Enzyme là chất xúc tác sinh học không độc hại, có hoạt lực xúc tác mạnh và có bản chất là protein, phổ biến trong tự nhiên, cần thiết cho nhiều quá trình hóa học. Vì thế, sản xuất chế phẩm enzyme là một trong những phương hướng chính trong định hướng phát triển công nghiệp vi sinh. Công nghệ sản xuất enzyme phụ thuộc rất nhiều vào sự hiểu biết và vận dụng linh hoạt những tri thức khoa học cơ bản của công nghệ vi sinh, hóa sinh, hóa lý, di truyền và enzyme học…
Một số chế phẩm enzyme ứng dụng phổ biến trong nông nghiệp là protease, lipase, cellulase, phytase... Trong đó, để thủy phân các nguồn nguyên liệu giàu đạm thì người ta thường sử dụng enzyme protease.
Hiện nay, Công ty TNHH BIO Nông Lâm đang cung ứng chế phẩm enzyme protease dùng để thủy phân các hợp chất giàu đạm như trùn quế, nhộng ruồi lính đen và những phế phẩm nông nghiệp khác như ruột ếch, mực tôm, da cá, ruột cá… thành dịch thủy phân.
Mô hình sản xuất sản phẩm thủy phân.
Enzyme protease này được sản xuất hoàn toàn bằng nguồn nguyên liệu trong nước, sử dụng vi khuẩn Bacillus subtilis tăng sinh trong khay môi trường (cám, bắp, bã đậu nành…). Nguồn enzyme protease thô (độ ẩm 13,35%, hoạt độ 5,258 UI/g) thu được có số lượng lớn, sở hữu đặc tính bền vững, hoạt động tốt với nhiệt độ và pH cao.
Enzyme protease thô có thể sử dụng ngay để thủy phân phụ phẩm nông nghiệp, nhưng để nâng cao hiệu quả sử dụng, thì cần tinh sạch bằng quy trình tủa bằng cồn ethanol 96% và tiến hành ly tâm lạnh. Enzyme protease tinh sạch thu được có pH hoạt động là 7,6, nhiệt độ phản ứng 50oC, bảo quản trong túi kín ở nhiệt độ lạnh khoảng 8oC.
Quy trình sản xuất enzyme protease cần có hệ thống lên men Bioreactor, nồi hấp tiệt trùng cùng máy sấy sinh khối.
Từ enzyme protease, có thể tiến hành thủy phân phế phẩm nông nghiệp. Với từng loại phế phẩm, quy trình thủy phân sẽ cho tạo thành những dịch cá, dịch tôm… khác nhau, rất hữu ích và có giá trị kinh tế, góp phần bảo vệ môi trường. Quá trình này cần có nồi thủy phân, máy lắc điều chỉnh được nhiêt độ, máy ly tâm thu hồi dịch.
Phế phẩm nông nghiệp trước khi thủy phân cần được xay nhỏ, bổ sung nước với tỷ lệ 30%, bổ sung chế phẩm enzyme protease 50UI rồi lắc, ủ ở điều kiện 50oC, pH 7,6. Thời gian thủy phân kéo dài khoảng 18 giờ, tùy nguyên liệu có thể chỉ còn 12-16 giờ. Sau thủy phân, để nguội và tiến hành ly tâm trong 20 phút với tốc độ 4.000 vòng/phút, thời gian 20 phút, thu được dịch thủy phân (dạng lỏng).
Tùy theo chế độ và thành phần phối trộn, dịch thủy phân được dùng làm phân bón (bổ sung NPK, trung vi lượng…) hoặc phụ gia cho thức ăn chăn nuôi (bổ sung mật rỉ đường, premix khoáng, chất bảo quản…), giúp cây tăng trưởng tốt, thu hút thủy sản bắt mồi tốt.
Chế phẩm enzyme protease và các phương pháp ứng dụng sẽ được giới thiệu tại Techmart Công nghệ sinh học 2020 do Trung tâm Thông tin và Thống kê KH&CN TP.HCM tổ chức vào các ngày 5-6/11 sắp tới.
Hoàng Kim (CESTI)