4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
1.1.5.3. Tiềm năng ứng dụng của Phytase
* Dinh dƣỡng động vật
Các phần của thực vật là một trong những thành phần thức ăn của gia cầm và hơn hai phần ba phốt pho trong phần phụ phẩm là acid phytic (phytate) (Houssin et al., 2009) và số lƣợng này rất khó tiêu hóa (Nelson, 1967). Đối với thú nhai lại thì phần phốt pho này đƣợc các enzyme trong các túi của thú này giúp tiêu hóa dễ dàng nhƣng với thú một túi nhƣ con ngƣời, gia cầm, heo, thủy sản lại rất ít enzyme này nên khó tiêu hóa phytate. Nhu cầu phốt pho này trong bã đậu nành và có loại ngũ cốc khác cùng với những bột xƣơng (chứa phốt pho) thỏa mãn nhu cầu dinh dƣỡng nhƣng phần dƣ thừa phốt pho trong phân của các loại động vật này sẽ gây ô nhiễm môi trƣờng đồng thời lƣợng phốt pho này sẽ là nguồn thức ăn cho vi khuẩn gây bệnh sống trong đất phát triển và phát tán trong nƣớc gây ra hiện tƣợng nở hoa (Mullaney et al., 2000; Bali và Satyanarayana, 2001) nhƣ vậy tại sao chúng ta lại không sử dụng Phytase để phân giải phốt pho trong thức ăn, không cần bổ sung bột xƣơng, giảm thiểu sự thất thoát phốt pho vào môi trƣờng (Mohanna và Nys, 1999), chỉ cần bổ sung 250 đến
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
1.000U Phytase/kg thức ăn có thể thay thế hoàn toàn lƣợng bột xƣơng bổ sung (Golovan et al, 2001).
* Dinh dƣỡng thực phẩm
Chế biến thực phẩm cho con ngƣời cũng là một lãnh vực ứng dụng của Phytase vì cho đến bây giờ chƣa có sản phẩm nào có bổ sung Phytase vì thế nghiên cứu tập trung vào lãnh vực hấp thu khoáng chất cho hiệu quả hay cải thiện công nghệ chế biến thực phẩm mà thôi (Hussin et al, 2009 [29]).
Sự hiện diện Phytase trong thành phần thực vật đã đƣợc ứng dụng nhiều trong đó nấm mốc lên enzyme đậu nành cho sản phẩm đậu nành lên enzyme, có tên là tempe (Fardiaz và Markakis, 1981 [22]) vì phytate liên kết với protein và protein phân lập từ đậu nành lại giàu phytate. Ngoài ra, Phytase đƣợc bổ sung trong sản phẩm protein - đậu nành trƣớc khi xuất xƣởng (Simell et al., 1989) vì Phytase dễ bị hƣ trong quá trình nấu nƣớng nên phytate khó đƣợc tiêu hóa và dĩ nhiên ảnh hƣởng đến khả năng hấp thu khoáng chất. Bổ sung Phytase từ nấm Aspergillus niger vào trong bột mì gia tăng hấp thu sắt (Fe) ở ngƣời (Sandberg et al., 1996 [45]), làm bánh mì giàu sắt, phốt pho, protein dễ tiêu vì bánh mì bán ngoài thị trƣờng chứa từ 0,29 đến 1,05 % (w/w) acid phytic bằng cách bổ sung nấm mốc này trong quá trình nhồi bột trƣớc khi nƣớng sẽ làm phytate phân giải hoàn toàn (Knorr et al., 1981 [34]) và thành tích đạt đƣợc trong lĩnh vực chế biến bánh mì là rút ngắn đƣợc quá trình lên enzyme bánh mì, gia tăng thể tích bánh (bánh mì nổi hơn bình thƣờng) cũng nhƣ cải thiện dinh dƣỡng của bánh mì (Haros et al., 2001 [26]).
* Gia tăng độ phì của đất trồng
Findenegg và Nelemans (1993) nghiên cứu Phytase trên hàm lƣợng P dễ tiêu trong đất trồng bắp (ngô), kết quả cho thấy cây bắp phát triển tƣơng quan thuận với hàm lƣợng phytate đƣợc phân giải khi Phytase đƣợc bổ sung vào đất, nghiên cứu này cũng cho thấy sự gia tăng hàm lƣợng Phytase trong rễ bắp có thể gia tăng hàm lƣợng P trong rễ cây. Idriss et al. (2002) [32] nhận thấy Phytase tiết ra từ vi khuẩn Bacillus amyloliquefaciens FZB45 kích thích sự phát triển của cây bắp con trồng trong hệ thống vô trùng chứa môi trƣờng dinh dƣỡng kiểm soát P trong sự hiện diện của phytate. Kết quả này một lần nữa chứng minh vi sinh vật đất tổng hợp Phytase đóng góp một cách có ý nghĩa đến sự dinh dƣỡng phốt pho trong cây (Richardson et al., 2001 [41]).
* Tổng hợp Inositol phosphate thấp
Esters phốt phoric thấp (lower inositol phosphates) của myo-inositol (mono, bis, tris and tetrakis-phosphates) giữ một vai trò quan trọng trong quá trình phát tín hiệu vận chuyển qua màng tế bào và cố định Ca trong mô động vật cũng nhƣ thực vật (Dasgupta et al., 1996 [20]; Kryptofova et al., 1994). Những cơ chế này đã đƣợc chứng minh, nhƣng tổng hợp hợp chất trên rất khó khăn. Trái lại, sự tổng hợp một
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
enzyme Phytase lại dễ dàng hơn trong điều kiện bình thƣờng trong đó sử dụng Phytase cho thấy rất là hiệu quả để sản xuất các inositol phosphate khác nhau ví dụ nhƣ Siren (1986) sản xuất thành công D-myo-inositol 1,2,6-triphosphate, D-myo-inositol 1,2,5 triphosphate, L-myo-inositol 1,3,4-triphosphate và myo-inositol 1,2,3-triphosphate với sự hỗ trợ của Phytase từ nấm enzyme Saccharomyces cerevisiae; tƣơng tự Phytase tổng hợp từ nấm mốc Aspergillus niger cho thấy thủy phân hiệu quả IP6 thành nhiều dẫn xuất phốt phorylate thấp từ IP5 đến IP2 tùy thuộc vào số lƣợng enzyme (Dvorakova et al., 1998 [21]).
* Tiềm năng trong nuôi trồng thủy sản
Nhƣ chúng ta đã biết, thức ăn chiếm đến 70 % giá thành sản phẩm từ vật nuôi (Rumsey, 1993 [44]) thế nhƣng trong thành phần thức ăn cho thủy sản, heo, gia cầm lại thiếu enzyme thích hợp cho việc phân giải phytin nên vật nuôi khó hấp thu phốt pho và lƣợng phốt pho này sẽ đƣợc đào thải ra môi trƣờng. Phytase sẽ bổ sung vào thành phần thức ăn với một lƣợng nhỏ nhƣng đem lại hai lợi ích: hạ giá thành sản phẩm thông qua việc tận dụng lƣợng Ca, P, Fe, protein dễ tiêu... và thải một lƣợng P rất thấp vào môi trƣờng (Vohra và Satyariatayana, 2003 [50]) và nhiều thí nghiệm ứng dụng Phytase vào trong thành phần thủy sản đã chứng minh kết luận này (Robinson et al., 2003 [43]).
Trong những năm gần đây, các nhà khoa học đã và đang nỗ lực tìm cách làm giảm ô nhiễm từ các chất thải ra trong chăn nuôi. Trong quá trình nghiên cứu, các nhà khoa học đã xác định đƣợc rằng cần cải thiện khả năng sử dụng các dƣỡng chất trong khẩu phần của vật nuôi để hạn chế tối đa lƣợng phân thải ra. Trƣớc đây, do ít quan tâm đến lƣợng chất dinh dƣỡng bị thải ra ngoài nên hậu quả của việc cho ăn quá nhiều chất dinh dƣỡng nhằm tối đa hóa năng suất đã dẫn đến hậu quả là lƣợng chất dinh dƣỡng thải ra quá nhiều qua phân và nƣớc tiểu (chủ yếu là hàm lƣợng protein, phốt pho và canxi).
Qua những phần trình bày ở trên, Phytase đƣợc bổ sung vào thành phần thức ăn cho vật nuôi để cải thiện lƣợng dinh dƣỡng hấp thu nhƣ phốt pho, acid amin, khoáng chất và năng lƣợng nhƣng nó cũng góp phần bảo vệ môi trƣờng. Tuy nhiên, Phytase từ vi sinh vật nhất là từ vi khuẩn rất khó kiểm soát vì chúng ta chƣa giải thích đƣợc rõ về cơ chế tổng hợp Phytase đặc biệt là các gene điều khiển sinh tổng hợp Phytase luôn biến đổi (Liu et al., 1998 [35]). Tùy theo nhóm vi sinh vật, nhƣ vi khuẩn cũng tùy vào mỗi giống và loài, điều kiện môi trƣờng nuôi cấy, cơ chất… sẽ ảnh hƣởng đến năng suất và hoạt tính của Phytase (Pandey et al., 2001[36]). Nhƣ vậy, nghiên cứu và sản xuất Phytase từ vi sinh vật, tối ƣu hóa môi trƣờng và điều kiện sinh tổng hợp Phytase tốt nhất cũng nhƣ bảo quản hoạt tính Phytase… để thành một sản phẩm thƣơng mại phải còn nhiều bƣớc nghiên cứu nữa.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn