Công nghệ enzim và ứng dụng (Phần 1)

Enzyme được xem như là một kỹ thuật quan trọng của công nghệ sinh học do có các chức năng sau:

- Enzyme là chất xúc tác cho mọi biến đổi vật chất trong công nghệ sinh học.

- Enzyme và nhiều hoạt chất sinh học khác là sản phẩm của công nghệ sinh học. Chúng có thể dùng làm công cụ mới của công nghệ sinh học, hay sử dụng trong các lãnh vực khác .

- Enzyme được xem là thuốc thử có tính chuyên hóa cao mà không có enzyme thì các quá trình công nghệ sinh học không thể tối ưu hóa được

Có thể thu nhận enzyme từ động vật như trypsin, chimotrypsin, từ thực vật như papain của đu đủ, amylase của đại mạch. Nhưng enzyme vi sinh vật là nguồn phổ biến và giá thành có ý nghĩa kinh tế nhất.

Trong công nghệ enzyme

Phương pháp nuôi cấy bề mặt: là nuôi cấy trên giá thể rắn với hàm lượng nước thấp khoảng 15-20%.

Phương pháp nuôi cấy chìm: là nuôi cấy trong môi trường dịch thể, hàm lượng chất khô tối đa từ 25-30%, thường từ 10-15%.

Phương pháp nuôi cấy bề mặt: là nuôi cấy trên giá thể rắn với hàm lượng nước thấp khoảng 15-20%. Ngoài thành phần dinh dưỡng là protein, tinh bột, khoáng …có thể trộn các chất làm xốp để thoáng khí.

Phương pháp nuôi cấy chìm: là nuôi cấy trong môi trường dịch thể, hàm lượng chất khô tối đa từ 25-30%, thường từ 10-15%. Ngoài protein, tinh bột, khoáng…còn có thể bổ sung kích thích tố.

Trong công nghệ sinh học, người ta sử dụng một số phương pháp để tạo ra enzyme không tan:

Phương pháp hấp phụ vật lí: là phương pháp hấp phụ lên bề mặt chất mang. Chất mang như cám, than hoạt tính, bột thủy tinh…Nhược điểm của phương pháp là enzyme dễ hòa tan trở lại, độ liên kết lỏng lẻo, khi chịu tác động lực ion lớn dễ bị nhả rA.

Phương pháp đưa enzyme vào khuôn gel: enzyme dễ định vị trong gel, mạng lưới chất trùng hợp càng nhỏ enzyme sẽ được giữ chặt hơn. Đây là cách được dùng khá phổ biến.

Phương pháp cộng hóa trị của enzyme và chất mang: dựa vào ái lực giữa enzyme và chất mang để tạo phức giữa enzyme - chất mang bằng liên kết cộng hóa trị. Đây cũng là phương pháp được dùng phổ biến.

Trong công nghiệp thường sử dung enzyme ở dạng hòa tan, thường chỉ sử dụng được một lần và đó là lí do để người ta tạo ra enzyme không tan.

Amylase được sử dụng phối hợp với coenzyme A, cytocrom C, ATP, carboxylase để chế thuốc điều trị bệnh tim mạch, bệnh thần kinh, phối hợp với enzyme thủy phân để chữa bệnh thiếu enzyme tiêu hóa.

Protease được dùng làm thuốc chữa tắc nghẽn tim mạch, tiêu mủ vết thương, làm thông đường hô hấp, chống viêm, làm thuốc tăng tiêu hóa protein, thành phần của các loại thuốc dùng trong da liễu và mỹ phẩm…

Trong y học các protease cũng được dùng để sản xuất môi trường dinh dưỡng để nuôi cấy vi sinh vật sản xuất ra kháng sinh, chất kháng độc… Ngoài ra người ta còn dùng enzyme protease để cô đặc và tinh chế các huyết thanh kháng độc để chửa bệnh.

Phương pháp thu nhận enzyme gồm 3 bước chính:+ Chọn đối tượng+ Nuôi cấy đối tượng (thường là vi sinh vật)+ Thu nhận chế phẩm enzyme

Có thể thu nhận enzyme từ động vật như trypsin, chimotrypsin, từ thực vật như papain của đu đủ, amylase của đại mạch. Nhưng enzyme vi sinh vật là nguồn phổ biến và giá thành có ý nghĩa kinh tế nhất.

Người ta sử dụng Ethanol, aceton, muối trung tính để kết tủa và thu enzyme tinh sạch

Hiện nay trong y học đã xuất hiện lãnh vực mới gọi là chẩn đoán enzyme, có nhiệm vụ:

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

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

- Xác định nồng độ cơ chất với sự hổ trợ của thuốc thử enzyme đánh dấu.

Dùng glucose oxidase để kiểm tra glucose nước tiểu.

Dùng urease để định lượng ure