4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
1.1.5.2. Thành phần Phytase trong tự nhiên
* Phytase từ thực vật
Phytase có nhiều trong các loại ngũ cốc nhƣ lúa mì, bắp, lúa mạch, gạo, và từ các loại đậu nhƣ đậu nành, đậu trắng,… Phytase cũng đƣợc tìm thấy trong mù tạt, khoai tây, củ cải, rau diếp, rau bina, và phấn hoa huệ tây (Dvorakova, 1998 [19]). Trong hạt đang nảy mầm hoặc trong hạt phấn, phytase có vai trò phân giải phytin (Greene, et al., 1975). Suzuki et al, (1907) là những ngƣời đầu tiên sản xuất chế phẩm phytase từ cám gạo và lúa mì.
* Phytase từ động vật
Collum và Hart (1908) đã phát hiện thấy phytase từ thận và máu dê, phytase cũng phát hiện trong máu các động vật có xƣơng sống bậc thấp hơn nhƣ chim, bò sát, cá, rùa biển (Rapoport et al, 1914). Vì phytate hoạt động nhƣ một nguyên tố kháng dƣỡng trong cơ thể động vật nên các nhà khoa học đã quan tâm và khảo sát hoạt động của phytase trong đƣờng tiêu hóa của nhiều loài động vật. Phytase đƣợc tìm thấy trong đƣờng ruột (Patwaradha, 1937 [30]) của heo, cừu, bò (Wills và Phillip, 1972 [44]). Tuy nhiên, phytase trong hệ động vật không đóng vai trò quan trọng trong việc tiêu hóa phytate (Williams S.A. và Cupl J.S., 1985 [45]).
Phytase ruột ngƣời cũng có hoạt tính thấp 30 lần so với phytase từ ruột chuột và cũng không có ý nghĩa trong việc tiêu hóa phytate, phytate đƣợc tiêu hóa trong hệ tiêu hóa ngƣời nhờ lƣợng phytase trong thực phẩm (Frolich, 1990). Động vật nhai lại tiêu hóa đƣợc phytate nhờ hoạt động của phytase đƣợc sản xuất bởi hệ vi sinh vật trong dạ cỏ. Lƣợng phosphate vô cơ giải phóng ra nhờ hoạt động của phytase lên phytate đƣợc cả hệ vi sinh vật đƣờng ruột và vật chủ sử dụng (Kerovuo J. et al., 2000 [26]).
* Phytase từ vi sinh vật
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
đất (Cosgrove D.G. et al., 1970 [15]; Richardson và Hadobas, 1997 [34]), động vật dạ cỏ (Lan et al.,2002), bột đậu (Choi et al., 2001 [14]), nƣớc biển (Kim et al., 2003), hạt thực vật (Nakano et al., 2000 [32]), điều này cho thấy khả năng thủy phân của phytase có thể đƣợc đóng góp một cách rộng rãi trong hệ sinh thái. Đƣợc biết là những vi sinh vật sản xuất phytase bao gồm cả những vi khuẩn hiếu khí nhƣ Pseudomonas spp (Richardson và Hadobas, 1997 [34]);, Bacillus subtilis (Shimizu, 1992 [39]) và Klebsiella spp (Greiner et al., 1993 [20]), vi khuẩn kị khí nhƣ Escherichia coli (Greiner et al., 1993 [20]) và Mitsuokella spp (Lan et al., 2002), nấm nhƣ Aspergillus spp (Ullah, 1998 [40]; Shimizu, 1992 [39]) và Penicillum spp (Tseng et al., 2002). Những vi khuẩn hiếu khí nhƣ Pseudomonas, Arthrobacter, Staphylococcus và Bacillus thì đƣợc xác nhận là có phytase có hoạt tính.
+ Vi khuẩn sản xuất phytase
Phytase có mặt rộng rãi trong thực vật, mô động vật và vi sinh vật kể cả con ngƣời. Tuy nhiên, những nghiên cứu đã chỉ ra rằng phytase ở vi sinh vật có ứng dụng nhiều nhất trong kỹ thuật sinh học. Mặc dù việc sản xuất phytase thƣơng mại đều chủ yếu tập trung ở nấm Aspergillus, những nghiên cứu đã đề nghị rằng phytase của vi khuẩn có thể thay thế enzyme phytase từ nấm bởi vì mật độ tập trung cao và nét riêng biệt của chúng, độ bền với sự thủy phân protein cao và hiệu quả xúc tác tốt nhất. Những vi khuẩn sản xuất phytase có thể phân lập từ vùng cạn hoặc từ môi trƣờng nƣớc và phytase thì có mặt rộng rãi trong nhiều loại vi khuẩn khác nhau, nhƣ Bacillus, Enterbacteria, vi khuẩn kị khí ở dạ cỏ động vật nhai lại và ở Pseudomonas (Jorquera et al., 2008 [24]) Đối với vi khuẩn, phytase đƣợc tổng hợp ở cả vi khuẩn gram dƣơng (B. subtilis) và gram âm (Aerobacter aerogegnes, E. coli, các chủng Pseudomonas, Klebsiella). Phytase từ các vi khuẩn gram âm là các protein nội bào trong khi phytase từ các vi khuẩn gram dƣơng là các protein ngoại bào (Choi et al., 2001 [14]).
Theo kết quả nghiên cứu của Kerovuo et al., (2000) [26], 21 dòng từ giống Bacillus đƣợc kiểm tra cho khả năng sản xuất enzyme phytase trên môi trƣờng Luria broth (LB) và trong môi trƣờng có bột bắp, không có dòng nào
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
sản xuất phytase trong môi trƣờng LB. Tuy nhiên, trong môi trƣờng bột bắp thì có 2 dòng B. amyloliquefaciens và 1 dòng B. subtilis sản xuất số lƣợng lớn phytase. Có 3 dòng thì có khả năng phóng thích lân vô cơ trong môi trƣờng là B. subtilis VTT E-68013, B. amyloliquefaciens VTT E- 71015, B. amyloliquefaciens VTT E-90408 trong đó dòng B. subtilis VTT E 68013 thì có hoạt tính phytase cao nhất.
+ Phytase từ vi nấm
Đối với nấm mốc, hầu hết các chủng nấm mốc đều thuộc các giống Aspergillus, Penicillium, Mucor và Rhizoous (Liu et al, 1998 [28]) và đều sản xuất phytase nội bào có hoạt tính. A. niger đƣợc xem là loại nấm mốc sản xuất phytase nấm có hoạt tính cao nhất. A. ficuum NRRL 3135 cũng sản xuất phytase trong môi trƣờng lên enzyme rắn với cơ chất là bột canola (Vohra et al., 2003 [42]). Một số nhóm Aspergillus niger thì sản xuất phytase ngoại bào mà chúng có thể cắt phốt pho từ Canxium phytate trong môi trƣờng acid. Đƣợc phân lập từ đất nhƣng A. ficuum NRRL 3135 sản xuất hầu hết phytase có hoạt tính trong môi trƣờng tinh bột ngô. Việc sản xuất phytase bị ức chế một cách mạnh mẽ bởi phosphate vô cơ và tỉ lệ C/P trong môi trƣờng (Ware J.H., 1968 [43]).
Hơn 2.000 loài thì đƣợc phân lập từ 68 mẫu đất trong môi trƣờng giàu dinh dƣỡng. Hoạt tính của phytase ngoại bào thì đƣợc tìm thấy trong một vài nấm mốc khác nhau đã đƣợc kiểm tra trên môi trƣờng (Ware J.H., 1968 [43]).