Phần 3: ĐÁNG GIÁ CHẤT LƯỢNG PROTEASE VÀ ỨNG DỤNG
3.2. ÚNG DỤNG CỦA PROTEASE:
Enzyme thường được sử dụng theo 2 cách sau :
+ Tách enzyme ra khỏi nguyên liệu ở dạng chế phẩm để sử dụng khi cần thiết. + Không tách enzyme khỏi nguyên liệu mà chỉ tạo điều kiện thuận lợi cho hoạt động của một hoặc một số enzyme sẵn có trong nguyên liệu để chúng chuyển hóa các chất có cùng trong nguyên liệu ấy theo hướng ta mong muốn.
Trong thời gian gần đây, với sự phát triển của công nghệ sinh học, người ta đã có thể thay đổi một hay một số gốc acid amin trong phân tử enzyme để làm thay đổi tính chất enzyme theo yêu cầu (làm tăng độ bền...)
3.2.1.Trong công nghiệp :
Việc sử dụng enzyme protease trong công nghiệp thì rất đa dạng, phong phú và đã đạt được nhiều kết quả to lớn như : công nghiệp thịt, công nghiệp chế biến cá, công nghiệp chế biến sữa, công nghiệp bánh mì, bánh kẹo, công nghiệp bia, công nghiệp sản
xuất sữa khô và bột trứng, công nghiệp hương phẩm và mỹ phẩm, công nghiệp dệt, công nghiệp da, công nghiệp phim ảnh, công nghiệp y học… Trong sản xuất công nghiệp, enzyme thường được dùng làm chất xúc tác để giảm thiểu các chất độc hại ra ngoài môi trường thay vì sử dụng các chất xúc tác hoá học khác. Đây cũng là cách gián tiếp hạn chế sự ô nhiễm môi trường phù hợp với xu thế phát triển hiện nay.
+ Trong công nghiệp dệt :
Trong quá trình sản xuất sợi tự nhiên thường gồm các công đoạn chính như: tách sợi khỏi nguyên liệu, làm sạch sợi, làm trắng, nhuộm màu... Khi sản xuất sợi, vải ở quy mô công nghiệp, thường phải sử dụng lượng lớn các hóa chất (NaOH, NaOCl, peroxide...) và giữa các công đoạn cần dùng lượng nước rất lớn để làm sạch hóa chất, ở một số công đoạn còn phải thực hiện ở nhiệt độ cao, tiêu tốn nhiều năng lượng. Sử dụng hóa chất còn làm ảnh hưởng đến độ bền của sợi, vải, tơ. Từ năm 1990, việc sử dụng enzyme trong sản xuất vải sợi ngày càng được quan tâm phát triển, nhất là trong quá trình chế biến sợi tự nhiên.
Ví dụ: - Protease được sử dụng để làm sạch sợi tơ. Với công đoạn xử lý bằng enzyme sau khi xử lý bằng dung dịch xà phòng sẽ giúp lụa có tính đàn hồi tốt, bắt màu đồng đều và dễ trang trí trên lụa. Sử dụng protease để loại chất keo bao quanh sợi tơ. Tơ là sợi ngoại bào được nhả ra bởi cặp tuyến của con tằm. Sợi tơ có đường kính khoảng 10 – 14 micromet, bao gồm 2 filamant fibroin được bao quanh bởi sợi protein sericin. Hàm lượng sericin vào khoảng 17% – 25% khối lượng tơ. Do có mặt sericin nên khi sờ vào sợi tơ ta thấy có phần gồ ghề, xơ cứng protease có tác dụng thủy phân lớp protein serisin đã làm dính bết các sợi tơ tự nhiên, làm bong và tách rời các sợi tơ tằm sợi tơ sẽ mềm mại và bóng làm giảm lượng hoá chất để tẩy trắng.
- Protease còn giúp cho việc mài vải bò tạo được cảm giác vải cũ mài mòn nhưng vẫn giữ được độ bền của sợi
+ Trong công nghiệp thuộc da:
Protein (Collagen) là một thành phần cơ bản của da và lông nên protease đã được sử dụng để thủy phân một số thành phần phi collagen của da và loại bỏ các protein phi fibrin như: albumin, globulin trong quá trình thuộc da rất có hiệu quả. Dưới tác dụng của protease, các chất nhờn bị tách ra và một số liên kết trong sợi colagen bị phá hủy. Kết quả là da thu được có độ mềm nhất định và trong quá trình thuộc da, tính chất này lại được cũng cố thêm.
Quá trình chế biến da bao gồm một số công đoạn như: ngâm ướt, tẩy lông, làm mềm da và thuộc da. Thông thường các phương pháp thuộc da thường dùng các hóa chất độc hại như natri sulfide,…làm ảnh hưởng rất nghiêm trọng đến môi trường khi nước thải của nhà máy này thải ra sông. Vì thế, enzyme protease ( chymotripsin, trypsin,…) được sử dụng để làm mềm và sạch da, rút ngắn thời gian, tránh ô nhiễm môi trường. Việc xử lý đã được tiến hành bằng cách ngâm da trong dung dịch enzyme, hay phết dịch enzyme lên bề mặt da. Thực tế cho thấy khi xử lý da bằng cách sử dụng chế phẩm enzyme protease có thể rút ngắn thời gian làm mềm và tách lông xuống nhiều lần. Điều quan trọng là chất lượng lông tốt hơn khi cắt. So với phương pháp hóa học thì việc xử lý bằng enzyme có số lượng lông tăng 20-30%. Lông không cần xử lý thêm sau khi ngâm trong dịch enzyme.
Ví dụ:Ở Mỹ, chế phẩm enzyme protease được sản xuất có tên là M-Zim dùng trong sản xuất da.
+ Trong chế biến chất tẩy rửa:
Enzyme được sử dụng trong chất giặt tẩy có những tác dụng như sau: - Giúp tăng hiệu quả của việc giặt tẩy.
- Giảm thời gian giặt nhờ khả năng phân hủy vết bẩn nhanh chóng. - Giảm năng lượng tiêu thụ do có thể giặt ở nhiệt độ thấp.
- Giảm lượng nước tiêu thụ do hiệu quả giặt rửa cao.
- Giảm ảnh hưởng đối với môi trường vì enzym là chất có thể phân hủy sinh học. - Làm mới vải.
- Tăng độ trắng và chống chất bẩn bám trở lại.
Protease là một trong những thành phần không thể thiếu trong tất cả các loại chất tẩy rửa, từ chất tẩy rửa dùng trong gia đình đến những chất làm sạch kính, răng giả hoặc kem đánh răng. Việc ứng dụng enzyme vào các chất tẩy rửa nhiều nhất là trong bột giặt. Protease được dùng nhiều trong việc chế biến các loại bột giặt, có khả năng tẩy vết bẩn protein, vết máu, vết hồ, lòng đỏ trứng, sữa, nước rau, đậu, nước xốt thức ăn,... và chỉ có hoạt tính trong dung dịch giặt. Các protease thích hợp để bổ sung vào chất tẩy rửa thường có tính đặc hiệu cơ chất rộng để dễ dàng loại bỏ các vết bẩn do thức ăn, máu và các chất do cơ thể con người tiết ra. Một tiêu chuẩn quan trọng khác của các protease dùng trong chất tẩy rửa là hoạt động tốt trong điều kiện nhiệt độ và pH cao cũng như phải thích hợp với các tác nhân oxy hóa và các chất kìm hãm có trong thành phần của chất tẩy rửa. Và tham số đóng vai trò chìa khóa cho việc bổ sung protease nào vào chất tẩy rửa là pI của chúng. Một protease phù hợp khi pI của nó trùng với pH của dung dịch chất tẩy rửa. Tên thương mại: Savinase và Relase.
Ví dụ: Từ khoảng 1913, ở Đức, enzyme đầu tiên được sử dụng trong các chất tẩy rửa có chứa tripsin tách từ tụy lợn. Đến năm 1963, việc sản xuất các chất tẩy rửa có chứa enzyme mới được phát triển, hãng Novo đã sản xuất được protease chịu kiềm bán ra thị trường được chiết xuất từ Bacillus licheniformis, có tên là Alcalase, tuy nhiên chỉ có hai cơ sở sản xuất nhỏ ở Thụy Sĩ (BIO-40) và Hà Lan (Biotex). Alcalase được sử dụng để giặt các đồ dùng có vết máu ở bệnh viện và ở các lò mổ. Đến năm 1965, có thêm một chế phẩm protease kiềm khác có tên là Maxatase được đưa vào thị trường. trong vòng 5 năm, ở Châu Âu có hơn 50% bột giặt dùng cho gia đình thuộc loại có chứa protease.
+Trong công nghiệp thực phẩm:
Protease là một công cụ để chế biến các phế liệu của công nghiệp thực phẩm thành thức ăn cho người và vật nuôi. Protease được dùng trong chế biến thịt, cá, sữa, chế biến hoa quả, sản xuất các loại nước uống, sản xuất bánh kẹo, bánh mì...Việc sử dụng trong chế biến làm mềm thịt là một ứng dụng có tính truyền thống. Nhân dân ta từ rất lâu đã dùng thơm để nấu canh thịt bò; dùng rau sống là chuối chát, trái vả kết hợp thức ăn nhiều thịt; đu đủ trong chống táo bón…mà thực chất là sử dụng papain, bromelain, fixin chất lượng của thịt được tăng cao, có thể chuyển thịt loại thấp thành thịt có phẩm chất cao, rút ngắn thời gian chín của thịt xuống nhiều lần. Người Nga còn dùng protease từ hạt đậu
tương nẫy mầm để làm mềm thịt. Ngoài khả năng phân giải để làm mềm thịt, tạo thức ăn dễ tiêu hóa, công nghệ sản xuất các loại dịch thủy phân giàu protein đã được áp dụng một cách có hiệu quả tính năng của protease.
Ví dụ 1: Xử lý phế liệu tôm bằng protease thành các mặt hàng thực phẩm khác nhau như nước chấm, bột nêm; đồng thời nghiên cứu tận dụng hỗn hợp sinh khối giàu protein thu được sau khi nuôi cấy trực tiếp vi khuẩn loại bỏ protein từ phế liệu tôm vào các quá trình sản xuất thức ăn cho động vật như: thức ăn nuôi tôm, thức ăn cho cá và thức ăn gia súc.
Ví dụ 2: Protease được ứng dụng trong sản xuất nước chấm từ đậu tương làm tăng hương của nước chấm, rút ngắn thời gian chín các dịch lên men 30% – 50%
Protease (rennin, pepsin...) có khả năng đông tụ sữa trong sản xuất phomat. Dưới tác dụng của rennin, casein sữa sẽ đông tụ thành một khối đặc không hòa tan và thu hút hầu như toàn bộ chất béo có trong sữa. Rennin còn có vai trò dẫn động trong quá trình chín của phomat.