Mọi sinh vật sống đều chứa các enzyme. Do đó, chúng đều được coi là nguồn nguyên liệu để thu nhận enzyme. Hàm lượng và khả năng tổng hợp enzyme giữa các loài là khác nhau và còn phụ thuộc vào từng giai đoạn sinh trưởng, phát triển và trạng thái sinh lý của tế bào. Nguồn thu nhận enzyme chủ yếu từ mô và các cơ quan động vật, thực vật và tế bào vi sinh vật [1].

Enzyme từ động vật

Do là cơ thể đa bào nên chỉ một số bộ phận nhất định của động vật được sử dụng để sản xuất enzyme như tuyến tụy, gan, dạ dày, ruột,… (chủ yếu từ 3 nguồn lợn, bò, cừu). Các enzyme chủ yếu từ động vật là các protease như pepsin từ dạ dày, pancreatin sản xuất từ tuyến tụy của lợn hoặc bò, trypsin được sản xuất từ dịch tụy bò; các lipase và lysozyme từ các nội tạng được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực liên quan đến thực phẩm và dược phẩm.

Ở con người, những loại enzyme chính mà cơ thể có thể tiết ra bao gồm các loại enzyme tiêu hóa; đó là các loại enzyme được tiết ra ở tuyến nước bọt, dạ dày, ruột non, và tuyến tụy. Trong đó có các loại enzyme tiêu hóa chính có chức năng thực hiện nhiệm vụ tiêu hóa thức ăn và hỗ trợ chuyển hóa gồm enzyme protease, amylase, lactase, và lipase.

Bên cạnh đó, nguồn enzyme từ động vật cũng sở hữu các ưu điểm như có hoạt tính và độ ổn định cao. Tuy nhiên, nó vẫn tồn tại những nhược điểm không mong muốn như: nguồn nguyên liệu không ổn định về hàm lượng và thành phần, không có khả năng cải tiến để tăng năng suất bằng các phương pháp chỉnh sửa gen, giá thành cao, thời gian sản xuất lâu, hiệu suất thấp và các rủi ro về dịch bệnh cao.

Enzyme từ thực vật

Enzyme từ thực vật đã xuất hiện từ rất lâu với các enzyme phổ biến trong cuộc sống hằng ngày của chúng ta là:

• Amylase trong xoài giúp phân giải tinh bột thành đường trong quá trình tiêu hóa thức ăn, giúp cho cơ thể có thể dễ dàng hấp thụ hơn.
• Papain trong đu đủ giúp phân giải protein thành các polypeptide do đó khi nấu thịt thường cho thêm đu đủ để papain hoạt động làm phá vỡ cấu trúc protein và làm mềm thịt hơn.
• Tương tự như đu đủ thì khi kho cá thường cho thơm vào để làm cho thịt cá mau mềm, do trong thơm thường có chứa bromelain là một dạng protease từ thực vật cũng có khả năng phân giải protein.
• Ficain (ficin) từ quả sung là một dạng protease có khả năng trị ký sinh trùng đường ruột.
• Ngoài ra, trong mật ong cũng chứa rất nhiều loại enzyme như: diastase, invertase và catalase. Mật ong có chứa các enzyme giúp tiêu hóa carbohydrate và protein bằng cách phân hủy chúng thành các đường đơn và amino acid cần thiết để cung cấp cho cơ thể.

Mặc dù vậy, enzyme từ thực vật cũng gặp những hạn chế tương tự như enzyme từ động vật. Tuy nhiên, chúng cũng mang điểm mạnh là an toàn và tương thích với hệ tiêu hóa của con người. Vì vậy, chúng rất phù hợp cho việc bổ sung nhằm cải thiện chức năng tiêu hóa của con người.

Enzyme từ vi sinh vật

Vi sinh vật được xem như là một “nhà máy sản xuất enzyme” đầy tiềm năng vì hầu hết các enzyme từ thực vật hoặc động vật đều có thể được tìm thấy từ vi sinh vật như amylase, protease, lipase, phytase, cellulase,… Hơn nữa, nguồn enzyme từ vi sinh vật có nhiều ưu điểm nổi bật so với nguồn từ động vật và thực vật và điều này đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.

Ưu điểm của việc sản xuất enzyme từ vi sinh vật (VSV)

1. Hiệu suất cao: VSV như vi khuẩn và nấm có khả năng sản xuất enzyme hiệu quả cao với khả năng tạo ra một lượng lớn enzyme trong một thời gian ngắn. Hơn nữa, các enzyme từ VSV có hoạt tính cao và có độ ổn định trong khoảng nhiệt độ và pH rộng. vì vậy, nguồn enzyme này trở thành một lựa chọn hiệu quả cho các quá trình công nghiệp, nông nghiệp và ứng dụng y tế cần enzyme với số lượng lớn.
2. Dễ cải tiến: VSV có thể được chỉnh sửa gen để sản xuất các enzyme mong muốn hoặc tối ưu hóa quá trình sản xuất. Tạo điều kiện để tạo ra enzyme có tính chọn lọc cao và hoàn toàn phù hợp với các ứng dụng cụ thể, như trong sản xuất dược phẩm, thực phẩm hoặc xử lý môi trường.
3. Tiết kiệm tài nguyên: Sản xuất enzyme từ động vật hoặc thực vật thường đòi hỏi nhiều tài nguyên hơn, bao gồm đất đai, nước, thời gian trồng trọt và chăn nuôi. Ngược lại, VSV có thể phát triển trong môi trường điều kiện cố định và không cần nhiều tài nguyên tự nhiên, dễ dàng tiếp cận cũng như có thể tận dụng các nguồn phụ phẩm từ các ngành công nghiệp khác.
4. Bền vững và thân thiện với môi trường: Sản xuất enzyme từ VSV thường ít gây tác động tiêu cực đến môi trường hơn so với động vật hoặc thực vật. Điều này giúp giảm tác động vào nguồn tài nguyên tự nhiên và giảm ô nhiễm môi trường.
5. Giảm chi phí: Sản xuất enzyme từ VSV thường sử dụng ít tài nguyên và qui trình sản xuất đơn giản hơn. Điều này dẫn đến giá thành sản phẩm cuối cùng thấp hơn.

Một số ứng dụng của enzyme từ vi sinh vật [2, 3]:

Tóm lại

Nguồn enzyme từ vi sinh vật có nhiều ưu điểm về hiệu suất, tính linh hoạt, tiết kiệm tài nguyên, chi phí và thân thiện với môi trường. Điều này làm cho chúng trở thành lựa chọn tốt hơn so với nguồn enzyme từ động vật và thực vật trong nhiều ứng dụng công nghiệp, nông nghiệp và y tế.

Bài viết của KMVE R&D team. Vui lòng trích dẫn nguồn khi sử dụng thông tin trong bài viết của chúng tôi.

Nguồn hình ảnh: internet

Tài liệu tham khảo

[1] T.D. Bugg, Introduction to enzyme and coenzyme chemistry, John Wiley & Sons2012.

[2] S. Raveendran, B. Parameswaran, S.B. Ummalyma, A. Abraham, A.K. Mathew, A. Madhavan, S. Rebello, A. Pandey, Applications of microbial enzymes in food industry, Food technology biotechnology 56(1) (2018) 16.

[3] R. Singh, M. Kumar, A. Mittal, P.K. Mehta, Microbial enzymes: industrial progress in 21st century, 3 Biotech 6 (2016) 1-15.

https://nasol.com.vn/tin-tuc/nguon-enzyme-tieu-hoa

https://nhathuocngocanh.com/ung-dung-vi-sinh-vat-trong-san-xuat-enzym/#cac-phuong-phap-san-xuat-san-xuat-enzyme

https://benhvienthanhvubaclieu.com/kien-thuc-y-khoa/news/tim-hieu-ve-vai-tro-cua-enzym-trong-co-the.html