CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CỦA ENZYME
3.1 Các hướng ứng dụng
Hiện nay có 2 hướng ứng dụng của enzyme trong các ngành công nghiệp nhẹ, công nghiệp thực phẩm, nông nghiệp và y tế.
3.1.1Hướng thứ nhất: Sử dụng có định hướng các enzyme có trong tế bào sống của vi sinh vật (VSV). Theo hướng này, việc sử dụng enzyme đồng nghĩa với việc sử dụng tế bào VSV trong quá trình sản xuất. Trong trường hợp này có thể coi tế bào VSV là một chất mang enzyme. Enzyem tồn tại trong tế bào VSV, thực hiện các phản ứng sinh hoá trong và ngoài tế bào VSV. Chất mang này có tính chất là chúng không chỉ giữ enzyme mà còn có khả năng tạo ra những enzyme này. Sự tạo thành enzyme liên tục trong tế bào VSV, đảm bảo cho việc tồn tại chúng liên tục trong điều kiện tự nhiên. Mặt khác, có thể coi tế bào VSV như một nhà máy sản xuất các vật chất hữu cơ hoàn chỉnh, khi đó enzyme như những công cụ hữu hiệu để thực hiện tất cả các công đoạn sản xuất với độ chính xác cao và theo một trật tự nhất định để tạo ra sự hoạt động hài hoà của bộ máy sống này.
Tuy nhiên, ứng dụng enzyme theo kiểu này có những đặc điểm rất riêng biệt cần quan tâm để điều khiển chúng sao cho chúng hoạt động có hiệu quả.
Ứng dụng enzyme trong tế bào chỉ sống của VSV chỉ có ý nghĩa khi sản phẩm có sự tham gia của phản ứng enzyme là sản phẩm không tinh khiết. Đây là hỗn hợp các sản phẩm tạo thành trên cơ sở có sự tham gia của hàng loạt enzyme, vì trong tế bào sự sống tồn tại hàng loạt các enzyme tham gia những phản ứng sinh hoá khác nhau, sản phẩm của phản ứng này là nguyên liệu hay cơ chất cho phản ứng kế tiếp. Như vậy trong quá trình tiến hành phản ứng sẽ tạo ra phức hợp nhiều chất khác nhau, các chất này luôn ở trạng thái động và sẵn sàng tham gia các phản ứng sinh hoá trong và ngoài cơ thể. Do đó, nếu ta quan tâm thu nhận một loại sản phẩm có độ sạch tuyệt đối thì không thể sử dụng theo hướng này.
Ứng dụng enzyme trong tế bào sống của VSV đặc biệt có ý nghĩa đối với quá trình lên men truyền thống ( sản xuất rượu từ nguồn tinh bột, sản xuất tương, chao, pho mai, nước chấm, nước mắm, làm dưa chua), các quá trình ủ (ủ phân hữu cơ, ủ thức ăn gia súc). Trong những quá trình này, sản phẩm cuối cùng thường là hỗn hợp nhiều chất , trong đó có thể tồn tại một hay hai chất chiếm số lượng lớn, những chất này được tạo thành trên cơ sở số lượng lớn, hoạt tính enzyme tham gia tạo ra chúng có trong tế bào sống vượt trội hơn so với những enzyme khác. Tất cả các quá trình này, nếu xảy ra trong điều kiện không biến động nhiều, sẽ tạo ra sự hài hoà giữa các sản phẩm trao đổi chất. Nhưng nếu có một biến động nào đó trong quá trình phản ứng, lập tức có sự đảo lộn sự cân bằng này và làm chất lượng sản phẩm cuối cùng thay đổi.
Ứng dụng enzyme trong tế bào sống của VSV để sản xuất ra các sản phẩm trao đổi chất có liên quan chặt chẽ đến phương pháp cố định tế bào, enzyme có trong tế bào, tế bào lại được cố định, như vậy về cơ bản ta tạo được một màng sinh học. Các chất dinh dưỡng đi qua màng lọc sinh học và các sản phẩm của quá trình chuyển hoá sẽ đi ra khỏi màng lọc sinh học.
Hệ thống thổi khí ra VSV chứa enzyme đã được cố định trên chất Dòng sản phẩm ra
Phương pháp tạo tế bào cố định gần giống phương pháp tạo enzyme cố định. Sau khi tiến hành cố định tế bào vào những chất mang, các chất mang đã cố định các tế bào trên đó sẽ được đưa vào trong một cột hay một thiết bị phản ứng hình trụ
Như vây, chất dinh dưỡng hay cơ chất sẽ được đưa từ phần trên của thiết bị và chảy qua các tế bào cố định trong hệ thống. Các chất này sẽ tham gia các phản ứng enzyme trong tế bào và sản phẩm thoát ra khỏi tế bào xuống phần đáy của thiết bị. Người ta thu nhận các sản phẩm từ phần đáy thiết bị này.
Không khí ra
Ứng dụng enzyme trong tế bào VSV theo hướng thứ nhất này không chỉ có ý nghĩa trong công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men truyền thống, các quá trình ủ mà còn có ý nghĩa rất lớn trong xử lý nước thải công nghiệp, nước thải sinh hoạt và nước thải bệnh viện.