TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM ỨNG DỤNG CỦA ENZYME TRONG NÔNG NGHIỆP 1 (TRONG THỨC ĂN CHĂN NUÔI) GVHD TS ĐỖ VIỆT HÀ THÀNH VIÊN NHÓM 6 Mai Trọng Hiệu 18139057 Cao Thị Bích Hợp 18139060 Võ Thị Mỹ Huệ 18139061 Huỳnh Thị Thu Hương 18139064 Nguyễn Thị Hường 18139066 MỤC LỤC CHƯƠNG 1 Tổng quan về Enzyme CHƯƠNG 2 Phương thức và vai trò của enzyme trong chăn nuôi CHƯƠNG 3 Kết luận và hướng phát triển T.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM ỨNG DỤNG CỦA ENZYME TRONG NÔNG NGHIỆP (TRONG THỨC ĂN CHĂN NUÔI) GVHD: TS ĐỖ VIỆT HÀ THÀNH VIÊN NHÓM 6: Mai Trọng Hiệu 18139057 Cao Thị Bích Hợp 18139060 Võ Thị Mỹ Huệ 18139061 Huỳnh Thị Thu Hương 18139064 Nguyễn Thị Hường 18139066 MỤC LỤC CHƯƠNG 1: Tổng quan Enzyme CHƯƠNG 2: Phương thức vai trị enzyme chăn ni CHƯƠNG 3: Kết luận hướng phát triển TỔNG QUAN VỀ ENZYME Enzyme– chất xúc tác sinh học Enzyme chất xúc tác sinh học có thành phần protein Mục tiêu cuối enzyme phân giải phân tử thành phân tử nhỏ để dễ dàng hấp thu trình tiêu hóa Enzyme tiết động vật gọi enzyme nội sinh, bổ sung vào thức ăn gọi enzyme ngoại sinh, giúp cải thiện q trình tiêu hóa cách tự nhiên Quy trình sản xuất enzyme Lựa chọn enzyme Lựa chọn chủng sản xuất Xây dựng chủng biến đổi gen Tối ưu hóa mơi trường ni cấy Tối ưu hóa trình phục hồi lọc Xây dựng sản phẩm cuối ổn định Chức số loại enzyme STT Tên enzyme Chức Xylanase Thủy phân Polysaccharide tinh bột NSP Glucanase Tiêu hóa chất xơ Thủy phân vách tế bào cellulose, loại bỏ độc tố tích tụ thành ruột Amylase Phân giải Carbohydrate phức tạp thành đường đơn Protease Cắt đứt liên kết peptide phân tử polypeptide Phytase Xúc tác cho phản ứng thủy phân acid phytic thành myo-inositol số gốc phosphate vô tự Invertase Thủy phân Saccharose thành glucose fructose Cải thiện mức lượng động vật Lợi ích enzyme chăn nuôi ●Phân giải chất kháng dinh dưỡng nguyên liệu ●Tăng cường cung cấp cho động vật nguồn protein, tinh bột ●Bổ sung enzyme nội sinh cho động vật non ●Giảm biến đổi vốn có thức ăn chăn ni nâng cao tính thống lồi động vật tăng lợi nhuận ●Giảm nhiễm mơi trường Khẩu phần thức ăn chăn nuôi – thực trạng nguyên liệu ● Khẩu phần ngũ cốc bao gồm ngơ, đậu nành, cám gạo, lúa mì, … xem nguồn lượng phần thức ăn chăn nuôi gia súc, gia cầm ● Thành phần chủ yếu ngũ cốc carbonhydrate thực vật bao gồm tinh bột, polysaccharide phi tinh bột (Non-Starch Polysaccharide – NSP) lignin ● Trong đó, nhóm NSP có thành phần: cellulose, oligosaccharides, hemicellulose, pectins lại coi yếu tố kháng dinh dưỡng yếu tố làm hạn chế khả tiêu hóa thơng qua chế gia tăng độ nhớt tiêu hóa, trói chặt hạn chế chất dinh dưỡng ảnh hưởng tiêu cực đến hệ vi sinh đường ruột Đối tượng sử dụng - Các giống gia súc, gia cầm lớn nhanh, nhu cầu dinh dưỡng chúng cao, trái lại khả tiêu hóa thức ăn kém, nên việc sử dụng phần nhiều tinh bột thường khơng tiêu hóa hết - Động vật có dày đơn khó tiêu hóa chất xơ enzyme nội sinh tiết từ máy tiêu hóa khơng có khả phân giải đường có liên kết beta chất thuộc nhóm NSP - Để rút ngắn thời gian chăn nuôi, người ta cho thú ăn nhiều, nên khơng có đủ thời gian tiêu hóa kĩ lưỡng thức ăn, từ mà chất dinh dưỡng cịn lại nhiều theo phân ngồi gây lãng phí ỨNG DỤNG Protease cải thiện q trình tiêu hóa protein tăng tính khả dụng acid amin, giúp giải phóng chất dinh dưỡng có giá trị Protease giúp giảm lượng thải ammonia ENZYME LIPASE Xúc tác trình thủy phân chất béo Động vật NGUỒN ENZYME Thực vật Vi sinh vật Tụy tạng bò,cừu, lợn Ngũ cốc hạt nảy mầm lúa mạch, hạt có dầu Vi sinh vật nấm sợi Bacillus acidocaldarius Pyrococcus ỨNG DỤNG Lipase đóng vai trị thiết yếu q trình tiêu hóa, vận chuyển xử lý chất béo phần dinh dưỡng động vật nuôi xử lý môi trường chứa nhiều hợp chất lipid ỨNG DỤNG ENZYME ĐỐI VỚI CHẤT XƠ TIÊU HÓA TỐT HƠN GIẢI PHÓNG ĐƯỢC NHIỀU AXIT AMIN GIA TĂNG KHẢ NĂNG TIÊU HÓA Ở RUỘT NON Enzyme a Nguồn gốc enzyme Cellulase Cellulase Cellulase thành phần tế bào thực vật có mặt loại rau ,nguyên liệu ,phế liệu ngành trồng trọt,lâm nghiệp Tuy nhiên , người động vật khơng có khả phân hủy Cellulose Nó có giá trị làm tăng tiêu hóa , với lượng lớn trở nên vơ ích cản trở tiêu hóa Từ vi sinh vật : loại xạ khuẩn ,vi khuẩn , nấm sợi ,nấm men, b Cơ chế hoạt động Enzyme Cellulase: Cellulase phức hệ enzyme có tác dụng thủy phân cellulose thơng qua việc thủy phân liên kết β-1,4-glucoside cellulose Công thức cấu tạo chất cellulose enzyme cellulase sau: Hình6: Cấu trúc chất cellulose Cellulase có chất protein cấu tạo từ đơn vị axit amin, axit amin nối với liên kết peptid – CO – NH- c Ý nghĩa enzyme Cellulase chăn nuôi Trong chế biến thức ăn chăn nuôi , thành phần thức ăn chứa hàm lượng lớn chất xơ -Cellulase Để tăng hiệu sử dụng lượng từ nguồn thức ăn người ta thường bổ sung thêm lượng enzyme cellulase vào thức ăn Enzyme tham gia phân giải chất xơ ,tinh bột thành đường ,các sản phẩm hòa tan ,giúp trình chuyển hóa thức ăn tốt Enzyme Mannanase Enzyme Mannanase enzyme đơn thể với khối lượng phân tử 65 kDa Nhiệt độ tối đa mà enzyme hoạt động khoảng 90-92 C , coa thời gian bán hủy 34 nhiệt độ 85 C , 13 90 C Rất phong phú: từ vi khuẩn, nấm mốc, nấm men, tảo nước ngọt, tảo biển, hạt nảy mầm động vật Trên giới mannanase sản xuất quy mô công nghiệp nhằm phục vụ cho nhiều ngành như: công nghiệp giấy, thức ăn chăn nuôi, dược phẩm Ngồi ra, cịn có sản xuất cà phê hịa tan Tuy nhiên, việc sử dụng mannanase ngành cơng nghiệp cịn hạn chế hiệu suất sinh tổng hợp enzym vi sinh vật tự nhiên thấp, chi phí sản xuất enzym cịn cao b Vai trò chế tác dụng enzyme Mannanase : c Ý nghĩa enzyme môi trường Enzyme đã có vai trị việc cải thiện khả Enzyme Beta-Mannanase làm loãng chất nhầy sử dụng thức ăn nên giảm lượng chất đường ruột ,giúp vật nuôi khỏe mạnh hấp thải Khi tăng khả tiêu hóa từ 85% lên 90% thụ thức ăn tốt Cải thiện hệ số chuyển đổi lượng vật chất khô phân giảm 33% thức ăn ,trọng lượng ,tăng tỉ lệ sống tỉ lệ đồng Tương tự vậy, ta ước lượng khả nặng heo gà ô nhiễm môi trường tiềm tàng thành Enzyme Mannanase giúp phân cắt chất xơ khác phần khác phần, ví dụ nitơ vách tế bào tạo điều kiện cho enzyme nội sinh phốt Một lợi ích mà enzyme ống tiêu hóa Amylase , protease, lipase, mang lại hàm lượng dinh dưỡng phân tiếp cận phân giải chất tinh bột giảm đáng kể Sự giảm lượng dinh dưỡng tiết ,protein,lipid, thành phân tử nhỏ dễ hấp qua phân nhờ bổ sung enzyme phần thu nhờ giá trị dinh dưỡng thức ăn tăng đặc biệt quan trọng phân thải vào đất nước lên ,tỉ lệ tiêu hóa acid amin tăng 1,5-2,3% làm nhiễm môi trường n ậ u l t ế K i tế bào sinh vật mọ ng tro ợc đư ếu thi ể th g ôn kh Enzym thành phần a vật chất tế bào hó ển uy ch i mọ o ch h địn t yế qu Chúng đóng vai trị mơi trường sống ng số ể th a giữ hệ an qu i định mố chuyển hóa o bà tế a củ ng số ng tro g ún ch Chính vai trị to lớn quan trọng g ợn tư i đố h àn th trở m zy en n vật chất tê bào nê ng nghệ sinh học mà cịn c, bọ h sin c họ oa kh nh c cá ỉ nghiên cứu không ch c nhiều lĩnh vực khoa họ oa kh nh g ữn nh a củ lớn t rấ mối quan tâm học có liên quan nhằm tăng giá trị dinh t vậ ng độ o ch ăn c thứ ất xu n sả Có thể dùng enzyme để c enzyme sử Cá ăn c thứ ng dụ sử số hệ ng tă ô, dưỡng của thức ăn th ỷ phân amylase, thu e zym en c cá g ờn hư y t nà h dụng với mục đíc e Chúng thủy phân chất las llu ice m he e, las llu ce t biệ c proteinase, đặ g hiệu sử tăn làm g ờn hư n t nê n hơ ụ th p hấ phân tử lớn thành dạng dễ ý nghĩa đặc biệt quan có y nà u Điề c sú gia n đà ng lượ ối dụng thức ăn, tăng kh n non bê con, lợn con, cị t vậ ng độ i lồ c cá o ch ăn c thứ trọng chuẩn bị thích hợp với việc ăn loại ật th ưa ch n cị g ún ch a củ a hó u hệ thống tiê thức ăn thơ. Hướng phát triển Cuối kỷ 20 đến nay, có nhiều nghiên cứu thành công cải tạo nâng cao chất lượng giống vi sinh vật tổng hợp enzym kỹ thuật tái tể hợp gen Những nghiên cứu khởi phát tảng cho bùng phát tạo giống cho công nghệ enzym Thế kỷ 21 kỷ kỹ thuật tái tổ hợp Khi đó, có nhỉều giống vi sinh vật lắp ghép gen có khả vừa tăng sinh khối mạnh vừa sinh tống hợp nhiều enzym có giá trị theo ý muốn.Việc tạo giống vi sinh vật sinh tổng hợp enzym cao có ý nghĩa kinh tế lớn cơng nghệ enzym Nó định tới vốn đầu tư, định đến chất lượng enzym, định đến số lượng enzym định đến giá thành enzym Do đó, kỷ thứ 21 kỷ tạo giống vi sinh vật Trong đó, giống vi sinh vật đặc biệt quan tâm phát triển mạnh Thế kỷ 21 kỷ hoàn thiện phát triển nhiều loại máy móc cảm ứng sinh học (biosenssion) tạo bước ngoặt quan trọng việc thiết lập phương tiện phân tích nhạy cảm, cho kết phân tích nhanh để ứng dung y học, phân tích chất độc, phân tích thành phần thực phẩm phân tích vsv gây bệnh thực phẩm, y học TÊN ENZYME Phytase Xylanase Glucanase Amylase NGUỒN GỐC CƠ CHẾ TÁC ĐỘNG VAI TRÒ Nấm ascomycetes Lúa mì Vi khuẩn E Coli Giúp xúc tác trình thủy phân phytate thành myo-inositol phốt-phát tự Cái thiện khối lượng thể Cải thiện tăng trưởng tỷ lệ chuyển đổi thức ăn Tăng suất trứng Cải thiện tăng trưởng, khoáng xương Tăng canxi sử dụng photpho Vi khuẩn Bacillus Strin, Cryptococcus gattii, Aspergillus Niger, Penicillium italicum Xylanase (endo-1, 4-β-xylanase) cắt liên kết glycosidic mạch xylan tạo xylo-oligomer Xylanase thủy phân arabinoxylan thành xylooligosaccharides (XOS) arabinoxylooligosaccharides (AXOS) Giảm độ nhớt đường tiêu hóa, giảm rối loạn tiêu hóa, tăng cường hấp thu thức ăn, nhờ cải thiện hệ vi sinh vật đường ruột, giúp phân thải khô Lúa mạch, lúa mạch đen, lúa miến, gạo lúa mì Phân hủy polysaccharide lớn tạo thành Beta-Glucanase Có khả liên kết làm bất hoạt số loại độc tố nấm mốc như: Aflatoxin B1 Cải thiện tăng trọng ngày heo , giúp cải thiện đáng kể hình thái ruột gà thịt chiều cao lông nhung Động vật, thực vật Nấm ascomycetes Tham gia xúc tác vào trình thủy phân tinh bột tạo maltose Giúp vật ni tiêu hóa tinh bột, làm tăng suất vật nuôi TÊN ENZYME NGUỒN GỐC CƠ CHẾ TÁC ĐỘNG VAI TRỊ Protease Tuyến tiêu hóa Động vật Thực vật bậc cao Nấm sợi Aspergillus sp Amino peptidase: xúc tác thuỷ phân liên kết peptid đầu N tự chuỗi polypeptid để giải phóng amino acid, dipeptid tripeptid Cải thiện trình tiêu hóa protein, tăng tính khả dụng acid amin, giúp giải phóng chất dinh dưỡng có giá trị Lipase Tụy tạng bò, ngũ cốc Vi khuẩn nấm Bacillus acidocaldarius, Bacillus strin Tham gia xúc tác q trình thủy phân chất béo tạo triglyceride, chuyển hóa triglyceride tạo thành monoglyceride acid béo Điều trị chứng khó tiêu, đầy vật ni, hỗ trợ tiêu hóa Tham gia cắt đứt liên kết β-1,4-glucoside cellulose tạo thành phân tử glucose Tăng suất vật nuôi, tăng cường sử dụng ngũ cốc, giảm chi phí thức ăn, loại bỏ yếu tố cản trở hấp thu chất dinh dưỡng Giảm ô nhiễm môi trường cách phân hủy polysaccharide nước thải Tham gia phân cắt beta-mannan thành phân tử đường manose oligosaccharide Loại bỏ vi khuẩn bám dính vào thượng bì ruột kích thích miễn dịch ruột, hạn chế rối loạn tiêu hóa Giảm độ nhớt dịch ruột, dễ hấp thu chất dịnh dưỡng Cellulase Mannanase Nấm mốc: Aspergillus niger Xạ khuẩn: Actinomices griseus Vi khuẩn, nấm mốc, nấm men, tảo biển, hạt nảy mầm động vật TÀI LIỆU THAM KHẢO Công nghệ enzyme – Nguyễn Đức Lượng https://vi.wikipedia.org/wiki/Amylase https://sciencevietnam.com/enzyme-protease#Phan_loai https://biozym.vn/product/protease-trong-thuc-an-chan-nuoi/ ... chế phẩm đa enzyme để phân giải đồng thời nhiều hợp chất 7 Thời điểm sử dụng enzyme có hiệu Sử dụng enzyme ngoại sinh bổ sung vào thức ăn cho thú giai đoạn mà thể khơng có khả tiết đủ enzyme tiêu... kinh tế Các enzyme protein, thường không bền tác động nhiệt độ cao (trên 60oC) Chế phẩm enzyme bổ sung cho thức ăn chăn ni trích ly dạng enzyme đơn Do đó, sử dụng nhiều enzyme đơn sử dụng chế phẩm... LỤC CHƯƠNG 1: Tổng quan Enzyme CHƯƠNG 2: Phương thức vai trò enzyme chăn nuôi CHƯƠNG 3: Kết luận hướng phát triển TỔNG QUAN VỀ ENZYME Enzyme– chất xúc tác sinh học Enzyme chất xúc tác sinh