CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ENZYME
7. Vai trò của enzyme đối với môi trường
Enzyme đã có vai trị trong việc cải thiện khả năng sử dụng thức ăn nên giảm được lượng chất thải. Khi tăng khả năng tiêu hóa từ 85% lên 90% thì
33
lượng vật chất khơ trong phân giảm 33%. Tương tự như vậy, ta có thể ước lượng khả nặng ô nhiễm môi trường tiềm tàng của các thành phần khác trong khẩu phần, ví dụ như nitơ và phốt pho. Một trong những lợi ích mà enzyme mang lại là hàm lượng dinh dưỡng trong phân giảm đáng kể. Sự giảm lượng dinh dưỡng bài tiết qua phân nhờ bổ sung enzyme trong khẩu phần đặc biệt quan trọng vì phân thải vào đất và nước làm ô nhiễm môi trường.
34
CÁC LOẠI ENZYME ỨNG DỤNG TRONG CHĂN NUÔI
TÊN ENZYME
NGUỒN GỐC CƠ CHẾ TÁC ĐỘNG VAI TRÒ
Phytase Nấm ascomycetes Lúa mì Vi khuẩn E. Coli Giúp xúc tác quá trình
thủy phân phytate
thành myo-inositol và phốt-phát tự do
Cái thiện khối lượng cơ thể . Cải thiện tăng trưởng và tỷ lệ chuyển đổi thức ăn. Tăng năng suất trong trứng
Cải thiện tăng trưởng, khoáng xương. Tăng canxi và sử dụng photpho Xylanase Vi khuẩn Bacillus Strin, Cryptococcus gattii, Aspergillus Niger, Penicillium italicum Xylanase (endo-1, 4-β- xylanase) cắt các liên kết glycosidic trong mạch chính của xylan và tạo ra các xylo- oligomer.
Xylanase thủy phân arabinoxylan thành xylooligosaccharides (XOS) và arabinoxylooligosacch arides (AXOS) Giảm độ nhớt trong đường tiêu hóa, giảm rối loạn tiêu hóa, tăng cường hấp thu thức ăn, nhờ vậy cải thiện hệ vi sinh vật đường ruột, giúp phân thải ra khô hơn
Glucanase Lúa mạch, lúa
mạch đen, lúa
Phân hủy
polysaccharide lớn tạo
Kích hoạt cả hệ miễn dịch khơng đặc hiệu
35
miến, gạo và lúa mì
thành Beta-Glucanase (bẩm sinh) và đặc hiệu. Có khả năng liên kết và làm bất hoạt một số loại độc tố nấm mốc như: Aflatoxin B1. Cải thiện tăng trọng hằng ngày trên heo con , giúp cải thiện đáng kể hình thái ruột của gà thịt về chiều cao lơng nhung
Amylase Động vật, thực
vật Nấm
ascomycetes
Tham gia xúc tác vào quá trình thủy phân tinh bột tạo maltose
Giúp vật ni tiêu hóa tinh bột, làm tăng năng suất vật ni
Protease Tuyến tiêu hóa
của Động vật Thực vật bậc cao Nấm sợi Aspergillus sp Amino peptidase: xúc tác thuỷ phân liên kết peptid ở đầu N tự do của chuỗi poly peptid để giải phóng ra một
amino acid, một
dipeptid hoặc một tripeptid
Cải thiện q trình tiêu hóa protein, tăng tính khả dụng của acid amin, giúp giải phóng các chất dinh dưỡng có giá trị
Lipase Tụy tạng của
bò, ngũ cốc Vi khuẩn Bacillus
Tham gia xúc tác quá trình thủy phân chất béo tạo triglyceride, chuyển hóa
triglyceride tạo thành
Điều trị các chứng khó tiêu, đầy hơi của vật ni, hỗ trợ tiêu hóa
36 acidocaldarius, Bacillus strin monoglyceride và 2 acid béo Cellulase Nấm mốc: Aspergillus niger Xạ khuẩn: Actinomices griseus
Tham gia cắt đứt liên kết
β-1,4-glucoside của cellulose tạo thành các phân tử glucose
Tăng năng suất vật nuôi, tăng cường sử dụng ngũ cốc, giảm chi phí thức ăn, loại bỏ các yếu tố cản trở hấp thu chất dinh dưỡng. Giảm ô nhiễm môi trường bằng cách phân hủy các polysaccharide trong nước thải Mannanase Vi khuẩn, nấm mốc, nấm men, tảo biển, hạt nảy mầm và cả động vật
Tham gia phân cắt beta-mannan thành các phân tử đường manose oligosaccharide
Loại bỏ các vi khuẩn bám dính vào thượng bì ruột và kích thích miễn dịch ruột, hạn chế rối loạn tiêu hóa. Giảm độ nhớt dịch ruột, dễ hấp thu các chất dịnh dưỡng
37
CHƯƠNG 3 : KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN TRONG TƯƠNG LAI
1. Kết luận [5]
Enzym là thành phần không thể thiếu được trong mọi tế bào sinh vật. Chúng đóng vai trị quyết định cho mọi chuyển hóa vật chất trong tế bào và quyết định mối quan hệ giữa cơ thể sống và môi trường sống.
Enzym là chất tham gia trao đổi chất (m etabolism )và là chất tham gia chuyển hóa sinh học (bioconversion).
Chính vì vai trị to lớn của chúng trong sự sống của tế bào và sự chuyển hóa vật chất ngồi tê bào nên enzym đã trở thành đối tượng rất quan trọng trong nghiên cứu không chỉ các nhà khoa học sinh bọc, công nghệ sinh học mà còn là mối quan tâm rất ỉớn của những nhầ khoa học trong nhiều lĩnh vực khoa học có liên quan.
2. Hướng phát triển [5]
Bắt đầu cuối thế kỷ 19 đến nay, nhiều kết quả nghiên cứu enzym đã được đưa vào sản xuất theo quỵ mô công nghiệp, thúc đẩy công nghệ enzym trớ thành một trong những chuyên ngành rất quan trọng trong công nghệ sinh học. Trong những năm cuối của thế kỷ 20 và những năm đầu của thế kỷ 21, công nghệ sinh học trong đó có cơng nghệ enzym đã phát triển rất mạnh, dự báo cho những thành công lớn trong khoa học và trong kỉnh tế. Các nhà khoa học cũng đưa ra nhiều dự báo tùy theo lĩnh vực nghỉên cứu và chuyên môn sâu của mình. Những dự báo đó được tóm tắt trong những nội dung chính như sau:
Tạo nguồn enzyme có chất lượng cao và có thể sản xuất theo quy mô công nghiệp .
Cuối thế kỷ 20 đến nay, có nhiều nghiên cứu rất thành công trong cải tạo và nâng cao chất lượng giống vi sinh vật tổng hợp enzym bằng kỹ thuật
38
tái tể hợp gen. Những nghiên cứu khởi phát này sẽ là nền tảng cho sự bùng phát tạo ra giống mới cho công nghệ enzym. Thế kỷ 21 sẽ là thế kỷ kỹ thuật tái tố hợp. Khi đó, chúng ta sẽ có nhỉều giống vi sinh vật được lắp ghép gen có khả năng vừa tăng sinh khối mạnh vừa có thể sinh tống hợp nhiều enzym có giá trị theo ý muốn.Việc tạo giống vi sinh vật sinh tổng hợp enzym cao có ý nghĩa kinh tế rất lớn trong cơng nghệ enzym. Nó quyết định tới vốn đầu tư, quyết định đến chất lượng enzym, quyết định đến số lượng enzym và quyết định cả đến giá thành enzym. Do đó, thế kỷ thứ 21 sẽ là thế kỷ tạo giống vi sinh vật. Trong đó, các giống vi sinh vật đặc biệt được quan tâm và phát triển rất mạnh.
Phát hiện ngày càng nhiều enzyme trong thế giới sinh vật
Cho đến nay, các nhà khoa học đã phát hiện ra rất nhiều enzym và đã có nhỉều loại enzym được nghiên cứu kỹ và đã được ứng dụng có hiệu quả trong sản xuất cơng nghiệp. Nhờ có những nghiên cứu đó mà các ngành sản xuất thưc phẩm, dược phẩm phát triển rất mạnh. Từ sự hiểu biết cịn rất hạn chế, lồi người đã hiểu được bản chất của từng loại enzyme biết ứng dụng chúng và đã thiết lập được nhiều quy trình cơng nghệ sản xuất nhờ hoạt động của enzym theo quy mô công nghiệp. Nhiều công nghệ truyền thống đã được phát triển theo quy mơ cơng nghiệp. Chính những tiến bộ cơng nghệ này đã giúp cho công nghệ sinh học có một nền tảng sản xuất công nghiệp rất vững. Có thể khẳng định rằng thế kỷ 20 là thế kỷ thiết lập nền tảng công nghiệp công nghệ sinh học, thế kỷ 21 là thế kỷ công nghiệp công nghệ sinh học.
Thế kỷ 21 sẽ là thế kỷ hoàn thiện và phát triển nhiều loại máy móc cảm ứng sinh học (biosenssion) và sẽ tạo ra một bước ngoặt quan trọng trong việc thiết lập các phương tiện phân tích nhạy cảm, cho kết quả phân tích rất nhanh để ứng dung trong y học, trong phân tích chất độc, trong phân tích thành phần thực phẩm và cả phân tích vsv gây bệnh trong thực phẩm, trong y học. Những thiết bị cảm ứng sinh học có ý nghĩa rất lớn không chỉ trong kỹ thuật mà cả trong kinh tế. Cuối thế kỷ 20 và đầu thế kỷ 21 đã xuất hiện nhiều báo cáo khoa
39
học và có nhiều thơng báo về khả năng thiết kế, chế tao và ứng dụng các loại thiết bị cảm ứng sinh học. Thế kỷ 21, các thiết bị cảm ứng sinh học sẽ được sản xuất hàng loạt và đa dạng, nó sẽ thay thế nhiều phương pháp phân tích cổ điển vừa mất thời gian vừa phức tạp và không kinh tế.Ngoài ra, các nhà khoa học cũng dự báo, enzym sẽ thâm nhập vào lĩnh vực rất mới đó là tin sinh học (bioinformatic). Chính những cơ chế chuyển hóa của enzym trong lĩnh vực sinh học phân tử sẽ giúp các nhà kỹ thuật tạo ra cơ chế truyền thông tin mới. Nếu thành công trong lĩnh vực này cả về kỹ thuật và kinh tế, nó sẽ là cuộc cách mạng lớn nhất trong những cuộc cách mạng tin học.
40
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tác giả Alka Dwevedi, Enzyme Immobilization: Advances in Industry, Agriculture, Medicine, and the Environment.
Almirall, M., M. Francesch, A. M. Perez-Vendrell, J. Brufau,
and E. Esteve-Garcia. 1995. “The Differences in Intestinal Viscosity Produced by Barley and Beta-Glucanase Alter Digesta Enzyme Activities and Ileal Nutrient Digestibilities More in Broiler Chicks than in Cocks.” Journal of Nutrition 125: 947–955. doi:10.1093/jn/125.4.947.
Bedford, M.R., and Apajalahti, J.H.A. 2018. “Exposure of a broiler to a xylanase for 35d increases the capacity of cecal microbiome to ferment soluble xylan.” Poultry Science 97 (Suppl1): In press
Eeckhaut, V., F. V,Immerseel, J. DeWulf, F. Pasmans, F. Haesebrouck, R. Ducatelle, C. M. Courtin, J. A. Delcour, and W. F. Broekaert. 2008. “Arabinoxylooligosaccharides from Wheat Bran Inhibit Salmonella Colonization in Broiler Chickens.” Poultry Science 87: 2329–2334. doi:10.3382/ps.2008-00193.
Coughlan, M. P. (ed.) (1989) Enzyme Systems for Llgnocellulose
Degradation, Elsevier Applied Science
Pickford, j. R. (1992) in Recent Advances in Animal Nutritio, ~ (Garnsworthy, P., Haresign, W. and Cole, D., eds), pp. 177-192, Butterworth-Heinemann
Antoniou, T., Marquardt, R.R. and Cansfield, E. (1981) Isolation, Partial characterization, and antinutritional activity of a factor (pentosans) in rye grain. Journal of Agricultural and Food Chemistry 28: 1240–1247
Bhat, M.K. and Hazlewood, G.P. (2001) Enzymology and other characteristics of cellulases and xylanases. Enzymes in Farm Animal
41
Nutrition, (Bedford, M.R. and Partridge, G.G., eds.), pp. 11–60. CABI Publishing, London [1]https://venamti.vn/giam-chi-phi-tang-suat-chan-nuoi-cung-men-tieu- hoa-enzyme [2] https://bsfsmartfarm.com/enzyme/ [3]http://nhachannuoi.vn/vi-sao-bo-sung-enzyme-vao-thuc-an-giup-cai- thien-loi-nhuan/ [4]https://nhanloc.net/?act=news&detail=detail&news_id=1269&cat_id=3 5&cat_item_id=232&lang=v
[5] Nguyễn Đức Lượng, Công nghệ enzyme,2012, NXB Đại học Quốc gia
TP. HCM
[6]GS.TS. Nguyễn Thị Hiền, Công nghệ sản xuất Enzyme, Protein, và ứng
dụng, NXB Giáo Dục Việt Nam
[7] Nicholas Romano, Vikas Kumar, Enzyme in human animal nutrition, Chaper 4 - Phytase in animaol feed, 2018, doi.org/10.1016/B978-0-12- 805419-2.00004-6
[8] Barrier-Guillot, B., M. R. Bedford, J. P. Metayer, and F. Gatel. 1995. “Effect of Xylanase on the Feeding Value of Wheat-Based Diets from Different Wheat Varieties for Broilers.” Proc. WPSA 10th European
Symposium on Poultry Nutrition:324–325.
[9] Hesselman, K., K. Elwinger, and S. Thomke. 1982. “Influence of
Increasing Levels of Beta-Glucanase on the Productive Value of Barley Diets for Broiler Chickens.” Animal Feed Science Technology 7: 351–358. doi:10.1016/0377-8401(82)90004-9.
[10] https://www.acarevietnam.com/%CE%B2-glucan-beta-glucan-la-gi-
pd-2280-pb-KYTHUAT.aspx
42 [12]https://www.academia.edu/8745269/%E1%BB%A8ng_d%E1%BB% A5ng_c%E1%BB%A7a_enzyme_trong_n%C3%B4ng?email_work_card =view-paper [13] https://benhvienthanhvubaclieu.com/kien-thuc-y-khoa/news/tim-hieu- ve-vai-tro-cua-enzym-trong-co-the.html [14]https://nptyeast.vn/ban-biet-gi-ve-vai-tro-cua-enzyme-trong-chan- nuoi.html [15] https://sciencevietnam.com/enzyme-protease#Phan_loai [16] https://khotrithucso.com/doc/p/nguon-thu-nhan-va-ung-dung-cua- enzyme-protease-299939 [17] https://www.acarevietnam.com/vi-sao-bo-sung-enzyme-vao-thuc-an- giup-cai-thien-loi-nhuan-cua-nguoi-chan-nuoi-tech-2351.aspx [18] https://biozym.vn/product/protease-trong-thuc-an-chan-nuoi/ [19] https://nptyeast.vn/san-pham/enzyme-cellulase-dung-cho-thuc-an- chan-nuoi-thuy-san-dang-bot-bao-25kg [20] https://123docz.net//document/3047149-tim-hieu-ve-ung-dung-cua- enzyme-cellulase.htm [21] https://text.123docz.net/document/4822715-thu-nghiem-su-dung-che- pham-enzyme-mannanase-trong-ga-thit-cong-nghiep.htm