III - CÁC QUÁ TRÌNH PHÂN GIẢI Ở VI SINH VẬT VÀ ỨNG DỤNG
1. Đặc điểm chung của các quá trình phân giải ở vi sinh vật
Gặp các chất dinh dưỡng có phân tử lớn như axit nuclêic, protein, tinh bột,... (chứa trong xác của động thực vật) không thể vận chuyển được qua màng sinh chất, vi sinh vật phải tiết vào môi trường các enzim thủy phân các cơ chất trên thành các chất đơn giản hơn. Trong trường hợp này, quá trình phân giải ngoại bào có ý nghĩa đồng hoá quan trọng đối với tế bào.
a) Phân giải axit nuclêic và prôtêin
Các axit nucleic được vi sinh vật tiết enzim nucleaza để phân giải thành các nuclêôtit. Vi sinh vật tiết enzim prôtêaza để phân giải prôtêin thành các axit amin qua nhiều giai đoạn.
b) Phân giải pôlisaccarit
Các loại polisaccarit tự nhiên khá phong phú và đa dạng. Do vậy, vi sinh vật phải tiết ra các enzim khác nhau để phân giải chúng, ví dụ: amilaza phân giải tinh bột thành glucôzơ, xenlulaza phân giải xenlulôzơ thành glucôzơ và kitinaza phân giải kitin thành N - axetyl - glucôzơ hoặc N – axetyl - glucôzamin.
c) Phân giải lipit
Để thu được nguồn cacbon và năng lượng từ lipit, vi sinh vật tiết vào môi trường enzim lipaza phân giải lipit (mỡ) thành các axit béo.
2. Ứng dụng các quá trình phân giải của vi sinh vật
a) Sản xuất thực phẩm cho người và thức ăn cho gia súc
Con người đã tận dụng các bã thải thực vật (rơm rạ, lõi ngô, bã mía, xơbông) để trồng nhiều loại nấm ăn (nhờ vi sinh vật phân giải xenlulôzơ thành chất đơn giản).
Nước thải từ các xí nghiệp chế biến sắn, khoai tây, dong riềng có thể được dùng để nuôi cấy một số nấm men có khả năng đồng hoá tinh bột nhằm thu nhận sinh khối làm thức ăn cho gia súc.
Sản xuất tương là dựa vào 2 enzim chủ yếu của nấm mốc và vi khuẩn nhiễm tự nhiên hoặc cấy chủ động vào nguyên liệu: amilaza phân giải tinh bột (trong xôi hoặc ngô) thành glucôzơ và proteaza phân giải prôtêin (trong đậu tương) thành axit amin.
Muối dưa, muối cà là quá trình sử dụng vi khuẩn lên men lactic, chuyển hoá một số đường đơn chứa trong dưa, cà thành axit lactic.
Đặc biệt, con người sử dụng thành công amilaza từ nấm mốc để thủy phân tinh bột dùng trong sản xuất rượu :
b) Cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng
Xác động vật và thực vật được vi sinh vật phân giải chuyển thành chất dinh dưỡng cho cây trồng (tạo nên độ phì nhiêu của đất). Đây cũng là cơ sở khoa học của việc chế biến rác thải thành phân bón.
c) Phân giải các chất độc
Nhiều vi khuẩn và nấm đất có khả năng phân giải một phần hoặc toàn bộ nhiều hoá chất độc như thuốc trừ sâu, diệt nấm...
d) Bột giặt sinh học
Người ta đưa thêm vào bột giặt một số enzim vi sinh vật như amilaza, proteaza, lipaza... để tẩy các vết bẩn (bột, thịt, dầu, mỡ...) trên chăn màn, quần áo...
e) Cải thiện công nghiệp thuộc da
Để tẩy sạch lông ở bộ da động vật trước đây người ta phải sử dụng các hoá chất, vừa kém hiệu quả, vừa gây ô nhiễm môi trường. Việc sử dụng các enzim prôtêaza và lipaza từ vi sinh vật thay cho hoá chất không những làm tăng chất lượng của da mà còn tránh được các ảnh hưởng đến môi trường sống.
3. Tác hại của các quá trình phân giải ở vi sinh vật
Vi sinh vật cũng gây nên những tổn thất to lớn cho con người:
- Gây hư hỏng thực phẩm: Các loại đồ ăn, thức uống giàu tinh bột và prôtêin dễ bị ôi, thiu do bị nhiễm vi khuẩn và nấm mốc phân giải.
- Làm giảm chất lượng của các loại lương thực, đồ dùng và hàng hoá. Các loại lương thực hoa màu (gạo, đậu, ngô, khoai, sắn) bị hư hỏng sau thu hoạch do vi sinh vật gây ra là rất lớn. Ngoài ra, các đồ dùng và hàng hoá bằng nguyên liệu thực vật cũng rất dễ bị mốc và giảm phẩm chất.