Cellulase được biết đến là một trong những enzyme quan trọng được tập trung nghiên cứu mạnh nhất, chiếm 20% lượng enzyme được sản xuất và thương mại hóa trong hơn 30 năm qua. Với khả năng thủy phân mạnh mẽ, enzyme cellulase hiện nay được ứng dụng rộng rãi, chỉ đứng sau protease và amylase trong các ngành công nghiệp khác nhau như: công nghiệp chế biến thực phẩm, công nghiệp sản xuất bia rượu, công nghiệp chế biến thức ăn chăn nuôi, công nghiệp dệt, sản xuất bột giặt, sản xuất giấy, trong công nghiệp xử lý rác thải và thức ăn chăn nuôi.
1.3.2.1. Trong công nghệ chế biến thực phẩm
Cellulase là một trong những enzyme được nghiên cứu rất kỹ vì có ứng dụng rộng rãi trong công nghệ thực phẩm. Ứng dụng trước tiên của cellulase đối với chế biến thực phẩm là tăng độ hấp thu, nâng cao phẩm chất về vị và làm mềm nhiều loại thực phẩm thực vật, đặc biệt là đối với thức ăn cho trẻ em. Một số nước đã dùng cellulase để xử lý các loại rau quả như bắp cải, hành, cà rốt, khoai tây, táo và lương thực như gạo, mì hay xử lý chè và các loại tảo biển.
Trong sản xuất bia, dưới tác dụng của cellulase hay phức hệ citase trong đó có cellulase, thành tế bào của hạt đại mạch bị phá hủy tạo điều kiện tốt cho tác
động của protease và quá trình đường hóa. Mặt khác, các chế phẩm enzyme amylase, protease và glucanase đã được sử dụng để ngăn chặn sự tạo thành các diacetyl, do đó giảm lượng diacetyl được tạo thành, rút ngắn thời gian cần thiết để ủ bia. Trong dịch lên men ngoài các thành phần đường, protein còn có một lượng không nhỏ các phân tử khối lượng cao như cel và β-glucan, làm ảnh hưởng xấu đến quá trình lọc và chất lượng sản phẩm, chất này ảnh hưởng tới khả năng lọc và gây đục cho bia. Người ta thường sử dụng β-glucanase để loại bỏ những thành phần này.
1.3.2.2. Trong xử lý môi trường
Các chất thải hữu cơ chiếm một khối lượng lớn trong tổng số chất thải hữu cơ hiện nay ở các khu đô thị và các khu công nghiệp. Trong các chất thải có nguồn gốc thực vật, cel chiếm khoảng 50%. Các chất thải hữu cơ chứa cel thường là chất khó phân hủy trong điều kiện tự nhiên. Enzyme cellulase đóng một vai trò vô cùng quan trọng trong việc phân hủy cel có trong chất thải, sự có mặt của enzyme cellulase sẽ giúp cho sự phân hủy cel trong tự nhiên dễ dàng và hiệu quả hơn, rút ngắn thời gian. Điều này có ý nghĩa trong việc bảo vệ môi trường, hạn chế sự ô nhiễm nước, không khí, đất và thúc đẩy quá trình chuyển hóa vật chất trong tự nhiên.
Ở Canada, chế phẩm phân hủy rác (Natagri) là kết quả của quá trình phân giải cellulose từ các chủng XK ưa nhiệt có hoạt tính cao. Tại Mỹ và Liên Xô (cũ) nhiều nhà máy với công suất lớn đã được đưa vào hoạt động cũng dựa trên cơ sở chuyển hóa các chất thải nhờ VSV.
Năm 1999, Nguyễn Lan Hương và cs đã phân lập và tuyển chọn được các chủng vi khuẩn và xạ khuẩn có hoạt tính cellulase, sau đó bổ sung vào bể ủ rác thải đã rút ngắn được chu kỳ xử lý rác thải sinh hoạt từ 5-7 ngày. Nhiều chủng vi khuẩn, xạ khuẩn và nấm đã được nghiên cứu và ứng dụng có hiệu quả trong quá trình xử lý rác thải ở Việt Nam [2, 12].
Hiện nay enzyme cellulase là thành phần quan trọng của chế phẩm sinh học (các chế phẩm EM) trong xử lý ô nhiễm môi trường. Nguyễn Ðức Lượng, Nguyễn Phượng Hải đã nghiên cứu thành công trong việc tuyển chọn VSV tổng
hợp enzyme cellulase cao để xử lý chất thải hữu cơ chứa cel [18]. Sản phẩm của quá trình xử lý rác thải được phối trộn và bổ sung thêm một số vi sinh vật có ích cố định đạm tạo thành phân bón vi sinh, được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp đã góp phần nâng cao năng suất cây trồng, giảm thiểu được nguồn và nguy cơ gây ô nhiễm môi trường.
1.3.2.3. Trong nông nghiệp chế biến thức ăn chăn nuôi và công nghiệp dệt, giấy
Thức ăn gia súc, gia cầm được chế biến từ các loại ngũ cốc và phụ phẩm của ngũ cốc có chứa nhiều cel, glucan và carbohydrat. Những thành phần này thường không được tiêu hóa triệt để, làm tăng độ nhớt của dịch dạ dày, gây hạn chế hấp thu các chất dinh dưỡng, làm giảm khả năng tiêu hóa của động vật. Do đó, một số giải pháp được nhiều nhà khoa học quan tâm là sử dụng các loại thức ăn chăn nuôi có nguồn gốc sinh học hoặc bán sinh học như sản xuất và bổ sung các chế phẩm enzyme vào trong thức ăn chăn nuôi. Bổ sung enzyme cellulase vào thức ăn sẽ làm tăng khả năng phân giải các hợp chất trên, giải phóng glucose và các oligosaccharide, làm giảm độ nhớt, tăng khả năng hấp thu và chuyển hóa chất dinh dưỡng, từ đó làm tăng tốc độ sinh trưởng phát triển, nâng cao chất lượng vật nuôi. Nhờ tác dụng của enzyme mà thức ăn được tiêu hóa triệt để, khai thác tối đa nguồn năng lượng vốn có, tiết kiệm chi phí chăn nuôi, đồng thời làm giảm lượng phân thải ra ngoài, góp phần quan trọng trong việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường [43].
Trong nông nghiệp, cellulase được dùng để phân hủy cel từ các phế phụ phẩm để sản xuất phân bón hữu cơ thay thế cho các loại phân bón hóa học truyền thống làm giảm ô nhiễm môi trường cũng như sự thoái hóa đất [11]. Trong sản xuất agar, sử dụng cellulase xúc tác để xử lý rong thu agar có chất lượng cao hơn so với phương pháp dùng acid để phá vỡ thành tế bào. Mặt khác khi sử dụng cellulase để xử lý bã rong làm thức ăn cho gia súc lại giúp hạn chế ô nhiễm môi trường so với phương pháp chôn lấp, phương pháp đốt và đổ ra sông hồ [14].
Trong ngành công nghệ sản xuất bột giặt, enzyme cellulase được sử dụng như một tác nhân nhằm làm hoàn thiện cho bột giặt (tẩy sạch vết bẩn, vải rờ mịn tay, sợi vải sáng bóng hơn và không làm hại da tay) [38].
Trong ngành công nghiệp giấy, enzyme cellulase được bổ sung vào nhiều giai đoạn khác nhau trong quá trình sản xuất giấy. Trong giai đoạn nghiền bột giấy nhằm làm thay đổi nhẹ cấu hình sợi cel, làm tăng khả năng nghiền và tiết kiệm năng lượng, đồng thời giúp tăng cường khả năng khuếch tán của hóa chất. Trước đây người ta sử dụng acid HCl để tẩy trắng giấy gây ô nhiễm môi trường và sức khỏe con người. Ngày nay người ta sử dụng enzyme cellulase trong công đoạn tẩy trắng giấy và quy trình tái chế, giúp cho sợi giấy không bị ăn mòn nhiều và không ảnh hưởng đến môi trường [25].
Trong công nghiệp dệt, enzyme cellulase giúp giữ màu vải sáng, bền và không bị sờn cũ.
1.3.2.4. Trong kỹ thuật di truyền
Cellulase được ứng dụng trong nuôi cấy mô tế bào thực vật. Sự phá vỡ màng tế bào là một việc đòi hỏi các kỹ thuật công phu và tốn kém. Người ta có thể thu nhận các tế bào trần bằng phương pháp xử lý qua enzyme cellulase. Khi đó ta sẽ thu được tế bào trần của thực vật (protoplast) và tế bào trần nấm men (spheroplast). Ứng dụng cellulase phá vỡ thành tế bào thực vật không làm tổn thương các cơ quan bên trong tế bào, đảm bảo sự nguyên vẹn các nhân tố di truyền.
Ngoài ra, việc sản xuất enzyme cellulase có hoạt độ cao để phân hủy cellulose thành các nguồn nhiên liệu sinh học đang được quan tâm đặc biệt trong ngành công nghiệp năng lượng sạch của toàn thế giới
Từ góc độ phân tích ở trên cho thấy hướng sử dụng vi sinh vật phân giải cel làm tăng giá trị của phế thải nông công nghiệp làm thức ăn cho gia súc hay vấn đề xử lý rác thải làm phân bón hữu cơ và chống ô nhiễm môi trường ngày được quan tâm. Hiện nay, quy trình sản xuất Cellulase ở quy mô công nghiệp lớn đã được áp dụng tại nhiều quốc gia trên thế giới. Đặc biệt sản xuất theo phương pháp sinh học đang được quan tâm thay thế dần cho phương pháp hóa học.