Đặc điểm, cấu tạo, cơ chế chung của hệ Lipase

1. 0
Công nghệ enzyme:
LIPASE
TS. Nguyễn Hoài Hương
SVNC: 11dsh05
1. Lê Trí Kiểng
2. Đỗ Tuyết Mai
3. Lê Thị Kiều Huệ
4. Lê Thị Tiểu Phụng
5. Trần Thị Thu Thảo
6. Trương Thị Thái Hảo
Khoa Công nghệ Sinh học-
Thực phẩm- Môi trường

2. 1
MỤC LỤC
ENZYME LIPASE ______________________________________________________________ 3
I. Tổng quan về Lipase____________________________________________________ 3
1. Tên enzyme ________________________________________________________ 3
2. Cấu trúc enzyme Lipase _______________________________________________ 4
3. Cơ chế sinh tổng hợp lipase. ___________________________________________ 5
4. Phân loại enzyme ____________________________________________________ 6
5. Thông số : nhiệt độ, pH, cofactor, coenzyme. ______________________________ 7
II. Sản xuất enzyme Lipase ________________________________________________ 13
1. Quy trình tổng quát thu nhận enzyme ngoại bào từ VSV.____________________ 13
2. Quy trình cơ bản thu nhận enzyme từ nguồn động vật, thực vật. _____________ 14
3. Quy trình cơ bản thu nhận enzyme lipase ngoại bào từ VSV. _________________ 15
4. Quy trình sản xuất lipase ngoại bào từ Cadida rugosa_______________________ 16
5. Tinh sạch enzyme bằng kỹ thuật sắc ký cột. ______________________________ 17
III. Phương pháp cố định enzyme lipase ______________________________________ 17
IV. Phương pháp xác định hoạt tính enzyme lipase _____________________________ 17
1. Đối với cơ chất dạng lỏng_____________________________________________ 18
2. Đối với cơ chất dạng khô _____________________________________________ 18
V. Ứng dụng ___________________________________________________________ 19
1. Ứng dụng của Lipase trong công nghiệp _________________________________ 19
2. Ứng dụng của lipase trong công nghiệp thực phẩm ________________________ 20
3. Ứng dụng lipase trong công nghiệp tẩy rửa_______________________________ 20
4. Ứng dụng lipase trong công nghiệp thuộc da, dệt, giấy _____________________ 21
5. Ứng dụng lipase trong quản lý môi trường _______________________________ 21
6. Ứng dụng lipase trong công nghiệp hóa chất _____________________________ 21
7. Ứng dụng lipase trong hóa sinh dược và y tế _____________________________ 22
8. Ứng dụng lipase trong nông dược ______________________________________ 22
9. Ứng dụng lipase trong mỹ phẩm và công nghiệp nước hoa __________________ 22
10. Ứng dụng lipase trong sản xuất biodiesel ______________________________ 22
11. Ứng dụng lipase trong biosensor (cảm biến sinh học)_____________________ 23
12. Quy trình ứng dụng của Lipase chuyển hóa Biodiesel từ dầu đậu nành _______ 23
13. Quy trình ứng dụng của Lipase trong sản xuất phô mai ___________________ 24
14. Chế phẩm enzyme ________________________________________________ 25
Tài liệu tham khảo ___________________________________________________________ 26

3. 2
LỜI NÓI ĐẦU
Sự phát triển nhanh chóng của công nghệ enzyme đã mang lại sự
quan tâm đáng kể đến việc ứng dụng enzyme lipase trong ngành công
nghiệp dầu béo. Các phản ứng sử dụng enzyme lipase mang lại nhiều lợi ích
hơn các phản ứng hóa học thông thường. Lipase có thể sử dụng một cách
hiệu quả và kinh tế trong điều kiện ôn hòa. Đây là đặc điểm quan trọng, bởi
vì điều kiện khắc nghiệt sẽ gây ra các phản ứng trùng hợp chất béo và sinh
ra nhiều sản phẩm phụ. Do đó việc sử dụng lipase sẽ làm giảm nhu cầu loại
bỏ các hợp chất màu và sản phẩm phụ bằng phương pháp tốn kém năng
lượng.
Do đó nhóm chúng tôi xin giới thiệu đến các bạn về loại enzyme vẫn
được xem là “chất xúc tác linh động nhất” này thông qua các phần sau đây:
1. Tổng quan về lipase
2. Sản xuất lipase
3. Phương pháp cố định lipase
4. Phương pháp xác định hoạt tính
5. Ứng dụng lipase trong đời sống và sản xuất

4. 3
ENZYME LIPASE
I. Tổng quan về Lipase
1. Tên enzyme
Lipase (EC 3.1.1.3) còn có tên khác là Triacylglycerol lipase.
Thuộc nhóm enzyme hydrolase, cắt đặc hiệu các liên kết ester.
 Là enzyme tan trong nước xúc tác phản ứng thủy phân triacylglycerol
không tan trong nước tạo thành các glyceril và các acid béo tương ứng nhờ
hoạt động của nó trên bề mặt phân pha dầu-nước.
 Lipase xúc tác phản ứng thủy phân cắt đứt lần lượt các liên kết α-ester chứ
không cắt cùng một lúc 3 liên kết. Quá trình xúc tác thường chậm hơn so
với các enzyme khác như protease, amylase…
EC 3. Hydrolase
Nomenclature
EC 3.1. Acting on
ester bonds
EC 3.1.1. Carboxylic
ester hydrolases
EC 3.1.1.3
triacylglycerol lipase

5. 4
 Hoạt động mạnh trong hệ nhũ hóa, đặc biệt là hệ nhũ đảo. Tại bề mặt phân
cách giữa pha nước với các pha không hòa tan chứa cơ chất.
Phản ứng thủy phân triacylglycerol thành glycerol và các acid béo
2. Cấu trúc enzyme Lipase
Tâm hoạt động của lipase là bộ ba: Serine, Histidine và Aspartate/Glutamate.
Phía trên trung tâm hoạt động có vùng kỵ nước được hình thành sau khi lipase được
hoạt hóa. Ngoại trừ các điểm chung về khả năng xúc tác thông dụng thì lipase từ những
nguồn khác nhau có rất ít điểm chung ở cấp độ amino acid. Do đó, sự hiện diện của
serine ở tâm hoạt động được xem là có tính bảo tồn cao và thường xuất hiện trong
chuỗi pentapeptide Gly – Xaa – Ser – Xaa – Gly.

6. 5
3. Cơ chế sinh tổng hợp lipase.
Giống như sự tổng hợp protein, lipase sẽ được hình thành khi trải qua các quá
trình phiên mã, dịch mã và sau dịch mã. Tất cả các quá trình thực hiện bên trong tb
chất của VSV.
Đầu tiên là sự phiên mã. Quá trình chỉ xảy ra khi đoạn gen tổng hợp nên lipase
phải được hoạt hóa trước bằng chất cảm ứng. Chất này sẽ giúp giải phóng enzyme RNA
polymerase thoát khỏi sự kìm hãm của chất ức chế bằng cách kết hợp với chính chất
ức chế đó. Bản chất của chất cảm ứng chính là cơ chất chịu sự xsuc tác của lipase.
Kết thúc quá trình phiên mã diễn ra trong nhân tế bào sản phẩm sẽ là phân tử
mRNA, nhưng phân tử này rất dễ bị thuỷ phân trong môi trường tế bào chất. Bên cạnh
đó, những kết quả nghiên cứu gần đây cho thấy phân tử siRNA (short interference RNA)
được hình thành trong quá trình phiên mã có tác động kìm hãm sự dịch mã hoặc thúc
đẩy sự phân hủy những phân tử mRNA. Vì vậy số lượng enzyme được tổng hợp sẽ giảm
đi đáng kể.
Tiếp theo, quá trình dịch mã sẽ sử dụng thông tin mã hóa trong mRNA để tạo
thành mạch protein có thứ tự acid amin chính xác. Tuy nhiên, chuỗi polypeptide này
rất dễ bị thủy phân bởi enzyme peptidase. Quá trình này cần một loại protein “chuyển
giao” để tái sử dụng các acid amin của protein có cấu trúc gấp khúc (folded protein)
mà không còn sử dụng được nữa.
Khi những polypeptide enzyme đã được tổng hơp khá nhiều thì những
polypeptide ở gần nhau sẽ tương tác với nhau tạo thành cấu trúc gấp khúc làm cho
khối enzyme trở nên không tan. Điều này đã làm cho enzyme mất đi hoạt tính sinh học.
Quá trình này được điều khiển bởi chaperone, là một đoạn polypeptide có chức năng
làm gấp khúc các enzyme trong nội bào trước khi những enzyme này được vận chuyển
qua màng mmebrane. Đối với pro-pro-enzyme ngoại bào, là enzyme tổng hợp trong tế
bào chất nhưng chưa có cấu trúc hoàn thiện, cấu trúc phân tử không được gấp khúc
trogn suốt quá trình vận chuyển qua màng membrane. Do đó, một số protein khác đã
hỗ trợ enzyme ngoại bào này chống lại sự gấp khúc trong tế bào chất để không hình
thành khối protein không tan và chống lại thủy phân nội bào.
Hoạt tính của enzyme còn phụ thuộc vào cofactor là những ion kim loại. Sự cung
cấp không đủ những ion này trong tế bào chất sẽ làm giảm đi hoạt tính của enzyme. Vì
vậy phải đảm bảo nồng độ bão hòa của các ion đối với enzyme phải thấp hơn nồng độ
các ion đó trong tế bào chất.
Đối với pro-pro-enzyme, khi không đủ cofactor để đảm bảo hoạt tính cũng như
sự vận chuyển qua màng membrane thì một lượng enzyme này bị giữ lại trong tế bào
chất làm ảnh hưởng hiệu suất sinh tổng hợp enzyme.
Sau khi được vận chuyển qua màng membrane, enzyme ngoại bào vẫn có thể bị
phân hủy bởi enzyme peptidase trong không gian chu chất. Trong giai đoạn này pro-
enzyme, là enzyme ngoại bào trong không gian chu chất chưa có cấu trúc hoàn thiện,
vẫn tiếp tục hoàn thiện cấu trúc của nó nhờ những phân ứng thủy phân.

7. 6
4. Phân loại enzyme
Lipase được thu nhận từ nhiều nguồn khác nhau : lipase từ thực vật, lipase
từ động vật và lipase từ vi sinh vật, đặc biệt là từ vi khuẩn và nấm, đã có một vài
lipase thu nhận từ vi sinh vật có giá trị thương mại.
Lipase từ thực vật như ngũ cốc trong giai đoạn nảy mầm. Lipase từ nguồn
thu nhận này hạn chế về hoạt tính lẫn khả năng bền nhiệt, đồng thời nồng độ
enzyme là không cao.
Nguồn lipase từ động vật quan trọng nhất là từ tụy tạng của bò, cừu và lợn.
Lipase từ tụy tạng lợn là một trong những lipase được biết đến sớm nhất
và khá thông dụng. Hạn chế của lipase từ tụy tạng là chúng chứa những hợp chất
có mùi và vị khó chịu như trypsine, tạo vị đắng nên không được ưa chuộng.
Bên cạnh đó, nguồn lipase này còn có khả năng lây truyền virus từ động vật sang
người nên hiện nay xu hướng sử dụng lipase từ vi sinh vật đang được ưa chuộng
do đặc tính đa dạng, dễ tách chiết và nguyên liệu vô hạn .
 Đặc hiệu vị trí:
o Những enzyme không đặc hiệu với vị trí hoặc cấu trúc gốc acyl trên mạch
triglyceride (C.rugosa).

8. 7
o Xúc tác đặc hiệu vị trí 1,3 trên phân tử triacylglycerol (A.niger).
o Chỉ xúc tác đặc hiệu 1 số acid béo nhất định (Geotrichum candidum).
 Đặc hiệu cơ chất: cơ chất có khả năng kết hợp vào trung tâm hoạt động của
enzyme và bị chuyển hóa dưới tác dụng của enzyme. (C.rugosa, A.niger,
M.miehei …)
5. Thông số : nhiệt độ, pH, cofactor, coenzyme.
a) Nhiệt độ, pH tối ưu
Lipase chiết xuất từ tụy tạng bị mất hoạt tính ở 400
C, nhưng một số lipase ở vi
sinh vật lại có tính bền nhiệt.
b) Cofactor
Enzyme lipase hoạt động không cần cofactor, tuy nhiên sự hiện diện của một số
các cation kim loại như Ca2+, Na+ sẽ làm tăng hoạt tính của lipase. Hoạt tính của lipase
bị bất hoạt bởi Co2+
, Ni2+
, Hg2+
và Sn2+
, bị kìm hãm nhẹ bởi Zn2+
và EDTA:
Đối với Bacillus sp
• Mg2+
làm tăng hoạt tính enzyme.
• Ca2+
tăng tiết enzyme ngoại bào, tăng hoạt tính enzyme.
Đối với Geotrichum sp:
• Ca2+
1mM có tác dụng làm tăng 6% hoạt tính enzyme.
• Hoạt tính lipase mất gần hết với Pb2+
10mM.
• Tween 20 làm tăng 10% hoạt tính lipase.
• Chất tẩy rửa SDS kiềm hãm lipase hoàn toàn.

9. 8
c) Cơ chế xúc tác
Hoạt tính đạt cực đại khi nó được phân tán vào giữa bề mặt phân pha
dầu-nước => quá trình hoạt hóa phân pha.
Lipase xúc tác cho nhiều phản ứng khác nhau bao gồm: phản ứng thủy
phân, phản ứng tổng hợp ester, phản ứng chuyển ester và phản ứng amin
hóa (aminolysis) .
Các phản ứng do lipase xúc tác đều là các phản ứng thuận nghịch và
chiều hướng của phản ứng phụ thuộc vào lượng nước tham gia vào phản
ứng.

10. 9

11. 10
Ví dụ về cơ chế xúc tác phản ứng thủy phân:
Do lipase chỉ hoạt động ở bề mặt phân cách giữa hai pha dầu - nước,
nên lượng dầu tồn tại ở mặt phân cách sẽ quyết định hoạt tính của
lipase. => đó là hoạt tính bề mặt của enzyme.

12. 11
Do đó, cần áp dụng phương pháp nhũ hóa thích hợp để làm tăng diện
tích tiếp xúc của các tế bào nhũ hóa.
d) Cơ chất tự nhiên.
Natural Substrates Organisms
Peanut press cake Neurospora sitophita, R.oligosporus
Wheat bran Several filamentous fungi
Coconut oil cake Candida rugosa
Rice bran, wheat bran Candida sp.
Wheat bran A.niger
Rice bran C.rugosa

13. 12
e) Môi trường nuôi cấy tối ưu sinh tổng hợp Lipase
Môi trường nuôi cấy Cadida rugosa
KH2PO4: 15 g; K2HPO4:5,5 g;(NH4)2SO4:4g; MgSO4:1g; FeCl3:10m g; inositon:
0,004mg; biotin: 0,008mg; Thiamine.HCl: 0,2mg; dầu oliu: 1%; axit palmitic: 1.2 g;H2O:
1000ml.
Số tế bào nấm men cấy ban đầu 2,6x10-6
cfu/ml môi trường nuôi cấy.
Thời gian nuối cấy 40 giờ.
Môi trường nuôi cấy Bacillus sp
Môi trường BMGY với thanh phần: 1% (w/v) cao nấm men, 2%
(w/v) bacto-peptone, 100mM kali phosphat, pH 7.0, 4x10-5
% (w/v) biotin và
1% (v/v) Methanol.
Nhiệt độ 30o
C. Lắc 220 rpm.

14. 13
II. Sản xuất enzyme Lipase
1. Quy trình tổng quát thu nhận enzyme ngoại bào từ VSV.

15. 14
2. Quy trình cơ bản thu nhận enzyme từ nguồn động vật, thực vật.
Nguyên liệu động vật,
thực vật
Nghiền bằng phương
pháp thích hợp
Trích ly với dung môi
Kết tủa
Lọc thu tủa
Tinh sạch enzyme theo
mục đích sử dụng
Enzyme

16. 15
3. Quy trình cơ bản thu nhận enzyme lipase ngoại bào từ VSV.
Canh trường lên men VSV
Ly tâm 4000 rpm/15min
thu dịch trong
Tủa protein bằng
Amonisunfat
Lọc thu kết tủa
Tinh sạch enzyme theo mục
đích sử dụng
Enzyme

17. 16
4. Quy trình sản xuất lipase ngoại bào từ Cadida rugosa
Nấm sợi
Tiền xử lý với HCl 2%
Lên men
Lọc hoặc ly tâm thu dịch
trong
Thu lipase thô
Tủa với sodium sulfat
Thẩm tích tách muối
Lọc gel
Cô đặc, tinh sạch enzyme
enzyme
Sợi nấm
Chất nền (sấy
60oC kích thước
hạt mịn)
Bảo quản trong
điều kiện chống
ẩm
Cadida rugosa
PDA nghiêng
Erlen 250ml
Thu bào tử nấm
-Lọc: Thêm nước cất tỷ lệ 1:10
so với thể tích canh trườg, lắc
120rpm trong 30 phút, sau đó
lọc bằng màng thích hợp
-Ly tâm 10000rpm/15p, ở 4o
C
Đệm bằng Tris-HCl 0.2M (pH=8)
Đệm phosphate pH 6.5

18. 17
5. Tinh sạch enzyme bằng kỹ thuật sắc ký cột.
Do nguồn thu lipase từ động vật kém bền nhiệt, lại có mùi hôi, sản xuất mất
nhiều công sức và tốn kém. Hơn nữa, việc lây nhiễm virus động vật là mối lo ngại
hàng đầu.
Nên việc chủ động nuôi cấy và tách chiết lipase từ VSV ngày càng chiếm ưu thế.
Người ta sử dụng sắc ký ái lực cho độ tinh sạch cao nhất, nhưng phương pháp
này tốn kém, do cột đắc tiền, lại không bền. Do nguyên nhân cột hoạt động trên
nguyễn tắc sự bắt cặp giữa enzyme và cơ chất, tạo nên phức hợp E-S. Nhưng
bản thân cơ chất của enzyme được nhồi vào cột là protein, đó là nguyên nhân
mà cơ chất dễ bị biến tính và mất khả năng kết hợp với enzyme.
Từ đó, các nhà khoa học sử dụng DNA tái tổ hợp biểu hiện trong E.coli bằng cách
thiết kế gen mã hóa tổng hợp lipase gắn thêm các trình tự mã hóa 6 gốc His ở
đầu C (6His lk đặc hiệu với Ni++
trên cột sắc ký ái lực). Mà việc nhồi cột Ni++
tương
đối dễ dàng, cột bền, sử dụng rất lâu. Từ đó mà thành enzyme giảm, tạo điều
kiện cho việc ứng dụng lipase rộng rãi hơn. Bên cạnh đó, một số nghiên cứu còn
dùng phương pháp gây đột biến, làm tăng khả năng biểu hiện gen, nâng cao
hoạt tính lipase.
III. Phương pháp cố định enzyme lipase
Tuy lipase có khả năng xúc tác nhiều phản ứng có giá trị trong thực phẩm, y học,
môi trường, công nghiệp da… nhưng việc ứng dụng còn hạn chế bởi chi phí cao. Có thể
khắc phục với pp cố định enzyme với mục đích thu hồi và sử dụng nhiều lần, không tốn
chi phí cho quá trình tách bỏ enzyme sau khi thu hồi sản phẩm. Có 3 pp được sử dụng:
 PP hấp phụ vật lý: Dẫn xuất enzyme lipase từ C.antarcrica B cố định trên
Octadecyl-Sepabead giữ được 100% hoạt tính sau khi ủ 200h/50o
C/pH=7. Lipase
được hấp phụ trên chất mang kỵ nước rất ổn định với nhiệt độ và sự vô hoạt
của dung môi hữu cơ. Mặc dù phương pháp này đơn giản nhưng dẫn xuất của
enzyme này có tính ổn định nhiệt hơn các phương pháp khác.
 PP liên kết cộng hóa trị: Lipase đã được cố định thành công nhất trên các chất
mang là chitosan, agarose, …làm tác nhân hoạt hóa nhóm cacboxyl của chất
mang khi cố định enzme lipase từ C.Rugosa. Ưu điểm của carbodiimide là khả
năng hoạt hóa cao, độc tính với enzyme thấp.
 PP nhốt/bao gói: Dùng các polymer dạng hạt: chitosan(hiệu suất 50%), agarose,
alginate…
IV. Phương pháp xác định hoạt tính enzyme lipase
Hoạt tính enzyme lipase được xác định dựa trên lượng acid béo tự do được giải
phóng. Đối với lipase, 1 đơn vị hoạt độ U là lượng enzyme cần thiết để xúc tác
tạo thành 1µmol acid béo trong 1 phút ở điều kiện xác định. Một số phương
pháp thông dụng như:
 PP chuẩn độ (titrimetry)-pH-stat
 PP quang phổ (Spectroscopy)
 PP sắc ký (Chromatography)
 PP phóng xạ (Radioactivity)
 PP sức căng bề mặt (Interfacial tensionmetry)
 PP hóa học miễn dịch (Immuno-chemistry)

19. 18
 ……
1. Đối với cơ chất dạng lỏng
Dầu olive đã nhũ hóa bị phản ứng thủy phân do xúc tác của lipase tạo thành các
acid béo (ở điều kiện pH, nhiệt độ, thời gian cụ thể cho các thử nghiệm xác định yếu
tố cụ thể được đo trực tiếp) sau khi bất hoạt enzyme với ethanol 99,5° bằng phương
pháp chuẩn độ acid-bazơ, sử dụng NaOH 0,1 N; chất chỉ thị là phenolphthalein 0,1%.
Khi đó, hoạt tính (HT) và hoạt tính riêng (HTR) của lipase được tính theo công thức:
HT = [(a-b)*1000*0,1] (U/mL)
Trong đó; a: VNaOH 0,1 N chuẩn độ ở mẫu có enzyme (mL);
b: VNaOH 0,1 N chuẩn độ ở mẫu trắng (mL).
HTR = ∑ ĐVHT/P
Trong đó: ∑ ĐVHT: Tổng số đợn vị hoạt tính enzyme/g;
P: Hàm lượng protein (mg/g).
2. Đối với cơ chất dạng khô

20. 19
V. Ứng dụng
1. Ứng dụng của Lipase trong công nghiệp
Công nghiệp Hoạt tính Sản phẩm/ứng dụng
Chất tẩy
Thủy phân chất béo Loại các vết bẩn dầu từ vải
Thực phẩm sữa
Thủy phân chất béo của sữa,
làm chín phomat, biến đổi chất
béo của bơ.
Tăng cường các chất mùi thơm
trong sữa, phomat và bơ.
Các loại bánh Cải thiện mùi thơm Kéo dài thời gian sử dụng
Nước giải khát Cải tiến mùi hương Các loại nước giải khát
Bao bì thực
phẩm
Cải tiến chất lượng Mayonnaise, các loại bao bì và
các loại chỉ khâu
Thực phẩm chức
năng
Chuyển đổi sự ester hóa Thực phẩm chức năng
Thịt và cá
Tăng cường hương vị Các sản phẩm thịt và cá, loại bỏ
chất béo
Các chất béo và
dầu
Chuyển đổi sự ester hóa, thủy
phân
Bơ cocoa, margarine, các acid
béo, glycerol, các glyceride đơn,
đôi
Hóa chất
Chọn lọc đối kháng, tổng hợp Các khối kết tinh, hóa chất
Dược phẩm
Chuyển đổi sự ester hóa, thủy
phân
Các lipid đặc trưng, các chất trợ
tiêu hóa
Mỹ phẩm
Tổng hợp Chất nhũ tương hóa, chất tạo ẩm
Da Thủy phân Các sản phẩm da
Giấy Thủy phân Cải thiện chất lượng giấy
Chất làm trắng Thủy phân Loại bỏ chất béo

21. 20
2. Ứng dụng của lipase trong công nghiệp thực phẩm
Bơ cocoa, chứa palmitic và stearic acid, khi tan chảy trong miệng sinh ra cảm giác
mát lạnh thích thú như chocolate. Công nghệ dựa vào lipase lien quan đến phản ứng
thủy phân và tổng hợp được thương mại hóa để nâng cao một vài loại mỡ kém chất
lượng thành chất thay thế bơ cocoa. Quá trình sử dụng lipase từ Rhizomucor miehei cố
định cho phản ứng chuyển ester thay thế palmitic trong dầu cọ với stearic acid.
Alcoholysis của dầu gan cá tuyết được sản xuất omega-3 để chống lại sự hình
thành cholesterol. Điều này được khám phá khi dùng lipase của Pseudomonas (Zuyi và
Ward 1993).
Một vài loài vi khuẩn sản sinh ra ester tạo mùi ứng dụng trong công nghiệp phomai
như sản phẩm mùi do lipase của vi khuẩn Staphylococcus warneri và Staphylococcus
xylosus.
Lipase của vi khuẩn C.viscosum giúp cho việc tích trữ hương vị tốt hơn khi tích
trữ trong vòng một tháng.
Nhiều hợp chất hương (Yadav và cs, 2008), chất hoạt động bề mặt phi ion (Yu và
cs, 2008), chất nhũ hóa đã được tổng hợp nhờ xúc tác của lipase. Ricinoleic acid estolide
(Bódalo và cs, 2008), monoacylglycerol (Esmelindro và cs, 2008; Kittikun và cs, 2008)
đã được tổng hợp để điều chỉnh độ nhớt của chocolate và nhũ hóa cho magarin. Xin và
cs (2009) đã dùng lipase xúc tác tổng hợp olein ferulyl có tác dụng như là chất chống
oxi hóa trong thực phẩm đồng thời có tác dụng ngăn chặn bệnh tim, chống viêm và
chống ung thư.
Các polymer sinh học đã được tổng hợp nhờ xúc tác lipase. Các polymer này được
ứng dụng trong công nghệ thực phẩm làm các màng bao kỵ nước.
Nhiều dạng enzyme đã được thương mại hóa dùng trong công nghệ thực phẩm như
Freshzyme®
, Lipopan®
, Noopazyme®
, Palatase®
, Novozyme®
871. Một số sản phẩm
lipase đã được thương mại dùng trong công nghiệp dầu và chất béo: Lecitase®
Novo,
Lecitase®
Ultra, Lipozyme®
.
3. Ứng dụng lipase trong công nghiệp tẩy rửa
Ứng dụng thương mại quan trọng của lipase là làm phụ gia trong công nghiệp chất
tẩy rửa và bột giặt gia đình. Để tăng khả năng tẩy rửa, các chất tẩy hiện đại đều chứa
một hoặc nhiều loại enzyme như protease, amylase, cellulose và lipase.
Việc loại bỏ dầu mỡ bằng lipase có triển vọng rất lớn trong công nghiệp chất tẩy
rửa. Trong điều kiên bình thường của quá trình giặt tẩy, lipase hoạt động khá tốt. Lipase
bổ sung vào chất tẩy rửa phải có đặc tính: chịu nhiệt, chịu kiềm (pH khoảng 7.5 đến 11)
và chịu các tác động của các chất cấu tạo nên chất tẩy rửa (Jäeger và cs, 1994). Lipase
kiềm chịu nhiêt đã được dùng trong công nghiệp tẩy rửa để loại bỏ các vết triglyceride
từ người và các loại thức ăn, trước kia, việc loại bỏ các chất này trong điều kiện giặt ủi
bình thường rất khó khăn.
Năm 1988, Lipase được cho vào chất tẩy rửa dưới tên thương mại là lipolase®
100T thu từ Humicola lanuginose được sản xuất bởi Novo Nordisk Bioindustry (Jäeger
và cs, 1994).
Lipase từ các chủng vi khuẩn P.medocina và Pseudomonas alcaligenes đã đươc
sản xuất và bổ sung vào chất tầy rửa ở công ty Genecor international USA (Jäeger và
cs, 1994; Reetz và Jäeger, 1998).
Novo đã thông báo về loại lipase chịu kiềm cao, đặc hiệu với nhiều cơ chất từ dòng
xạ khuẩn Steptomyces sp. và đó là một giải pháp hữu ích trong công nghiệp giặt ủi và

22. 21
công nghiệp chất tẩy rửa, làm sạch và được thương mại hóa dưới tên Lipex®
, Lipolase®
,
LipoPrime®
(Pvandey và cs, 1999).
4. Ứng dụng lipase trong công nghiệp thuộc da, dệt, giấy
Quá trình thuộc da là quá trình khá phức tạp gồm loại bỏ chất béo, rủ lông và làm
mềm. Quá trình thuộc da thường sử dụng môi trường kiềm nên sử dụng các vi khuẩn
kiềm sẽ đem lại hiệu quả cao. Dòng bacillus sp. có thể phát triển trong môi trường kiềm
sinh tổng hợp lipase kiềm, vì thế chúng rất thích hợp cho quá trình thuộc da (Haalck và
cs, 1992; Wang và cs, 1995).
Lợi thế của việc dùng lipase là màu sắc được giữ nguyên và sạch. Lipase cũng cải
thiện tính không thấm nước của da và da không bị vết hoan ố như sử dụng dung môi và
chất hoạt động bề mặt.
Trong công nghiệp giấy, sáp và triglyceride gây trở ngại cho sản xuất nên loại bỏ
các chất này là điều cần thiết (Bajpai 1999). Công ty giấy công nghiệp Nippon (Nhật
Bản) đã dùng lipase từ nấm Canada rugosa để loại 90% các chất này có trong gỗ.
Một số sản phẩm lipase được thương mại hóa dùng cho công nghệ thuộc da:
Greasex®
, NovoCor®
ADL, dệt: Novozyme®
375, giấy: Resinase®
.
5. Ứng dụng lipase trong quản lý môi trường
Lipase đã được sử dụng để loại bỏ các chất chứa trong các loại phế thải như dầu
oliu và các chất phế thải từ nhà máy dầu (Vitolo và cs, 1998). Quá trình này sử dụng các
chủng vi khuẩn sản sinh lipase B.thermoleovorans IHI-91 (Reimann và cs, 2002).
Wakelin và Forster (1997) khám phá ra các vi sinh vật được phân lập từ chất thải
của nhà hàng thức ăn nhanh để loại bỏ chất béo, dầu, mỡ. Họ nuôi cấy vi khuẩn thuần
khiết và trộn với chất thải, vi sinh vật sẽ sản sinh lipase và các enzyme khác.
Ngoài ra, lipase còn có tác dụng phân hủy sinh học dầu diesel trong đất.
6. Ứng dụng lipase trong công nghiệp hóa chất
Chất trung gian trong tổng hợp chất trị liệu, hóa nông và hương liệu thường dùng
là các chiral. Các chất này khó tổng hợp bằng phương pháp hóa học. chỉ 1 trong 2 đồng
phân của thuốc có dược tính, việc tổng hợp đồng phân thuần khiết là bước quan trọng
trong công nghiệp dược.
Có 2 loại biến đổi sinh học có chọn lọc đồng phân chất hữu cơ được xúc tác bởi
lipase: phản ứng các cơ chất tiền chiral và động học tan của các racemate (Kazlauskas
và cs, 1998). Theo truyền thống, các chất tiền chiral hoặc chiral alcohol và ester của acid

23. 22
carboxylic được coi là 2 loại chất cơ bản nhưng nhiều năm qua phạm vi của các chất
nhanh chóng được mở rộng sang cả các diol, các acid α và β, hydroxyl, cyanohydrin,
chlorohydrin, diester, lactone, amine, diamine, amino-alcohol và dẫn xuất của α và β
acid amine (Kazlauskas và cs, 1998). Loại lipase xúc tác cho các phản ứng này thu nhận
từ vi khuẩn P.aeruginosa, P.flourescens và các loài Pseudomonas khác, B.cepacia,
C.viscosum, B.subtillis (Chunyuan và cs, 2008), Achromobacter sp., Alcaligenes sp.và
serratia marcescens.
7. Ứng dụng lipase trong hóa sinh dược và y tế
Lipase được sử dụng để xúc tác ester hóa tinh bột sắn làm chất mang dược chất và
làm vật liệu trong điều trị gãy xương (Rajan và cs, 2008).
Lipase là một chất hoạt hóa yếu tố phá hủy tế bào ung thư, vì vậy có thể sử dụng
trong điều trị ung thư. Lipase Candida rugosa đang được dùng để tổng hợp thuốc hạ
cholesteron huyết thanh (Hasan và cs, 2006). Lipase còn được sử dụng là chất kích hoạt
nhân tố hoại tử khối u và được dùng trong một số liệu pháp chữa trị các khối u ác tính.
Lipase có thể được cố định trên điện cực pH/oxygen kết hơp với glucose oxidase
và có chức năng như là một lipid biosensor được dùng trong xác định cholesteron máu
(Hasan và cs, 2006).
Lipase được sử dụng khá sớm trong các liệu pháp chữa trị chứng khó tiêu, đầy hơi,
dị ứng bởi thức ăn,.... lipase từ thực vật được dùng để bào chết các loại thuốc hỗ trợ tiêu
hóa như Similase, Vitaline Herbal Formulas được sản xuất bởi Health Care
Professionals, Oregon, Hoa Kỳ.
Một số sản phẩm enzyme được thương mại hóa dùng xúc tác phản ứng sinh học:
Novozyme®
388, Novozyme®
435, Novozyme®
525 F.
8. Ứng dụng lipase trong nông dược
Nikkomycin-B.Mitsuda và cs (1990) dùng lipase từ Achromobacter để thủy phân
liên kết ester của racemic a-cyano-3-phenoxybenzyl alcohol (CPBA) tạo thành sản phẩm
(S)-CPBA, một hoạt chất trừ sâu đồng phân lập thể.
Lipase cũng được dùng hiệu quả trong sản xuất đồng phân tinh khiết (S)-indanofan,
một chất diệt cỏ mới.
9. Ứng dụng lipase trong mỹ phẩm và công nghiệp nước hoa
Monoacylglycerol và diacylglycerol là chất được tổng hợp bởi quá trình ester hóa
glycerol bằng lipase, chúng là chất hoạt động bề mặt hiệu quả được ứng dụng trong mỹ
phẩm (Pandey và cs, 1999; Kirk và cs, 2002). Việc tổng hợp monoacylglycerol bằng
enzyme monoacylglycerol lipase lấy từ vi khuẩn Pseudomonas sp.
Izumi và cs (1997) đã chỉ ra rằng sự chuyển vị trong quá trình ester hóa 3,7-
dimethyl-4,7-octadien-1-ol bằng lipase từ nhiều chủng vi sinh vật khác nhau là nguồn
hương hoa hồng nhân tạo rẻ tiền và hiệu quả cho công nghiệp nước hoa.
Ester của acid béo và các đường (lauryl manose) là những chất hoạt đông bề mặt
được sử dụng để nhũ hóa trong thực phẩm, mỹ phẩm và công nghiệp dược (Wenbin và
cs, 2009).
Lipase hỗ trợ quá trình tổng hợp hương liệu đã được nghiên cứu đặc biệt là (-)
menthol.
10. Ứng dụng lipase trong sản xuất biodiesel
Lipase cố định từ Pseudomonas cepacia dùng trong phản ứng chuyển ester hóa
giữa dầu nành với ethanol và methanol tạo ra alkyl ester (biodiesel). Lipase thương mại

24. 23
Novozyme 435 cũng dùng xúc tác phản ứng chuyển ester hóa của dầu nành để sản xuất
biodiesel trong môi trường không dung môi.
11. Ứng dụng lipase trong biosensor (cảm biến sinh học)
Môt lĩnh vực mới đầy tiềm năng trong ứng dụng của lipase vi sinh vật là biosensor.
Người ta sử dụng mẫu dò là enzyme được đánh dấu để tránh tình trạng không ổn định
và các chất đồng vị nguy hiểm khi sử dụng mẫu dò là DNA được đánh dấu.
Phương pháp này cho phép chuẩn đoán nhanh và chính xác một số bệnh lien quan
đến tim mạch như hàm lượng cholesteron trong máu. Các lipase không đặc hiệu, đặc
biệt là lipase của Candida rugosa đã được phát triển thành mẫu dò.
12.Quy trình ứng dụng của Lipase chuyển hóa Biodiesel từ dầu đậu nành
Enzym lipase cố định trên nano từ tính ứng dụng cho quá trình chuyển hóa biodiesel từ dầu
đậu nành

25. 24
13. Quy trình ứng dụng của Lipase trong sản xuất phô mai
Việc bổ sung lipase có tác dụng tăng vị béo và hương vị đặc trưng của phô mai
Bổ sung Lipase 0,001%
và 1 số enzyme khác

26. 25
14.Chế phẩm enzyme
Một số sản phẩm enzyme được thương mại hóa dùng xúc tác phản ứng sinh học:
Novozyme®
388, Novozyme®
435, Novozyme®
525 F, Novozyme®
375…

27. 26
Tài liệu tham khảo
1. Nguyễn Lê Sỹ Thanh, Quyền Đình Thi, Một số tính chất hóa lý của lipase
ngoại bào chủng geotrichum sp.DTQ-26.3. tạp chí Công nghệ Sinh học 5
(1): 31-40, 2007.
2. Nguyễn Hồng Thanh, Phùng Thu Nguyệt, Biểu hiện gen mã hóa lipase từ
chủng Bacillus subtilis FS2, tạp chí Công nghệ sinh học 5 (1): 41-46, 2007.
3. Trần Bích Lam, Cố định enzyme và ứng dụng.
4. Trần Thanh Trúc, Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm.
5. Lê Văn Việt Mẫn, Giáo trình công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa và
thức uống pha chế tập 1, tr273.
6. Mai Xuân Lương, Phương pháp tách chiết enzyme.
7. Rohit Shama et.al, Production, purification, characterization and
applications of lipase, Biotechnology adavances 19 (2001) 627-662.
8. Trần Bích Lam, phương pháp xác định hoạt tính enzyme.
9. Phạm Thị Hương, Ứng dụng enzyme ngoại bào trong công nghệ thực
phẩm.
10.Phạm Xuân Núi, tổng hợp và đặc trưng xúc tác lipase cố định nano từ tính
ứng dụng cho quá trình chuyển hóa biodiesel từ dầu đậu nành.
11.Trần Thị Bé Lan, so sánh một số tính chất của chế phẩm enzyme lipase từ
cadida rugosa và porcine pancreas, tạp chí khoa học 2012:22b 210 220.
12.Trần Thị Bé Lan, nghiên cứu enzyme lipase từ candida rugosa và porcine
pancreas xúc tác phản ứng transester hóa dầu dừa, tạp chí khoa học 2012:
23b 105-114.