Ảnh minh họa: Internet

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng khoảng 95% dân số ở châu Á, 20% dân số ở châu Âu và Mỹ, 75% dân số toàn cầu không dung nạp được lactose (Mattar & cs., 2012). Việc không dung nạp được lactose có thể gây ra hạn chế ăn uống khi tiêu thụ các sản phẩm có nguồn gốc từ sữa. Mặt khác, lactose không chỉ có mặt trong các sản phẩm từ sữa mà còn xuất hiện trong các loại thực phẩm khác nhau như thực phẩm đông lạnh (kem, phô mai,...) và thực phẩm chế biến (bánh ngọt, bánh quy, bánh mì,...) (Dominici & cs., 2022). Theo đó, enzyme β-galactosidase (hay còn được biết đến là lactase) là enzyme xúc tác cho quá trình thủy phân lactose thành hai loại đường đơn dễ sử dụng là glucose và galactose (Saqib & cs., 2017). Nhờ khả năng phân giải lactose mà β-galactosidase được xem là đóng vai trò quan trọng đối với sức khỏe của một phần lớn dân số trên thế giới. Nó còn được ứng dụng nhiều trong các công nghiệp khác nhau, bao gồm chế biến sữa (chẳng hạn như thủy phân lactose trong sữa), chế biến thực phẩm (cải thiện hương vị và kết cấu trong một số loại thực phẩm nhất định) và sản xuất dược phẩm (tổng hợp các sản phẩm không chứa lactose và sản xuất các hợp chất dược phẩm). Bên cạnh đó, β-galactosidase còn giúp giảm thiểu ô nhiễm liên quan đến việc xử lý chất thải của ngành công nghiệp sữa bằng cách tạo điều kiện chuyển đổi chất thải sữa giàu lactose thành các sản phẩm dễ phân hủy sinh học hơn (Saqib & cs., 2017).

Enzyme β-galactosidase được tìm thấy trong vi sinh vật, thực vật và cả động vật (Husain, 2010). Tuy nhiên, enzyme β-galactosidase thường được thu nhận vi sinh vật (vi khuẩn, nấm mốc và nấm men) bởi tốc độ tăng trưởng nhanh chóng và có thể sản xuất enzyme một cách hiệu quả (Raveendran & cs., 2018). Trong đó, vi khuẩn Bacillus cũng là một trong những nguồn phổ biến trong việc sản xuất enzyme này. Các chủng Bacillus được biết đến là có khả năng sinh bào tử với độ ổn định cao và có thể chịu được các điều kiện khắc nghiệt của môi trường để tồn tại ở nhiều mức nhiệt độ và pH khác nhau (Bahaddad & cs., 2023). Bên cạnh đó, nhu cầu dinh dưỡng của Bacillus thường khá đơn giản và có thể phát triển trên môi trường rẻ tiền. Chúng có khả năng sản xuất số lượng lớn enzyme, bao gồm cả β-galactosidase nên sẽ có lợi cho các ứng dụng công nghiệp nhằm góp phần tiết kiệm chi phí trong quá trình sản xuất enzyme (Su & cs., 2020). Ngoài ra, các loài Bacillusthường được các cơ quan quản lý coi là an toàn (GRAS) và đây cũng là điều kiện cần thiết để sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm và dược phẩm (Sewalt & cs., 2016). Trong nghiên cứu này, 21 chủng Bacillus trong bộ sưu tập giống của Viện Công nghệ sinh học và Thực phẩm được sử dụng để tuyển chọn các chủng có khả năng sinh enzyme β-galactosidase và định hướng tối ưu hóa môi trường lên men đển sản xuất loại enzyme này.
Nghiên cứu cho thấy trong tổng số 21 chủng Bacillus spp. được khảo sát, có 6 chủng có khả năng sinh enzyme β-galactosidase. Trong số đó, 4 chủng (B6, B9, B17 và B18) cho kết quả dương tính màu xanh đậm khi thử nghiệm với X-gal. Hoạt tính của enzyme β-galactosidase đã được xác định cho 4 chủng Bacillus spp. này và chủng B18 thể hiện hoạt tính enzyme cao nhất, được định danh là B. licheniformis B18. Nghiên cứu môi trường lên men sản xuất enzyme β-galactosidase từ chủng này cho thấy điều kiện thích hợp cho quá trình lên men là pH 7,0 và nhiệt độ ủ ở 30°C.