Ứng dụng enzyme xử lý thuốc nhuộm tổng hợp
Hiện nay, có khoảng hơn 10.000 loại thuốc nhuộm tổng hợp khác nhau được sử dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nhau như dệt nhuộm, dược phẩm, giấy, mực in, thực phẩm, mỹ phẩm. Hàng năm, trên thế giới sử dụng một lượng thuốc nhuộm tổng hợp với khối lượng khoảng 1 triệu tấn. Trong quá trình sử dụng, khoảng 5-50% lượng thuốc nhuộm được thải ra ngoài môi trường. Ô nhiễm thuốc nhuộm đã và đang gây ra nhiều vấn đề nhức nhối, đặc biệt cho hệ sinh thái môi trường nước. Nhiều bằng chứng khoa học cho thấy những người tiếp xúc gần trong thời gian nhất định với thuốc nhuộm tổng hợp có nguy cơ cao về đột biến di truyền, ung thư.
Xử lý nước ô nhiễm thuốc nhuộm được xác định rất quan trọng trong sự phát triển bền vững, hài hòa với môi trường tự nhiên. Nhóm phương pháp xử lý chủ yếu hiện nay là vật lý, hóa học và sinh học. Kết hợp các nhóm phương pháp khác nhau đem lại hiệu quả xử lý tối ưu. Phương pháp xử lý sinh học chủ yếu sử dụng quá trình phân hủy sinh học thông qua quá trình xúc tác enzyme từ các vi sinh vật, qua đó phân hủy thuốc nhuộm bằng các con đường sinh hóa khác nhau. Trong nhóm enzyme xúc tác, laccase đóng vai trò rất quan trọng với ưu điểm phổ xử lý cơ chất rộng với nhiều cấu trúc khác nhau, phản ứng xúc tác đơn giản.
Nhóm nghiên cứu của Viện Công nghệ sinh học, Đại học Huế đã thành công trong sản xuất laccase ngoại bào từ chủng nấm Fusarium oxysporum với hoạt lực cao. Kết quả thử nghiệm cho hiệu quả xử lý cao gần 100% với nhiều thuốc nhuộm tổng hợp khác nhau như: bromothymol blue, methyl orange, remazol brilliant blue R, indigo carmine. Bên cạnh đó, enzyme cũng cho hiệu quả xử lý tốt crystal violet, aniline blue, evans blue, malachite green. Nghiên cứu đã được đăng tải trên tạp chí Environmental Technology and Innovation của nhà xuất bản Elsevier, Hà Lan (chi tiết công bố xem tại: https://authors.elsevier.com/c/1bQMW8MqqK1pow). Sự thành công của nghiên cứu mở ra hướng ứng dụng tạo chế phẩm sinh học enzyme xử lý hiệu quả thuốc nhuộm tổng hợp với giá thành rẻ. Nghiên cứu đã nhận được sự tài trợ bởi Quỹ Phát triển khoa học và công nghệ Quốc gia (NAFOSTED) trong đề tài mã số 106.04-2018.51.
Hiệu quả xử lý Bromothymol blue (ảnh trái) và Remazol brilliant blue R (ảnh phải)
Nguyễn Đức Huy, PTN Công nghệ Enzyme và Protein
