Lactose là disaccarit có trong sữa nên đƣợc gọi là đƣờng sữa. Loại đƣờng này có độ ngọt thấp (bằng 30% với đƣờng saccaroza ở cùng nồng độ), độ hoà tan kém (gây nên hiện tƣợng sạn đƣờng trong sữa), một bộ phận ngƣời sử dụng sữa không có khả năng tiêu hoá hấp thụ đƣợc sữa này. Mặt khác đƣờng sữa hầu nhƣ đƣợc thải cùng với sữa nếu đem chế biến các sản phẩm sữa chua, phomat sẽ gây ô nhiễm môi trƣờng. Nhƣ vậy nếu thuỷ phân lactose để tạo thành 2 monosaccarit cấu thành nó là glucose và galactose sẽ mang lại hiệu quả to lớn. Lúc đó sữa sẽ có chất lƣợng cao hơn, loại bỏ hiện tƣợng sạn sữa, nâng cao độ tiêu hoá, các monosaccarit sẽ đƣợc vi sinh vật sử dụng khi lên men sữa (các sản phẩm sữa chua và phomat)
Enzyme lactase đƣợc sinh tổng hợp từ một số nòi nấm mốc và nấm men. Nòi đƣợc sản xuất dƣới dạng chế phẩm cố định thƣơng mại (bảng 5.2).
Bảng 5.2: Một số hãng sản xuất enzyme cốđịnh. Tên hãng sản xuất Phƣơng pháp cố định enzyme
Snam Progetti Corning Glass Works Diamond Shamrock Valio Dairies
- Nhốt trong sợi triaxetat xenlulose. - Liên kết đồng hóa trị với bột thủy tinh có kích thƣớc 0,4 – 0,8 mm.
- Hấp thụ trên các chất trao đổi ion. - Gắn trong gel polyacrylamit.
Hãng SNAM Progetti (Italy) sử dụng bioreactor dung tích 10 lit chứa 4kg latase cố định trong sợi axetat xenluloza. Trƣớc hết sữa đƣợc tiệt trùng cực nhanh (1420C, 3s), làm
Trang 149
TS. BÙI XUÂN ĐÔNG –TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG
lạnh nhanh đến 4 – 70C rồi cho chảy qua bioreactor với vận tốc 7lit/phút. Sản phẩm sữa bảo quản tốt trong 3 – 4 tháng ở 40C. Hiện nay hãng sản xuất hàng ngày 10 tấn sữa không có lactose. Hãng Corning Glass từ năm 1978 sử dụng enzyme latase liên kết đồng hoá trị với silicagel để xử lý dịch trong sữa với công suất 30 tấn/ngày.
5.4.8.Ứng dụng trong công nghệ môi trƣờng:
Enzyme đƣợc cố định một cách hiệu quả trong công nghệ môi trƣờng (xử lý nƣớc thải) bằng phƣơng pháp sinh học. Ví dụ: sử dụng enzyme cố định để khử nitrat trong nƣớc uống.
Nguyên tắc là khử nitrat (độc tính) thành N2 (không độc) bởi ba enzyme: - Nitrat reductase (NaR, khử nitrat thành nitrit).
- Nitrit reductase (NiR, khử nitrit thành nitơ oxyt). - Nitơ reductase (NoR, khử nitơ oxyt thành nitơ).
Sử dụng NaR tinh khiết từ thực vật, NiR và NoR bán tinh khiết từ vi khuẩn đất Rhodobacter sphaeroides. Các enzyme đƣợc cố định bằng liên kết đồng hóa trị lên các chất mang rẻ tiền và trơ về hóa học. Các phân tử chứa electron cũng đƣợc cố định trên chất mang này. Sau đó toàn bộ đƣợc nhồi vào giữa các điện cực bằng thép không gỉ trong một buồng nhỏ tạo thành các reactor (điện cực nhằm cung cấp electron cho enzyme để thực hiện phản ứng).
Do NaR kém bền nên có thể trộn thêm hỗn hợp NiR ƣa nhiệt và ƣa muối vào reactor để mở rộng phạm vi hoạt động tối ƣu của enzyme.
Các thử nghiệm với các reactor quy mô nhỏ nhƣ trên đã cho kết quả tốt khi xử lý nƣớc uống. Tuy nhiên, để ứng dụng ở quy mô công nghiệp phải khắc phục hai cản trở:
- Chi phí của enzyme rất cao (nhất là NaR).
- Vận chuyển enzyme đến tâm hoạt động của enzyme rất khó khăn.
Hiện nay đã có những nghiên cứu để tách và tinh chế NaR từ nấm men và NiR từ vi khuẩn, cũng nhƣ nghiên cứu kỹ thuật cố định, sử dụng các vật liệu khác nhau.