HOTLINE TƯ VẤN 0972.867.686

Công nghệ enzyme và ứng dụng

Trong cơ thể bất kỳ sinh vật nào đều diễn ra quá trình trao đổi chất, không có sự  trao đổi chất thì sự sống không tồn tại. Đó là tập hợp các quy luật của rất nhiều các phản ứng hóa học khác nhau, chúng liên quan mật thiết, tác động qua lại. 

Vậy tại sao các phản ứng vốn luôn có sự khác biệt trong thời gian thực hiện đó lại có thể diễn ra một cách nhịp nhàng, đồng điệu đến như vậy? Câu trả lời nằm ở các chất xúc tác, mà enzyme chính là các hợp chất xúc tác sinh học đặc biệt quan trọng cho sự tồn tại của các thể sống. Công nghệ enzyme là một trong những lĩnh vực của công nghệ sinh học hiện đại, chuyên nghiên cứu, sản xuất ra các chế phẩm enzyme.

Bản chất của enzyme là protein, có hoạt lực xúc tác mạnh và rất phổ biến trong tự nhiên, chúng là một phần không thể thiếu cho nhiều quá trình hóa học trong tế bào và sinh vật sống. Enzyme có tính đặc hiệu, bởi vậy việc nghiên cứu, tìm hiểu về vai trò của enzyme đối với từng cơ thể sinh vật sống trên Trái Đất là điểm mấu chốt cho sự phát triển khoa học về enzyme và công nghiệp sản xuất các chế phẩm enzyme.  

Công nghệ và xu hướng

Các enzyme đã được khám phá đến từ rất nhiều nguồn, có thể nói là bao quát phần lớn bản đồ sinh vật. Tuy nhiên nếu xét về quy mô sản lượng thì lớn nhất là enzyme được chiết xuất từ vi sinh vật. Quá trình lên men, phát triển quần thể nhanh của vi sinh vật chính là đặc điểm nổi bật, chìa khóa để sản xuất enzyme trên quy mô lớn.

Khi sản xuất enzyme theo công nghệ truyền thống, mỗi enzyme thường chỉ có thể được tách chiết từ một loại các cơ quan động vật, các nguyên liệu thực vật nhất định, điều này dẫn tới những giới hạn nhất định đối với hoạt động sản xuất.

Tuy nhiên ở thời điểm hiện tại, với việc nhận được sự quan tâm đặc biệt của cộng đồng khoa học, công nghệ enzyme liên tục đổi mới, phát triển. Các công nghệ đột phá như kỹ thuật di truyền và protein giúp việc sản xuất enzyme quy công nghiệp đã trở nên dễ dàng, đồng thời chất lượng và hiệu quả hơn. 

Nhắc tới bước tiến của công nghệ enzyme, không thể không kể tới sự ra đời của kỹ thuật di truyền, công nghệ DNA tái tổ hợp. Đây được đánh giá là thành tựu lớn nhất của nghiên cứu sản xuất enzyme trong 30 năm trở lại đây. Với công nghệ này, sẽ gần như không còn giới hạn trong việc tiếp cận các nguồn enzyme, bởi thực tế đã có những loại enzyme đầy triển vọng nhưng lại khiến các nhà khoa học gặp khó khăn trong việc nghiên cứu, chiết xuất, nguyên nhân có thể  từ các vi sinh vật nguy hiểm, sự đào thải, hay tốc độ sinh trưởng chậm của chủ thể mang enzyme.

Công nghệ enzyme và ứng dụng

Các ứng dụng quan trọng của công nghệ enzyme

Có rất nhiều ứng dụng của enzyme trong cuộc sống hiện nay, giúp cải thiện nhiều mặt đời sống con người và được áp dụng thực tế trong các lĩnh vực như:

Ứng dụng enzyme trong y dược 

Ứng dụng của enzyme trong y học. “Tính thời đại” của công nghệ enzyme thể hiện ở vị trí của nó trong nền y học. Phương pháp định lượng và định tính enzyme là một phương pháp đặc biệt quan trọng, do đó mới xuất hiện lĩnh vực gọi là chẩn đoán dựa vào enzyme, có nhiệm vụ:

Phân tích xác định nồng độ cơ chất như glucose, ure, cholesterol… với sự hỗ trợ của enzyme

Xác định hoạt tính xúc tác của enzyme trong mẫu sinh vật.

Xác định nồng độ cơ chất với sự hỗ trợ của thuốc thử enzyme đánh dấu. Dùng enzyme để định lượng các chất, phục vụ công việc xét nghiệm chẩn đoán bệnh, ví dụ dùng để kiểm tra glucose nước tiểu rất nhạy.

Enzyme ứng dụng nhiều trong sản xuất thuốc, ta lấy các protease, một nhóm các enzyme thủy phân protein làm ví dụ, các protease rất mạnh mẽ trong hoạt động xúc tác thủy phân protein, điều này giúp chúng được sử dụng để hỗ trợ điều trị các bệnh về đường tiêu hóa. Rộng ra, protease có khả năng loại bỏ cơ chất ứ đọng, tan máu bầm, được ứng dụng làm thuốc điều trị tắc nghẽn tim mạch, tiêu mủ vết thương. Nhóm enzyme này còn có các tác dụng khác như chống viêm, làm thông đường hô hấp, thành phần của nhiều loại mỹ phẩm, thuốc da liễu…

Chưa dừng lại ở đó, các protease cũng được dùng để tạo môi trường dinh dưỡng trong nuôi cấy vi sinh vật, đây là một bước quan trọng trong sản xuất vacxin, kháng sinh. Nhiều loại huyết thanh hiện nay không thể được tạo nên nếu thiếu đi các protease. Nếu thấy những ứng dụng trên là đã đủ nhiều, thì nên nhớ chúng ta chỉ mới tìm hiểu về nhóm protease, một trong vô vàn loại enzyme đã biết và chưa biết.

Ứng dụng enzyme trong hóa học 

Nghiên cứu ứng dụng trong hóa học của enzyme là một hoạt động có tính nền tảng. Enzyme có cảm ứng cao đối với nhiệt độ, pH và những thay đổi khác của môi trường. Nghiên cứu enzyme trong hóa học là tìm hiểu cách chúng tương tác với các chất, vai trò của chúng trong một phản ứng hóa sinh. Chẳng hạn như nghiên cứu dùng chế phẩm enzyme làm chất mang để gắn phức hợp enzyme xúc tác cho các phản ứng tổng hợp glutathion, acid béo, alcaloid, sản xuất hormone,…

Enzyme cũng được sử dụng như một công cụ, cầu nối trong nghiên cứu cấu trúc hóa học, đơn cử như dùng enzyme endonuclease để nghiên cứu cấu trúc nucleic acid. Trong hóa phân tích, enzyme còn được dùng làm thuốc thử.

Ứng dụng enzyme trong mỹ phẩm

Trong ngành mỹ phẩm, enzyme được sử dụng nhiều nhất ở mảng chăm sóc da. Có thể kể đến khả năng tẩy da chết, làm trắng da, giúp xúc tác, đẩy nhanh quá trình sinh học tự nhiên của da. Ví dụ như một số enzyme có khả năng phá vỡ chất sừng (keratin), tạo cho da sự mềm mại. 

Ngăn ngừa sự lão hóa bằng enzyme là một công nghệ hứa hẹn, bởi enzyme có thể đóng vai trò như chất chống oxy hóa mạnh mẽ, ngăn ngừa sự tàn phá của các gốc tự do, bảo vệ làn da chống lại tác hại của ánh nắng mặt trời, tác nhân ô nhiễm từ môi trường.

Ứng dụng enzyme trong công nghiệp thực phẩm 

Thời gian gần đây, khi mà sự an toàn cho sức khỏe là đã trở thành vấn đề được đặt lên hàng đầu với bất kỳ loại thực phẩm nào muốn đến tay người tiêu dùng, thì các ngành chế biến thực phẩm sẽ phải loại bỏ bớt các chất hóa học nguy hại, dù chúng rất quan trọng trong quy trình sản xuất. Việc tìm kiếm một sự thay thế phù hợp không hề dễ dàng, khi đó enzyme nổi lên như một giải pháp toàn diện. Trên thực tế thì enzyme vốn từ lâu đã đóng vai trò không thể thay thế trong một số hoạt động sản xuất thực phẩm.

Như với ngành công nghiệp chế biến thịt, trong quá trình làm mềm thịt, tạo thức ăn dễ tiêu hóa, không thể thiếu các loại enzyme thủy phân protein. Enzyme renin và pepsin là hai loại enzyme có tính tạo sự đông tụ, chúng được sử dụng trong sản xuất phomat. Trong lĩnh vực sản xuất thức uống như nước quả, bia rượu đều sử dụng đa dạng các loại enzyme, chúng ảnh hưởng tới màu nước, hương vị, tính dễ lọc hay tăng hiệu suất. 

Tiêu biểu trong lĩnh vực thực phẩm phải kể đến enzyme amylase, loại enzyme này thực sự là một “ngôi sao” khi là thành phần tạo nên chất lượng của rất nhiều mặt hàng: bánh mì, rượu, bia, bánh kẹo,… Nổi bật nhất trong lợi ích mà enzyme mang lại trong nhóm ngành này chính là giúp hạ chi phí sản xuất, một số enzyme có thể được dùng để xử lý khối lượng nguyên vật liệu gấp hàng trăm, thậm chí hàng nghìn lần so với hóa chất, phụ phẩm cùng loại.

Ứng dụng enzyme trong nông nghiệp 

Khi các sản phẩm thức ăn cho vật còn ở dạng thô, một số loại  enzyme sẽ được thêm vào, mục đích là làm tăng hệ số sử dụng thức ăn. Tiêu biểu nhất là các enzyme thuỷ phân như amylase, protease, đặc biệt là cellulase, hemicellulase.  Cơ chế chính là sử dụng enzyme để thủy phân các phân tử lớn thành dạng dễ hấp thụ hơn. Nếu sử dụng các phương pháp sản xuất truyền thống, dù có tác động vật lý nhiều và mạnh đến mức nào, thì cũng khó tác động đến cấp độ phân tử của nguyên liệu.

Trong lĩnh vực trồng trọt, các loại chế phẩm enzyme cũng có các vai trò không hề nhỏ. Các loại phân bón hóa học đang dần được thay thế bởi phân vi sinh sản xuất từ enzyme. Trong nông nghiệp, phế liệu thường là các loại cơ chất còn nhiều giá trị sử dụng, đặc biệt là trong cải tạo đất, các enzyme cellulase, hemicellulase, protease và amylase là “chuyên gia” chuyển hóa dạng vật chất này sang các loại chất hữu cơ tốt cho đất nông nghiệp.

Thế kỷ 21 đã được thế giới xác định là thế kỷ của công nghệ sinh học. Đây là lĩnh vực hàng đầu để giải quyết những vấn đề thiết yếu của xã hội, từ thực phẩm, y tế đến năng lượng và môi trường, là một ngành công nghệ cao và là mũi nhọn để phát triển kinh tế. Công nghệ enzyme là một phần của công nghệ sinh học, nói không quá là nó đang mang theo giấc mơ của nhân loại, đó là giấc mơ về cuộc sống xanh, về cuộc “đại nhảy vọt” cho sức khỏe cộng đồng.

0972.867.686

×

Đăng ký đặt hàng