Ứng dụng enzyme phytase trong sản xuất thức ăn chăn nuôi

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG NGHỆ SINH HỌC
---

BÀI TẬP LỚN
Mơn: CƠNG NGHỆ ENZYME

CHỦ ĐỀ:
ỨNG DỤNG CỦA ENZYME PHYTASE TRONG
THỨC ĂN CHĂN NI

GVHD: NGUYỄN THỊ NAM PHƯƠNG
NHĨM: 99
SINH VIÊN THỰC HIỆN:
QTTT - 2008190440

TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12 NĂM 2021


BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG NGHỆ SINH HỌC
---

BÀI TẬP LỚN
Mơn: CƠNG NGHỆ ENZYME

CHỦ ĐỀ:
ỨNG DỤNG CỦA ENZYME PHYTASE TRONG
THỨC ĂN CHĂN NI

GVHD: Nguyễn Thị Nam Phương
Nhóm: 99
Sinh viên thực hiện:
QTTT
MSSV: 2008190440
Số ĐT: ……………
Email: ……………


TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12 NĂM 2021MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH
1.

ĐẶT VẤN ĐỀ...............................................................................................................1

1.1.

Lí do chọn đề tài..........................................................................................................1

1.2.

Mục đích và nội dung nghiên cứu.............................................................................1

1.2.1.

Mục đích nghiên cứu..............................................................................................1

1.2.2.

Nội dung nghiên cứu...............................................................................................2

2.

TỔNG QUAN..............................................................................................................2

2.1.

Thức ăn chăn ni.......................................................................................................2

2.2.

Acid phytic...................................................................................................................3

2.3.

Enzyme phytase...........................................................................................................4

2.3.1.

Nguồn gốc................................................................................................................4

2.3.2.

Nguồn thu................................................................................................................4

2.3.3.

Cấu trúc....................................................................................................................5

2.3.4.

Phân loại..................................................................................................................5

2.3.5.

Tính chất vật lý........................................................................................................7

2.3.6.

Tính chất hóa học....................................................................................................8

2.3.7.

Ứng dụng của enzyme phytase...............................................................................8

3.
QUY TRÌNH ỨNG DỤNG CỦA ENZYME PHYTASE TRONG THỨC ĂN
CHĂN NI...............................................................................................................................9
3.1.

Đối tượng và phương pháp nghiên cứu....................................................................9

3.2.

Quy trình ứng dụng của enzyme phytase trong thức ăn chăn nuôi......................9

3.3.

3.2.1.

Yêu cầu đối với enzyme phytase.................................................................9

3.2.2.

Quy trình sản xuất thức ăn chăn ni.......................................................9

3.2.3.

Cơ chế tác động của enzyme phytase.......................................................11

3.2.4.

Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme phytase............................12

Vai trị và ý nghĩa của enzyme phytase...................................................................13

3.3.1.

Vai trò của enzyme phytase...................................................................................13

3.3.2.

Ý nghĩa của việc sử dụng enzyme phytase...........................................................14

4.

HOẠT TÍNH PHYTASE..........................................................................................14

5.

KẾT LUẬN................................................................................................................14

TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................................16
Tài liệu tiếng anh..................................................................................................................16
Tài liệu tiếng việt...................................................................................................................16
Tài liệu internet.....................................................................................................................17


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1 Cấu trúc acid phytic................................................................................3
Hình 2. Liên kết giữa acid phytic với khoáng chất, protein và tinh bột..............4
Hình 3. Tổng quan về Phytase thương mại.......................................................5
Hình 4. Cấu trúc phytase....................................................................................5
Hình 5. Phân loại các phytase dựa trên carbon trong vịng myo-inositol của
phytate mà tại đó q trình dephosphoryl hóa được bắt đầu..............................6
Hình 6. Giá trị pH và nhiệt độ tối ưu của phytase được sản xuất từ nguồn thu
khác nhau theo các nhà sản xuất khác nhau.......................................................8
Hình 7. Quy trình sản xuất thức ăn chăn ni có bổ sung phytase...................10
Hình 8. Quá trình thủy phân acid phytic (phytate) bởi phytase thành inositol,
phosphate và các nguyên tố hóa trị hai khác. Việc loại bỏ các nhóm phosphat
bằng phytase dẫn đến việc giải phóng kim loại (khống đa, vi lượng), các
enzym liên kết kim loại và protein...................................................................12
Hình 9. Sự thủy phân phytate của các loại phytase khác nhau.........................12


1. ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1. Lí do chọn đề tài
Chăn ni là ngành có vị trí quan trọng và là ngành kinh tế sản xuất chính trong
nền nơng nghiệp ở nước ta. Tuy nhiên, hiện nay ngành chăn ni cịn gặp nhiều khó

khăn, thách thức gây ảnh hưởng khơng nhỏ đến người chăn ni nói riêng và sự phát
triển kinh tế bền vững của nước ta nói chung. Một trong những thách thức đó chính là
việc sử dụng thức ăn chăn nuôi đã và đang không được hiệu quả. Như chúng ta đã
biết, thức ăn chăn nuôi chiếm khoảng 70% giá thành sản phẩm chăn nuôi. Giá thức ăn
tăng cao mà lượng thức ăn tiêu tốn cho chăn nuôi lại lớn làm cho chí phí sản xuất tăng
trong khi hiệu suất chăn nuôi lại kém. Hơn nữa, nguyên liệu để sản xuất thức ăn chăn
nuôi đang bị cạnh tranh gây gắt với các ngành công nghiệp khác. Đây được coi là một
trong những thách thức lớn đối với ngành chăn nuôi. Và nếu như chi phí cho việc sử
dụng thức ăn chăn ni giảm hay nói cách khác việc sử dụng thức ăn chăn ni có
hiệu quả, làm tăng hiệu suất chăn ni thì sẽ tạo điều kiện cho ngành chăn nuôi phát
triển bền vững và làm tăng lợi nhuận cho người chăn nuôi.
Một trong những giải pháp tối ưu để giải quyết vấn đề này là bổ sung thêm
enzyme vào thức ăn chăn nuôi: Phytase, protease, xylanases, β-glucanases,
cellulases,...như một chất phụ gia nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm. Và trong bài
nghiên cứu này em sẽ tập trung tìm hiểu về vai trò và ứng dụng của enzyme phytase
trong thức ăn chăn ni. Vì trong thành phần trong thức ăn chăn ni chủ yếu có
nguồn gốc từ protein thực vật như các loại ngũ cốc, hạt của các cây họ đậu,… mà các
loại thực vật này dự trữ nhiều acid phytic - yếu tố kháng dinh dưỡng (ANF). Do đó,
enzyme phytase được bổ sung vào để thủy phân acid phytic, làm giảm hiệu lực tính
kháng dưỡng của thức ăn, tăng giá trị dinh dưỡng, cải thiện q trình tiêu hóa của vật
ni và từ đó làm tăng hiệu quả sử dụng thức ăn. Không những vậy, việc bổ sung
enzyme phytase còn giúp giải quyết một vấn đề nan giải khác trong ngành chăn ni,
đó là giảm thiểu ơ nhiễm mơi trường từ phân vật nuôi.
Khi bổ sung enzyme phytase vào thức ăn chăn nuôi chắn chắn sẽ làm cho thức
ăn chăn nuôi mới được tạo ra mang chất lượng cao, nổi trội hơn sản phẩm cũ. Và đó
chính là lí do em chọn đề tài “Ứng dụng của enzyme phytase trong thức ăn chăn
ni”.
1.2. Mục đích và nội dung nghiên cứu
1.2.1. Mục đích nghiên cứu
-

Xác định được vai trị, ý nghĩa và ứng dụng của enzyme phytase.
1


-

Chỉ ra được công đoạn và tác dụng của enzyme phytase trong quy
trình sản xuất thức ăn chăn ni.

-

Dự đốn sự phát triển của công nghệ enzyme trong tương lai.

1.2.2. Nội dung nghiên cứu
-

Tìm hiểu tổng quan về thức ăn chăn ni, acid phytic và enzyme
phytase.

-

Quy trình ứng dụng enzyme phytase trong thức ăn chăn ni.

-

Hoạt tính enyme phytase.

-

Sự phát triển của công nghệ enzyme trong tương lai.

2. TỔNG QUAN
2.1. Thức ăn chăn nuôi
Thức ăn chăn nuôi là những sản phẩm thức ăn (có thể ở dạng tươi, sống hoặc đã
qua chế biến, bảo quản) mà vật nuôi được cho ăn, uống nhằm cung cấp các chất dinh
dưỡng cần thiết để duy trì sự sinh trưởng, phát triển và sản xuất sản phẩm của vật
ni.
Thức ăn chăn ni có thể chiếm tới 70% tổng chi phí sản xuất. Do đó, nó là yếu
tố quan trọng quyết định chi phí sản xuất cũng như lợi nhuận thu được của người chăn
nuôi. Sự đổi mới khoa học chính là giải pháp tiên quyết đối với tương lai của dinh
dưỡng động vật nói riêng và ngành chăn ni nói chung. Và với sự phát triển của nền
nơng nghiệp hiện đại thì chất lượng của các sản phẩm thức ăn chăn nuôi ngày càng
được cải thiện.
Người ta có thể bổ sung vào thức ăn chăn ni các phụ gia có giá trị dinh dưỡng
trong quá trình chế biến, xử lý nhằm duy trì hoặc cải thiện đặc tính nào đó của thức ăn
chăn ni nhưng vẫn phải đảm bảo an tồn cho vật ni. Bởi vì, nếu thức ăn chăn
ni bị ơ nhiễm có thể ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe, năng suất của vật ni cũng
như sự an tồn của thực phẩm có nguồn gốc động vật. Vì vậy, an tồn thức ăn chăn
nuôi là một trong những mối quan tâm lớn của các nhà sản xuất thức ăn và người chăn
nuôi.
Dưới áp lực kinh tế ngày càng tăng, đòi hỏi thức ăn chăn nuôi phải được sử dụng
hiệu quả hơn. Thị trường gần đây các xu hướng đã cho thấy rõ ràng rằng việc sử dụng
các enzym làm chất phụ gia bổ sung vào trong thức ăn chăn nuôi giúp cải thiện tiêu

2


hóa và hấp thu các chất dinh dưỡng sẵn có từ khẩu phần ăn của vật nuôi mà vẫn đảm
bảo an tồn cho vật ni. Vì vốn dĩ enzyme là chất xúc tác sinh học khơng độc hại và

có hoạt lực xúc tác mạnh.
2.2. Acid phytic

Hình 1 Cấu trúc acid phytic
Acid phytic (myo-inositol, 1,2,3,4,5,6-hexakisphosphate) còn được gọi
là inositol hexakisphosphat (IP6) hoặc inositol polyphosphat, có cơng thức tổng qt
là C6H18O24P6.
Acid phytic là ester của rượu inositol và acid phosphoric. Ở pH sinh lý, phosphat
bị ion hóa một phần, tạo thành anion phytate. Cấu trúc hóa học của acid phytic rất ổn
định, hàm lượng phosphate cao do đó tích điện âm và có phổ pH rộng.
Acid phytic là hợp chất dự trữ phospho trong nhiều loại ngũ cốc (gạo, lúa mạch,
mè,..), hạt của các cây họ đậu,…cho động vật ăn và nó đóng vai trị là nguồn inositol
chính. Nồng độ acid phytic trong các thành phần có nguồn gốc thực vật khác nhau tùy
thuộc vào các bộ phận của cây được sử dụng.
Acid phytic có khả năng tạo phức chặt chẽ với các ion kim loại tạo nên các muối
(phytate, phytin) và các hợp chất khác như acid amin, protein. Và nó được coi là một
yếu tố kháng dưỡng, tác động kháng dưỡng của acid phytic và các dạng muối của nó
như là:
-

Acid phytic là chất chelate hóa mạnh của các cation, gây ra sự thiếu hụt các
khoáng chất như canxi, sắt, kẽm và magnesi khi có mặt dư thừa.
Làm tăng thất thoát các nguồn khoáng nội sinh như Na + ảnh hưởng đến việc hấp
thụ chất dinh dưỡng.
Ức chế các enzyme như trypsin, pepsin và α-amylase làm giảm khả năng tiêu hóa
protein, tinh bột.
Giảm hiệu quả sử dụng protein.

3

-

Tăng bài tiết enzyme tiêu hóa và chất nhầy mucin, làm tăng sự hao hụt, giảm sự
tái hấp thụ của các acid amin nội sinh bài tiết trong ruột non.

Hình 2. Liên kết giữa acid phytic với khoáng chất, protein và tinh bột
2.3. Enzyme phytase
Nhiều loại enzym khác nhau đã được sử dụng để cải thiện hiệu suất sử dụng thức
ăn chăn nuôi và giải quyết đồng thời nhiều vấn đề thực tế khác nhau trong việc sử
dụng thức ăn chăn ni và enzyme phytase chính là một trong số các enzyme đó.
2.3.1. Nguồn gốc
Phytase (Myo-inositol (1,2,3,4,5,6) hexakisphosphate phosphohydrolases) là một
loại phosphatase, là enzym xúc tác cho quá trình thủy phân acid phytic loại bỏ
orthophosphat thành phospho-myo-inositol và giải phóng 6 phân tử phosphat vơ cơ.
Trong tự nhiên, Phytase có thể được tìm thấy trong thực vật (Các loại ngũ cốc,
các loại đậu, hạt đang nảy mầm hoặc trong hạt phấn,…), mô động vật (Từ thận, máu
dê, máu các động vật có xương sống bậc thấp, đường ruột của heo, bị,..), vi sinh vật
(vi khuẩn kị khí ở dạ cỏ động vật nhai lại, Staphylococcus, Pseudomonas spp,
Bacillus subtilis, E.coli, Aspergillus spp, Penicillum spp,…) và kể cả con người.
2.3.2.Nguồn thu
Phytase được thu nhận từ các nguồn khác nhau ln có những đặc tính riêng
biệt, phù hợp với sinh lý của từng loại vật nuôi và các thành phần đa dạng của thức ăn.
Enzyme phytase có thể được thu nhận từ thực vật, động vật nhưng tiềm năng
nhất vẫn là từ vi sinh vật như: nấm Aspergillus, B. subtilis, E. coli, các chủng
Pseudomonas, Klebsiella,….Phytase từ các vi khuẩn gram âm là các protein nội bào,

4

còn từ các vi khuẩn gram dương là các protein ngoại bào. Và phần lớn phytase sản
xuất thương mại đều chủ yếu tập trung từ nấm Aspergillus niger - loại nấm mốc sản
xuất phytase nấm có hoạt tính cao nhất.
Sự phát triển của kỹ thuật di truyền đã cho phép tạo ra các dòng phytase tái tổ
hợp hay kỹ thuật chuyển gen ở vi khuẩn làm cho các enzyme phytase được sản xuất
mang các đặc tính đặc biệt, độ bền với sự thủy phân protein cao, hiệu quả xúc tác tốt,
có thể được biểu hiện và sản xuất với số lượng lớn trong các dịng vi khuẩn an tồn và
có tiềm năng thay thế enzyme phytase từ nấm.

Hình 3. Tổng quan về Phytase thương mại
2.3.3. Cấu trúc

Hình 4. Cấu trúc phytase
Phytase là một loại phosphatase có khả năng xúc tác cho phản ứng thủy phân
từng bước acid phytic thành myo-inositol, các nhóm phosphate (Pi) và các myoinositol phosphate trung gian (IP5, IP4, IP3, IP2, IP1). Các loại phytase khác nhau sẽ có
cấu tạo khác nhau.
2.3.4. Phân loại

5


 Dựa trên vị trí cắt nhóm phosphate đầu tiên trong vịng myo-inositol của q
trình khử phosphoryl hóa acid phytic:
 Myo-inositolhexakisphosphate-3-phosphohydrolase

hay

3-phytase

(EC. 3.1.3.8): Thủy phân liên kết ester tại vị trí thứ 3 của myoinositolhexakisphosphate thành D-myo-Ins 1,2,4,5,6 - pentakisphosphate và

orthophosphate. Đây là dạng thường gặp đối với phytase từ vi sinh vật.
 Myo-inositolhexakisphosphate-6-phosphohydrolase

hay

6-phytase

(EC. 3.1.3.26): Thủy phân liên kết ester tại vị trí thứ 6 của myoinositolhexakisphosphate thành D-myo-Ins 1,2,3,4,5 - pentakisphosphate
và orthophosphate. Đây là dạng thường gặp đối với phytase từ thực vật.


Myo-inositolhexakisphosphate-5-phosphohydrolase hay 5-phytases
(EC 3.1.3.72).

Hình 5. Phân loại các phytase dựa trên carbon trong vòng myo-inositol của
phytate mà tại đó q trình dephosphoryl hóa được bắt đầu
 Dựa trên pH hoạt động tối ưu:
 Phytase ưa acid: Thể hiện q trình dephosphoryl hóa phytate tối đa ở
khoảng pH 5.
 Phytase ưa kiềm: Thể hiện q trình dephosphoryl hóa phytate tối đa
ở khoảng pH 8.
 Phytase trung tính.
 Dựa vào cấu hình trung tâm hoạt động và cơ chế xúc tác:

6


 Histidine acid phosphatase (HAP) phytases.
 β-propeller phytase (BPP).
 Cysteine phosphatases hoặc Purple acid phosphatase (PAP) phytase.

2.3.5. Tính chất vật lý
-

Phytase có trọng lượng phân tử cao từ 40 - 500kDa. Phytase của vi khuẩn hầu
hết có trọng lượng phân tử nhỏ hơn phytase của nấm.

-

Enzyme phytase có tính ổn nhiệt, hoạt tính cao ở nhiệt độ 50 - 70oC.

-

Ngoại trừ một số phytase vi khuẩn, đặc biệt là các phytase thuộc chi Bacillus
và Enterobacter cũng như một số phytase thực vật, thì tất cả các enzyme
phytase có pH tối ưu trong khoảng 4 - 6 và hầu hết phytase từ vi sinh vật có
pH 4.5 - 5.6, từ thực vật pH 4 - 7.5.

-

Mặc dù các phytase thường cho thấy hoạt động tối đa trong cùng một phạm vi
pH, nhưng cấu hình hoạt động pH của chúng có thể khác nhau đáng kể.

-

Các phytase khác nhau có giá trị pH và nhiệt độ tối ưu khác nhau tùy thuộc
vào nguồn thu nhận là từ loài thực vật, động vật, vi sinh vật nào.

7

Hình 6. Giá trị pH và nhiệt độ tối ưu của phytase được sản xuất từ nguồn thu
khác nhau theo các nhà sản xuất khác nhau.
2.3.6. Tính chất hóa học
-

Phytase là một phân tử có bản chất là protein bao gồm các nhóm phosphate
liên kết với vitamin inositol.

-

Phytase là enzyme xúc tác phản ứng cắt đứt liên kết giữa các nhóm phosphate
và inositol trong phytate.
2.3.7.Ứng dụng của enzyme phytase
-

Cơng nghiệp thức ăn chăn nuôi: Làm phụ gia thức ăn chăn nuôi, điều
chỉnh khiếm khuyết của nguyên liệu để cải thiện dinh dưỡng phospho,
nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm thiểu ô nhiễm phospho từ phân
động vật.

8


-

Nơng nghiệp: Tăng độ phì nhiêu cho đất, cải thiện sự phát triển và dinh
dưỡng của thực vật, tăng năng suất cây trồng.

-

Công nghiệp thực phẩm:
 Là một chất chống oxy hóa trong các sản phẩm thực phẩm.
 Làm tăng giá trị của nguyên liệu tự nhiên, cải thiện dinh dưỡng của
con người đối với các khoáng chất vi lượng thiết yếu trong thực phẩm
có nguồn gốc thực vật: Làm bánh mì giàu sắt, phospho, protein dễ
tiêu, rút ngắn được q trình lên men bánh mì, gia tăng thể tích bánh,
cải thiện dinh dưỡng của bánh mì,….

-

Kỹ thuật di truyền: Ứng dụng chuyển gen phytase.

-

Y dược: Kiểm soát bệnh đái tháo đường, xơ vữa động mạch, tim mạch
vành, kháng lại virus gây suy giảm miễn dịch (HIV), chống sâu răng,…

3. QUY TRÌNH ỨNG DỤNG CỦA ENZYME PHYTASE TRONG THỨC
ĂN CHĂN NUÔI
3.1. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
-

Đối tượng nghiên cứu:
 Enzyme phytase.
 Thức ăn chăn nuôi

-

Phương pháp nghiên cứu: Tham khảo, chọn lọc, đọc và phân tích các tài
liệu nghiên cứu (Sách, giáo trình, các bài báo, tạp chí, luận văn, khóa

luận,…) có liên quan đến enzyme phytase và ứng dụng của enzyme
phytase trên google scholar, sciencedirect, pubmed và các trang mạng có
đi .org, .gov, edu,…

3.2. Quy trình ứng dụng của enzyme phytase trong thức ăn chăn nuôi
3.2.1. Yêu cầu đối với enzyme phytase
-

Đã được kiểm nghiệm an toàn đối với vật ni.

-

Có khả năng thủy phân acid phytic một cách nhanh chóng và hiệu quả.

-

Có khả năng hoạt động dưới điều kiện pH thấp trong hệ tiêu hóa và chịu
được nhiệt độ cao trong quá trình chế biến thức ăn chăn nuôi.
9


3.2.2.Quy trình sản xuất thức ăn chăn ni

Hình 7. Quy trình sản xuất thức ăn chăn ni có bổ sung phytase
Enzyme Phytase được bổ sung vào thức ăn chăn nuôi như là một chất phụ gia
thực phẩm an toàn cho vật nuôi. Sử dụng enzyme để chuẩn bị thức ăn cho gia súc có
thể tiến hành theo 2 cách:
-

Thêm trực tiếp enzyme vào thức ăn trước khi cho vật nuôi dùng.

-

Dùng enzyme để xử lý sơ bộ, phối trộn vào thức ăn.

Có thể thấy, việc thêm trực tiếp enzyme vào thức ăn tuy có vẻ đơn giản nhưng
cách này chưa thực sự hiệu quả. Thay vào đó, việc dùng enzyme để xử lý sơ bộ, phối
trộn vào thức ăn như trên quy trình ở hình 7 sẽ có lợi hơn, có thể dễ dàng tạo điều kiện
thích hợp về pH, nhiệt độ để enzyme phytase hoạt động mạnh hơn, do đó hiệu suất
phân giải acid phytic trong thức ăn cao hơn.

10


Hầu hết các phytase được sử dụng làm chất phụ gia bổ sung vào thức ăn chăn
nuôi ngày nay đều thuộc nhóm histidine acid phosphatase (HAP) phytases. Hiệu quả
của việc bổ sung phytase thay đổi tùy theo nguồn sản xuất phytase, loại nguyên liệu
để sản xuất thức ăn dự trữ nhiều hay ít acid phytic, loại vật ni, trọng lượng, khẩu
phần, mức ăn, tần suất cho ăn, nguồn phytase, lượng phytase bổ sung và tình trạng
sinh lý của vật ni. Do đó, cần xác định được liều lượng enzyme phytase thích hợp
để bổ sung vào thức ăn chăn ni thì mới phát huy hết tác dụng của phytase.
3.2.3.Cơ chế tác động của enzyme phytase
Enzyme phytase có nhiều cơ chất đặc trưng như ADP, ATP, p-nitrophenyl
phosphate, phenyl phosphate, fructose 1,6 - bisphosphat, glucose 6-phosphat, αglycerophosphat, β-glycerophosphat và 3-phosphoglycerat. Các cơ chất này khơng có
cấu trúc tương tự acid phytic nhưng đều được thủy phân bởi phytase. Enzyme phytase
phù hợp với nhiều cơ chất thì có tính đặc hiệu thấp với acid phytic và ngược lại,
phytase có lượng cơ chất đặc hiệu thấp thì có hoạt độ cao hơn.
Sự giải phóng phospho từ acid phytic (phytate) xảy ra thông qua sự phân cắt tuần
tự của các nhóm phosphat để tạo ra chất trung gian inositol phosphate và myoinositol. Vị trí của nhóm phosphat bị phân cắt đầu tiên tùy thuộc vào tính đặc hiệu của
phytase:

-

Phytase loại bỏ nhóm phosphoryl từ acid phytic bằng cách từng bước xúc tác
q trình loại bỏ nhóm phosphat.

-

Sự loại bỏ nhóm phosphat bắt đầu với acid phytic phosphoryl hóa đầy đủ
(IP6), theo sau đó là các IP tiếp theo theo thứ tự giảm dần (IP5, IP4,…): Sự
biến đổi trong chuỗi phản ứng inositol hexakisphosphat (IP 6) → Inositol (I)
cho thấy rằng sự khử phosphoryl hóa IP 6 nói chung hạn chế việc loại bỏ nhóm
phosphat khỏi I (1,2,5,6)P4 (phản ứng thứ ba từ đầu của thủy phân liên kết
phosphat trong acid phytic). Tính kháng dưỡng của acid phytic là do anions
acid phytic (IP6-3), liên kết với các ion kim loại, acid amin và protein tích điện
dương. Dưới tác dụng của phytase sẽ làm giảm liên kết của các ion kim loại,
acid amin và protein với các anion IP (6-3), giúp cho hàm lượng các chất dinh
dưỡng có trong thức ăn tăng lên.

-

Trong điều kiện lý tưởng, một sự thủy phân hoàn chỉnh sẽ cho ra một myoinositol, phosphat, acid amin, khoáng đa và vi lượng và các chất dinh dưỡng
khác liên kết với aicd phytic.

11


Sự ức chế khởi đầu dephosphoryl hóa khơng liên quan đến cơ chế tác động của
enzyme, mà có thể là do hoạt động của phytase không đủ hoặc lượng phytate có sẵn
thấp.

Hình 8. Q trình thủy phân acid phytic (phytate) bởi phytase thành inositol,
phosphate và các nguyên tố hóa trị hai khác. Việc loại bỏ các nhóm phosphat
bằng phytase dẫn đến việc giải phóng kim loại (khống đa, vi lượng), các enzym
liên kết kim loại và protein.

Hình 9. Sự thủy phân phytate của các loại phytase khác nhau
3.2.4.Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme phytase
-

pH, nhiệt độ: Có thể làm tăng tốc độ phản ứng nhưng nó cũng có thể làm
bất hoạt enzyme phytase. Q trình sản xuất thức ăn chăn nuôi phải trải
qua công đoạn ép viên ở nhiệt độ cao từ 60 - 95 oC (Tùy thuộc vào hệ
thống làm mát), phytase phải tiếp xúc với nhiệt độ tạo viên trong khoảng
vài giây đến vài phút, do đó sự bền nhiệt của enzyme phytase là một yếu

12


tố quan trọng để ứng dụng làm chất phụ gia trong thức ăn chăn nuôi,
enzyme phytase phải chịu được nhiệt độ cao trong quá trình ép viên.
-

Các ion kim loại: Có thể kìm hãm (Ba 2+, Cd2+, Co2+, Cr3+, Cu2+, Hg2+,
Mn2+) hoặc hoạt hóa (Ca2+, Zn2+, Fe2+, Mg2+) sự hoạt động của enzyme
phytase. Các ion kim loại nặng ở nồng độ nhất định có thể gây biến tính
và kìm hãm khơng thuận nghịch enzyme. Các enzyme phytase khác nhau
thì sự ảnh hưởng của ion kim loại lên hoạt tính enzyme cũng khác nhau.

-

Ngồi ra, nồng độ enzyme phytase trong mơi trường và nồng độ cơ chất
phytate cũng ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme phytase.

-

Tỷ lệ enzyme/cơ chất và thời gian thủy phân đóng vai trị quyết định đến
hiệu quả của q trình thủy phân.

3.3. Vai trị và ý nghĩa của enzyme phytase
3.3.1. Vai trò của enzyme phytase
Phospho là một phần quan trọng trong chế độ ăn của gia cầm và gia súc, là một
khống chất cần cho sự hình thành và duy trì cấu trúc của xương và có liên quan đến
nhiều q trình trao đổi chất. Do đó, nếu phospho ở dạng acid phytic không được hấp
thu hiệu quả sẽ có thể dẫn đến thiếu hụt phospho, chán ăn dẫn đến tăng trọng thấp, rối
loạn chân, gây khó khăn trong việc vận động của vật nuôi, làm tăng tỷ lệ gãy xương
và giảm khả năng sinh sản. Do đó, enzyme phytase được bổ sung vào để:
- Làm giảm hiệu lực tính kháng dưỡng: Thành phần trong thức ăn chăn ni chủ
yếu có nguồn gốc từ protein thực vật dự trữ nhiều acid phytic. Mà acid phytic
có khả năng tạo phức chặt chẽ với các ion kim loại tạo nên các muối (phytate,
phytin) và các hợp chất khác như acid amin, protein gây ức chế các enzyme
tiêu hóa, ngăn cản sự hấp thu các chất này ở vật ni. Vì thế, acid phytic được
coi là một yếu tố kháng dinh dưỡng trong thức ăn chăn ni. Do đó, enzyme
phytase được bổ sung vào để thủy phân acid phytic.
-

Giảm ô nhiễm mơi trường: Phytase có trong động vật khơng đóng vai trị
quan trọng trong việc tiêu hóa phytate. Do đó, chúng chỉ có thể tiêu hóa một
phần phytate mà nếu khơng bổ sung enzyme phytase để xúc tác tiêu hóa thì
phần lớn phytate sẽ bị thải ra ngồi mà khơng được vật nuôi hấp thu sẽ làm
cho vật nuôi thiếu phospho và gây ô nhiễm phospho trong phân vật nuôi.

13


-

Thay thế các nguồn phospho vô cơ đắt tiền được bổ sung vào bằng cách làm
tăng hấp thụ phospho vô cơ trong cơ thể vật ni do đó làm tăng phát triển
xương và giảm nhu cầu sử dụng phospho vô cơ cũng như phosphat canxi.

-

Làm tăng khả năng hấp thu calcium, phospho hữu cơ, các nguyên tố khoáng
(Fe, Cu, Zn,…), khả năng tiêu hóa acid amin, protein và các hợp chất khác.

-

Giúp tiêu hóa chất xơ trong thức ăn được tốt hơn, hạn chế các tác hại do
chất xơ gây ra, giải phóng được một phần năng lượng, protein và các acid
amin thặng dư, giúp tiết kiệm được các acid amin khi bổ sung vào khẩu phần
ăn của vật nuôi.

-

Đối với hệ vi sinh vật đường ruột: làm gia tăng khả năng tiêu hóa thức ăn ở
ruột non, giảm độ nhớt trong đường tiêu hóa, do vậy làm giảm quá trình lên
men vi sinh ở ruột già, duy trì quá trình thẩm thấu khi vật ni bị tiêu chảy.
Cải thiện mơi trường đường ruột của vật ni.

-

Tăng giải phóng myo-inositol (Inositol): Giúp giảm thiểu nhu cầu tổng hợp
myo-inositol và tiết kiệm năng lượng được sử dụng trong quá trình tổng hợp,
thay vào đó vật ni có thể sử dụng nguồn năng lượng này cho sự tăng
trưởng.
3.3.2. Ý nghĩa của việc sử dụng enzyme phytase

Sử dụng enzyme phytase trong chăn nuôi chẳng những thân thiện với mơi trường
mà nó cịn có ý nghĩa kinh tế quan trọng:
 Tận dụng tối đa nguồn dinh dưỡng có trong nguyên liệu sản xuất.
 Làm giảm tiêu tốn, tăng hiệu quả sử dụng thức ăn, cải thiện tốc độ tăng
trưởng và cũng như nâng cao hiệu suất chăn ni và giảm chi phí sản xuất.
 Tạo điều kiện thuận lợi cho ngành chăn nuôi phát triển bền vững và làm tăng
lợi nhuận cho người chăn ni.
4. HOẠT TÍNH PHYTASE
Đơn vị hoạt tính phytase được biểu thị bằng FTU, PU hay PTU tuỳ theo hãng
sản xuất. Một đơn vị phytase là lượng enzyme phytase có thể giải phóng ra 1mmol
orthophosphate (Pi) từ sodium phytate ở 37OC, pH = 5, trong 1 phút.

Trong đó:

14


A: Nồng độ phospho suy ra từ đường chuẩn (nmol).
V: Thể tích dung dịch phospho trước khi cho thuốc thử .
L: Độ pha lỗng enzyme.
0.5: Thể tích enzyme cho vào phản ứng.
m: Khối lượng chế phẩm enzyme phân tích.
t: Thời gian phản ứng (1 phút).

5. KẾT LUẬN
Dân số thế giới ngày càng tăng kéo theo đó là nhu cầu tiêu thụ thịt và các sản
phẩm chăn nuôi khác cũng ngày càng gia tăng đã góp phần vào sự tăng trưởng của
ngành thức ăn chăn ni tồn cầu. Đây cũng là động lực để ngành chăn nuôi mở rộng
quy mô và phát triển theo hướng quy mô trang trại lớn như hiện nay. Do đó, việc bổ
sung enzyme phytase vào thức ăn chăn ni chính là một giải pháp tối ưu chẳng
những mang lại nhiều lợi ích kinh tế, tiết kiệm được chi phí thức ăn, tăng hiệu suất
chăn ni mà cịn giảm bớt nguy cơ ơ nhiễm từ nguồn phân thải ra môi trường, giúp
ngành chăn nuôi phát triển bền vững, phù hợp với xu hướng phát triển theo hướng
hiện đại và hơn hết hiệu quả của phytase đã được chứng minh qua nhiều nghiên cứu.
Nhìn chung, thị trường phytase toàn cầu ở thời điểm hiện tại đang ngày một gia
tăng. Sự tăng trưởng nhanh chóng này là do gia tăng số lượng các sản phẩm phytase
thương mại. Trên thị trường hiện nay, có đa dạng các loại enzyme phytase với các cơ
chế và ứng dụng khác nhau. Do vậy, cần phải hiểu biết và nắm rõ toàn diện được
những đặc tính và cơ chế của các loại phytase khác nhau cũng như loại thức ăn cần bổ
sung enzyme là gì, các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt lực của phytase,…. để có thể chọn
lựa ứng dụng loại phytase phù hợp một cách tối ưu nhất đối với từng loại vật ni.
Với sự tiến bộ như hiện nay thì trong tương lai, ngành công nghiệp thức ăn chăn
nuôi sẽ ngày càng sử dụng các công thức khoa học hơn cũng như áp dụng triệt để
công nghệ sinh học vào sản xuất để có thể tận dụng tối đa dinh dưỡng từ các nguồn
nguyên liệu sẵn có và tạo ra các sản phẩm có chất lượng cao trên thị trường nhằm giúp
người chăn nuôi nâng cao năng suất cũng như lợi nhuận chăn ni.
Mặc dù, có rất nhiều ứng dụng triển vọng tạo cơ hội cho enzyme phytase cũng
như ngành sản xuất thức ăn chăn nuôi phát triển nhưng song song với đó cũng có
khơng ít khó khăn, trở ngại như enzyme có thể bị bất hoạt ở nhiệt độ cao trong q
trình ép viên và có thể bị mất hoạt tính trong q trình bảo quản,…Hay làm sao để sản
xuất các sản phẩm phytase giá rẻ, phù hợp với sinh lý của các giống vật nuôi cũng như

15

các mơ hình chăn ni đặc thù. Do đó, cần có giải pháp để đổi mới nhằm đáp ứng
những khó khăn, thử thách và cải biến nó làm nền tảng, động lực cho sự phát triển của
công nghệ enzyme như enzyme có thể điều nhiệt, chịu nhiệt cao, cố định enzyme
phytase trên zeolit được biến tính bằng ion sắt (II),…Đặc biệt, sử dụng phytase liều
cao (super- dosing) đang là một xu hướng toàn cầu nhằm cải thiện và nâng cao hiệu
quả chăn ni. Phytase liều cao có thể dẫn đến sự loại phosphoryl hồn tồn và đẩy
nhanh q trình phân rã phytate và tăng cường giải phóng myo-inositol.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng anh
[1]. R. Greiner and U. Konietzny (2011). Chapter 5. Phytases: Biochemistry,
Enzymology and Characteristics Relevant to Animal Feed Use. Enzymes
in farm animal nutrition, 96-128.
[2]. Wolfgang Aehle (2007). Enzymes in industry: Production and
applications.
[3]. Yao, M. Z., Zhang, Y. H., Lu, W. L., Hu, M. Q., Wang, W., & Liang, A. H.
(2012). Phytases: crystal structures, protein engineering and potential
biotechnological applications. Journal of Applied Microbiology, 112(1),
1-14.
[4]. Daniel Menezes-Blackburn and Ralf Greiner (2015). Chapter 4. Enzymes
Used in Animal Feed: Leading Technologies and Forthcoming
Developments. Functional Polymers in Food Science, Scrivener
Publishing LLC, 47-73.
[5]. Dos Santos, T. T., O'Neill, H. V. M., González-Ortiz, G., CamachoFernández, D., & López-Coello, C. (2017). Xylanase, protease and
superdosing phytase interactions in broiler performance, carcass yield and
digesta transit time. Animal Nutrition, 3(2), 121-126.
[6]. Spier, M. R., Rodrigues, M., Paludo, L., & Cerutti, M. L. (2018). Chapter
5 - Perspectives of phytases in nutrition, biocatalysis, and soil

16


stabilization. In Enzymes in Human and Animal Nutrition (pp. 89-104).
Academic Press.
[7]. Romano, N., & Kumar, V. (2018). Chapter 4. Phytase in animal feed.
In Enzymes in Human and Animal Nutrition (pp. 73-88). Academic Press.
[8]. Sharma, A., Ahluwalia, O., Tripathi, A. D., Singh, G., & Arya, S. K.
(2020). Phytases and their pharmaceutical applications: Minireview. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 23, 101439.
[9]. Kryukov, V. S., Glebova, I. V., & Zinoviev, S. V. (2021). Reevaluation of
Phytase Action Mechanism in Animal Nutrition. Biochemistry
(Moscow), 86(1), S152-S165.
Tài liệu tiếng việt
[10].
Đặng Thị Thu và cộng sự (2012). Công nghệ Enzym, NXB Khoa
học và Kỹ thuật Hà Nội.
[11].
Phan Thị Thu Mai (2012). Phân lập tuyển chọn vi sinh vật sinh
enzym phytase, luận văn ThS. Sinh học.
[12].
Bùi Xuân Đông và cộng sự (2015). Cơng nghệ Enzyme, NXB giáo
trình Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng.
[13].
Trần Ngọc Hùng (2021). Hiệu quả sử dụng sản phẩm men tiêu hóa
phytase trên gia cầm, trường Đại học Thủ Dầu Một.
Tài liệu internet
[14].
PGS.TS Cao Ngọc Điệp. Phytase, enzyme phân giải phytate và tiềm
năng ứng dụng công nghệ sinh học, viện NC&PT Công nghệ sinh học Đại học Cần Thơ.
[15].

Ứng dụng của Enzym phytase trong dinh dưỡng vật nuôi - Phân
viện chăn nuôi nam bộ (IASVN).
[16].
Võ Đức Tuấn và cộng sự. Nghiên cứu tổng hợp enzyme phytase từ
các chủng vi khuẩn Bacillus subtilis, Viện Cơng Nghệ Sinh Học và Mơi
Trường.
[17].
Hồn thiện cơng nghệ sản xuất thức ăn chăn nuôi cho gia súc, gia
cầm bổ sung đa enzyme bằng công nghệ vi sinh (27/06/2016), Bộ Khoa
học và Công nghệ. Truy cập từ: />

thien-cong-nghe-san-xuat-thuc-an-chan-nuoi-cho-gia-suc--gia-cam-bosung-da-enzyme-bang-cong-nghe-vi-sinh.aspx
[18].
Nguyễn Văn Tốn (21/09/2020). Ổn định và phát triển ngành chăn
nuôi, chăn nuôi lợn bền vững trong bối cảnh ở nước ta hiện nay, tạp chí
cộng sản. Truy cập từ: />[19].
Ngành thức ăn công nghiệp (01/12/2021), Feed planet. Truy cập từ:
/>
18