Để sản xuất glucose bằng phương pháp sinh học, bột khoai lang được hòa với nước (chỉnh pH của dịch về 4,2), hàm lượng bột khoai là 20% khối lượng. Chế phẩm thương mại Stargen 002 (chứa hệ enzyme amylase phân giải tinh bột thành đường) được bổ sung với hàm lượng 1,5 mL/kg bột khoai, rồi tiến hành phản ứng thủy phân ở các nhiệt độ khác nhau là 30, 40, 50 và 55 °C. Hiệu suất của quá trình thủy phân được xác định bằng tỷ lệ giữa lượng glucose thu được sau phản ứng chia cho lượng glucose lý thuyết (quy đổi từ tinh bột trong bột khoai ban đầu). Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất thủy phân được trình bày trong bảng sau:
Nhiệt độ (°C) 30 40 50 55 Hiệu suất thủy phân (%) 57,8 69,5 86,9 89,6
(Nguồn: Ảnh hưởng của nhiệt độ và nồng độ chất khô đến quá trình thủy phân bột khoai lang không hồ hóa, Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn 2019, số 372, trang 63-69)
Để sản xuất glucose bằng phương pháp sinh học, bột khoai lang được hòa với nước (chỉnh pH của dịch về 4,2), hàm lượng bột khoai là 20% khối lượng. Chế phẩm thương mại Stargen 002 (chứa hệ enzyme amylase phân giải tinh bột thành đường) được bổ sung với hàm lượng 1,5 mL/kg bột khoai, rồi tiến hành phản ứng thủy phân ở các nhiệt độ khác nhau là 30, 40, 50 và 55 °C. Hiệu suất của quá trình thủy phân được xác định bằng tỷ lệ giữa lượng glucose thu được sau phản ứng chia cho lượng glucose lý thuyết (quy đổi từ tinh bột trong bột khoai ban đầu). Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất thủy phân được trình bày trong bảng sau:
(Nguồn: Ảnh hưởng của nhiệt độ và nồng độ chất khô đến quá trình thủy phân bột khoai lang không hồ hóa, Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn 2019, số 372, trang 63-69)
| Nhiệt độ (°C) | 30 | 40 | 50 | 55 |
| Hiệu suất thủy phân (%) | 57,8 | 69,5 | 86,9 | 89,6 |
(Nguồn: Ảnh hưởng của nhiệt độ và nồng độ chất khô đến quá trình thủy phân bột khoai lang không hồ hóa, Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn 2019, số 372, trang 63-69)
Các mệnh đề Đúng / Sai:
a)
Dựa vào xu hướng của bảng số liệu, nếu tiếp tục tăng nhiệt độ phản ứng lên 90 °C thì hiệu suất thủy phân chắc chắn sẽ đạt gần 100% do tốc độ phản ứng hóa học luôn tỉ lệ thuận với nhiệt độ.
b)
Một loại bột khoai lang chứa 68% khối lượng là tinh bột. Phần trăm theo khối lượng glucose thu được sau khi kết thúc thủy phân ở 55 °C là 13,5%. (Không làm tròn kết quả các phép tính trung gian, chỉ làm tròn kết quả cuối cùng đến hàng phần mười).
c)
Trong khoảng nhiệt độ từ 30 đến 55 °C nhiệt độ càng tăng thì hoạt tính xúc tác của hệ enzyme amylase trong chế phẩm Stargen 002 càng mạnh.
d)
Tác nhân chính để phân giải tinh bột trong bột khoai là từ môi trường pH thấp (pH = 4,2).
Đáp án chính thức: a:S,b:Đ,c:Đ,d:S
Hướng dẫn giải chi tiết
(AI giải đề cho tôi)
a) Sai. Bảng chỉ cho biết hiệu suất tăng từ 30 đến 55 °C; enzyme có nhiệt độ tối ưu, ở nhiệt độ quá cao (90 °C) enzyme bị biến tính nên hiệu suất sẽ giảm, không thể suy ra 'chắc chắn gần 100%'. Ngoài ra tốc độ phản ứng không luôn tỉ lệ thuận với nhiệt độ.
b) Đúng. Lấy 100 g dịch (bột khoai chiếm 20% khối lượng → 20 g bột khoai chứa 68% tinh bột → 13,6 g tinh bột). Glucose lý thuyết: g. Ở 55 °C hiệu suất 89,6% nên glucose thu được: g trên 100 g dịch, tức khối lượng.
c) Đúng. Trong khoảng 30–55 °C, hiệu suất thủy phân tăng liên tục (57,8% → 89,6%), cho thấy hoạt tính xúc tác của enzyme amylase tăng theo nhiệt độ (chưa vượt ngưỡng biến tính).
d) Sai. Tác nhân chính phân giải tinh bột là hệ enzyme amylase trong chế phẩm Stargen 002; pH = 4,2 chỉ là điều kiện tối ưu để enzyme hoạt động, không phải H+ thủy phân tinh bột.
a) (AI giải đề cho tôi)
Enzyme bị biến tính ở nhiệt độ cao; không thể ngoại suy hiệu suất gần 100% ở 90 °C, và tốc độ phản ứng không luôn tỉ lệ thuận với nhiệt độ.
b) (AI giải đề cho tôi)
100 g dịch chứa 20 g bột khoai → 13,6 g tinh bột → glucose lý thuyết 13,6×180/162 = 15,111... g; ở 55 °C thu 15,111×0,896 = 13,537... g ≈ 13,5% khối lượng.
c) (AI giải đề cho tôi)
Hiệu suất tăng liên tục từ 57,8% đến 89,6% khi nhiệt độ tăng 30→55 °C, chứng tỏ hoạt tính enzyme tăng trong khoảng này.
d) (AI giải đề cho tôi)
Tác nhân phân giải tinh bột là enzyme amylase; pH 4,2 chỉ là điều kiện tối ưu cho enzyme, không phải H+ thủy phân tinh bột.
a) Sai. Bảng chỉ cho biết hiệu suất tăng từ 30 đến 55 °C; enzyme có nhiệt độ tối ưu, ở nhiệt độ quá cao (90 °C) enzyme bị biến tính nên hiệu suất sẽ giảm, không thể suy ra 'chắc chắn gần 100%'. Ngoài ra tốc độ phản ứng không luôn tỉ lệ thuận với nhiệt độ.
b) Đúng. Lấy 100 g dịch (bột khoai chiếm 20% khối lượng → 20 g bột khoai chứa 68% tinh bột → 13,6 g tinh bột). Glucose lý thuyết: g. Ở 55 °C hiệu suất 89,6% nên glucose thu được: g trên 100 g dịch, tức khối lượng.
c) Đúng. Trong khoảng 30–55 °C, hiệu suất thủy phân tăng liên tục (57,8% → 89,6%), cho thấy hoạt tính xúc tác của enzyme amylase tăng theo nhiệt độ (chưa vượt ngưỡng biến tính).
d) Sai. Tác nhân chính phân giải tinh bột là hệ enzyme amylase trong chế phẩm Stargen 002; pH = 4,2 chỉ là điều kiện tối ưu để enzyme hoạt động, không phải H+ thủy phân tinh bột.
a) (AI giải đề cho tôi)
Enzyme bị biến tính ở nhiệt độ cao; không thể ngoại suy hiệu suất gần 100% ở 90 °C, và tốc độ phản ứng không luôn tỉ lệ thuận với nhiệt độ.
b) (AI giải đề cho tôi)
100 g dịch chứa 20 g bột khoai → 13,6 g tinh bột → glucose lý thuyết 13,6×180/162 = 15,111... g; ở 55 °C thu 15,111×0,896 = 13,537... g ≈ 13,5% khối lượng.
c) (AI giải đề cho tôi)
Hiệu suất tăng liên tục từ 57,8% đến 89,6% khi nhiệt độ tăng 30→55 °C, chứng tỏ hoạt tính enzyme tăng trong khoảng này.
d) (AI giải đề cho tôi)
Tác nhân phân giải tinh bột là enzyme amylase; pH 4,2 chỉ là điều kiện tối ưu cho enzyme, không phải H+ thủy phân tinh bột.