CHƯƠNG I TỔNG QUAN
1.2 PHYTASE
1.2.8.1 Ứng dụng của phytase là phụ gia thức ăn chăn nuôi và nuôi trồng
Thực vật là thành phần chính trong thức ăn của các loại gia cầm, cá khoảng 2/3 hàm lượng phospho trong loại thức ăn có nguồn gốc thực vật này là phytic axit tồn tại dưới dạng muối phytate và gia cầm không thể hấp thụ được phospho ở dạng này. Thêm vào đó sự có mặt của phytate trong thức ăn làm giảm sự hấp thu các ion khoáng cũng như một số hợp chất khác.
Đối với các động vật nhai lại, do có hệ vi sinh vật khu trú trong ruột sinh tổng hợp phytase phân giải phytate giải phóng ra phospho vơ cơ. Tuy nhiên ở các động vật dạ dày đơn như người, gà, lợn chỉ sản xuất một lượng rất ít hoặc khơng sản xuất phytase trong ruột, do đó trong khẩu phần ăn cần được bổ sung phospho dưới dạng đỗ tương và các loại bột khác cùng với phosphate tinh thể khá đắt tiền. Bên cạnh đó, hàm lượng phytate dư thừa sẽ được thải ra ngoài qua phân động vật. Phytate này sẽ
được enzyme phytase của các vi sinh vật khu trú trong đất, nước phân giải thành phospho vô cơ giải phóng vào các thủy vực, gây ra hiện tượng phú dưỡng và sự thiếu hụt oxy do sự phát triển mạnh mẽ của tảo [149].
Để khắc phục điều này trong thức ăn chăn nuôi người ta thường bổ sung enzyme phytase hoặc sử dụng các loại ngũ cốc giàu phytase. Enzyme phytase làm giảm sự nhu cầu bổ sung phospho vô cơ, cải thiện việc sử dụng nguồn phospho hữu cơ ở gia cầm và làm giảm đáng kể sự bài tiết phospho theo phân động vật ra ngồi mơi trường. Với sự bổ sung phytase khoảng 250 - 1000 U/kg có thể thay thế hồn tồn việc bổ sung phospho vô cơ [149]. Vats và Banerjee đã ước tính rằng 250 g phytase có thể thay thế 10 kg dicalcium phosphate bổ sung vào thức ăn động vật và do đó nhu cầu phytase dùng cho chăn ni khoảng 200 tấn mỗi năm [148]. Theo những nghiên cứu trong phịng thí nghiệm và thử nghiệm quy mô nhỏ, phytase 500- 1000 đơn vị có thể thay thế 1 g phospho vô cơ bổ sung và làm giảm sự bài tiết phospho ra môi trường 30-50% [63, 158].
Tuy nhiên việc sử dụng phytase như là một phụ gia thực phẩm cũng gặp phải một số hạn chế như về mặt giá thành đắt hay bị bất hoạt bởi nhiệt độ cao trong quá trình đóng viên thức ăn (80oC) hay sự mất dần hoạt tính trong q trình bảo quản. Những hạn chế này có thể được cải tiến nếu như phytase được sinh tổng hợp chính bởi lợn và gia cầm (nhờ các kỹ thuật di truyền) hoặc tìm kiếm/sản xuất các chủng vi sinh vật có khả năng sản sinh phytase bền nhiệt, hoặc các kỹ thuật gây đột biến cấu trúc protein tạo ra phytase bền nhiệt hoặc bổ sung các hợp chất làm tăng tính bền nhiệt của phytase (như các loại muối, polyols, Ca2+) [149].
Bên cạnh khả năng bền nhiệt, khi sử dụng phytase là một phụ gia thức ăn động vật thì pH hoạt động tối ưu của phytase cũng là một vấn đề đáng quan tâm do phytase phải hoạt động được ở điều kiện pH trong ống tiêu hóa của động vật. Những đột biến điểm được nghiên cứu đã khẳng định rằng sự thay thế Gly-277 và Tyr-282 trong chuỗi polypeptide của phytase ở chủng dại A. fumigates bằng Lys và His làm tăng pH hoạt động tối ưu từ 2.8 đến 3.4 [149].