Bài 8: Sản xuất enzyme tự nhiên

Hướng dẫn giải

- Enzyme có thể được sản xuất từ 3 nguồn trong tự nhiên:

(1) – Tế bào, mô và cơ thể động vật

(2) – Tế bào, mô và cơ thể thực vật.

(3) – Vi sinh vật.

- Sản xuất enzyme tự nhiên cần thực hiện quy trình sản xuất gồm các bước cơ bản sau: Nuôi trồng và thu hoạch nguyên liệu sản xuất enzyme (động vật, thực vật hoặc vi sinh vật) → Trích li enzyme từ nguyên liệu → Tinh sạch enzyme → Phối chế, đóng gói và bảo quản chế phẩm enzyme.

- Cần sản xuất các chế phẩm enzyme tự nhiên nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng enzyme tự nhiên trong nhiều lĩnh vực như công nghiệp chế biến thực phẩm, mĩ phẩm, dược phẩm,…

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

Người ta có thể sản xuất enzyme lysozyme từ lòng trắng trứng gà; sản xuất enzyme papain từ đu đủ xanh và sản xuất enzyme bromelain từ dứa vì trong mỗi loại nguyên liệu này đều chứa hàm lượng lớn loại enzyme cần sản xuất, nhờ đó, việc sản xuất sẽ dễ dàng hơn, chi phí sản xuất sẽ thấp hơn.

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

- Các enzyme trong hệ tiêu hóa có vai trò thủy phân thức ăn thành các chất dinh dưỡng mà cơ thể có thể hấp thụ được. Mỗi loại enzyme trong hệ tiêu hóa thì có vai trò thủy phân các chất khác nhau trong thức ăn, cụ thể:

+ Enzyme amylase có vai trò thủy phân tinh bột thành đường.

+ Enzyme pepsin có vai trò thủy phân protein.

+ Enzyme lipase có vai trò thủy phân lipid.

+ Enzyme nuclease có vai trò thủy phân nucleic acid.

+ Enzyme maltase có vai trò thủy phân đường đôi.

+ Enzyme trypsin có vai trò thủy phân protein.

+ Enzyme peptidase có vai trò thủy phân peptide.

- Enzyme trong hệ thống tiết trên da (ví dụ tuyến mồ hôi) có tác dụng bảo vệ cơ thể, ngăn chặn sự xâm nhập của vi khuẩn như lysozyme phá vỡ thành tế bào vi khuẩn.

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

Điểm hạn chế của nguồn nguyên liệu động vật và thực vật so với nguồn nguyên liệu vi sinh vật trong công nghệ sản xuất enzyme tự nhiên:

- Tốc độ sinh trưởng của tế bào động vật và thực vật trong môi trường nuôi cấy nhân tạo kém hơn của vi sinh vật.

- Chi phí nuôi cấy của tế bào động vật và thực vật tốn kém hơn.

- Nguồn enzyme của tế bào động vật và thực vật kém phong phú hơn.

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

Một số ví dụ trong đời sống liên quan đến ứng dụng các chế phẩm enzyme từ tự nhiên:

- Sử dụng chế phẩm enzyme bromelain từ dứa để làm mềm thịt.

- Sử dụng enzyme amylase được sản xuất từ vi sinh vật (nấm mốc, vi khuẩn,…) để làm rượu có nồng độ cao.

- Sử dụng enzyme lipase để cải thiện hương vị đặc trưng của phô mai bằng cách tạo ra các acid béo tự do khi thủy phân các chất béo sữa, cải thiện cấu trúc và độ mềm của phô mai.

- Sử dụng enzyme pectinase từ nấm mốc để làm giảm độ đục, cải thiện màu sắc và hương vị cho các loại nước ép trái cây có nguồn gốc tự nhiên như táo và chuối.

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

- Nguyên tắc chung giữa quy trình sản xuất enzyme tự nhiên từ động vật, thực vật và vi sinh vật: Đều trải qua 4 giai đoạn cơ bản gồm: Nuôi trồng và thu hoạch nguyên liệu sản xuất enzyme → Trích li enzyme từ nguyên liệu → Tinh sạch enzyme → Phối chế, đóng gói và bảo quản chế phẩm enzyme.

- Khác biệt giữa quy trình sản xuất enzyme tự nhiên từ động vật, thực vật và vi sinh vật:

Giai đoạn	Quy trình sản xuất enzyme tự nhiên từ động vật, thực vật	Quy trình sản xuất enzyme tự nhiên từ vi sinh vật
Nuôi trồng và thu hoạch nguyên liệu sản xuất enzyme	Tế bào, mô, cơ thể động vật và thực vật được tiến hành nuôi trồng trong các nông trại hoặc đánh bắt, thu hái từ tự nhiên.	Thực hiện nuôi cấy vi sinh vật trên môi trường nuôi cấy nhân tạo.
Trích li enzyme từ nguyên liệu	Thực hiện bằng cách cắt nhỏ và nghiền mẫu rồi lọc qua màng vải để loại bỏ cặn tế bào, thu dịch lọc chứa enzyme.	Đối với enzyme ngoại bào, dịch enzyme thô được thu bằng cách loại bỏ sinh khối tế bào. Đối với enzyme nội bào, dịch enzyme thô được thu từ sinh khối tế bào bằng các phương pháp phá vỡ tế bào khác nhau.

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

Nguyên liệu động vật, thực vật sau khi thu hoạch về phải được sử dụng ngay hoặc bảo quản trong điều kiện thích hợp (để lạnh hoặc sấy khô) vì để hạn chế sự mất mát và biến tính của enzyme.

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

Công nghệ nuôi cấy bề mặt rắn phù hợp để nuôi các vi sinh vật hiếu khí vì bề mặt rắn có diện tích tiếp xúc với không khí rộng đảm bảo cung cấp đủ O2 cho vi sinh vật hiếu khí sinh trưởng và phát triển.

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

Hệ thống nuôi cấy nấm mốc trên môi trường rắn có các khay đột lỗ nằm ngang: Trong các điều kiện sản xuất để nuôi cấy các giống nấm mốc trên bề mặt trong các khay, người ta sử dụng các phòng tiệt trùng. Phòng tiệt trùng là các buồng kín có kích thước 1000×2800×2100 mm với hai cửa, một cửa nối với hành lang thải liệu. Bên trong phòng có ba đoạn ống thông khí để nạp không khí điều hòa từ một hướng, còn hướng ngược lại – các ống để thải không khí trong phòng. Diện tích của phòng được tính cho 18 ÷ 20 giàn có khoảng 9 ÷ 10 khay cho mỗi bên. Khoảng cách giữa các giàn 80 ÷ 100 mm. Các bộ điều hòa độc lập được phân bổ trên các phòng tiệt trùng nhằm để đẩy không khí có nhiệt độ 22 ÷ 32 oC, độ ẩm tương đối 96 ÷ 98 % vào phòng. Không khí tuần hoàn có bổ sung 10 % không khí sạch từ bộ điều hòa chính, các hành lang nạp và tháo của các phòng cần phải cách li với các phòng bên cạnh.

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

Nuôi cấy bề mặt rắn	Nuôi cấy chìm
Phù hợp để nuôi cấy vi sinh vật hiếu khí.	Phù hợp để nuôi cấy vi sinh vật hiếu khí và vi sinh vật kị khí.
Cơ chất nuôi cấy dạng rắn như mùn cưa, vỏ trấu, rơm, rạ,…	Cơ chất nuôi cấy được hòa tan trong dung dịch.
Chỉ nuôi cấy được theo mẻ.	Có thể nuôi cấy theo mẻ hoặc nuôi cấy liên tục.
Ưu điểm: tiến hành đơn giản, có thể tiến hành nuôi cấy đồng thời nhiều vi sinh vật, dễ xử lí cục bộ, có thể tận dụng được các phế phụ phẩm nông nghiệp và công nghiệp.	Ưu điểm: áp dụng được gần như mọi loại vi sinh vật, tốn ít diện tích, dễ dàng kiểm soát bằng máy móc nên cần ít nhân công, đảm bảo độ đồng nhất của sản phẩm.
Nhược điểm: đòi hỏi diện tích bề mặt lớn, khó giữ được độ vô trùng (do diện tích tiếp xúc rộng), khó cơ giới hóa tự động hóa, tốn diện tích và nhân công.	Nhược điểm: thiết bị đắt tiền, phức tạp; cần có cán bộ chuyên môn vận hành; khó xử lí nếu có sự cố nhiễm khuẩn.

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)