PPO có khả năng oxi hóa các hợp chất thơm nên enzyme này được ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm, công nghiệp giấy và bột giấy, công nghiệp dệt may, công nghệ y học và môi trường. [41]
1.2.7.1. Trong công nghiệp thực phẩm
PPO có nhiều ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm như hình thành màu khi nướng bánh, tăng hương vị và màu sắc cho trà, ca cao, cà phê, ổn định bia, rượu, nước trái cây, ….[29]
- Trong công nghiệp chế biến trà, PPO có vai trò quan trọng làm tăng hương vị, màu sắc của trà. Trong quá trình chế biến polyphenol bị oxi hóa bởi hoạt động của PPO có sẵn trong lá trà và sản phẩm oxi hóa tạo nên màu sắc, độ đậm và hương vị cho sản phẩm trà đen. Do đó hoạt động của PPO trong lá trà và sản phẩm oxi hóa của nó có vai trò quan trọng trong quá trình chế biến trà đen.[29]
Trong quá trình chế biến trà đen giai đoạn làm héo trà tanin bị giảm đi 1 - 2%, các chất có màu được tạo thành, hương thơm được hình thành (do catechin bị oxi hóa rồi kết hợp với polyphenol hoặc alanin, hoặc asparagic), protein biến đổi sâu sắc để tạo thành các acid amin hòa tan. Một số chất khác như vitamin C, diệp lục, tinh bột giảm đi, cafein có tăng lên một ít. Giai đoạn quan trọng nhất trong chế biến trà đen là giai đoạn lên men, các quá trình xảy ra ở giai đoạn này là quá trình lên men, quá trình tự oxi hóa do hoạt động của hệ enzyme oxi hóa khử trong lá trà, quá trình có tác dụng của vi sinh vật (quá trình này rất thứ yếu) và quá trình tác dụng của nhiệt (có tác dụng rút ngắn thời gian lên men) góp phần hình thành màu trong sản phẩm trà đen. [9]
- Ổn định rượu vang là một trong những ứng dụng chính của laccase trong công nghiệp thực phẩm thay thế cho chất hấp phụ lý hóa. Nước ép nho và rượu vang là một hỗn hợp phức tạp của nhiều hợp chất hóa học khác nhau như ethanol, acid hữu cơ, muối và hợp chất phenolic. Loại bỏ polyphenol chọn lọc để tránh sự thay đổi không mong muốn trong các đặc tính cảm quan của rượu vang. Laccase thể hiện nhiều ưu điểm khi sử dụng để loại bỏ polyphenol trong rượu như ổn định trong môi trường acid và ức chế thuận nghịch với sulphite. Ngoài ra, laccase còn được sử dụng để cải tiến thời gian bảo quản của bia, quá trình bảo quản bia phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như sự hình thành vẩn đục, lượng oxi và nhiệt độ. Trong bia luôn tồn tại
một lượng nhỏ anthocyanidin, polyphenol, chúng sẽ làm cho protein bị kết tủa và hình thành vẩn đục trong quá trình đóng gói và bảo quản. Việc sử dụng laccase cho quá trình oxi hóa polyphenol là phương pháp thay thế phương pháp truyền thống ngăn cản sự hình thành vẩn đục trong chế biến và bảo quản bia.
[12,53]
- Ngoài ra PPO còn được sử dụng trong bảo quản thực phẩm để loại bỏ oxi hòa tan ngăn chặn quá trình oxi hóa làm hư sản phẩm, kiểm soát mùi hôi và loại bỏ một số thành phần không mong muốn trong thực phẩm. Laccase còn được thêm vào bột trong quá trình làm bánh để oxi hóa một số thành phần trong bột và tăng cấu trúc gluten trong bột tạo độ mềm, giảm độ dính và tăng độ đàn hồi của bột. Laccase được sử dụng hình thành mối liên kết của acid feruic và pectin trong củ cải đường qua quá trình oxi hóa hình thành dạng gel trong thực phẩm. [12,53]
1.2.7.2. Trong các ngành công nghiệp khác
- Trong công nghiệp sản xuất giấy và bột giấy, giai đoạn chuẩn bị cần loại bỏ lignin từ mô gỗ và tẩy trắng bột giấy. Thông thường bột giấy được tẩy trắng bằng tác nhân chlorine hoặc oxi hóa dựa trên sự oxi hóa hóa học tuy nhiên những tác nhân này thường gây ô nhiễm độc hại cho môi trường. Ứng dụng laccase trong xử lý lignin và tẩy trắng sinh học đã đem lại một chiến lược sản xuất sạch, an toàn hơn và không làm thay đổi tính chất của cellulose [11,41,53]. Laccase có thể phân hủy lignin trong bột giấy khi được sử dụng cùng với các mediator (một phức hợp nhỏ trọng lượng phân tử thấp với điện thế khử cao). Mediator bị oxi hóa bởi laccase và phân tử mediator bị oxi hóa sẽ tiếp tục oxi hóa tiểu đơn vị của lignin (lignin không phải là cơ chất của laccase nhưng nhờ các mediator nó trở thành cơ chất gián tiếp của laccase).
Ngoài ra laccase còn được sử dụng để loại mực và tẩy trắng giấy in, sử dụng để liên kết các cấu tử gỗ trong sản xuất tấm sợi ép, ván ép,….[12]
- Trong công nghiệp dệt may laccase được sử dụng để cải tiến độ trắng trong tẩy trắng bông, vải với ưu điểm là tiết kiệm hóa chất, năng lượng và nước.
Laccase có thể sử dụng để chuyển đổi tiền chất của thuốc nhuộm để nhuộm vải tốt hơn và hiệu quả hơn. Laccase có thể sử dụng để tẩy mùi hôi trên vải, bề mặt sofa, màn
- Gần đây, laccase còn được ứng dụng như là chất xúc tác sinh học mới trong tổng hợp chất hữu cơ. Laccase xúc tác phản ứng liên kết của các chất tương tự urushiol để tạo “urushi nhân tạo” (một loại sơn truyền thống của Nhật Bản). Trong một số nghiên cứu laccacse có khả năng trùng hợp các hợp chất amino, phenolic và các gốc tự do của acrylamide khi có hoặc không có mediator. Ngoài ra laccase còn được sử dụng để tổng hợp các chất hữu cơ có chức năng như các polyme phục vụ cho cơ khí, điện, quang học, thuốc nhuộm, màu mỹ phẩm, thuốc trừ sâu.[12]
1.2.7.3. Trong công nghệ môi trường
Sự hiện diện các hợp chất phenolic và dẫn xuất của chúng có tính chất độc hại trong nước thải công nghiệp từ công nghệ chuyển hóa than, lọc dầu, bảo quản gỗ, công nghiệp dệt, giấy, thực phẩm, hóa chất là vấn đề rất lớn hiện nay. Quy định của pháp luật rất nghiêm ngặt ở những nước phát triển về việc loại bỏ các chất độc hại khỏi nước thải trước khi chúng được thải ra môi trường. Sự quan tâm gần đây tập trung vào sử dụng peroxidase và PPO trong việc loại bỏ hợp chất phenolic từ nước thải công nghiệp. Laccase cố định có khả năng loại bỏ các chất ô nhiễm phenol và chlorophenol. [11, 41]
1.2.7.4. Trong y học và mỹ phẩm
- Trong y học, theo những nghiên cứu gần đây cho thấy PPO có khả năng ức chế sự bám dính của Streptococcus sobrinu, vi khuẩn gây hư hỏng răng. PPO được sử dụng trong điều trị bệnh Parkinson do PPO xúc tác phản ứng chuyển đổi L-tyrosine thành L-DOPA cung cấp đủ lượng dopamine cho bệnh nhân mắc bệnh Parkinson. PPO được sử dụng trong ứng dụng lâm sàng như là dấu hiệu của bệnh đốm bạch tạng, bệnh tự miễn dịch, ức chế khối u. [41]
Laccase được sử dụng để tổng hợp các hợp chất phức tạp trong y tế như thuốc gây mê, kháng viêm, thuốc an thần, kháng sinh…Ngoài ra, hệ thống laccase mediator sử dụng để xác định kháng thể đơn dòng của azelic acid từ oleic acid, Laccase có khả năng ức chế hoạt động phiên mã ngược của HIV-1. Một laccase được chứng minh là có khả năng chống lại chứng aceruloplasminemia (một rối loạn do sắt tích tụ dần trong não hay cơ quan khác do thiếu ceruloplasmin – một ferroxidase hoạt động điều hòa
nội cân bằng sắt). Một phương pháp enzyme mới sử dụng laccase để phát hiện đồng thời cocain và morphine trong các mẫu thuốc.[12]
- Lĩnh vực ứng dụng mới của laccase là trong mỹ phẩm. Thuốc nhuộm tóc chứa laccase ít gây kích thích và dễ sử dụng hơn thuốc nhuộm tóc hiện tại. Gần đây các chế phẩm mỹ phẩm và sản phẩm chăm sóc da có chứa protein laccase làm cho da sáng cũng được phát triển. Laccase được sử dụng trong sản phẩm vệ sinh cá nhân gồm kem đáng răng, nước súc miệng, chất tẩy rửa, xà phòng, khăn vệ sinh,….[12]
1.2.7.5. Trong công nghệ sinh học nano
Khoa học Nano phát triển rất nhanh trong những năm gần đây, nhiều nghiên cứu tập trung vào ứng dụng công nghệ nano bởi vì công nghệ nano ảnh hưởng đến tất cả các lĩnh vực của hoạt động con người (môi trường, kinh tế, công nghiệp, điều trị bệnh, …). Vật liệu nano được sử dụng rộng rãi như vật liệu mang trong cảm biến sinh học (biosensor) và pin sinh học (biofuel cell) [12]
Cảm biến sinh học là thiết bị sử dụng đầu dò sinh học – thành phần kết hợp với một bộ chuyển đổi điện tử, do đó chuyển đổi một tín hiệu sinh hóa thành tín hiệu điện có thể nhận biết, truyền tải và ghi nhận thông tin liên quan đến những thay đổi sinh lí hoặc sinh hóa. Một cảm biến sinh học chứa laccase được phát triển trong phương pháp miễn dịch, xác định glucose, amine thơm, hợp chất phenolic.[12]
Ngoài ra laccase có thể được giữ cố định trên cực âm của pin sinh học, là một enzyme oxi hóa laccase có khả năng chuyển bốn điện tử đến oxi tạo nước thông qua quá trình oxi hóa các hợp chất phenolic và chất thơm, có tiềm năng ứng dụng trong các tế bào nhiên liệu sinh học để sản xuất điện thông qua phản ứng hóa học.
[12]