của gibberellin lên sự nảy mầm và tổng hợp
enzyme amylase của hột lúa” đã được thực hiện. Ở thí nghiệm khởi đầu, tác động
của Gibberellic acid (GA3) lên sự nảy mầm của hột lúa giống MTL 499 đã được
khảo sát ở 11 nồng độ từ 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 đến 10 ppm. Kết quả cho thấy
nồng độ tốt nhất để cây mạ tăng trưởng nhanh khi được ngâm 1 ngày với 3 ppm
3. Sự tạo thành enzyme amylase trong quá trình nảy mầm và vai trò của
Trung GA
tâm
Học Liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

gibberellin liên quan đến sự sinh tổng hợp enzyme amylase đã được khảo sát bằng

cách trích và thử hoạt tính của enzyme amylase từ hột lúa được xử lý GA3 với nồng
độ 3 ppm ở các thời điểm 4, 5, 6 và 7 ngày sau khi gieo (NSKG). Ở mẫu đối chứng,
enzyme amylase được trích ở 5, 6 và 7 NSKG. Kết quả cho thấy các mẫu enzyme
có hoạt tính tương đương nhau, trừ mẫu đối chứng 7 NSKG có hoạt tính yếu hơn.
Ảnh hưởng của pH lên hoạt tính của enzyme amylase trích từ mầm lúa cũng được
khảo sát so với enzyme amylase chuẩn mua về. Enzyme amylase trích từ mẫu lúa
được xử lý hột với GA3 nảy mầm sau 4 ngày và hột lúa nảy mầm sau 5 ngày ở mẫu
đối chứng được dùng để khảo sát. Kết quả cho thấy ở 300C các enzyme chuẩn và
enzyme trích được có hoạt tính tốt ở pH từ 5 đến 6 và tối ưu nhất là ở pH = 5,5.
Enzyme amylase trích được có hoạt tính khá tốt so với enzyme chuẩn và giá thành
rất rẻ. Điều này cho phép có thể trích enzyme amylase từ mầm lúa để ứng dụng

trong thực tiễn và nghiên cứu.

v


MỤC LỤC

Tựa

Trang

TIỂU SỬ CÁ NHÂN

iii

CẢM TẠ

iv

TÓM LƯỢC

v

MỤC LỤC

vi

DANH SÁCH BẢNG

ix


DANH SÁCH HÌNH

x

MỞ ĐẦU

1

CHƯƠNG I : LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2

1.1 Giới thiệu chung về nguyên liệu

2

1.2 Gibberellin

2

LịchLiệu
sử phát
hiệnCần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên
2
Trung tâm1.2.1
Học
ĐH
cứu
1.2.2 Sinh tổng hợp gibberellin


3

1.2.3 Chức năng của gibberellin

3

1.2.4 Ảnh hưởng của việc xử lí gibberellin đến sự tổng hợp α- 4
amylase và sự nảy mầm của hột
1.3 Giới thiệu chung về enzyme amylase

6

1.3.1 α–amylase (EC 3.2.1.1; 1,4-α-D-Glucan glucanohydrolase)

6

1.3.2 β–amylase (EC 3.2.1.2; α-1,4-glucan maltohydrolase)

7

1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của enzyme

8

1.4 .1 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến phản ứng enzyme

8

1.4.2 Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất đến phản ứng enzyme


8

1.4.3 Ảnh hưởng nhiệt độ đến phản ứng enzyme

8

1.4.4 Ảnh hưởng của pH đến phản ứng enzyme

9

1.4.5 Ảnh hưởng của các chất hoạt hoá

9

1.4.6 Ảnh hưởng của chất kìm hãm

9

1.5 Ứng dụng của enzyme amylase

10
vi


1.5.1 Trong công nghệ thực phẩm

10

1.5.2 Trong công nghiệp


12

1.5.3 Trong chăn nuôi

13

1.5.4 Trong y học

13

CHƯƠNG II : PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP

14

2.1 Thời gian và địa điểm

14

2.2 Phương tiện

14

2.2.1 Mẫu vật

14

2.2.2 Hóa chất

14


2.2.3 Dụng cụ

14

2.3 Phương pháp

15

2.3.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ gibberellic 15
acid (GA3) lên quá trình sinh trưởng của lúa.
2.3.2 Thí nghiệm 2: Trích và đo hàm lượng protein tổng số có trong 16
mẫu protein thô trích được từ lúa nảy mầm.
nghiệm
So sánhThơ
hoạt tính
giữahọc
enzyme
19
Trung tâm 2.3.3
HọcThí
Liệu
ĐH3: Cần
@ xúc
Tàitácliệu
tậpamylase
và nghiên
cứu
trích từ lúa nảy mầm và amylase chuẩn trích từ tụy heo.
2.3.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của pH lên hoạt tính xúc tác

của enzyme amylase trích từ lúa nảy mầm và amylase chuẩn trích từ
tụy heo.

vii

20


Tựa

Trang

CHƯƠNG III :KẾT QUẢ - THẢO LUẬN

21

3.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ gibberellin (GA) lên 21
quá trình sinh trưởng của lúa.
3.1.1 Tỉ lệ nảy mầm

21

3.1.2 Chiều cao cây

22

3.1.3 Chiều dài rễ

23


3.2 Thí nghiệm 2: Trích và đo hàm lượng protein tổng số có trong mẫu 25
protein thô trích được từ lúa nảy mầm.
3.3 Thí nghiệm 3: So sánh hoạt tính xúc tác giữa enzyme amylase trích từ 26
lúa nảy mầm và amylase chuẩn trích từ tụy heo.
3.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của pH lên hoạt tính xúc tác của 28
enzyme amylase trích từ lúa nảy mầm và amylase chuẩn trích từ tụy heo.
CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ

30

Kết luận

30

Đề Học
nghị Liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên
30
Trung tâm
cứu
TÀI LIỆU THAM KHẢO

31

PHỤ LỤC

33

viii



DANH SÁCH BẢNG

Bảng Tựa

Trang

2.1

Bảng xây dựng đường chuẩn theo Folin – Lowry

18

3.1

Ảnh hưởng của nồng độ gibberellic acid đến tỉ lệ nảy mầm (%) và sự 21
gia tăng chiều cao trung bình (mm) của cây lúa ở 4, 5, 6 và 7 ngày sau
khi gieo.

3.2.

Ảnh hưởng của nồng độ gibberellic acid đến sự gia tăng chiều dài trung 24
bình (mm) của rễ lúa ở 4, 5, 6 và 7 ngày sau khi gieo.

3.3

Hàm lượng protein tổng số có trong enzyme bán thô ly trích từ lúa nảy 25
mầm (mg/ml) theo Folin – Lowry.

3.4


Chi phí để trích enzyme amylase từ mầm lúa (500g).

3.5

Hoạt tính xúc tác của các enzyme amylase trích được từ các thời điểm 27

26

khác nhau.
Trung tâm Học
Liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
3.6

Ảnh hưởng của các mức pH đến lượng tinh bột bị thủy phân (mg/ml) 28
sau phản ứng thủy phân được 1 phút bằng enzyme amylase trích từ lúa.

ix


DANH SÁCH HÌNH
Hình

Tựa

Trang

1.1

Công thức cấu tạo của GA3


3

1.2

Công thức cấu tạo gibberellane

3

1.3

Vai trò của Gibberellin trong sự nảy mầm của hột giống

5

2.1

Quy trình ly trích enzyme amylase từ lúa nảy mầm

16

2.2

Sơ đồ thẩm tích loại bỏ muối khỏi dung dịch enzyme.

17

2.3

Màu xanh biển của dung dịch protein trong thuốc thử Folin


18

2.4

Sự thay đổi màu xanh của các nồng độ hồ tinh bột sau khi kết hợp với 20
iod

3.1

Ảnh hưởng của GA3 lên chiều cao cây mạ.

3.2

Ảnh hưởng của nồng độ gibberellic acid đến sự gia tăng chiều cao 23

22

trung bình (mm) của cây lúa ở 4, 5, 6 và 7 ngày sau khi gieo.
Ảnh hưởng
nồng
độ gibberellic
sự gia
tăngtập
chiềuvà
dàinghiên
trung 24 cứu
Trung 3.3
tâm Học
Liệucủa
ĐH

Cần
Thơ @acid
Tàiđếnliệu
học
bình (mm) của rễ lúa ở 4, 5, 6 và 7 ngày sau khi gieo.
3.4

Động thái hoạt động của 3 loại enzyme ở các mức pH khác nhau.

x

29


MỞ ĐẦU
Ngày nay với sự phát triển không ngừng của khoa học đặc biệt là công nghệ
enzyme thì việc sản xuất enzyme có vai trò rất to lớn và được ứng dụng vào nhiều
lĩnh vực khác nhau trong công nghiệp và đời sống. Trong số các ezyme công nghiệp
thì amylase có sản lượng và danh thu đứng vị trí hàng đầu (Trần Đình Mấn và ctv.,).
Amylase được ứng dụng khá rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Việc nghiên cứu
sản xuất enzyme amylase có thể giúp cải tiến được nhiều qui trình chế biến, nâng
cao chất lượng, hạ giá thành sản phẩm hoặc rút ngắn được thời gian sản xuất và đáp
ứng được yêu cầu: an toàn sinh học, không gây bệnh với người.
Tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có từ cây lúa, ngoài việc cung cấp lương
thực thì lúa còn ứng dụng để trích ly tạo nguồn enzyme đặc biệt là enzyme
amylase. Amylase thu nhận từ hạt nảy mầm trong đó từ malt với số lượng nhiều
nhất. Việc sử dụng gibberellin trong công nghệ làm bia dựa trên cơ sở gibberellin
làm cho hệ thống enzyme thuỷ phân trong hạt đang nảy mầm trở nên có hoạt tính
mạnh. Cứ 1 tấn đại mạch cần 0,2-1 gam gibberellin, giúp chi phí sản xuất malt
Trung cực

tâm
Học Liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
giảm, chất lượng malt tăng lên, thời gian làm malt rút ngắn từ 8 ngày còn 5 ngày.

Đặc biệt đối với các lô lúa mạch có sức nảy mầm kém hoặc thời tiết không thuận
lợi, việc xử lý gibberellin sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao. Khoảng 50% tổng số
gibberellin sản xuất trên thế giới hiện được ứng dụng trong công nghiệp rượu bia.
Trên cơ sở đó nếu xử lý GA ngoại sinh thì có thể phá bỏ trạng thái ngủ nghỉ
của hạt, củ, căn hành kể cả trạng thái nghỉ sâu (Vũ Văn Vụ, 2003). Nhiều α-amylase
được tổng hợp từ mRNA chiết lấy từ mô xử lý GA nhiều hơn từ các mRNA đối
chứng, và làm gia tăng α-amylase mRNA trước thời gian so với đối chứng (Higgins
et al. 1976 được trích dẫn bởi Trần Thanh Tâm).
Đề tài: “Ảnh hưởng của gibberellin lên sự nảy mầm và tổng hợp amylase
của hột lúa” được thực hiện nhằm chọn được nồng độ gibberellin thích hợp để cây
mầm phát triển nhanh, rút ngắn được thời gian ươm mầm tranh thủ thời vụ hoặc
ứng dụng trong điều kiện ngập nước đối với cây lúa non. Thêm vào đó chọn thời
điểm ly trích tốt nhất để thu được enzyme amylase với số lượng nhiều, có hoạt tính
cao và giá thành rẻ…phục vụ sản xuất thay cho enzyme amylase chuẩn.

1


CHƯƠNG I
LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
1.1 Giới thiệu chung về nguyên liệu
Hạt lúa gồm có phần vỏ lúa và hạt gạo.
- Vỏ lúa: Vỏ lúa gồm hai vỏ trấu ghép lại (trấu lớn và trấu nhỏ). Ở gốc hai vỏ
trấu gắn vào đế hoa có mang hai tiểu dĩnh. Phần vỏ chiếm khoảng 20% trọng lượng
hạt lúa.
- Hạt gạo: Bên trong vỏ lúa là hạt gạo. Hạt gạo gồm hai phần:

Phôi hay mầm: Nằm ở góc dưới hạt gạo, nơi đính vào đế hoa và ở về phía
trấu lớn. Phôi sẽ nảy mầm tạo cây lúa mới trong điều kiện thích hợp.
Phôi nhũ: Chứa chất dự trữ, chủ yếu là tinh bột (phần gạo chúng ta ăn hàng
ngày). Bên ngoài là hạt gạo được bao bọc bởi một lớp vỏ lụa mỏng chứa nhiều
vitamin, nhất là vitamin nhóm B. Khi chà trắng lớp này tróc ra thành cám mịn
(Nguyễn Ngọc Đệ, 1998).

Trung tâm Học Liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
Tầng aleuron: Tầng aleuron có thể được xem như tầng ngoài cùng của phôi
nhũ hạt gạo. Tầng aleuron chứa rất nhiều vitamin như B1 (34,5% của hạt ), B2, B6,
PP… Mỗi giống lúa thể hiện độ dày của tầng aleuron khác nhau.
Tinh bột: Là polysaccharide cấu tạo bởi phân tử amylose mạch thẳng và
amylopectin mạch phân nhánh. Các loại tinh bột giống nhau về thành phần nhưng tỉ
lệ amylose và amylopectin khác nhau.
1.2 Gibberellin
1.2.1 Lịch sử phát hiện
Kurosawa (1926), nghiên cứu về bệnh của lúa do nấm Gibberella
fujikuroi (Fusarium moniliforme), nhận thấy các cây lúa bị nhiễm nấm trên sinh
trưởng nhanh hơn cây lúa bình thường. Ông cho rằng, cây lúa này đã tạo ra một chất
có tác dụng kích thích sự sinh trưởng của cây lúa. Ly trích chất này và tiêm vào cây
lúa khác thì nó cũng tăng trưởng nhanh hơn bình thường. Yabuta và Hayashi (19351938) đã kết tinh được chất này và đặt tên cho nó là gibberellin. Vào khoảng năm
2


1954 - 1955, cấu trúc của gibberellic acid (GA3) mới nhận được từ các kết quả
nghiên cứu ở Anh và Mỹ (Lê Văn Hòa và Nguyễn Bảo Toàn, 2005). MacMillan và
Takahashi (1968) đã đề nghị cách gọi tên Gibberellin từ Α1-Ax bất chấp nguồn gốc
của chúng. Cách này vẫn còn dùng đến ngày nay cho khoảng 136 gibberellin đã
được phát hiện (Nguyễn Minh Chơn, 2005).
Trong số hỗn hợp các chất có trong GA thì chiếm nhiều nhất về khối

lượng và có hoạt tính sinh học cao nhất là loại gibberellin A3 (GA3) (Hình 1.1). Vì
nó quan trọng nhất cho nên khi nói đến gibberellin là ta hiểu nói đến GA3 (Hoàng
Đình Hòa, 2002).
1.2.2 Sinh tổng hợp GA
a. Công thức cấu tạo của GA3

Trung tâm Học Liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
Hình 1.1 Công thức cấu tạo của GA3

Hình 1.2 Công thức cấu tạo gibberellane

b. Sinh tổng hợp GA
Gibberellin là một nhóm chất điều hòa sinh trưởng thực vật có sườn là
ent-gibberellane (Hình 1.2). Nói chung người ta chấp nhận rằng gibberellin được
tổng hợp từ mevalonic acid trong những chồi non đang sinh trưởng tích cực và hột
đang phát triển. Tuy nhiên, ở nhiều chi, loài với những yếu tố khác nhau sẽ quyết
định gibberellin đặc hiệu hiệu quả nhất (Nguyễn Minh Chơn, 2005).
1.2.3 Chức năng của Gibberellin
Gibberellin có liên quan nhiều đến các quá trình sinh lý của cây: quá trình
phát triển và nảy mầm của hột, kích thích kéo dài của thân, quá trình trổ hoa, đậu
quả…(John J. Ross và ctv., 2002).
GA3 làm tăng sự nảy mầm và sức chịu đựng, kết quả là sự nảy mầm của
hột giống nhanh hơn. GA3 có thể được xem như là một dung dịch đệm để duy trì sự
3


nảy mầm của hột giống tốt cũng như là sức chịu đựng của nó
( />49128).
Gibberellins có tác động kích thích sự sinh trưởng bởi vì chúng gia tăng
chiều dài lóng thân, kích thích sự ra hoa nhiều loại cây trồng và làm thay đổi giới

tính của cây trồng (Davies, 1995 được trích dẫn bởi Trần Thanh Tâm). Trong suốt
thời gian nảy mầm, GA3 kích thích phôi mầm phát triển và làm giảm các chất ức
chế trong nội nhũ và tạo điều kiện cho rễ mầm mọc ra từ vỏ hạt. Sau khi mọc mầm,
hoạt tính GA3 kích thích sự vươn dài thân, dãn dài của lá và phát triển rễ (Yaxley et
al., 2001 được trích dẫn bởi Trần Thanh Tâm).
GA3 có tác dụng tốt trong việc lớn chồi thành cây nhưng lại kìm hãm việc
ra rễ sau đó (Boggetti et al., 1999).
Hạn chế, thậm chí loại bỏ hoàn toàn được tác động ức chế của ánh sáng
đến sự sinh trưởng của thực vật (Hoàng Đình Hòa, 2002).
1.2.4 Ảnh hưởng của việc xử lý gibberellin đến sự tổng hợp amylase và sự

Trung tâm Học Liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
nảy mầm của hột

GA ngoại sinh tác động lên lớp aleuron của hột ngũ cốc và kích thích sự
sản sinh enzyme α-amylase để tác động lên sự phân hủy tinh bột thành đường đơn
(Nguyễn Minh Chơn, 2005).
Trong quá trình nảy mầm, hột lúa hấp thu nước và thúc đẩy tổng hợp GA
trong phôi, sau đó GA kích thích sự sản xuất α-amylase từ lớp aleurone. Amylase
thủy phân tinh bột dự trữ trong nội phôi nhủ để tạo các loại đường đơn giản hơn.
Đường sinh ra do thủy phân sẽ thúc đẩy sự phát triển của phôi (Hình 1.3).
ABA ức chế GA, phụ thuộc vào enzyme sinh tổng hợp ABA, bằng việc ức chế quá
trình giải mã enzyme α–amylase của mRNA (Lincoln Taiz và Eduardo Zeiger,
1998).
Sau khi phôi được cung cấp glucose, acid amin…các tế bào phôi phân
chia, lớn lên, trục phôi trương to, đẩy mầm và rễ ra khỏi vỏ trấu, hạt nứt nanh rồi
nảy mầm (Nguyễn Đình Giao và ctv., 1997).

4



Từ trái sang phải:
1. Hột hấp thu nước và thúc đẩy tổng hợp GA trong phôi
2. GA kích thích sự sản xuất α-amylase từ lớp aleurone
3. Amylase thủy phân tinh bột dự trữ trong nội phôi nhủ
4. Đường sinh ra do thủy phân thúc đẩy sự phát triển của phôi
/>_Acid_Powder_Poudre_Acide_Gibberellique_GA3.html
Hình 1.3 Vai trò của Gibberellin trong sự nảy mầm của hột giống

Trung tâm Học Liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
Sự sản sinh enzyme amylase trong quá trình nảy mầm của hạt:
α–amylase: enzyme này hoàn toàn không hoạt động ở hạt chín. Hoạt tính của
enzyme α–amylase tăng dần trong quá trình nảy mầm của hạt. Ở nhiệt độ 15-170C,
hoạt tính của α–amylase đạt đến cực đại vào ngày thứ 10-12 của quá trình nảy mầm,
ở nhiệt độ 28-300C, hoạt tính của α–amylase đạt cực đại ở ngày 5– 8.
β–amylase: enzyme β–amylase tồn tại ở dạng liên kết và một số ít hoạt động
rất yếu trong hạt chín hoàn toàn. Hoạt động này tăng lên trong quá trình hạt nảy
mầm. Thời gian để hoạt động của enzyme này đạt đến cực đại cũng tuỳ thuộc vào
nhiệt độ.
Trong quá trình nảy mầm của hạt, mầm phát triển chậm trong những ngày
đầu, từ ngày thứ 4 đến ngày thứ 7 mầm phát triển mạnh, sau đó giảm dần. Để hoạt
tính của enzyme đạt đến mức cao nhất mà ít làm tiêu hao chất khô, người ta nhận
thấy thời gian ủ hạt khoảng 7–8 ngày là tốt nhất.

5


1.3 Giới thiệu chung về enzyme amylase
Amylase được tìm thấy trong tuyến nước bọt, trong dịch tiêu hoá của người
và động vật, trong hạt nảy mầm, trong sản phẩm trao đổi chất của nấm mốc, nấm

men và vi khuẩn. Trong đó amylase được thu nhận từ malt với số lượng nhiều
nhất.
Enzyme amylase thuộc loại hydrolase chỉ là những phân tử protein thuần,
nghĩa là sản phẩm của sự phân giải enzyme này hoàn toàn chỉ gồm những acid
amin. Vì vậy chúng thuộc loại enzyme đơn giản (đơn cấu tử).
Hiện nay người ta biết có 6 loại amylase được xếp thành 2 nhóm:
- Endoamylase (enzyme nội phân): gồm có α–amylase và nhóm enzyme khử
nhánh (dextrin-6-glucanhydrolase, amylopectin-6-glucanhydrolase và oligodextrin6-glucanhydrolase).
- Exoamylase (enzyme ngoại phân): gồm β–amylase và γ-amylase.
1.3.1 α–amylase (EC 3.2.1.1) (1,4-α-D-Glucan glucanohydrolase)
α–amylase (EC 3.2.1.1) có trong nước bọt, hạt hoà thảo nảy mầm, tụy tạng,
vi khuẩn. α–amylase phân giải các liên kết 1,4-glucoside ở giữa
Trung trong
tâmnấm
Họcmốc,
Liệu
ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
chuỗi mạch polysaccharide giải phóng glucose, maltose, các dextrin với kích thước

phân tử (KTPT) khác nhau Vì vậy được gọi là “endo-amylase”. Do đó dưới tác
dụng của enzyme này dung dịch tinh bột nhanh chóng bị mất khả năng tạo màu với
dung dịch iod và bị giảm độ nhớt mạnh (Phạm Thị Trân Châu và Trần Thị Áng). α–
amylase không chỉ có khả năng thuỷ phân hồ tinh bột mà thuỷ phân cả hạt tinh bột
còn nguyên vẹn (Nguyễn Đức Lượng và ctv., 2004).
* Cơ chế tác dụng của α–amylase
Dưới tác dụng của enzyme α–amylase, amylose phân giải khá nhanh. Sau
thời gian thuỷ phân amylose, sản phẩm bao gồm 87% maltose, 13% glucose.
Dưới tác dụng của enzyme α–amylase, amylopectin bị phân giải khá nhanh
nhưng vì α–amylase không cắt được liên kết α-1,6-glucoside nên dù có kéo dài thời
gian thủy phân nhưng sau cùng sản phẩm có khoảng 72% maltose, 19% glucose,

dextrin phân tử và izomaltose là 8%.
Sản phẩm do α–amylase tạo thành gồm các dextrin, đường maltose và một ít
đường khử (Nguyễn Đức Lượng và ctv., 2004).

6


* Đặc tính α–amylase
M – 45000–59000 (Sách tra cứu hóa sinh, 1978). Trọng lượng phân tử của αamylase từ malt là 59 kDa (Fischer và Stein, 1960), từ nấm mốc là 45-50 kDa.
Dạng α. Được hoạt hóa bởi Cl-. pH (tối thích) 6,9 (động vật); 4,7–5,4 (mạch
nha). pI 5,2– 4,6 (động vật); 5,7 (mạch nha) (Sách tra cứu hóa sinh, 1978).
α-amylase dễ tan trong nước, trong dung dịch muối và rượu loãng.
Điểm đẳng điện nằm trong vùng pH 4,2–5,7 (Bernfeld, 1951).
α-amylase là một metaloenzyme. Mỗi phân tử α-amylase đều chứa 1–30
nguyên tử gam Ca2+/mol, nhưng không ít hơn 1–6 nguyên tử gam/mol. α–amylase
khá giàu tyrosine, tryptophan nhưng ít methionine.
Protein của α–amylase có tính acid yếu và có tính chất của globuline. Vì vậy
nó kém bền trong môi trường acid nhưng khá bền nhiệt (bền nhất trong hệ enzyme
amylase). Điều kiện hoạt động của α–amylase từ các nguồn khác nhau thường
không giống nhau. Biên độ nhiệt độ, pH tối thích cho hoạt động của α–amylase từ
đại mạch nảy mầm khác với vi sinh vật. pH tối thích cho hoạt động của α–amylase
đại mạch nảy mầm và thóc nảy mầm là 5,3 (có thể hoạt động tốt trong khoảng pH
Trung từtâm
Học Liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
4,7–5,4). Nhiệt độ thích hợp cho sự hoạt động của α–amylase từ mầm thóc và mầm
đại mạch là 58–600C. Ở 00C và pH 3,6 α–amylase của đại mạch nảy mầm hoàn toàn
bị bất hoạt.
1.3.2 β–amylase (EC 3.2.1.2; α-1,4-glucan maltohydrolase)
β–amylase (EC3.2.1.2) có nhiều ở hạt, củ thực vật. Nó xúc tác cho phản ứng
thuỷ phân liên kết 1,4-glucoside bắt đầu từ đầu không khử tạo thành chủ yếu

maltose và dextrin phân tử lớn .
β–amylase chỉ phổ biến trong thực vật đặc biệt trong hạt nảy mầm. Trong vi
khuẩn không có β–amylase. Sự tồn tại của β–amylase trong nấm mốc đến nay vẫn
chưa được xác định (Nguyễn Đức Lượng và ctv., 2004)
β–amylase được phát hiện thấy trong hạt ở tất cả các giai đoạn phát triển và
nảy mầm của hột. Hoạt độ của chúng tương đối cao và ít liên quan đến sự chuyển
hóa của tinh bột trong quá trình nảy mầm (Adams C. A. và ctv., 1981).

7


* Cơ chế tác dụng của β–amylase
β–amylase là một enzyme ngoại phân. Tiến hành phân giải bắt đầu từ đầu
không khử của các nhánh ngoài cùng của cơ chất. β–amylase cắt liên kết α-1,4glucoside nhưng khi gặp liên kết α-1,4-glucoside đứng kế cận α-1,6-glucoside thì
nó ngưng tác dụng. Phần polysaccharide còn lại là dextrin phân tử lớn có chứa rất
nhiều liên kết và được gọi là β–dextrin.
β–amylase phân giải 100% amylose thành maltose. Phân giải 54–58%
amylopectin thành maltose.
-Tinh bột

β–amylase

Maltose (54–58%) + β-dextrin (42–46%)

-Nếu tế bào bị thủy phân đồng thời bởi α- và β–amylase thì lượng tinh bột sẽ
bị thuỷ phân 95% (Nguyễn Đức Lượng và ctv., 2004).
* Đặc tính β–amylase
Dạng β. Bị ức chế bởi iotazobenzoat, Ag+, Hg2+, Cu2+, pH (tối thích) 4–5, pI
4,7– 4,8 (Sách tra cứu hóa sinh, 1978).
là một loại albumin. Tâm xúc tác của nó chứa gốc –SH, -COOH

Trung tâm β–amylase
Học Liệu
ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
cùng với vòng imidazol của các gốc histidin.

β–amylase rất bền khi không có ion Ca2+, bị kìm hãm bởi ion Cu2+, Hg2+,
ure, iod, ozon,…β–amylase bị vô hoạt ở 700C nhưng bền với acid hơn α–amylase.
1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của enzyme
1.4 .1 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến phản ứng enzyme
Khi có đầy đủ cơ chất thì vận tốc phản ứng của enzyme tỉ lệ thuận với nồng
độ enzyme. Nhưng nếu vượt quá nồng độ tối thích của nó sẽ ức chế trở lại hoạt tính
của enzyme.
1.4.2 Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất đến phản ứng enzyme
Khi cố định nồng độ enzyme thì vận tốc phản ứng tỷ lệ thuận với nồng độ cơ
chất. Nhưng khi đạt đến nồng độ cực đại thì hầu như tốc độ phản ứng không đổi.
1.4.3 Ảnh hưởng nhiệt độ đến phản ứng enzyme
Nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến phản ứng enzyme. Tốc độ phản ứng

8


enzyme không phải lúc nào cũng tỷ lệ thuận với nhiệt độ phản ứng. Tốc độ phản
ứng chỉ tăng đến một giới hạn nhất định. Vượt quá nhiệt độ đó, tốc độ phản ứng
enzyme sẽ giảm và dẫn đến mức triệt tiêu. Bản chất của enzyme là protein nên nó
không bền đối với tác dụng nhiệt, đa số enzyme bị mất hoạt tính ở 700C (Phạm Thu
Cúc, 2002). Nhiệt độ tương ứng với tốc độ phản ứng enzyme cao nhất được gọi là
nhiệt độ tối ưu. Phần lớn enzyme hoạt động mạnh nhất ở nhiệt độ 40-500C. Nhiệt độ
tối ưu của những enzyme khác nhau thì khác nhau. Nếu đưa nhiệt độ cao hơn mức
nhiệt độ tối ưu, hoạt tính của enzyme sẽ bị giảm và không có khả năng phục hồi lại.
Ngược lại, ở nhiệt độ hoạt động thấp (00C) enyme bị ức chế hoạt động. Nhiệt độ tối

ưu của một enzyme phụ thuộc rất nhiều vào sự có mặt của cơ chất, kim loại, pH và
các chất bảo vệ.
1.4.4 Ảnh hưởng của pH đến phản ứng enzyme
pH môi trường ảnh hưởng đến mức độ ion hoá cơ chất, enzyme và đặc biệt
ảnh hưởng đến độ bền của enzyme. Chính vì thế pH có ảnh hưởng rất mạnh đến
phản ứng của enzyme.

Trung tâm Học Liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
pH tương ứng với tốc độ phản ứng enzyme lớn nhất gọi là pH tối ưu. pH tối

ưu của enzyme có thể ở vùng trung tính, vùng kiềm và vùng acid. pH tối ưu cũng
phụ thuộc vào nhiệt độ, khi tăng nhiệt độ phản ứng thì pH tối ưu sẽ chuyển dịch về
phía pH lớn hơn.
1.4.5 Ảnh hưởng của các chất hoạt hóa
Chất hoạt hoá là những chất có tác dụng làm cho enzyme từ trạng thái không
hoạt động hoặc hoạt động yếu trở nên mạnh hơn. Chúng có thể là các anion, các ion
kim loại, các chất hữu cơ phức tạp. Các chất hoạt hoá chỉ có tác dụng hoạt hoá ở
một nồng độ nhất định, vượt quá nồng độ này chúng sẽ gây ức chế hoạt động của
enzyme.
1.4.6 Ảnh hưởng của chất kìm hãm
Các chất kìm hãm là chất có mặt trong các phản ứng enzyme làm yếu hoặc
chấm dứt hoàn toàn tác dụng của enzyme nhưng lại không bị enzyme làm thay đổi
tính chất hoá học, cấu tạo hoá học và tính chất vật lý của chúng.

9


Các chất kìm hãm có thể là các ion kim loại, các phân tử vô cơ, các chất hữu
cơ và protein.
1.5 Ứng dụng của enzyme amylase

1.5.1 Trong công nghệ thực phẩm
a. Trong sản xuất rượu
Người ta dùng enzyme amylase làm tác nhân đường hóa trong công nghiệp
sản xuất rượu cho phép tiết kiệm được hàng vạn tấn nguyên liệu (đại mạch) loại tốt,
rút ngắn quá trình sản xuất, tiết kiệm được sản xuất, bởi enzyme amylase thuỷ phân
sâu sắc tinh bột thành đường lên men trong thời gian ngắn. Amylase không những
quan trọng ở giai đoạn đường hoá mà còn ở cả giai đoạn xử lý nước nhiệt nguyên
liệu nữa. Việc sử dụng amylase để dịch hóa tinh bột khi nấu ở nhiệt độ 85-900C cho
phép có thể chỉ hoàn toàn dùng hơi thứ cấp cho đun sơ bộ và làm dịu chế độ nấu.
Điều này làm giảm chi phí hơi trong gia nhiệt và giảm bớt tổn thất tinh bột. Vì vậy
làm cho hiệu quả sản xuất tăng.
TrongĐH
sản xuất
Trung tâm Họcb.Liệu
CầnbiaThơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
Trong công nghệ sản xuất bia, người ta thường sử dụng enzyme amylase có
trong mầm đại mạch để thủy phân tinh bột có trong mầm đại mạch. Nguyên liệu
chính là đại mạch nảy mầm loại tốt. Khác với rượu ở dãy mức độ đường hoá chứa
trong nguyên liệu thấp hơn. Cần có các dextrin chưa đường hoá làm cho bia có
hương vị. Việc chuyển hoá tinh bột và các nước chiết của nguyên liệu này do các
enzyme amylase đảm nhiệm. Do đó trong quá trình dịch hoá và đường hoá thì
enzyme amylase có ý nghĩa và vai trò quan trọng bậc nhất.
Việc bổ sung enzyme amylase vào trong quá trình sản xuất bia làm tăng hiệu
suất thu hồi cho từng giai đoạn. Do đó việc sử dụng enzyme amylase trong sản xuất
bia có hiệu suất cao sẽ: giảm tổn thất tinh bột và các chất hoà tan khi cho hạt nảy
mầm, làm tăng hiệu suất chất hoà tan lên 0,6% (tức tiết kiệm được 0,9% đại mạch);
giảm giá thành nguyên liệu hạt vì sử dụng nguyên liệu thay thế như gạo,
bắp…những nguyên liệu không nảy mầm; giảm chi phí lao động cho sản xuất malt,
tăng hiệu suất lao động.


10


Việc sử dụng gibberellin trong công nghệ làm bia dựa trên cơ sở gibberellin
làm cho hệ thống enzyme thuỷ phân trong hạt đang nảy mầm trở nên có hoạt tính
cực mạnh. Cứ 1 tấn đại mạch cần 0,2-1 gam gibberellin, giúp chi phí sản xuất malt
giảm, chất lượng malt tăng lên, thời gian làm malt rút ngắn từ 8 ngày còn 5 ngày.
Đặc biệt đối với các lô lúa mạch có sức nảy mầm kém hoặc thời tiết không thuận
lợi, việc xử lý gibberellin sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao. Khoảng 50% tổng số
gibberellin sản xuất trên thế giới hiện được ứng dụng trong công nghiệp rượu bia
(www.plantcell.org).
c. Trong công nghệ sản xuất bánh mì
Bánh mì là một loại lương thực phẩm quen thuộc. Trong bánh mì, enzyme
được xem như một chất phụ gia cho vào quá trình làm bánh để tăng chất lượng bánh
mì. Enzyme được đưa vào nhằm giải quyết các vấn đề sau: tăng nhanh thể tích
bánh, màu sắc của bánh đẹp hơn và làm tăng mùi thơm cho bánh.
Trong sản xuất bánh mì người ta sử dụng cả α–amylase và β–amylase. Các
enzyme này tham gia thuỷ phân tinh bột để tạo thành đường. Nhờ đó nấm men

Trung tâm Học Liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
Saccharomyces cerevisase sẽ dễ dàng chuyển hoá chúng thành cồn, CO2 làm tăng

thể tích bánh tạo màu sắc và hương vị tốt cho bánh. Việc sử dụng amylase cho phép
sử dụng bột mì kém phẩm chất để làm bánh hoặc có thể giảm bớt tới 50% đường
cho thêm vào bánh trong thực đơn sản xuất bánh mì ngọt.
d. Trong sản xuất bánh kẹo
Nếu chỉ tận dụng lượng enzyme có sẵn trong bột thì các phản ứng chuyển
hoá từ tinh bột sẽ xảy ra không mạnh, nhất là khi ta sử dụng loại bột xấu để sản xuất
bánh. Do đó người ta phải cho thêm enzyme amylase và protease vào chế biến bột
trong quá trình sản xuất bánh quy. Các enzyme này hoạt động làm tăng lượng

đường khử và acid amin. Đường khử và acid amin có trong khối bột đó sẽ cùng
tham gia vào các phản ứng oxy hoá-khử, phản ứng Maillard và kết quả là tạo cho
bánh có mùi, vị và màu hấp dẫn.

11


e. Trong sản xuất siro và các sản phẩm chứa đường
Hiện nay, các nước Châu Âu và Châu Mỹ sản xuất siro đường fructose từ bột
bắp bằng phương pháp enzyme phát triển rất mạnh. Theo phương pháp này phôi
bắp được xử lý bằng SO2 và vi khuẩn lactic để hạt tinh bột mềm ra và enzyme sẽ
được sử dụng sau khi bột đã được hoà tan vào nước.
Ở giai đoạn gia nhiệt người ta cũng cho một lượng nhỏ α–amylase vào để
dịch tinh bột có độ nhớt thấp tránh hiện tượng cháy khét. Sau đó cho lượng còn lại
vào giai đoạn đường hoá rất dễ dàng. Tăng hiệu suất thu hồi sản phẩm.
1.5.2 Trong công nghiệp
a. Công nghệ sản xuất các chất tẩy rửa
Mục đích của tẩy rửa (hoặc giặt quần áo) là loại bỏ đất và các loại chất vô cơ,
hữu cơ bám vào quần áo. Trong đó nhiều chất rất khó làm sạch như protein, tannin,
carbohydrate và những chất màu.
Enzyme amylase cũng được ứng dụng trong công nghệ sản xuất các chất tẩy

Trung rửa
tâm
Tài liệu
học
tập
nghiên
và Học
ở đây Liệu

sử dụngĐH
chủ Cần
yếu là Thơ
enzyme@
amylase
của vi
khuẩn
vì và
những
enzyme cứu
này bền pH kiềm và nhiệt độ cao trong thời gian dài. Khi phối trộn enzyme này với
các thành phần khác của các chất tẩy rửa. Nó sẽ làm tăng khả năng phân giải các vết
bẩn do carbohydrate trong quần áo, tăng khả năng tẩy rửa.
b. Trong công nghiệp dệt
Trong công nghiệp dệt, amylase hay các chế phẩm của nó dùng để rũ hồ (khử
tinh bột) vải sợi bông, sợi hỗn hợp trước khi tẩy trắng hay nhuộm. Xử lý vải sợi
bằng amylase hay chế phẩm là tốt hơn cả vì giữ được độ bền, độ dai. Việc sử dụng
amylase không những làm tăng năng suất mà còn cải thiện phẩm chất vải do độ mao
dẫn và tính hấp phụ của vải tăng lên, vải dễ tẩy trắng hơn. Quá trình hoà tan và khử
tinh bột trong dung dịch amylase loãng xảy ra rất nhanh trong 10 phút, do vậy mà
khả năng rũ hồ xảy ra liên tục.

12


1.5.3 Trong chăn nuôi
Người ta sử dụng amylase trong chăn nuôi gia súc bằng hai cách: hoặc trộn
thẳng vào thức ăn trước khi cho gia súc ăn hoặc xử lý sơ bộ thức ăn trước bằng
enzyme amylase. Có lẽ xử lý thức ăn bằng enzyme trước tốt hơn vì trong trường
hợp này dễ chọn điều kiện tối thích cho tác dụng enzyme lên thức ăn. Do vậy mà

giá trị dinh dưỡng, độ hấp phụ của thức ăn cũng tiêu tốn ít enzyme amylase hơn.
Enzyme amylase còn được dùng để phối hợp với các enzyme thủy phân khác
để sản xuất thức ăn tổng hợp cho gia súc, gia cầm.
1.5.4 Trong y học
Amylase thường được phối hợp với các enzyme thuỷ phân khác để điều trị
các chứng bệnh có liên quan đến đường tiêu hoá. Ngoài ra enzyme amylase còn
được dùng để tăng cường và cải thiện các quá trình tiêu hoá thường được sản xuất ở
dạng viên.
Amylase còn dùng để điều trị các chứng bệnh về tim, hệ thần kinh, amylase
dùng
để điều
chếĐH
các môi
trường
dinh
đoán và
điều
nhiều loại cứu
Trung còn
tâm
Học
Liệu
Cần
Thơ
@dưỡng
Tài chuẩn
liệu học
tập
vàtrị nghiên
bệnh khác nhau giúp cho công tác nghiên cứu vi sinh vật học trong các viện và

phòng thí nghiệm.

13