Cơ chế chung của sản xuất enzyme từ vi sinh vật gồm các giai đoạn sau:
1. Tuyển chọn và cải tạo giống vi sinh vật cho enzyme có hoạt lực cao: Yêu cầu đối với giai đoạn này là tuyển chọn được chủng tổng hợp enzyme cần thiết, với lượng đáng kể và hoạt tính cao. Môi trường tuyển chọn phân lập thường từ đất, nước, lương thực, thực phẩm… Tuy nhiên các chủng phân lập theo phương pháp thông thường, chỉ tổng hợp một lượng nhỏ enzyme (enzyme bản thể), người ta cần tiến hành gây đột biến bằng phương pháp sinh học, lý, hóa học… để tạo chủng có khả năng “siêu tổng hợp enzyme” như: Phương pháp gây đột biến; Phương pháp biến nạp; Phương pháp tiếp hợp gene; Phương pháp tải nạp.
2. Phương pháp bảo quản giống vi sinh vật: Bên cạnh việc chọn giống thuần chủng, đã được kiểm tra đầy đủ về các đặc tính hóa sinh, vi sinh, nuôi cấy, thì cũng cần lưu ý đến điều kiện bảo quản giống. Thực tế khi bảo quản giống gốc trong một thời gian có thể tạo ra các biến dị ngẫu nhiên không mong muốn do đó định kỳ phải cấy chuyền và kiểm tra lại các đặc tính ban đầu: Phương pháp cấy chuyền; Phương pháp làm khô; Phương pháp đông khô; Phương pháp bảo quản lạnh sâu.
3. Môi trường dinh dưỡng và giai đoạn nuôi vi sinh vật: Thành phần môi trường dinh dưỡng có ảnh hưởng trực tiếp đến sự sinh trưởng và tổng hợp enzyme của vi sinh vật. Môi trường phải có đủ hợp chất chứa C, N, H, O và các chất khoáng Mg, Ca, S, Fe, K, Cu, Zn, Co,…vitamin… Nguồn cung cấp cacbon tốt nhất là gluxit (đường monoza, hoặc đisaccait…) sau đó là chất béo, axit hữu cơ, rượu… Nguồn N đưa vào môi trường dạng muối nitrat, nitrit, muối amon, chất hữu cơ có nitơ… Nguồn P ở dạng muối photphat. Đặc biệt lưu ý, để tăng sự tổng hợp enzyme người ta thường cho thêm vào môi trường nuôi “chất cảm ứng” tổng hợp enzyme, thường là cơ chất tương ứng của enzyme cần tổng hợp.
Trong quá trình nuôi vi sinh vật, phải lưu ý đến nồng độ chất cho phù hợp, nhiệt độ nuôi, độ pH môi trường, độ ẩm, độ thoáng khí, thiết bị và phòng nuôi…v.v…, tất cả những vấn đề trên đều ảnh hưởng đến hiệu quả tổng hợp enzyme, do vậy ta phải chọn lọc và tạo điều kiện tối ưu cho vi sinh vật. Về phương pháp nuôi cấy vi sinh vật thu enzyme hiện nay người ta dùng 2 phương pháp sau: Nuôi cấy bề mặt; Nuôi cấy chìm.
4. Tách và làm sạch chế phẩm enzyme: Các phân tử enzyme không có khả năng đi qua màng của tế bào và màng của các cấu tử của tế bào. Do đó để có thể chiết rút các enzyme nội bào, bước đầu tiên là phải phá vỡ cấu trúc của các tế bào có chứa enzyme và chuyển chúng vào dung dịch. Có thể phá vỡ cấu trúc của các tế bào bằng các biện pháp cơ học như nghiền với bột thủy tinh hoặc cát thạch anh, làm đồng hóa bằng thiết bị đồng hóa (homogenizator). Muốn tách được các enzyme trong các cấu tử của tế bào, người ta còn phải dùng các yếu tố vật lý và hóa học khác nhau như sóng siêu âm, dùng các dung môi hữu cơ như butanol, aceton, glycerin, ethyl acetate… và chất detergent. Các hóa chất có tác dụng tốt cho việc phá vỡ các cấu tử của tế bào vì trong các cơ quan này thường chứa mỡ.
Để loại bỏ muối khoáng và các loại đường… là các tạp chất có phân tử lượng thấp, người ta thường dùng phương pháp thẩm tích (dialysis) đối nước hay đối các dung dịch đệm loãng hoặc bằng cách lọc qua gel sephadex. Để loại bỏ các protein tạp (protein cấu trúc, protein trơ) và các chất có phân tử lượng cao khác người ta hay dùng kết hợp các phương pháp khác nhau: phương pháp biến tích chọn lọc nhờ tác dụng của nhiệt độ hoặc pH của môi trường, phương pháp kết tủa phân đoạn bằng muối trung tính hoặc các dung môi hữu cơ, các phương pháp sắc ký (sắc ký hấp phụ, sắc ký trao đổi ion), điện di, phương pháp lọc gel. Để nâng cao giá trị sử dụng, hiện nay người ta thường tạo ra chế phẩm enzyme gọi là enzyme không tan (hay enzyme cố định).
Một số phương pháp chủ yếu tạo enzyme không tan: Phương pháp hấp phụ vật lí; Phương pháp đưa enzyme vào khuôn gel; Phương pháp cộng hóa trị của enzyme và chất mang đây là phương pháp được dùng phổ biến nhất.
Theo dost-bentre.gov.vn
