Sản xuất protein từ nguồn phế thải hiện đang là vấn đề thời sự, bởi vì sử dụng nguồn phế thải ngoài ý nghĩa tạo ra các sản phẩm mong muốn dùng trong các lĩnh vực như dược phẩm, chăn nuôi , mỹ phẩm v.v...sử dụng nguồn phế thải còn có ý nghĩa to lớn trong việc xử lý ô nhiễm môi trường. Ở nước ta cũng như trên thế giới hàng ngày có hàng trăm tấn rác thải cần được xử lý. Với ý nghĩa đó chúng tôi xin giới thiệu công nghệ sản xuất một số protein và amino acid từ nguồn phế thải.
5.1. Sản xuất cystine và các amino acid
5.1.1. Vài nét về ứng dụng của cystine.
Cystine được cấu trúc từ hai phân tử cysteine liên kết với nhau qua cầu disulfua. Gần đây người ta phát hiện thấy cystine có nhiều ứng dụng trong đời sống:
Trong dược phẩm như thuốc chống viêm gan, bảo vệ gan trong nhiễm độc kim loại nặng, chống loạn dưỡng da, chống rụng tóc, chống bệnh nghèo đạm và chống nhiễm độc thai nghén. Ngoài ra cystine còn được dùng làm thuốc chống bỏng da và viêm loét giác mạc, thuốc phòng và điều trị ung thư, thuốc bổ miễn dịch, thuốc chống xơ hoá và thấp khớp, thuốc chống phóng xạ, phòng chất độc hoá học và hàn gắn nhanh những vết thương, vết mổ v.v...
Đối với mỹ phẩm, cystine được làm thuốc trẻ hóa, thuốc sấy tóc bền, thuốc làm mượt tóc v.v...
Đối với thực phẩm cystine trở thành loại thực phẩm cao cấp, được dùng vào sữa khô, bánh mỳ khô và súp cao cấp.
Với ý nghĩa như vậy, cystine hiện nay trở thành thương phẩm có giá trị trên thị trường Quốc tế, đặc biệt là các nước ở Tây âu và Nhật bản. Riêng ở Nhật mỗi năm tiêu thụ lên tới 500 tấn cystine.
5.1.2. Công nghệ sản xuất cystine và amino acid từ nguồn phế liệu.
Trong các công nghệ phổ biến sản xuất amino acid bằng con đường vi khuẩn, nấm men, con đường tổng hợp enzyme, con đường tổng hợp hoá học, thì cystine vẫn đang được tách chiết từ nguồn nguyên liệu giàu cystine và trong năm 1980, thế giới đã sản xuất được 700 tấn dạng L-cystine. ở đây chúng tôi chỉ trình bày việc sản xuất cystine và các amino acid từ nguồn phế liệu là lông gà, lông cánh vịt lông lợn và tóc vụn, Quá trình tách chiết phải trải qua 11 công đoạn sau đây:
Công đoạn 1: Thuỷ phân bằng HCl ở 100oC.
Công đoạn 2: Trung hoà dịch thuỷ phân bằng Na2CO3. Công đoạn 3: Lắng , lọc và thu tủa.
Công đoạn 4: Hoà tan tủa bằng HCl 5%, thu lấy dịch trong. Công đoạn 5: Xử lý than hoạt tính.
Công đoạn 6: Trung hoà NaOH, thu cystine thô.
cystine sạch và cuối cùng phải xác định sản phẩm bằng một trong những phương pháp khác nhau thường sử dụng trong phòng thí nghiệm.
Bằng công nghệ trên họ đã thu được hàm lượng cystine từ tóc là 6%; từ lông cánh vịt 2,3%; lông gà 3,5% và lông lợn 2,13% (tính theo hàm lượng amino acid tổng số).
5.2. Sản xuất protein đơn bào từ bã mía
Việc giải quyết nguồn thức ăn cân bằng về mặt dinh dưỡng cho ngươi và động vật đang có ý nghĩa thời sự. Một trong những hướng có nhiều triển vọng và được đặc biệt chú ý là làm giàu protein đơn bào từ các phế liệu có nguồn gốc thực vật dùng để làm thức ăn thực vật giàu protein.
Sản xuất protein đơn bào từ bã mía nhằm nâng cao chất lượng của thức ăn gia súc, đồng thời góp phần làm giảm mức độ gây ô nhiễm môi trường và nhờ đó nâng cao hiệu quả kinh tế của ngành công nghiệp sản xuất đường mía.
Nhìn chung quy trình để sản xuất protein đơn bào từ bã mía gồm các bước tương tự như sản xuất protein đơn bào bằng vi sinh vật chỉ khác nguồn carbon ở đây là bã mía.Tuy nhiên cần chú ý một số đặc điểm sau đây:
- Thuỷ phân nguyên liệu thích hợp ở pH 1,5-3,0 ở nhiệt độ 121oC thời gian 30- 50 phút.
- Lên men chìm với chủng nấm men thích hợp (chủ yếu là S. tropicalis SK-4).
- Môi trường lên men cần bổ sung (NH4)2HPO4 với hàm lượng 1,0 gam/ lít và MgSO4 hàm lượng 0,7 gam/lít.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Kiều Hữu Ảnh, 1999. Giáo trình vi sinh vật học công nghiệp. Nhà XB KH& KT Hà nội.2. Đái Duy Ban, Lữ Thị Cẩm Vân, 1994. Công nghệ gen và công nghệ sinh học ứng dụng trong 2. Đái Duy Ban, Lữ Thị Cẩm Vân, 1994. Công nghệ gen và công nghệ sinh học ứng dụng trong Y-Dược học hiện đại. Nhà XB Y học.
3. Đái Duy Ban, Lữ Thị Cẩm Vân, 1994. Chuyên đề Công nghệ gen trong sản xuất vaccine thế hệ mới ứng dụng trong Y học và nông nghiệp hiện đại. TT Tư liệu, TT KHTN& CN QG, thế hệ mới ứng dụng trong Y học và nông nghiệp hiện đại. TT Tư liệu, TT KHTN& CN QG, Hà nội.
4. Đái Duy Ban, Lê Thanh Hoà, 199 .Công nghệ sinh học đối với vật nuôi và cây trồng. Nhà XB Nông nghiệp XB Nông nghiệp
5. Lê Trần Bình, Phan Văn Chi, Nông Văn hải, Trương Nam Hải, Lê Quang Huấn, 2003. Áp dụng các kỹ thuật phân tử trong nghiên cứu tài nguyên sinh vật Việt nam. Nhà XB KH&KT Hà dụng các kỹ thuật phân tử trong nghiên cứu tài nguyên sinh vật Việt nam. Nhà XB KH&KT Hà nội.
6. Phạm Anh Cường, Panfilov V.I, 1999, Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất thức ăn gia súc giàu protein đơn bào từ bả mía. Báo cáo Khoa học Hội nghị công nghệ sinh học toàn quốc. súc giàu protein đơn bào từ bả mía. Báo cáo Khoa học Hội nghị công nghệ sinh học toàn quốc. Nhà XB KH&KT. Hà nội
7. Nguyễn Quốc Khang. 2002. năng lượng sinh học. NXB KH& KT
8. Nguyễn Hoàng Lộc. 1998. Giáo trình nuôi cấy mô và tế bào thực vật. Đại học Khoa hoc Huế9. Lê Ngọc Tú, 2000. Hoá sinh công nghiệp. Nhà XB KH& KT Hà nội 9. Lê Ngọc Tú, 2000. Hoá sinh công nghiệp. Nhà XB KH& KT Hà nội
10. Copeland. Robert A., 2000. Enzymes; A Practical Introduction To Structure; Mechanism & Data Analysis. Willey-VCH. A John Willey & Sons, INC., Pub. 2nd ed. Data Analysis. Willey-VCH. A John Willey & Sons, INC., Pub. 2nd ed.
11. Dennison Clive . 2002. A Guide To Protein Isolation. Kluwer Academic Publishers. New York, Boston, Dordrecht, Lodon, Moscow. York, Boston, Dordrecht, Lodon, Moscow.
12. Fersht Alan, 1998, Structure and Mechanism in Protein Science, W. H. Freeman, 3rd Rev Edit. Edit.
13. Hans U. B., 1974. Methods of Enzymatic Analysis. Second English Edition Acdemic Press, Inc., New York San Francisco London, Vol., 4. Inc., New York San Francisco London, Vol., 4.
14.Liebler Daniel C., 2002. Introduction to proteomics. Humana Press Inc. Totuwa, New Jersey. Jersey.
15. Reseacher’s Asociates, 1996. Vaccine Handbook. The national Institue of Health. Tokyo, Japan Japan
16.Walker John M., 1996. The Protein Protocols Hand book. 2nd ed. Humana Press Inc. Totuwa, New Jersey. Totuwa, New Jersey.