một số nguyên tắc sinh hoá và những vấn đề kĩ thuật phương pháp của vi sinh vật công nghiệp

Lời mở đầu Vi sinh vật công nghiệp môn khoa học nghiên cứu hoạt động sống vi sinh vật để áp dụng vào trình sản xuất Đây môn khoa học đợc hình thành muộn lĩnh vực sinh học khác, nhng ý nghĩa quan trọng nên đà trở thành lĩnh vực trọng điểm kỷ Giáo trình Vi sinh vật công nghiệp giới thiệu cách khái quát kiến thức để ứng dụng vi sinh vật vào thực tế sản xuất đời sống ngời cách hiệu an toàn Do yêu cầu khung đào tạo mới, tập hợp số tài liệu xuất gần lĩnh vực vi sinh vật học công nghiệp để viết lên giáo trình nhằm đáp ứng kịp thời nhu cầu học tập sinh viên ngành thực phẩm bạn yêu thích, quan tâm đến lĩnh vực này, đồng thời ý đến vấn đề gợi mở cần tiếp tục suy nghĩ Bài mở đầu I Đối tợng, nhiệm vụ, nội dung vi sinh vËt häc c«ng nghiƯp Vi sinh vËt häc c«ng nghiƯp (VSVHCN) lµ mét ngµnh cđa Vi sinh häc (VSH) Trong ®ã Vi sinh vËt (VSV) ®ỵc xem xÐt ®Ĩ sư dụng công nghiệp lĩnh vực khác kỹ thuật VS VHCN giải hai vấn đề trái ngợc nhau: - Làm sáng tỏ tính chất sinh hoá thể sống nguyên nhân trực tiếp chuyển hoá hoá học, chất có chất hay chất Trong trờng hợp VS VHCN sử dụng VSV để thu sản phẩm quan trọng có giá trị thực tế đờng lên men Phơng pháp sinh hóa để thu nhiều sản phẩm phơng pháp có lợi kinh tế - Mặt khác lên men VSV gây luôn diễn theo hớng nh ta mong muốn Sự phá huỷ trình lên men thờng xảy hoạt động VSVlạ Trong trờng hợp này, điều quan trọng phải biết VSV gây trình cần thiết mà phải biết VS V có hại gây tổn thất cho sản xuất Nhà Vi sinh học công nghiệp có kinh nghiệm phải khám phá chúng, làm sáng tỏ tính chất có hại chúng gây tìm phơng pháp đấu tranh với chúng Giáo trình VSCN giới thiệu cách khái quát vấn đề sau: Một số kiến thức đại cơng VSVH ( Đời sống, cấu tạo đặc điểm sinh lý sinh thái Vi khuÈn, NÊm men, NÊm mèc, Virus) Mét sè nguyªn tắc sinh hoá vấn đề kỹ thuật - phơng pháp VSVHCN Các trình lên men ứng dụng thực tế (sản xuất rợu cồn, rợu vang, sản xuất bia, sản xuất nớc giải khát, sản xuất thức ăn gia súc, sản xuất axit xitric, axit axetic ) Các trình tổng hợp axit amin ( Glutamic, Lizin) Mét sè vÊn ®Ị cã liên quan đến công nghiệp thực phẩm ( sản xuất axit lactic, muối chua rau ủ chua thức ăn gia súc phơng pháp bảo quản sữa VSVHCN ngành phát triển, nhng ý nghĩa to lín cđa nã vỊ lý thut cịng nh thùc tiễn nên đà phát triển nhanh vững mạnh Nó nghiên cứu cách tổng quát cấu tạo, đặc điểm hình thái, trao đổi chất lợng, khả chống chịu với điều kiện ngoại cảnh, khả sinh sản nhóm vi sinh vật chủ yếu Để từ ứng dụng khai thác chúng cách triệt để vào sản xuất theo quy mô công nghiệp II Lợc sử phát triển ngành VSVCN VSV đợc đặc trng phổ rộng khả trao đổi chất Một số hoạt động - tổng hợp, chuyển hoá, phân huỷ chất - đợc ngời sử dụng để sản xuất thực phẩm, đồ uống sản phẩm khác Việc ứng dụng tiềm VSV đà có từ buổi đầu văn minh nhân loại nh sản xuất rợu vang, bia, dấm Việt Nam việc nấu rợu, làm dấm, làm tơng có từ xa xa Tuy số trình đợc thực qui mô rộng rÃi, nhng thành công phụ thuộc ngẫu nhiên hay kinh nghiệm ngời thợ giỏi truyền cho hệ sau Vai trò VSV chuyển hoá chất hữu đợc ngời biét đến khoảng 100 năm trớc VSVCN nghiên L Pasteur Những nghiên cứu ông đà dành cho lên men Bởi L Pasteur ngời sáng lập VSVY học, mà ngời sáng lập VSVHCN Việc nghiên cứu chủng nấm men sản xuất bia (E.C Hansen 1886) xem bớc mở đầu cho công nghiệp lên mendựa sở khoa học Việc nghiên cứu tiếp tteo hoá sinh học enzim học lên men rợu đà đợc thúc đẩy nhờ phát E Buchner (1898) dịch chiết nấm men có khả gây trình lên men Cũng nh lĩnh vực khoa học khác, công nghệ vi sinh mà tiền đề công nghệ lên men cổ điển đà trải qua chặng đờng phát triển đầy khó khăn, phức tạp với nhiều phát minh nỗi lầm, kỳ công ngộ nhận §Ĩ råi tõ mét lÜnh vùc sinh häc øng dơng c¸c thc tÝnh cđa vi sinh vËt mét c¸ch thơ động, đến công nghệ vi sinh đà trở thành công nghệ tiên tiến với khía cạnh ứng dụng mẻ, đà thu hút quan tâm sâu sắc nhà khoa học Lịch sử phát triển công nghệ vi sinh chia thành giai đoạn sau: * Giai đoạn thứ Đặc trng giai đoạn ngời đà biết ứng dụng thuộc tính vi sinh vật Tuy nhiên øng dơng c¸c thc tÝnh cđa vi sinh vËt mét cách thụ động, giai đoạn đợc gọi giai đoạn lên men cổ điển Từ xa xa, khoảng 6000 năm trớc công nguyên, ngời đà biết sản xuất nhiều loại rợu, bia sè thùc phÈm lªn men nhê vi sinh vËt Tuy giai đoạn này, tất dựa vào kinh nghiệm, sản xuất quy mô thủ công Con ngêi thiÕu sù hiĨu biÕt vỊ sù tån t¹i vai trò vi sinh vật trình lên men Nh giai đoạn thứ giai đoạn việc sử dụng hoạt tính VSV- giai đoạn đợc đánh dấu việc đặt sở khoa học cho trình sản xuất đồ uống chứa rợu * Giai đoạn thứ hai Giai đoạn khoảng từ năm 30 đến năm 60 kỉ XX Giai đoạn đợc mở đầu kiện Alexander Fleming tìm chất kháng sinh penicillin năm 1928 Giai đoạn rơi vào thời kỳ đại chiến Thế Giới lần thứ hai Thời kì chiến tranh đà đặt yêu cầu cấp bách số dợc phẩm dùng để chữa bệnh chủ yếu loại kháng sinh Từ thúc đẩy nhanh việc tìm kiếm chất kháng sinh đợc sản xuất chế phẩmnày quy mô lớn Đồng thời yêu cầu chiến tranh thời kỳ sau chiến tranh Vấn đề lơng thực thức uống đợc đặt cách cấp bách, góp thêm động lực thúc đẩy nhà nghiên cứu tìm kiếm, gây tạo khẩn trơng chủng vi sinh vật dùng cho sản xuất lớn Cũng từ công nghệ lên men lớn đời ngày phát triển * Giai đoạn thứ 3.( Từ năm 60 trở lại đây) Đến giai đoạn công nghệ vi sinh đà cố gắng vơn lên đáp ứng nhu cầu ngày cao dinh dỡng, lợng ngời, đà cố gắng tham gia giải vấn đề ô nhiễm môi trờng, tạo cân sinh thái Thực tế giai đoạn công nghệ vi sinh đà phát triển thành ngành độc lập, công cụ đắc lùc phơc vơ cho s¶n xt b»ng vi sinh vËt sản phẩm cần thiết cho nhu cầu đời sống ngêi nh protein, enzym, amino axit, thuèc trõ s©u, phân bón Những hiểu biết thiên nhiên gióp ngêi sư dơng c¸c chÕ phÈm, phơ phÈm ngành khác (Nông nghiệp, công nghiệp dầu khí, công nghiệp thực phẩm ) để thông qua công nghệ lên men tạo sản phẩm có giá trị nh protein, enzym, vitamin giai đoạn này, trình sinh tổng hợp xảy vi sinh vật đà đợc ngời can thiệp điều khiển cách tích cực Cũng giai đoạn đà thấy mở tơng lai tơi sáng giai đoạn thứ t công nghệ vi sinh (Giai đoạn công nghệ vi sinh ) giai đoạn phát triển cách đầy hứa hẹn thÕ kØ XXI Tuy hiƯn rÊt nhiỊu vÊn đề phạm vi nghiên cứu, nh ng công nghệ vi sinh lúc đà đạt đợc thành công bớc đầu đáng khích lệ Trong vi sinh vật đợc sử dụng cách định hớng nhằm tìm kiếm biện pháp hữu hiệu (Thông qua công nghệ gen - Kỹ thuật di truyền) để giải cách triệt để vấn đề đặt giai đoạn thứ ba Có thể mạnh dạn nãi r»ng chóng ta ®ang ®øng tr íc ngìng cưa giai đoạn thứ t thành công đầy hứa hẹn giai đoạn thứ t cho sản phẩm vô giá nh giống trồng lai tạo không cần phân bón (Vì chúng tự bón phân trình cố định đạm) Hoặc tạo đợc cá thể vi sinh vật sản xuất với hiƯu st cao nhÊt nh kh¸ng thĨ insulin, kh¸ng sinh Hoặc thông qua kĩ thuật di truyền với đối tợng vi sinh vật, tìm biện pháp hữu hiệu để trị bệnh nan y cña thÕ kØ nh ung th, AIDS Tất phía trớc, nhng đà có nhiều sở để vững tin vào thực tơng lai III Những thành tựu quan trọng trình phát triển ngành VSVHCN Công nghệ vi sinh đợc ứng dụng cách rộng rÃi có hiệu nhiều lĩnh vực sản xuất đời sống Trong lĩnh vực y tế, bảo vệ sức khoẻ ngời Tình hình sức khoẻ chung nhân loại tình trạng đáng lo ngại Hầu nh lúc có khoảng 1/3 nhân loại trạng thái đau ốm Vì vấn đề tìm thuốc trị bệnh, bệnh nan y đợc đặt cấp bách Công nghệ vi sinh đà đóng góp việc tìm kiếm nhiều loại dợc phÈm quan träng * Vaccine thÕ hƯ míi: Trong qu¸ trình tìm kiếm biện pháp, thuốc phòng trị số bệnh truyền nhiễm, thành công đáng kể công nghệ vi sinh tạo vaccine hệ Trong khoảng hai thập kỉ gần đây, ngời đà tạo nhiều vaccine hệ nh vaccine ribosome, vaccine kÜ thuËt gen, vaccine chÕ t¹o từ thành phần virut Vaccine hệ có u điểm sau: - Rất an toàn không sử dụng trực tiếp vi sinh vật gây bệnh - Giá thành hạ không cần nuôi virut phôi gà hay tổ chức mô động vật vốn phức tạp tốn kém, giảm bớt đợc chi phÝ vËn chun vµ chi phÝ kiĨm tra tríc dùng + Vaccine ribosome: cấu tạo từ ribosome loại vi khuẩn gây bệnh (thơng hàn, tả, dịch hạch) Ưu điểm loại vaccine độc, tính miễn dịch cao + Vaccine mảnh virus: vaccine chế tạo từ glycoprotein vỏ virut g©y bƯnh nh viró cóm + Vaccine kÜ thuật gen: Là vaccine chế tạo từ vi khuẩn hay nấm men tái tổ hợp, có mang gen mà hoá việc tổng hợp protein kháng nguyên virus hay vi khuẩn gây bệnh * Insulin: Việc sản xuất insulin quy mô công nghiệp ngày có lẽ thành công rực rỡ nhất, sớm công nghệ gen Insulin protein đợc tuyến tuỵ tiết nhằm điều hoà lợng đờng máu Cơ thể thiếu hụt insulin máu rối loạn hầu hết trình trao ®ỉi chÊt ë c¬ thĨ dÉn ®Õn tÝch nhiỊu ®êng nớc tiểu Để điều trị bệnh này, ngời ta thờng tiêm insulin chô ngời bệnh Chế phẩm đợc trích từ tuyến tuỵ gia súc Để có 100gam insulin ngời ta phải sử dụng tuỵ tạng 4000 ữ 5000 bò Vì giá thành insulin cao Vả lại có bệnh nhân không nhạy cảm với insulin tách chiết từ động vật Ngời ta đà cố gắng tổng hợp insulin đờng hoá học nhng trình phức tạp, phải trải qua trăm bớc khác Vào tháng năm 1978, H Boger lần b»ng kÜ tht di trun th«ng qua vi khn Escherichia Coli ( E Coli) đà thu nhận đợc lợng lín insulin Cơ thĨ ngêi ta ®· chun gen chi phèi tÝnh tr¹ng t¹o insulin cđa ngêi sang cho E coli Với E Coli đà đợc tái tổ hợp gen này, qua nuôi cấy nồi lên men có dung tÝch 1000 lÝt, sau mét thêi gian ng¾n cã thĨ thu đợc 200 gam insulin, tơng đơng với lợng insulin chiết rút từ 8000 ữ 10000 bò Thành công đà chứng minh điều mẻ vµ lý thó: gen cđa ngêi cã thĨ lµm việc cách có hiệu gen vi sinh vËt * Interferon: Interferon cã b¶n chÊt protein, yếu tố miễn dịch không đặc hiệu chất giúp thể chống lại nhiều loại bệnh Thông thờng để thu nhân interferon, ngời ta phải tách chiết chúng từ huyết máu nên tốn Bằng phơng pháp tơng tự nh insulin, ngêi ta cã thĨ thu nhËn mét lỵng lín interferon thông qua thể vi sinh vật đẫ đợc tái tổ hợp gen để phục vụ cho việc điều trị bệnh nhiễm trùng Tháng năm 1980, Gilbert đà đoạt giải thởng Nobel nhờ thành công việc thu nhận interferon từ E Coli đà đợc tái tổ hợp gen Đến tháng năm 1981, Bộ môn di truyền đại học Washington thành công việc thu nhËn interferon tõ Sac cerevisiae cã hiÖu suÊt cao gÊp 10.000 lần so với tế bào E Coli * Kích thích tố sinh trởng HGH (Human growth hormone) HGH đợc tuyến yên tạo nên Thông thờng muốn có chế phẩm ngời ta phải trích li từ tuyến yên tử thi Mỗi tử thi cho đợc từ ÷ 6mg HGH Theo tÝnh to¸n muèn ch÷a khái cho ngời lùn cần lợng HGH thu đợc từ 100 ữ150 tử thi Điều cho thấy trở ngại đáng kể chữa trị chứng lùn cho trẻ em Đến năm 1983, thành công công nghệ vi sinh đà giúp ngời lối thoát việc điều chế HGH Ngời ta thành công viƯc thu nhËn mét lỵng lín HGH tõ vi khn E Coli đà đợc tái tổ hợp gen (từ lít dịch lên men E.Coli thu đợc lợng HGH tơng đơng với lợng chất thu đợc từ 60 tử thi) * Chất kháng sinh Kháng sinh thuốc đợc công nghệ vi sinh đầu t sản xuất từ lâu Cho đến nay, ngời ta đà tìm đợc 2500 loại kháng sinh với cấu trúc phân tử đa dạng Trong số chủ yếu kháng sinh có nguồn gốc từ vi sinh vật Trong giai đoạn phát triển công nghệ vi sinh, ngời ta cố gắng nâng suất tạo kháng sinh lên gấp hàng trăm, ngàn lần so với chủng vi sinh vật gốc thông qua việc gây tạo đột biến hay tạo môi trờng tối u cho tạo kháng sinh chủng vi sinh vật Ngoài ra, ngời ta đà sử dụng kĩ thuật di truyền nhằm mục đích tạo chủng vi sinh vật có khả sinh kháng sinh có phổ tác dụng rộng, chống đợc vi sinh vật đà lờn thuốc kháng sinh Theo hớng này, ngời ta áp dụng phơng pháp chuyển gen tạo loại kháng sinh đà biết (Kháng sinh actinorhodin ) ë mét lo¹i x¹ khuÈn ( Streptomyces coelicolor ) sang cho loại xạ khuẩn khác ( Actynomyces spp) Kết loài Actymyces spp đà tạo đợc ba loại kháng sinh với phổ tác dụng khác với loại kháng sinh Streptomyces coelicolor Trong lĩnh vực sản xuất nông nghiệp * Cải tạo giống trồng Thông qua kĩ thuật di truyền với hỗ trợ vi sinh vật, ngời đà tạo thể thực vật có đặc tính quý báu: chống chịu sâu rầy, chịu đợc thuốc diệt cỏ, chịu đợc phèn, chịu hạn Một thành tựu hớng đóng góp việc tạo trồng có sức đề kháng với thuốc diƯt cá Cơ thĨ lµ: sư dơng hecbixit phun diệt cỏ cho đậu tơng, ngời ta nhận thấy số cỏ đà quen (lờn) với thuốc nên cỏ không chết mà trồng lại bị chết thuốc diệt cỏ Trớc thực tế này, nhà khoa học đà định mợn gen chịu trách nhiệm tính bền vững với hecbixit cỏ dại để chuyển sang cho trồng (Cây đậu tơng) đà tạo đợc đậu tơng chống chịu lại với thuốc diệt cỏ Hecbixit Hiện số công ty thơng mại đà dự kiến bán túi hàng chứa thuốc trừ cỏ lẫn hạt giống đà đợc xử lý miễn dịch với thuốc trừ cỏ dại * Tạo chế phÈm thuèc trõ s©u cã nguån gèc vi sinh vËt: Hiện không dùng thuốc hoá học sâu rầy phá hoại mùa màng Để bảo vệ trồng chống dịch bệnh, ngời đà phải dùng thuốc hoá học trừ sâu, rầy, bọ gậy Đó chất hữu phần lớn chứa Cl, P Điều khiến cho môi trờng sống ngày bị đầu độc, trạng thái ô nhiễm không khí, nớc, đất ngày trầm trọng Trớc thực tế trên, ngời đà không quan tâm ®Õn híng sư dơng c¸c chÕ phÈm vi sinh vËt để trừ côn trùng có hại Những chế phẩm hoàn toàn vô hại ngời, động vật, gia súc, gia cầm Hiện ngời ta đà xây dựng hàng loạt nhà máy sản xuất chế phẩm vi sinh vật diệt côn trùng với sản lợng ngày tăng Tham gia giải vấn đề lợng, bảo vệ môi trờng * Giải vấn đề lợng phục vụ ngời Nguồn lợng truyền thống ( Than đá, dầu khí) ngày cạn dần chí có nơi lại nguồn tài nguyên để bổ sung nguồn nhiên liệu bị cạn kiệt, công nghệ vi sinh đà góp phần đa thêm nguồn lợng + Cồn: Hiện số nớc nguồn dầu khí, giá xăng dầu nhập tăng cao Ngời ta nghĩ đến giải pháp sử dụng cồn chạy xe với hỗn hợp xăng cồn gọi gasohol ( xăng pha 10 ữ20% cồn) Một bớc đầu ứng dụng mạnh nguồn lợng để chạy xe Brazin Cồn thu đợc từ trình lên men từ nguồn nguyên liệu rẻ tiền nh dịch thuỷ phân gỗ xenlulo, đờng rỉ ®êng + KhÝ sinh häc ( Biogas): thêng biogas chøa khoảng 60 ữ 80% khí metal ( CH4) Biogas đợc sinh trình lên men phụ, phế phẩm nông nghiệp, loại rác giầu xenlulo với phân, nớc tiểu gia súc Nguyên lí trình sản xuất phân giải yếm khÝ cđa hƯ vi sinh vËt lªn men methane Qua trình lên men ngời ta thu khí biogas, cặn bà lại bể lên men đợc dùng làm phân bón Kết lúc giải hai vấn đề đặt sống: + Tăng nguồn lợng + Xử lí rác, phế thải, bảo vệ môi trờng không bị ô nhiễm * Bảo vệ môi trờng Đây vấn đề đợc toàn cầu quan tâm vấn đề sống loài ngời Công nghệ vi sinh đà tích cực tham gia giải số vấn đề thuộc lĩng vực nhằm giúp ngời đạt đợc thành tựu lĩnh vực bảo vệ môi trờng sống nh lợi dơng thc tÝnh q b¸u cđa hƯ vi sinh vËt có khả đồng hoá nguồn chất phong phú từ dạng hidrocacbon đến dạng xenlulo, cao su dẫn xuất cao su để thực trình xử lí nguồn nớc thải chất thải Khi tiến hành phân giải loại nớc thải, chất thải ( qua hoạt động hiếu khí yếm khí) vi sinh vật đà chuyển hoá chúng thành chất có cấu trúc đơn giản dễ phân huỷ, tạo đợc nguồn sinh khối giầu prôtein, khoáng, vitamin Kết trình xử lý góp phần làm môi trờng sống hơn, tạo cân sinh thái cho hành tinh Tóm lại, lợc qua vài khía cạnh sống, đà thấy rõ vai trò to lớn quan trọng công nghệ vi sinh Trong phát triển tới ta tin công nghệ vi sinh tiếp tục đóng góp cho nhân loại điều lí thú hơn, hữu hiệu hơn, với tin tởng mong đợi ngời IV Vị trí yêu cầu môn học Môn VSCN nhằm cung cấp cho sinh viên kiến thức sở để uứng dụng VSV số qui trình công nghệ sản xuất phục vụ khoa học đời sống ngời, nhằm giúp cho học viên nắm đợc toàn qui trình kỹ thuật giải thích đợc trình sở khoa học, tiÕn tíi cã thĨ chđ ®éng híng dÉn gióp ®ì số sở sản xuất trờng hợp cần thiết, đồng thời cung cấp cho học sinh viên kiến thức thức sâu, rộng khoa học ứng dụng, góp phần đẩy mạnh sản xuất, tăng thêm cải vật chất, cải thiện đời sống cho nhân loại ***************** Phần I Đại cơng vi sinh vật học công nghiệp Chơng Hình thái đại cơng phân loại vi sinh vật 1.1 Vi khuẩn 1.1.1 Hình thái kích thớc vi khuẩn thờng gặp Theo hình thái bề vi khuẩn thờng chia thành ba loại: cầu khuẩn, trực khuẩn xoắn khuẩn Giữa ba loại thờng có dạng hình thái trung gian, chẳng hạn dạng cầu trực khuẩn (Coccobacille) dạng phẩy khuẩn (Vibrio) a Vi khuẩn hình cầu Là vi khuẩn có hình tròn có hình dạng đơn giản có kích thớc từ 0,5 ữ 1àm Tuỳ theo vị trí mặt phẳng phân cắt mà chia cầu khuẩn thành giống: + Giống Micrococcus tế bào đứng riêng rẽ sau phân cắt Ví dụ: Micrococcusagilis, Micrococusrosews, Micrococusluterus + Giống Dyplococcus (song cầu khuẩn) sau phân cắt chúng dính với đôi phân cắt theo mặt phẳng xác định Cầu khuẩn cã thĨ g©y mét sè bƯnh lËu VÝ dơ: Neiseria, Gamohcal + Giống Steptococcus Các tế bào sau phân cắt theo mặt phẳng dính với thành chuỗi dµi VÝ dơ: Streplactic Vi khn nµy cã ý nghÜa trình lên men lactic + Giống Sarcina Phân cắt theo mặt phẳng trực giao với tạo khối gồm ữ 16 tế bào nhiều tế bào Thực tế thờng gặp Sarcina nhiễm khuẩn phòng thí nghiệm tạo khuẩn lạc mầu vàng b Trực khuẩn hình que Gồm vi khuẩn có hình que kích thớc từ 0,5 ữ 1,0 x ữ 4àm *Loại phổ biến Bacillus + Đặc điểm: thuộc tế bào hình que, thuộc vi khuẩn Gram (+), có khả sinh bào tử Kích thớc bào tử không vợt kích thớc tế bào vi khuẩn Thuộc loại vi khuẩn hiếu khí kị khí không bắt buộc + Gram (-) Không sinh bào tử thờng có tiên mao mọc quanh thể * Pseudomonas - Gram (-) - Không sinh bào tử - Chỉ có tiên mao chùm tiên mao mọc đỉnh * Clostridium - Nã thuéc trùc khuÈn Gram (+) - Cã kÝch thíc vào khoảng 0,4 ữ x ữ 8àm - Có khả sinh bào tử chiều ngang bào tử lớn chiều ngang tế bào vi khuẩn làm thay đổi hình dạng vi khuẩn - Thuộc loại kị khí bắt buộc * Clospasteurianum - Là loại vi khuẩn cố định nitơ cho đất * Closbotulium: Gây ngộ độc thức ăn c Xoắn khuẩn Bao gồm nhng vi khuẩn có từ hai vòng xoắn trở lên thuộc vi khuẩn Gram (+), có khả di động có loại di động nhanh uppns cong nh dấu phẩy, có khả phân giải xenlulo nh cellvibro Có khả phân giải sunfat nh desulfovibro Kích thớc tế bào ữ 30àm 1.1.2 Sự sinh sản vi khuẩn a Hình thức sinh sản Sinh sản theo kiểu phân cắt: Bắt đầu từ xuất khoảng tế bào màng cắt theo chiều ngang màng không xuất tức thời mà bắt đầu hình thành vùng sáng màng tế bào sau tiến sát vào Sau đợc hình thành hai tế bào liên hệ đợc víi sau mét thêi gian míi t¸ch trình phân cắt tế bào kết thúc Vị trí màng ngăn hình thức sinh sản phân cắt loại vi khuẩn khác khác Ví dụ: trực khuẩn vị trí màng ngăn vuông góc với chiều dài thành cầu khuẩn vị trí màng ngăn lần lợt theo mặt phẳng ba mặt phẳng vuông góc tuỳ theo vị trí mà hình thành liên tục thành hình bán cầu khuẩn màng ngăn lộn xộn mà không theo quy tắc đợc tập hợp tế bào lộn xộn gọi tụ cầu khuẩn b Tốc độ sinh sản Tốc độ sinh sản phụ thuộc vào điều kiện ngoại cảnh Trong điều kiện thích hợp dinh dỡng, pH môi trờng, nhiệt độ, hàm lợng oxi 20 ữ 30 phút vi khuẩn sinh sản lần nh sau 5h từ tế bào vi khuẩn cho khoảng 1024 tế bào sau 20 cho khoảng 191.067.106 tế bào tiếp tục nh ngày đêm sống tế bào chứa đầy bề mặt trái đất đại dơng Tuy nhiên vòng đời vi khuẩn ngắn đảm bảo cân sinh thái c ý nghĩa việc sinh sản nhanh Đảm bảo cân sinh thái, đảm bảo tồn phát triển giống nòi vòng đời ngắn ngủi Cấu tạo đơn giản cha hoàn thiện khả tự bảo vệ, đời sống chúng phụ thuộc hoàn toàn vào điều kiện ngoại cảnh d Sự sinh sản vi khuẩn môi trờng nuôi cấy Tuỳ thuộc loại vi khuẩn mà ta chọn cho chúng điều kiện nuôi cấy thích hợp nh môi trờng lỏng môi trờng rắn Ví dụ: loài vi khuẩn hiếu khí ta chọn cho chúng môi trờng nuôi cấy môi trờng rắn nuôi cấy môi trờng lỏng có chế độ sục khí Trong môi trờng nuôi cấy vi khuẩn phát triển mạnh mẽ ngời ta đà tạo cho chúng điều kiện thích hợp cho sinh sản phát triển chúng + Khi cấy vi khuẩn môi trờng đặc sau thời gian nuôi cấy vi khuẩn mọc thành khuẩn lạc gồm tập hợp tế bào vi khuẩn đợc phát triển từ tế bào ban đầu Khuẩn lạc chia thành hai nhóm chính: nhẵn bóng xù xì e Các giai đoạn trình sinh sản + Giai đoạn tiềm phát: giai đoạn cấy vi khuẩn vào môi trờng - Số lợng vi khuẩn cha thay đổi cha có sinh sản - Là giai đoạn tế bào Vi khuẩn làm quen với môi trờng sống mới, chuẩn bị bớc vào giai đoạn sinh trởngvì kích thớc, hình dạng tế bào có thay đổi, thời kì kéo dài từ ữ * ý nghÜa: gióp cho vi sinh vËt thÝch øng với môi trờng sống + Giai đoạn luỹ tiến: - giai đoạn số lợng vi khuẩn tăng nhanh theo cấp số nhân làm đục môi trờng + Giai đoạn cân bằng: Giai đoạn số lợng tế bào tơng đối ổn định, tốc độ sinh sản giảm giai đoạn số lợng tế bào chết tơng đơng với số tế bào sinh ra, thời gian khoảng vài giờ, vài ngày tuỳ theo điều kiện ngoại cảnh tuỳ loại vi khuẩn + Giai đoạn suy thoái: Giai đoạn số lợng tế bào giảm nhanh sinh sản bị đình hoàn toàn thức ăn môi trờng ít, tích luỹ sản phẩm trao đổi chất gây ức chế trình sinh sản 1.1.3 Phân loại vi khuẩn cách gọi tên 1.1.3.1 Cách gọi tên:Tên vi khuẩn tên kép đợc hợp thành từ hai chữ + Chữ đầu danh từ để tên giống thờng đợc viết hoa + Chữ sau thờng tính từ tên loài không viết hoa VÝ dơ: Bacterriae aceti: Vi khn lªn men axetic Clostridium pasterrianum Cã thĨ viÕt t¾t nh sau: Bac aceti, Clos pasterrianum 1.1.3.2 Hệ thống phân loại vi khuẩn: * Líp vi khn: + Hä Coccaceae (CÇu khn ) Thc loại tế bào hình cầu phân cách theo hớng 2, hớng trực giao tuỳ theo mà có bố trí khác - Nó khả di động - Nó có trờng hợp tạo thành bào tử - Khoảng 300 loài chia làm giống: ã Streptococcus ( Liên cầu khuẩn ) ã Sarana (Bát cầu khuẩn ) không phân chia theo hớng cố định phân chia thành khối có tế bào ã Micrococcus ( Tiểu cầu khuẩn ) phân chia không theo hớng cố định tạo thành tế bào riêng rẽ tạo thành hình chùm nho + Họ Bacteriaceae (Trực khuẩn không bình thờng ) - Tế bào hình que - Không có bào tử - Có tiên mao - Có khoảng 300 loµi chia lµm gièng chÝnh: + Gièng Bacterium ( Hoại sinh) + Giống Azoterbacter: Gồm vi khuẩn cố định azot + Giống Microbacter: chúng phổ biến đất có khả oxi hoá nitơrit thành nitơrat + Hä Bacilalceae (trùc khn bµo tư ): Trùc khn cã tế bào hình que có khả tạo thành bào tử thuộc loại Gram (+) - Dựa vào hình dáng lúc tạo bào tử chia làm hai giống: ã Giống Bacillus: chiều ngang bào tử không vợt chiều ngang tế bào nên lúc sinh bào tử không làm thay đổi hình dạng tế bào ã Giống Clostridium: bào tử có kích thớc lớn đờng kính tế bào làm cho tế bào phình ở hai đầu + Họ Desmobacteriaceae Trong loại vi khuẩn thờng đa bào tạo thành chuỗi hình sợi đợc bọc lớp vỏ nhầy Là vi sinh vật tự dỡng tham gia vào trình chuyển hoá Fe S + Họ Spirillaceae 10 ... tốt cho vi sinh vật, thành phần loài số lợng hệ vi sinh vật mọc bám tăng lên nhiều Vỏ dập nát nguyên nhân làm bị nhiễm vi sinh vật gây bệnh vi sinh vật làm h hỏng Một số bị nhiễm vi sinh vật gây... mốc vi khuẩn rau hàm lợng protein tơng đối cao thờng phản ứng axit, h hỏng vi khuẩn thờng gặp *************** Phần II Một số nguyên tắc sinh hoá vấn đề kĩ thuật Phơng pháp vi sinh vật công nghiệp. .. vấn đề sau: Một số kiến thức đại cơng VSVH ( Đời sống, cấu tạo đặc điểm sinh lý sinh th¸i cđa Vi khn, NÊm men, NÊm mèc, Virus) Một số nguyên tắc sinh hoá vấn đề kỹ thuật - phơng pháp VSVHCN Các