Câu hỏi khởi động: Enzyme không chỉ có vai trò quan trọng đối với các hoạt động sống trong cơ thể sinh vật mà còn có vai trò rất lớn trong đời sống. Hiện nay, enzyme được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau của đời sống, đó là những lĩnh vực nào? Kể tên một số sản phẩm được tạo ra từ ứng dụng enzyme.
Trả lời:
- Enzyme được ứng dụng trong:
+ Công nghiếp thực phẩm: dùng dứa, đu đủ xanh ... để làm mềm thịt nhờ protease, ứng dụng amilase trong sản xuất bánh mì, rượu vang ...
+ Y dược: sản xuất amylase để điều chế thuốc tim mạch, bromelain dùng để giảm đau sau phẫu thuật ...
+ Kĩ thuật di truyền: dựa trên enzyme Taq polymerase nhân bản DNA gọi là kĩ thuật PCR ...
I. Một số ứng dụng của enzyme
Câu hỏi 1: Khái quát vai trò của enzyme trong công nghệ
chế biến thực phẩm. Lấy một số ví dụ minh họa.
Trả lời:
- Trong công nghiệp thực phẩm, các chế phẩm enzyme được sử dụng
với nhiều mục đích khác nhau. Các enzyme được dùng nhiều trong công nghiệp thực
phẩm như protease, cellulase, amylase.
- Enzyme thuộc nhóm protease được dùng trong chế biến thịt, cá
trong ngành công nghiệp chế biến đồ hộp. Enzyme protease còn biến đổi các chất
thải của ngành công nghiệp thực phẩm thành thức ăn dễ tiêu hoá cho vật nuôi.
Ngoài ra, enzyme này cũng được sử dụng rộng rãi trong sản xuất nước mắm, rượu
vang, mứt, nước hoa quả,...
- Enzyme cellulase được dùng để tăng chất lượng thực phẩm, cải
thiện hương vị thực phẩm và làm mềm một số loại thực phẩm có nguồn gốc thực vật.
Enzyme này rất thích hợp trong chế biến thức ăn từ thực vật cho trẻ em, sản xuất
bia...
- Enzyme amylase được sử dụng trong sản xuất bánh mì, kẹo, rượu
vang, bia,...
- Enzyme pectinase được dùng trong sản xuất mứt và nước ép quả.
Câu hỏi 2: Công nghệ enzyme được ứng dụng trong y dược như thế nào? Nêu một số ứng dụng của enzyme trong điều trị bệnh ở người.
Trả lời:
• Trong y dược, công nghệ enzyme được ứng dụng trong
chữa bệnh và chẩn đoán bệnh.
• Một số ứng dụng của enzyme trong điều trị bệnh ở người:
- Sử dụng enzyme glucosidase để chẩn đoán nhanh bệnh tiểu
đường, sử dụng enzyme urease để chẩn đoán nhanh bệnh gout,…
- Sử dụng enzyme amylase để chữa bệnh thiếu enzyme bẩm
sinh; điều chế thuốc điều trị bệnh tim mạch, bệnh thần kinh,…
- Sử dụng enzyme bromelain để làm giảm đau nhanh sau khi
phẫu thuật, giảm đau đối với các trường hợp viêm khớp, chống tụ máu làm giảm
nguy cơ đột quỵ, tăng khả năng hấp thu các loại thuốc,…
- Sử dụng enzyme trypsin và chymotrypsin làm thuốc tiêu
viêm, làm lành vết thương, làm dãn và tiêu biến niêm mạc bị hoại tử, chữa bệnh
viêm tĩnh mạch huyết khối, viêm tụy,…
- Sử dụng enzyme penicillinase chữa dị ứng kháng sinh
bằng cách thủy phân làm giảm nồng độ kháng sinh.
- Sử dụng enzyme nuclease chữa bệnh do virus gây nên
bằng cách phân giải nucleic acid của virus.
Câu hỏi 3: Nêu vai trò của enzyme trong một số công nghệ di truyền.
Trả lời:
- Vai trò quan trọng của enzyme trong kĩ thuật di truyền chính là công nghệ tạo DNA tái tổ hợp. Nhờ các enzyme cắt nối, các nhà khoa học có thể chuyển gene từ loài này sang loài khác, cũng như thay thế hoặc chỉnh sửa các gene trong hệ gene.
II. Triển vọng công nghệ Enzyme trong tương lai
Câu hỏi 1: Em hãy chỉ ra các triển vọng của công nghệ
enzyme trong tương lai.
Trả lời:
- Triển vọng enzyme trong tương lai là ngày càng tăng về quy
mô công nghiệp, tìm kiếm nguồn enzyme mới, sản xuất và sử dụng ở quy mô công
nghiệp, phổ biến rộng rãi hơn. Một số lĩnh vực ứng dụng công nghệ enzyme được
kì vọng là sử dụng enzyme trong cảnh báo và điều trị bệnh, tổng hợp thuốc, xử
lí rác thải nhựa, xử lí ô nhiễm nước ngầm,...
Câu hỏi 2: Con người đang kì vọng có thể sử dụng enzyme để xử lí rác thải nhựa, ô nhiễm nước ngầm. Em hãy phân tích cơ chế hoạt động của enzyme trong việc thực hiện triển vọng đó.
Trả lời:
- Gần đây, các nhà khoa học phát hiện nhóm vi khuẩn có khả năng phân hủy rác thải nhựa do một loại enzyme có trong tế bào, mở ra giải pháp mới cho vấn đề xử lí rác thải nhựa. Triển vọng xử lí ô nhiễm nước ngầm nhờ enzyme oxy hóa do vi khuẩn tạo ra. Các chất gây ô nhiễm nước ngầm khuếch tán vào các ạt chứa trong tế bào vi khuẩn và được vi khuẩn sử dụng làm nguồn dinh dưỡng, phân giải chúng thành chất không độc.
Luyện tập và vận dụng
Luyện tập và vận dụng 1: Hãy liên hệ những lĩnh vực sản xuất và đời sống có ứng dụng các loại enzyme bằng cách hoàn thành bảng theo mẫu sau:
Luyện tập và vận dụng 2: Trong xử lí ô nhiễm môi trường, tại sao nói việc sử dụng enzyme là "công nghệ cuối đường ống"?
Trả lời:
- Trong xử lý ô nhiễm môi trường sử dụng enzym là "công
nghệ cuối đường ống "vì:
+ Người ta thường kết hợp nhiều phương pháp với nhau như hoá học, vật lý, sinh học. Sử dụng emzyme có thể làm kết tủa hoặc hoặc làm thay đổi đặc tính của chất thải, đưa chúng về dạng dễ xử lý hoặc chuyển chất thải thành các sản phẩm có giá trị hơn không gây biến đổi bất thường mà an toàn cho môi trường. Enzyme được sử dụng trong bước sau cùng, sau khỉ chỉ còn lại những rác thải khó xử lí.
Luyện tập và vận dụng 3: Tại sao người ta thường hay ninh xương chung với
quả dứa hoặc quả đu đủ xanh?
Trả lời:
- Trong quả dứa, quả đu đủ xanh có chứa enzyme protease có tác dụng thuỷ phân protein, làm mềm thịt. Do đó, người ta thường hay nấu thịt hoặc xương với dứa hay đu đủ cho thịt nhanh mềm.
Luyện tập và vận dụng 4: Hiện nay, trào lưu sử dụng các chất tẩy rửa thân thiện môi trường đang
được nhiều người quan tâm, trong đó có việc sử dụng rác thải nhà bếp (rác thải
có nguồn gốc thực vật như vỏ dứa, lá sả, vỏ quả chanh, vỏ quả bưởi,…) để làm nước
rửa bát, nước lau sàn. Em hãy tìm hiểu quy trình sản xuất chất tẩy rửa từ các
nguyên liệu nói trên và cho biết cơ sở khoa học của những bước làm đó.
Trả lời:
• Quy trình sản xuất chất tẩy rửa từ rác thải nhà bếp:
- Bước 1. Chọn và xử lí nguyên liệu: Chọn vỏ trái cây,
rau, củ có thành phần tinh dầu như lá sả, rau thơm,… Làm sạch và loại bỏ
các chất bẩn ở nguyên liệu.
- Bước 2. Ủ nguyên liệu lên men: Cho nguyên liệu vào bình
nén chặt, thêm một lượng nước sạch và một cốc nước mía hoặc đường nâu
tự nhiên (lượng nước gấp đôi nguyên liệu). Đậy nắp chặt, tạo môi trường
cho vi sinh vật yếm khí hoạt động.
- Bước 3: Lọc sản phẩm lên men: Sau khoảng 2 – 3 tháng, dùng
vải loại bỏ phần bã thực vật và chiết dung dịch nước tẩy rửa có mùi thơm dễ chịu.
• Cơ sở khoa học của việc sản xuất chất tẩy rửa từ
rác thải nhà bếp: Dịch chiết từ các nguyên liệu như vỏ dứa, lá sả, vỏ
chanh, bưởi có chứa một số enzyme có tác dụng tẩy rửa như nhóm protease có
tác dụng làm sạch chất bẩn có nguồn gốc là protein, amylase làm sạch chất bẩn
có nguồn gốc tinh bột,… Ngoài ra, còn có một số chất hữu cơ khác được tạo ra
trong quá trình ủ có tác dụng làm sạch chất bám bề mặt như ethanol, acid
acetic,…