TIỂU LUẬN: VAI TRÒ CỦA GLUCIDE VÀ PROTEIN TRONG SỰ PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH VẬT pptx

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP. HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BỘ MÔN VI SINH VẬT HỌC THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: VAI TRÒ CỦA GLUCIDE VÀ PROTEIN TRONG SỰ PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH VẬT Tp. Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng 04 năm 2012 Vi sinh vật học thực phẩm 2 MỤC LỤC CHƯƠNG MỞ ĐẦU - NHU CẦU THỨC ĂN CỦA VI SINH VẬT 6 1. Quy luật sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật. 6 2. Nhu cầu thức ăn của vi sinh vật. 7 CHƯƠNG II – VAI TRÒ CỦA GLUCIDE VỚI SỰ PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH VẬT 9 1. Khái niệm Glucide. 9 2. Vai trò của glucide đối với vi sinh vật. 10 2.1. Tham gia thành phần hóa học cấu tạo tế bào. 10 2.2. Nguồn cung cấp thức ăn cacbon cho vi sinh vật. 10 2.3. Nguồn cung cấp năng lượng cho hoạt động của tế bào. 10 3. Quá trình phân tổng hợp đường và polysaccharide. 11 CHƯƠNG II – VAI TRÒ CỦA PROTEIN ĐỐI VỚI SỰ PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH VẬT 14 1. Định nghĩa protein. 14 2. Vai trò của protein trong sự phát triển của vi sinh vật. 14 2.1. Tham gia thành phần hóa học cấu tạo tế bào. 14 2.2. Tham gia vận chuyển các chất qua màng tế bào. 14 Vi sinh vật học thực phẩm 3 2.3 Nguồn cung cấp thức ăn nitơ, cacbon và nguồn vật liệu năng lượng cho tế bào. 16 3. Quá trình phân giải protein của vi sinh vật. 18 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH SÁCH CÁC HÌNH LỜI NÓI ĐẦU Trải qua hàng ngàn năm phát triển của lịch sử cùng với những tiến bộ vượt bậc của khoa học, vi sinh vật ngày một tiến hóa và hoàn thiện hơn. So với sự ra đời cách đây 3.5 tỉ năm về trước, chúng chưa có cấu tạo cơ thể thì ngày nay nhiều loài vi sinh vật đã có những ứng dụng quan trọng trong công nghiệp, nông nghiệp, y học và đặc biệt là những ứng dụng phong phú trong ngành công nghệ thực phẩm. Nhiều loài vi sinh có những giá trị dinh dưỡng cao được nuôi trồng với sinh khối lớn để sản xuất thực phẩm chức năng, có tác dụng chữa bệnh diệu kỳ, nhiều loài khác lại có những ứng dụng quan trọng trong những quá trình lên men thực phẩm… Để góp phần tìm hiểu tại sao vi sinh vật lại có thể mang lại những vai trò to lớn, có ý nghĩa thực tiễn với đời sống con người đến như vậy, chúng ta hãy cùng tìm hiểu về sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật để hiểu rõ hơn các bạn nhé. Trong phần này nhóm mình xin trình bày về “ Vai trò của protein và glucide trong sự phát triển của vi sinh vật”. Ai cũng biết những tác dụng bổ ích của protein và glucide đối với cuộc sống con người. Vậy với vi sinh vật chúng có vai trò quan trọng như thế nào? Hãy cùng tìm hiểu để hiểu rõ hơn tại sao những vi sinh vật cực kì nhỏ bé ấy lại vô cùng quan trọng như thế nhé. Do kiến thức và thời gian có hạn, có thể bài tiểu luận của nhóm mình còn nhiều thiếu sót mong thầy và các bạn góp ý để bài tiểu luận hoàn chỉnh hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn! TẬP THỂ NHÓM Vi sinh vật học thực phẩm 6 CHƯƠNG MỞ ĐẦU -NHU CẦU THỨC ĂN CỦA VI SINH VẬT 1. Quy luật sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật. Sinh trưởng và phát triển là một thuộc tính cơ sở của sinh vật sống. Cũng như động vật và thực vật, vi sinh vật cũng sinh trưởng và phát triển. Sinh trưởng và phát triển thường không phải lúc nào cũng diển ra cùng lúc, nghĩa là số lượng tế bào không phải lúc nào cũng tỷ lệ thuận với sinh khối tạo thành. Điều này dễ nhận thấy là trong môi trương nghèo nàn chất dinh dưỡng, tế bào vẫn có khả năng sinh sản để tăng số lượng tế bào nhưng kích thước tế nào này nhỏ hơn rất nhiều so với trong điều kiện đầy đủ chất dinh dưỡng. Hình 1: Mô hình sơ lược về chức năng sinh lý của các chất dinh dưỡng đối với Vi sinh vật học thực phẩm 7 sự sinh trưởng của vi sinh vật.  Sinh trưởng: Là sự tăng kích thước và khối lượng tế bào (sự tăng sinh khối). Trong điều kiện môi trường nuôi cấy đầy đủ chất dinh dưỡng và trong điều kiện nuôi cấy thích hợp, tế bào vi sinh vật tăng nhanh về kích thước đồng thời sinh khối được tích luỹ nhiều.  Phát triển: Là sự tăng lên về số lượng tế bào (sự sinh sản). Các vi sinh vật sinh sản bằng phương pháp nhân đôi thường cho lượng sinh khối rất lớn sau một thời gian ngắn. Trong trường hợp sinh sản theo phương pháp này thì trong dịch nuôi cấy sẽ không có tế bào già. Vì rằng tế bào được phân chia thành hai, cứ như vậy tế bào lúc nào cũng ở trạng thái đang phát triển. Ta chỉ phát hiện tế bào già trong trường hợp môi trường thiếu chất dinh dưỡng và tế bào vi sinh vật không có khả năng sinh sản nữa. Riêng đối với nấm men hiện tượng phát triển tế bào già rất rõ. Nấm men sinh sản bằng cách nảy chồi. Khi chồi non tách khỏi tế bào mẹ để sống độc lập thì nơi tách đó trên tế bào mẹ tạo thành một vết như vết sẹo. Vết sẹo này sẽ không có khả năng tạo ra chồi mới. Cứ như vậy tế bào nấm men mẹ sẽ chuyển thành tế bào già theo thời gian. 2. Nhu cầu thức ăn của vi sinh vật. Môi trường dinh dưỡng của vi sinh vật bao gồm nhiều thành phần dinh dưỡng cần thiết khác nhau. Thành phần dinh dưỡng này tùy thuộc vào nhu cầu của từng loại vi sinh vật. Ví dụ: Có loài vi sinh vật cần nhiều protein, nhưng cần ít glucide; Có loài cần nhiều nguyên tố vi lượng, nhưng có loài cần ít; Có loài trong quá trình phát triển không thể thiếu các chất tăng trưởng. Nhìn chung các nguyên tố thiết yếu C, H, O và N không thể thiếu trong quá trình sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật. Ngoài các nguyên tố thiết yếu, trong các cơ thể vi sinh vật còn cần các nguyên tố đa lượng như S và P, các nguyên tố vi lượng như: Fe, Cu, Mg, Mn, Zn, K, Ca, Bo, I…Vì thế trong thành phần dinh dưỡng không thể cung cấp đơn thuần một số chất nào đó hoặc một nhóm nguyên tố nào đó mà phải đảm bảo đầy đủ thành phần tối thiểu các chất. Tuy nhiên vào từng loài vi sinh vật mà có thể nguyên tố này là đa lượng, nhưng lại l2 vi lượng của loài khác. Vi sinh vật học thực phẩm 8 Khi nuôi cấy vi sinh vật người ta phải pha chế môi trường có thể ở dạng lỏng hoặc đặc. Trong môi trường có thể có loại chất hữu cơ, có loại chất vô cơ. Không phải mọi thành phần của môi trường đều có thể gọi là chất dinh dưỡng. Một số thành phần của môi trường chỉ có nhiệm vụ đảm bảo các điều kiện thích hợp về thế oxi hóa, về pH, áp suất thẩm thấu, cân bằng ion,…Chất dinh dưỡng là những chất có tham gia vào trao đổi chất của tế bào. Các chất dinh dưỡng sau khi vào tế bào sẽ được chế biến lại để tạo thành các chất riêng của tế bào., quá trình này được gọi là đồng hóa, quá trình này cần năng lượng. Ngược lại với quá trình đồng hóa là quá trình dị hóa. Các sản phẩm của quá trình dị hóa sẽ được thải ra môi trường xung quanh hoặc một phần được sử dụng lại cho quá trình đồng hóa. Căn cứ vào nhu cầu vi sinh vật người ta chia thức ăn làm 3 loại:  Thức ăn năng lượng: thức ăn sau khi hấp thụ sẽ cung cấp cho vi sinh vật một số năng lượng cần thiết cho hoạt động sống của tế bào. Các loại protein, glucide, lipid,…là những thức ăn năng lượng thường gặp.  Thức ăn kiến tạo: thức ăn này sau khi hấp thụ sẽ tham gia xây dựng các cấu trúc của vi sinh vật. trong thực tế thì một loại thức ăn nó vừa là nguồn năng lượng vừa là nguyên liệu để xây dựng các cấu trúc.  Chất sinh trưởng: là những chất cần thiết cho hoạt động sống của một loại vi sinh vật nào đó mà nó tự tổng hợp được. Căn cứ vào nguồn cacbon, nguồn năng lượng, chất nhận điện tử cuối cùng, người ta chia vi sinh vật thành các kiểu dinh dưỡng sau: Căn cứ vào nguồn cacbon: dị dưỡng cacbon và tự dưỡng cacbon. Căn cứ vào nguồn năng lượng gồm dinh dưỡng quang năng và dinh dưỡng hóa năng. Căn cứ vào nguồn cacbon và nguồn năng lượng vi sinh vật được chia thành tự dưỡng (gồm tự dưỡng quang năng và tự dưỡng hóa năng), dị dưỡng (gồm dị dưỡng quang năng, dị dưỡng hóa năng, dị dưỡng hoại sinh và dị dưỡng kí sinh. Vi sinh vật học thực phẩm 9 CHƯƠNG 1 – VAI TRÒ CỦA GLUCIDE VỚI SỰ PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH VẬT 1. Khái niệm Glucide. Glucide (carbonhydrate) là một nhóm các chất hữu cơ phổ biến trong cơ thể động thực vật và vi sinh vật. Trong đó glucide có nhiều nhất là trong thực vật, chiếm khoảng 80% khối lượng khô của thực vật. Glucide có bản chất hóa học là polyhydroxy aldehyde hoặc polyhydroxy ketone. Đa số các glucide có công thức tổng quát là (C m (H 2 O) n ). Ngoài ra còn có một số loại glucide đặc biệt, trong cấu trúc của chúng ngoài C, H, O còn có thêm S, N, P. Glucide được chia làm ba nhóm chính: monosaccharide, oligosaccharide, polysaccharide.  Monosaccharide (đường đơn), có chứa 1 đơn vị carbonhydrate C 6 H 12 O 6 , thường gặp là glucose, fructose và galactose.  Oligosaccharide có chứa ít hơn 10 đơn vị carbonhydrat, thường gặp nhất là các chất như sau:  Các disaccharide (đường đôi) là saccharose (sucrose), maltose, lactose  Trisaccharide là raffinose,  Tetrasaccharide là stachyose,  Polysaccharide chứa n monosaccharide. Các polysaccharide khó hòa tan trong nước hơn là các mono – và các oligosaccharide. Thường gặp nhất là tinh bột, cellulose và pectin. Glucide có vai trò rất quan trọng trong cơ thể sống. Glucide có vai trò như sau:  Tham gia mọi hoạt động của tế bào.  Là nguồn chất dinh dưỡng dự trữ để huy động, cung cấp chủ yếu các chất trao đổi đổi trung gian và năng lượng cho tế bào.  Tham gia vào cấu trúc của thành tế bào thực vật vi khuẩn: hình thành bộ khung (vỏ) của nhóm động vật có chân khớp.  Tham gia vào thành phần cấu tạo của nhiều chất quan trọng như: DNA, RNA, Vi sinh vật học thực phẩm 10 2. Vai trò của glucide đối với vi sinh vật. 2.1. Tham gia thành phần hóa học cấu tạo tế bào. Tế bào vi khuẩn thường chứa một lượng glucide, khoảng 12 – 18% trọng lượng chất khô. Các glucide thường gặp gồm các dạng đường đơn (ose), đường kép (osie), đường đa. Các loại đường đa thường gặp ở vi sinh vật là: glucan (glucarl), dextran (dextrane), amylase, chitin, cellulose,… Glucide tham gia cấu tạo acid nucleic, vào cấu trúc của thành tế bào, vỏ nhày,…của vi sinh vật. Vỏ nhầy và việc hình thành vỏ nhầy liên quan đến độc lực và quá trình bảo vệ vi sinh vật (vi khuẩn,…). Một số polysaccharide có thể phối hợp với protein để hình thành gluco – protein. Gluco – protein là kháng nguyên của cơ thể vi sinh vật, polysaccharide đóng vai trò bán kháng nguyên. Một số polysaccharide vi sinh vật cũng có khả năng kích thích cơ thể sản sinh kháng thể. Glucide còn là nguồn dự trữ năng lượng và là sản phẩm trung gian của các quá trình trao đổi năng lượng trong tế bào vi sinh vật. 2.2. Nguồn cung cấp thức ăn cacbon cho vi sinh vật. Trong tế bào nguồn cacbon trải qua một loạt quá trình biến hoá hoá học phức tạp sẽ biến thành vật chất của bản thân tế bào và các sản phẩm trao đổi chất. Cacbon có thể chiếm đến khoảng một nửa trọng lượng khô của tế bào. Đồng thời hầu hết các nguồn cacbon trong các quá trình phản ứng sinh hoá còn sinh ra trong tế bào nguồn năng lượng cần thiết cho hoạt động sống của vi sinh vật. Vi sinh vật sử dụng một cách chọn lọc các nguồn cacbon. Đường nói chung là nguồn cacbon và nguồn năng lượng tốt cho vi sinh vật. Nhưng tuỳ từng loại đường mà vi sinh vật có những khả năng sử dụng khác nhau. Ví dụ trong môi trường chứa glucose và galactose thì vi khuẩn Escherichia coli sử dụng trước glucose (gọi là nguồn cacbon tốc hiệu) còn galactose được sử dụng sau (gọi là nguồn cacbon trì hiệu). Hiện nay trong các cơ sở lên men công nghiệp người ta sử dụng nguồn cacbon chủ yếu là glucose, saccharose, rỉ đường (phụ phẩm của nhà máy đường), tinh bột (bột ngô, bột khoai sắn ), cám gạo, các nguồn cellulose tự nhiên hay dịch thuỷ phân cellulose. 2.3. Nguồn cung cấp năng lượng cho hoạt động của tế bào. Vi sinh vật có thể oxi hóa khử các chất hữu cơ và vô cơ để cho năng lượng nhưng hầunhư đại đa số VSV sử dụng chất hữu cơ mà chủ yếu là đường Glucose. Bất kể loại [...]... dụng protein của vi sinh vật có ích trong vi c sản xuất một số thực phẩm như nước mấm, muối cá, làm tương, sản xuất mì chính…Tuy nhiên, vi c sử dụng và làm thối rữa protein của vi sinh vật cũng gây hư hỏng thực phẩm và một số hàng hóa khác 3 Quá trình phân giải protein của vi sinh vật Quá trình thủy phân các protein dưới tác dụng của vi sinh vật gọi là quá trình thối rữa Quá trình này rất quan trọng trong. .. nào protein bị thối rữa do các vi sinh vật gây ra nên ta có thể bổ Vi sinh vật học thực phẩm 17 sung them một lượng glucid vào môi trường thức ăn để tăng tỷ lệ C/N và làm giảm lượng NH3 tích tụ Trong tự nhiên quá trình thối rữa protein có ý nghĩa quan trọng trong sự chuyển hóa vật chất trong đất Dưới tác dụng của vi sinh vật, protein được chuyển hóa thành muối amon là thức ăn nitơ cho cây xanh Trong. .. số đường được tổng hợp trong khi liên kết với một nucleosidediphosphate Đường nucleoside diphosphate quan trọng nhất là uridine diphosphateglucose (UDPG) Glucose được hoạt hoá nhờ gắn với pyrophosphate của uridinediphosphate qua phản ứng với uridine triphosphate Vi sinh vật học thực phẩm 13 CHƯƠNG 2 – VAI TRÒ CỦA PROTEIN ĐỐI VỚI SỰ PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH VẬT 1 Định nghĩa protein Protein là những đại... amin này 2 Vai trò của protein trong sự phát triển của vi sinh vật 2.1 Tham gia thành phần hóa học cấu tạo tế bào Protein chiếm hàm lượng nhiều nhất > 50% khối lượng khô của tế bào, được cấu tạo từ các nguyên tố C, H, O, N, S ngoài ra còn có thể có một lượng rất nhỏ các nguyên tố khác như Fe, P, Zn, Mn, Ca,… Protein có vai trò quan trọng bậc nhất trong tế bào Bao gồm các loại protein: protein cầu (abumin,... được các loại protein thiên nhiên Chúng chỉ có thể sử dụng được các sản phẩm thủy phân của protein (polipeptit, oligopeptit, axit amin) Vi sinh vật là tác nhân chủ yếu gây thối rữa, bao gồm hai nhóm, một nhóm là những vi sinh vật tồn tại trong nguyên liệu trong quá trình sinh sống, còn một nhóm là do ô nhiễm trong quá trình bảo quản và chế biến Rất nhiều loài vi sinh vật khác nhau tham gia vào quá trình... xây dựng và đổi mới tế bào đồng thời để làm nguồn vật liệu năng lượng Vì vậy khi quan sát quá trình sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật trên môi trường thức ăn giàu protein như thịt, cá, trứng, sữa ta thấy những môi trường này hầu như không chứa glucid tức là tỷ lệ C/N < 25/1 nên N thừa sẽ được tích tụ ở dạng NH3 và các bazơ hữu cơ, protein sẽ bị thối rữa dưới tác dụng của các vi sinh vật này... ảnh hưởng đến khả năng vận chuyển của một loại đường 2.3 Nguồn cung cấp thức ăn nitơ, cacbon và nguồn vật liệu năng lượng cho tế bào Trong tế bào vi sinh vật, chúng ta thấy vi sinh vật phân giải protein là để sử dụng chúng làm nguồn cung cấp thức ăn nitơ, thức ăn cacbon hoặc nguồn vật liệu năng lượng Tùy theo điều kiện môi trường và từng loài, vi sinh vật có thể sử dụng protein để thỏa mãn một hoặc hai... acid amin, như thế trong môi trường sẽ không xuất hiện một hợp chất nitơ mới nào Protein không bị vô cơ hóa, ta sẽ không thấy những mùi lạ của sự thối rữa và sản phẩm của sự phân giải protein đó được vi sinh vật sử dụng hoàn toàn Sữ dụng acid amin làm nguồn thức ăn cacbon và làm nguồn vật liệu năng lượng: Trong trường hợp này các acid amin sẽ được khử amin theo các phản ứng giải Vi sinh vật học thực phẩm... bào, hoặc được xâm nhập ngay vào tế bào vi sinh vật sau đó mới chuyển hóa thành axit amin Một phần các axit amin này được vi sinh vật sử dụng trong quá trình tổng hợp protein của chúng, một phần khác được tiếp tục phân giải theo những con đường khác nhau để sinh NH3, CO2 và nhiều sản phẩm trung gian khác Những vi sinh vật không có khả năng sinh ra các enzyme phân giải protein ngoại bào rõ ràng là không... NH3, NH3 có thể được tích tụ lại ở dạng muối amon và được bay hơi ra ngoài một phần đây là quá trình thối rữa thường thấy ở các thực phẩm giàu protein Vi c sử dụng các acid amin của vi sinh vật để làm nguồn cacbon và vật kiệu năng lượng chính là bản chất bên trong của quá trình thối rữa protein Trong tự nhiên, chúng ta thấy tồn tại nhiều vi sinh vật và chúng có thể sử dụng acid amin theo hai hướng trên . sinh vật. 6 2. Nhu cầu thức ăn của vi sinh vật. 7 CHƯƠNG II – VAI TRÒ CỦA GLUCIDE VỚI SỰ PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH VẬT 9 1. Khái niệm Glucide. 9 2. Vai trò. vật. Sinh trưởng và phát triển là một thuộc tính cơ sở của sinh vật sống. Cũng như động vật và thực vật, vi sinh vật cũng sinh trưởng và phát triển. Sinh