Bài giảng Công nghệ sinh học thực phẩm: Chương 3 - GV. Nguyễn Quang

22 902 0
Bài giảng Công nghệ sinh học thực phẩm: Chương 3 - GV. Nguyễn Quang

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Bài giảng Công nghệ sinh học thực phẩm: Chương 3 - GV. Nguyễn Quang

1/31/2013 Nguyễn Quang TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAI CÔNG NGHỆ SINH HỌC THỰC PHẨM Giảng viên: Nguyễn Quang SĐT: 01689 034 127 Email: quang.nguyen.3487@gmail.com Công nghệ sản xuất sinh khối tế bào    3.1 Công nghệ sản xuất sinh khối tế bào 3.3 Tổng hợp acid amin 3.4 Tổng hợp enzym Nguyễn Quang Nguyễn Quang Một số loại VSV Vi sinh vật tồn trái đất cách 3,5 triệu năm Vi sinh vật sinh vật có kích thước nhỏ bé chúng hấp thu chuyển hóa vật chất nhanh Bên cạnh tốc độ phát triển VSV cao Hơn 1% VSV định danh nghiên cứu Công nghệ sản xuất sinh khối tế bào  Chương 3: Ứng dụng vi sinh vật công nghệ thực phẩm Nguyễn Quang Nguyên lý trình sản xuất:  Quá trình tạo giống Quá trình Sản xuất thử Q trình Sản xuất cơng nghiệp  Nguyên lý trình sản xuất  Quá trình sản xuất sản phẩm từ VSV theo quy mô công nghiệp phải tiến hành điều khiển:     Quá trình thu nhận tinh chế sản phẩm Phân lập, tuyển chọn, tạo khả thích nghi, nâng cao chất lượng giống, bảo quản giống (genotype) Tối ưu hóa yếu tố ảnh hưởng đến thể sống Nguyễn Quang Tối ưu hóa yếu tố ảnh hưởng trao đổi chất quy mô công nghiệp (fenotype) Bao gồm phương pháp để thu nhận sản phẩm  Điều khiển genotype Điều khiển fenotype Điều khiển kỹ thuật thu nhận, tinh chế sản phẩm 1/31/2013 Nguyên lý trao đổi chất tế bào VSV VSV Yếu tố ảnh hưởng Nguyễn Quang Nguyễn Quang Sản phẩm trình lên men Các loại sản phẩm Phân loại theo tính chất thương mại:   Quá trình tổng hợp Dinh dưỡng Sản phẩm thừa Dị hóa ngồi tế bào  Enzym nội bào  Sản phẩm phân giải Yếu tố ảnh hưởng Dị hóa tế bào Mơi trường ni cấy Biomass Bản thân tế bào vi sinh vật (sinh khối) sản phẩm mong muốn Các enzym VSV tạo nên: amylase, protease, lipase… Các dược phẩm: chất kháng sinh alkanoid… Sản phẩm bậc hai Nguyễn Quang Sản phẩm trình lên men Nguyễn Quang Sản phẩm trình lên men   Sinh khối tế bào   Enzym:  Nấm men: dùng làm nở bột mì, lên men rượu… Các vi khuẩn vi tảo: sử dụng cho mục đích dinh dưỡng   Nguyễn Quang Sản phẩm trình lên men  Dược phẩm:   Chất kháng sinh alkanoid nằm nhóm sản phẩm bậc hai Đó hợp chất khơng tạo thành pha sinh trưởng mà vào lúc sinh trưởng bước vào pha cân Việc hiểu biết chất trao đổi chất bậc hai có tầm quan trọng việc phát triển trình sản xuất Enzym thương mại sản xuất quy mô công nghiệp: amylase, protease, lipase… Enzym công nghiệp gluco-isomease sử dụng với số lượng lớn để sản xuất fructose (có độ cao glucose) Ngồi vài enzym quan trọng penicillin-acilase sử dụng sản xuất penicillin tổng hợp Nguyễn Quang Sản phẩm q trình lên men  Các hóa chất đặc biệt chất điều vị thực phẩm:    Chất điều vị thực phẩm: bột nhân tạo aspartarm dipeptid acid aspartic phenylalanin, hai amino acid sản xuất đường lên men vi sinh vật Các amino acid sản xuất đường này: acid glutamic, lysine tryptophan Một số vitamin sản xuất đường vi sinh vật, riboflavin, vitamin B12 acid ascorbic (vitamin C) 1/31/2013 Nguyễn Quang Sản phẩm trình lên men  Sản phẩm q trình lên men Các hóa chất thơng dụng:      Nguyễn Quang  Ethanol Acid acetic Acid lactic Glycerol    Nguyễn Quang Sinh trưởng tạo thành sản phẩm Sản phẩm trình lên men Các sản phẩm trao đổi chất:     Các sản phẩm lên men: ethanol, acid lactic, methan, acetol-butanol,… Các chất trao đổi bậc 1: amino acid, nucleotide, vitamin, đường… Các chất trao đổi bậc 2: chất kháng sinh, alkanoid, gibberellin, Indole Acetic Acid (IAA)… Các loại enzym ngoại bào protease, amylase; Các enzym nội bào asparaginase, penicillinase Nguyễn Quang Công nghệ sản xuất sinh khối tế bào Sinh tổng hợp thừa  Vật chất tế bào (sinh khối) Các sản phẩm trao đổi chất Các sản phẩm chuyển hóa Trong đó, ethanol sản phẩm phổ biến quan trọng Nguyễn Quang  Phân loại theo sinh lý trao đổi chất: Nguyễn Quang Những nguyên tắc điều hòa trao đổi chất:     Điều hịa hoạt tính enzym nhờ ức chế sản phẩm cuối hay gọi kìm hãm liên hệ ngược Sự cảm ứng ức chế q trình tổng hợp enzym Điều hịa tổng hợp enzym nhờ kiềm chế sản phẩm cuối giải kiềm chế Điều hòa tổng hợp enzym nhờ kiềm chế dị hóa  Tạo giống VSV:     Quyết định đến suất sinh học nhà mày Quyết định chất lượng sản phẩm sinh học Quyết định vốn đầu tư cho sản xuất Quyết định giá thành sản phẩm 1/31/2013 Nguyễn Quang Yêu cầu giống VSV Yêu cầu giống VSV Giống VSV phải cho sản phẩm mà ta mong muốn Giống phải cho suất sinh học cao Giống phải có khả đồng hóa nguyên liệu rẻ tiền dễ kiếm Sản phẩm giống dễ dàng tách tạp chất     Nguyễn Quang      Giống phải ổn định genotype fenotype Giống phải có tính thích nghi cao Có tốc độ sinh sản phát triển mạnh Tốc độ trao đổi chất mạnh để nhanh tạo sản phẩm mong muốn Giống phải ổn định bảo quản dễ dàng bảo quản Nguyễn Quang Kỹ thuật tạo giống    Nguồn phân lập giống Phân lập giống tự nhiên Phân lập giống môi trường sản xuất Phân lập giống ống giống thối hóa Nguyễn Quang Nâng cao chất lượng giống   Nguyễn Quang Nguyễn Quang Đột biến (bằng phương pháp vật lý, hóa học) Tạo khả thích nghi giống VSV với điều kiện sản xuất công nghiệp Làm biến đổi hệ thống di truyền tạo giống có chất lượng cao 1/31/2013 Nguyễn Quang Bảo quản giống VSV       Nguyễn Quang Phương pháp cấy truyền định kỳ (trên môi trường mới) Cấy truyền bảo quản lạnh Bảo quản giống lớp dầu Bảo quản đất cát Bảo quản giống hạt ngũ cốc Phương pháp lạnh đông Bảo quản giống theo phương pháp đông khô  Sử dụng thạch nghiêng      Nấm mốc: cấy truyền sau – tháng Nấm men – vi khuẩn: – tháng Ưu điểm: đơn giản, dễ làm Nhược điểm: tốn công sức, thời gian, môi trường Không ổn định Điều kiện: phải bảo quản lạnh Nguyễn Quang Phương pháp giữ giống mơi trường thạch có lớp dầu khoáng   Sử dụng dầu khoáng vaselin, parafin… Ưu điểm:    Đơn giản, hiệu cao Môi trường không bị nước Vi sinh vật bảo quản lâu so với phương pháp cấy truyền Nguyễn Quang Phương pháp giữ giống đất, cát    Bảo quản VSV tạo bào tử Thời gian bảo quản từ đến vài năm Trước dùng phải:   Cấy ria môi trường agar Chọn khuẩn lạc điển hình Nguyễn Quang Phương pháp giữ giống hạt Nguyễn Quang Phương pháp lạnh đông    Bảo quản VSV có dạng hình sợi, sinh bào tử không Thời gian bảo quản lên tới năm      Phương pháp đơn giản, VSV giữ lâu Nhiệt độ trữ lạnh từ -150C ÷ -200C: tháng cấy truyền lần -300C: tháng -400C: năm -500C ÷ -600C: năm -700C ÷ -800C: 10 năm 1/31/2013 Nguyễn Quang Phương pháp đông khô Nguyễn Quang Một số ngân hàng giống VSV Làm cho tế bào nước theo phương pháp thăng hoa áp suất thấp Làm giảm làm ngừng hẳn trình phân chia VSV VSV không bị biến đổi đặc tính di truyền Thời gian lưu giữ lâu lên tới vài chục năm Được dùng nhiều sản xuất      Nguyễn Quang Sản phẩm công nghệ VSV Nguyễn Quang Quá trình sản xuất     Ni cấy lắc (Shake flash) Quy mơ phịng thí nghiệm (Lab scale fermentor – 10 L) Pilot scale fermentor (300 – 3000 L) Hệ thống nuôi cấy công nghiệp (10.000 – 500.000 L) Nguyễn Quang Nuôi cấy lắc  Tối ưu hóa điều kiện cho tế bào phát triển hình thành sản phẩm:       pH Nhiệt độ Oxy hòa tan (DO) Cơ chất Nồng độ chất Yếu tố khác Nguyễn Quang Hệ thống lên men phịng thí nghiệm       Agitation Cooling and heating Air inlet and outlet pH control Nutrient addition Inoculation 1/31/2013 Nguyễn Quang Nguyễn Quang Hệ thống fermentor Quy mô công nghiệp  Hệ thống từ 10.000 – 500.000 L tùy thuộc vào sản phẩm Nguyễn Quang Nguyễn Quang Industrial Fermentation Setting Công nghệ sản xuất sinh khối VSV      Cơng nghệ sản xuất nấm men bánh mì  Các dạng nấm men:      Nguyễn Quang Nấm men dạng lỏng Nấm men dạng nhão (paste) Nấm men khô Nguyên liệu: nước, carbon hydrate, phospho, nitơ, kali magie Vi sinh vật: Saccharomyces cerevisiae Công nghệ sản xuất nấm men Cơng nghệ sản xuất phân bón Công nghệ sản xuất thuốc trừ sâu sinh học Công nghệ sản xuất protein đơn bào Công nghệ sản xuất sinh khối làm thuốc trị bệnh Công nghệ sản xuất nấm men bánh mì   Nguyễn Quang C6H12O6 C2H5OH + CO2 Cơng nghệ sản xuất bánh mì: Bột mì  Nhào bột  Định hình (4h)  Nướng Nấm men 1/10 Bột mì  Nhân giống nấm men (6h)  Trộn bột… 9/10 1/31/2013 Nguyễn Quang Carbon hydrate    Nguyễn Quang Mật rỉ Các nguyên liệu đường mật rỉ, loại nước trái cây, loại đường đơn, đường kép… Các nguyên liệu chứa tinh bột Nguồn nguyên liệu chứa hợp chất cellulose  Ưu điểm:    Chứa hàm lượng đường cao Chứa nhiều chất hữu cơ, vơ cơ, vitamin chất kích thích sinh trưởng Nhược điểm:    Màu sẫm, bám vào nấm men làm ảnh hưởng chất lượng Hệ keo, giảm khả hòa tan Dễ bị VSV xâm nhập phát triển Nguyễn Quang Phương pháp xử lý mật rỉ Nguyễn Quang Nguồn nitơ phospho   Yêu cầu chất lượng nấm men bánh mì    Các nguồn cung cấp nitơ thường là: ure, amonisulfat Nguồn cung cấp nitơ phospho: diamonphospho (DAP) Nguyễn Quang Tế bào nấm men có kích thước lớn, đều, có khả phát triển mạnh chịu nhiệt độ cao Lực nở bột Độ bền nấm men (>72h) Nguyễn Quang Điều kiện nuôi        Nước đường: – % Nhiệt độ lên men: 25 – 280C pH dịch nuôi: 4,2 – 5,4 DAP: 0,15 – 0,25 % Ure: 0,15 – 0,2 % Thời gian ni: 12 – 16h Lưu lượng khí: 1m3/m3.h 1/31/2013 Nguyễn Quang Nguyễn Quang Công nghệ sản xuất Protein đơn bào (Single Cell Protein - SCP) Là nguồn dinh dưỡng chứa nhiều protein từ VSV (vi khuẩn, nấm men, nấm sợi tảo) Hàm lượng protein cao Chất lượng protein tương đương protein động vật cao protein thực vật VSV có khả hấp thu, phân giải nhiều loại nguyên liệu rẻ tiền, dễ kiếm Có khả sản xuất theo quy mơ cơng nghiệp      Nguyễn Quang Nguyễn Quang Protein đơn bào  Tảo đơn bào sản xuất theo quy mơ cơng nghiệp có lợi ích kinh tế cao:       Spirulina Chlorella Spirulina Scienedesmus    Tảo chứa protein có đầy đủ acid amin cân đối, khơng chứa độc tố Có khả chữa bệnh chống lão hóa Tốc độ sinh sản nhanh (gấp 15 lần so với trồng lúa)   Protein cao (70 - 75%), protein hồn hảo, khơng chứa độc tố Quang hợp xanh Điều kiện sản xuất đơn giản: ánh sáng 3000 – 10000 lux, CO2, muối vơ cơ, pH kiềm yếu (9 - 10) Kích thước tế bào lớn, dễ thu nhận Thành tế bào mỏng, nhiều vitamin chlorella Nguyễn Quang Nguyễn Quang Công nghệ sản xuất Công nghệ sản xuất   Kanembu làm bánh Dihé Người Mexico thu hoạch tảo Spirulina từ kỷ 16 1/31/2013 Nguyễn Quang Nguyễn Quang Thu nhận tảo Hệ thống cánh khuấy Nguyễn Quang Một số kiểu hồ ni khác Nguyễn Quang Hồ ni hình trịn 10 1/31/2013 Nguyễn Quang Hệ thống ni dạng ống Nguyễn Quang Câu hỏi ôn tập     Hãy trình bày nguyên lý trình sản xuất sinh khối tế bào? Hãy nêu sản phẩm trình lên men Hãy trình bày phương pháp bảo quản giống VSV Hãy trình bày cơng nghệ sản xuất tảo Nguyễn Quang Sản xuất acid amin  Mục đích  Phương pháp sản xuất:    Nguyễn Quang Phương pháp thủy phân protein động vật Bằng đường tổng hợp hóa học Sinh tổng hợp (tổng hợp nhờ VSV)     Chữa bệnh thần kinh, gan, thận, tim… Bổ sung vào thức ăn (các acid amin cần thiết Lysine, Methionin…) Làm chất điều vị cho thực phẩm: natri glutamat… Chất cho thực phẩm tổng hợp trứng cá nhân tạo, dăm bông… Sử dụng chăn nuôi Nguyễn Quang Các VSV sản xuất acid amin Chủng vi sinh vật sử dụng Các acid amin Nguyễn Quang Nguyên tắc sản xuất  Yêu cầu: Micrococcus var DL-alanin Microbacterium amoniphilium DL-alanin, L-glutamic Bacillus lactofermentum 487 L-valine, L-leucine Micrococcus glutamicus L-acid glutamic, L-lysine  Brevibacterium flavum L-histidine, L-isoleucine, L-proline, L-araginine, L-theonine, L-lysine, L-glutamic  Streptomyces coelicolor 3-19 L-alanin, L-glutamic   Chủng dùng sản xuất thường chủng đột biến, có khả tích lũy nhiều acid amin mơi trường nhiều carbon hydrat nitơ Nguyên tắc chung: Thay đổi môi trường nuôi cấy cách bổ sung thêm chất kháng sinh, chất bề mặt acid béo vào mơi trường Ngồi sản xuất acid amin từ chất trung gian tổng hợp enzym 11 1/31/2013 Nguyễn Quang Cơ chế trao đổi amin  Nguyễn Quang Sinh tổng hợp acid amin họ α-ketoglutarat Các họ acid amin:       Họ α-ketoglutarat: glutamat, glutamin, prolin, arginin Họ 3-phospho glycerat: serin, glycin, cystein Họ pyruvat: alanin, valin, leucin Họ oxaloacetat: aspartat, asparagin, methionin, threonin, lysin, isoleusin Họ phosphoenol pyruvat: erythro-4-phosphat, tryptophan, phenylalanin, tyrosin Họ ribose-5-phosphat: histidin Nguyễn Quang Sinh tổng hợp acid amin họ 3-phosphoglycerat Nguyễn Quang Sản xuất acid glutamic  Công nghệ sản xuất acid glutamic Nguyễn Quang Cơng thức hóa học  Nguyễn Quang Sinh tổng hợp acid amin họ oxaloacetat pyruvat VSV sử dụng sản xuất acid glutamic: Micrococus glutamicus, Brevibacterium lactofermentus 12 1/31/2013 Nguyễn Quang Quy trình sản xuất bột Nguyên liệu Nguyễn Quang Các yếu tố ảnh hưởng đến trình sản xuất bột  Chuẩn bị dịch lên men  Lên men  Trao đổi ion  Tách α-glutamic  Trung hòa   Tinh chế  Bao gói  Nguồn carbon Nguồn nitơ Các muối vơ khác Chất điều hòa sinh trưởng Các chất khác Ảnh hưởng pH Ảnh hưởng hệ thống gió khuấy Ảnh hưởng việc cung cấp điện tử Ảnh hưởng thực khuẩn thể Bột Nguyễn Quang Cơ chế sinh tổng hợp lysine Nguyễn Quang Quy trình sản xuất lysine Nguyên liệu Glucose Chuẩn bị dịch lên men Acid pyruvic Lên men Oxaloacetic Ly tâm Aspatic Thu dịch sau ly tâm Lysine Aspatic-β-semialdehyde Lysine 28-300C pH=7.0-7.6 Hiếu khí Methionine Trao đổi ion Nhả hấp phụ Ly tâm Threonine Sinh khối tphần không tan Dung dịch NH3 Đun nóng NH3 Điều chỉnh pH HCl 10-200C Làm lạnh Isoleucine Nguyễn Quang Tổng hợp enzym     Enzym chất xúc tác sinh học có chất protein Enzym có cường lực xúc tác mạnh lượng hoạt hóa thấp Các chế phẩm enzym hầu hết sản xuất từ nguồn nguyên liệu rẻ tiền Enzym có tính đặc hiệu cao: enzym kết hợp với chất đặc trưng để hình thành phức hợp enzym - chất sau sản phẩm hình thành Nguyễn Quang Cấu trúc enzym   Enzym đơn cấu tử Enzym đa cấu tử   Apoenzym: phần protein Cofactor: chất hữu đặc hiệu gắn với apoenzym 13 1/31/2013 Nguyễn Quang Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính enzym Nguyễn Quang Danh pháp Thơng thường thêm đuôi –ase sau chất VD: ure  urease, lactose  lactase…  Theo kiểu phản ứng xúc tác VD: thủy phân  hydrolase oxy hóa  oxidase…  Một số loại enzym không theo quy luật VD: bromelin dứa, papain đu đủ, ficin sung…      Nhiệt độ pH Ảnh hưởng nồng độ chất Ảnh hưởng chất kiềm hãm Nguyễn Quang Ứng dụng  Công nghệ sản xuất enzym Ứng dụng công nghệ chế biến thực phẩm: chế biến bột, sản xuất kẹo, sản xuất bánh mì, sản xuất nước quả, rượu vang, chế biến thịt, sản xuất bia…  Ứng dụng ngành công nghiệp: sản xuất chất tẩy rửa, công nghiệp dệt, chế biến dầu…   Nguyễn Quang Ứng dụng phân tích y học Ứng dụng cơng nghệ di truyền  Nguồn thu enzym: Nguồn động vật: thu nhận enzym từ phế phụ liệu lò mổ: tụy tạng tripsin, dày bê…  Nguồn thực vật: thu nhận amylase từ hạt đại mạch nảy mầm, papain, bromelin, ficin…  Nguồn VSV: từ nhiều loại VSV khác  Nguyễn Quang Ưu điểm enzym VSV Nguyễn Quang Quy trình cơng nghệ Cơ quan, tế bào động vật      VSV chuyển hóa số lượng chất lớn Hoạt tính enzym VSV cao Tốc độ sinh sản VSV nhanh Dễ kiểm soát điều kiện Nguyên liệu sản xuất rẻ tiền dễ kiếm Cơ quan, tế bào thực vật Vi sinh vật Nuôi cấy men) Nghiền Enzym nội bào Trích ly (lên Enzym ngoại bào Phá vỡ tế bào Lọc ly tâm Cô đặc Tinh chế Sấy Sản phẩm 14 1/31/2013 Nguyễn Quang Phương pháp thu nhận enzym           Phương pháp học tách enzym  Phương pháp học tách enzym Phương pháp phá vỡ tế bào Phương pháp cô đặc Phương pháp tinh enzym Tạo sản phẩm Một số kiểu máy ly tâm (Centrifugation)  Nguyễn Quang  Phương pháp ly tâm: ly tâm trình tách vật chất rắn khỏi dung dịch Phương pháp lý tâm tách thành phần rắn có tỷ trọng lớn dung dịch Trong công nghiệp, người ta thường ly tâm thu nhận enzym máy ly tâm liên tục Nguyễn Quang Nguyễn Quang Máy ly tâm liên tục ngang Ly tâm nhiều đĩa (multichamber) Ly tâm tách kết tủa (desludging) Ly tâm lắng (decanter) Ly tâm đẩy (pusher) Ly tâm sàng (sieve) Ly tâm phun (nozzile) Nguyễn Quang Nguyễn Quang Máy ly tâm liên tục nhiều đĩa Phương pháp lọc    Lọc phương pháp tách thành phần rắn khỏi dịch Tộc độ lọc phụ thuộc vào: diện tích bề mặt vật lọc, áp suất lọc, độ nhớt dịch lọc, sức đề kháng Trong công nghiệp, người ta thường sử dụng phương pháp: lọc ép, lọc chân không, lọc theo dịng chảy cắt ngang, lọc thơng thường… 15 1/31/2013 Nguyễn Quang Nguyễn Quang Phương pháp lọc Phương pháp lọc  Lọc ép (pressure filter):  Thường sử dụng trường hợp dung dịch cần lọc có khối lượng nhỏ Lọc theo dòng chảy cắt ngang (cross-flow filtration): phương pháp có ưu điểm làm giảm sức đề kháng trình lọc vật liệu rắn Lọc chân không (vacuum filter): phương  pháp ứng dụng nhiều nghiên cứu sản xuất  phương pháp sử dụng từ lâu Tuy nhiên có nhược điểm thời gian lọc lâu Nguyễn Quang Phá vỡ tế bào máy đồng hóa Phương pháp phá vỡ tế bào  Phá vỡ tế bào phương pháp học:      Phương pháp áp suất cao Phương pháp nghiền Phương pháp siêu âm   Phá vỡ tế bào phương pháp học:   Lọc thông thường (conventional filter): Phương pháp sấy Phương pháp phân giải Nguyễn Quang Đây phương pháp sử dụng rộng rãi quy mô công nghiệp Huyền phù tế bào nén với áp suất cao, chúng va chạm mạnh vào vành ống Tế bào bị phá vỡ lực cắt nén Phương pháp thường áp dụng cho việc phá vỡ tế bào vi khuẩn Tế bào động vật tế bào thực vật dùng phương pháp Phá vỡ tế bào sóng siêu âm Máy đồng hóa Manton Gaulin   Nguyễn Quang Nguyễn Quang Đây phương pháp phá vỡ tế bào phổ biến, đơn giản, sử dụng quy mơ nhỏ Tuy nhiên sóng siêu âm dễ làm biến đổi cấu trúc số enzym phá hủy enzym oxy hóa gốc tự Việc sử dụng chất N2O có khả làm giảm hoạt tính enzym 16 1/31/2013 Nguyễn Quang Phương pháp nghiền ẩm   Khi huyền phù tế bào lắc với hạt thủy tinh thép nhỏ tế bào bị phá vỡ lực cắt va chạm với hạt Ở quy mơ phịng thí nghiệm nghiền tế bào với hạt thủy tinh cối chày sứ Nguyễn Quang Phương pháp lạnh đông  Huyền phù tế bào dạng bột nhão lạnh đông -200C, nén áp suất cao (10-15 tấn/inch2) qua lỗ hẹp máy nén Hughes tế bào bị phá vỡ Nguyễn Quang Phá vỡ tế bào phương pháp học     Nguyễn Quang Sản xuất acid hữu  Sốc thẩm thấu Xử lý kiềm Sử dụng chất tẩy rửa Dung giải enzym Công nghệ sản xuất acid acetic (dấm):    Acid acetic tan nước, cồn, eter, benzen, aceton chloroform Acid acetic bền với chất oxy hóa acid chromic, permanganate Chúng có khả hịa tan cellulose, hợp chất tương tự cellulose, có khả phân hủy da, gây bỏng da, ăn mòn nhiều kim loại Nguyễn Quang Nguyên tắc chung   Nguyễn Quang Sản xuất acid acetic Lên men acid acetic q trình oxy hóa rượu thành acid acetic tác dụng vi khuẩn Acid acetic thu nhiều phương pháp chưng cất gỗ, tổng hợp hóa học hay lên men C2H5OH + O2  CH3CHO (acetaldehyde) + H2O CH3CHO + H2O  CH3CH(OH)2 (hydrat acetaldehyde) CH3CH(OH)2 + O2  CH3COOH + H2O 17 1/31/2013 Q trình oxy hóa rượu thành acid acetic Nguyễn Quang Nguyễn Quang Nguyên liệu  Nguyên liệu lên men acetic trực tiếp rượu ethanol Ngoài ra, dùng dung dịch đường hay tinh bột qua đường hóa Nguyễn Quang Phân loại    Thành phần dinh dưỡng Dấm cất (dấm gạo):  Nguyễn Quang  Nguyên liệu chính: lương thực, đường Thành phần dinh dưỡng: acid acetic, đường, acid hữu cơ, vitamin, muối vơ cơ…  Dấm pha chế (dấm hóa học):    Ngun liệu chính: acid acetic tinh, nước Khơng có thành phần dinh dưỡng khác Hàm lượng acid hữu cao, chủ yếu acid acetic, ngồi cịn có acid lactic, acid citric… Chứa loại acid amin phong phú, vitamin B1, B2, C… Muối vô kim loại: Na, Ca, K, Fe, Cu, Zn, P… Nguyễn Quang Chức dấm         Đẩy lùi phòng trừ bệnh tật Điều tiết độ kiềm - acid dịch thể, trì tương đối ổn định mơi trường thể Giúp tiêu hóa, hấp thụ tốt Diệt khuẩn, kháng độc Phòng trị cao huyết áp, xơ cứng động mạch, béo phì Tăng cường chức tiết thận, phịng ngừa sỏi thận Diệt ký sinh trùng giun đũa, giun kim Kháng ung thư, làm đẹp da, làm tỉnh rượu… Nguyễn Quang Công nghệ sản xuất     Phương pháp lên men chậm Phương pháp lên men nhanh Phương pháp lên men chìm Phương pháp kết hợp 18 1/31/2013 Nguyễn Quang Nguyễn Quang Tác nhân lên men   Tác nhân lên men Vi khuẩn acetobacter tác nhân q trình lên men acetic Đặc điểm:  Hình que (tùy điều kiện ni cấy mà tế bào có hình thái khác nhau) Kích thc thay i tựy loi (0,3-0,6ì10-8 àm)   Có thể di động (có tiên mao đơn chu mao) khơng di động (khơng có tiên mao) Khơng sinh bào tử Hiếu khí bắt buộc Chịu độ acid cao Nguyễn Quang Nguyễn Quang Tác nhân lên men     Đặc điểm sinh trưởng Có khả đồng hóa nhiều nguồn thức ăn carbon khác không sử dụng tinh bột Tế bào đứng riêng lẻ kết thành chuỗi Có khả tạo thành váng môi trường lỏng Trên mơi trường đặc cho khuẩn lạc hình trịn, đặn, đường kính nm     Phát triển tốt môi trường nước nha (malt), glucose, rượu etylic hay manitol Hiếu khí bắt buộc, pH=5.4-5.8, t0C=25-300C Oxy hóa etylic thành acid acetic pH=4.5 Oxy hóa acid acetic, lactate, chuyển glucose thành gluconate, oxy hóa khơng hồn tồn hợp chất hữu khác để tạo thành hợp chất ketone hay acid hữu tương ứng Nguyễn Quang Đặc điểm sinh trưởng   Sử dụng đường, etylic acid hữu làm nguồn carbon, muối amon làm nguồn nitơ Một số chất kích thích sinh trưởng acid nicotine, acid amin, folic biotin… có vai trị quan trọng sinh trưởng vi khuẩn acetic Nguyễn Quang Yêu cầu giống VSV  Phải lựa chọn chủng vi khuẩn thỏa điều kiện:    Phải oxy hóa etylic tốt Tạo dấm có nồng độ acid acetic cao, chịu độ cồn acid cao Các điều kiện phân lập, nuôi cấy, bảo quản giống phải đơn giản, không tốn kém, phù hợp với điều kiện Việt Nam 19 1/31/2013 Nguyễn Quang Một số VSV có khả lên men acid acetic Nguyễn Quang Các yếu tố ảnh hưởng đến trình lên men acid acetic  Ảnh hưởng oxy:     Nguyễn Quang Ảnh hưởng nguồn C, N, P nguyên tố vi lượng:    Cần bổ sung số muối khoáng (NH4)2SO4, KH2PO4, CaHPO4, FeCl3… Cần bổ sung vitamin, chất kích thích sinh trưởng pepton, cao nấm men… Cần bổ sung thêm acid lactic, glycerine, muối đậu nành… Nguyễn Quang Quy trình sản xuất Tùy theo lồi mà nhiệt độ tối ưu khác Nhiệt độ thích hợp cho acetobacter 25-400C Nhiệt độ tối ưu cho trình sản xuất 350C Ảnh hưởng pH:  Các yếu tố ảnh hưởng đến trình lên men acid acetic  Ảnh hưởng nhiệt độ:  A pasteurianum A orleaneuse A schiitzenbachii A curvum A suboxydans Oxy yếu tố quan trọng trình lên men dấm Càng thống khí suất cao Chịu độ acid cao Nguyễn Quang Các yếu tố ảnh hưởng đến trình lên men acid acetic  Ảnh hưởng nồng độ ethanol:    Ethanol chất lên men acid acetic Tùy loại VSV mà chúng tồn nồng độ rượu khác nhau, thường từ 11-13% Để tránh tượng oxy hóa tiếp tục acid acetic thành CO2 H2O cần có lượng rượu sót sản phẩm, thường 0.3-0.5% Ảnh hưởng nồng độ acid acetic:  Acid acetic sinh nhiều gây ảnh hưởng ức chế đến hoạt động sinh lý vi khuẩn acetic Nguyễn Quang Phương pháp lên men chậm 20 1/31/2013 Nguyễn Quang Nguyễn Quang Phương pháp lên men nhanh Phương pháp lên men chìm  Người ta thiết kế hệ thống lên men acetic, gọi acetator:   Cho dung dịch lên men vào thiết bị tiến hành thổi khí mạnh  thể huyền phù dung dịch lên men Hai thể luôn trộn lẫn với q trình oxy hóa xảy mãnh liệt Nguyễn Quang Nguyễn Quang Phương pháp kết hợp  Q trình biến đổi hóa học Thiết kế hệ thống lên men bao gồm phần:      Phần lớp đệm hay lớp chất mang chứa VSV Lớp thùng chứa dung dịch sau lên men phần chảy xuống Dưới hệ thống thổi khí mạnh, khí thổi qua phần dung dịch chuyển ngược lên phần   pH giảm dần trình lên men Nồng độ acid acetic tăng dần Hàm lượng đường giảm Nồng độ rượu giảm (nhưng sau lên men phải ý để lại lượng rượu sót khoảng 0.3-0.5%) Nguyễn Quang Nguyễn Quang Phương pháp nâng cao nồng độ acid acetic dịch lên men  Phương pháp chưng cất:    Mục đích: thu acid acetic có nồng độ cao Phương pháp đơn giản dễ thực Tuy nhiên, phương pháp thường tiêu hao nhiều lượng hàm lương acid acetic thường không cao Phương pháp nâng cao nồng độ acid acetic dịch lên men  Phương pháp chưng cất muối:   Sử dụng cấu tử có khả phân ly mạnh làm thay đổi trạng thái cân lỏng – Trong chưng cất có tham gia muối CaCl2 CH3COONa Ưu điểm:     Tốn lượng Hiệu suất thu nhận acid acetic thường cao Sản phẩm có độ tinh khiết cao Nhược điểm:   Phải hoàn nguyên cấu tử phân ly nên tốn thiết bị lượng cho trình Gây ăn mòn thiết bị 21 1/31/2013 Nguyễn Quang Phương pháp nâng cao nồng độ acid acetic dịch lên men  Một số dạng hư hỏng acid acetic Phương pháp chưng cất – trích ly:     Nguyễn Quang Sử dụng cấu tử trung gian để làm thay đổi độ bay tương đối cấu tử hỗn hợp Thu hồi cấu tử phân ly để sử dụng lại Các cấu tử phân ly có tính chọn lọc cao nên q trình chưng cất cần chọn chất phân ly Phương pháp chưng cất chân không:      Dấm bị đục giảm độ chua Hiện tượng lươn giấm Bọ giấm Ruồi giấm Phương pháp phức tạp Tuy nhiên, phương pháp có ưu điểm thu nhận sản phẩm có chất lượng cao Nguyễn Quang Câu hỏi ôn tập       Hãy kể nguồn thu enzym Ưu điểm nguồn thu từ VSV Hãy trình bày phương pháp thu nhận enzym Hãy trình bày nguyên tắc sản xuất acid acetic Hãy trình bày yếu tố ảnh hưởng đến trình lên men acid acetic Hãy trình bày q trình biến đổi hóa học lên men acid acetic Hãy trình bày phương pháp nâng cao nồng độ acid acetic 22 ... 1 /31 /20 13 Nguyễn Quang Nguyễn Quang Thu nhận tảo Hệ thống cánh khuấy Nguyễn Quang Một số kiểu hồ nuôi khác Nguyễn Quang Hồ ni hình trịn 10 1 /31 /20 13 Nguyễn Quang Hệ thống nuôi dạng ống Nguyễn Quang. .. Nhiệt độ trữ lạnh từ -1 50C ÷ -2 00C: tháng cấy truyền lần -3 0 0C: tháng -4 00C: năm -5 00C ÷ -6 00C: năm -7 00C ÷ -8 00C: 10 năm 1 /31 /20 13 Nguyễn Quang Phương pháp đông khô Nguyễn Quang Một số ngân hàng... erythro-4-phosphat, tryptophan, phenylalanin, tyrosin Họ ribose-5-phosphat: histidin Nguyễn Quang Sinh tổng hợp acid amin họ 3- phosphoglycerat Nguyễn Quang Sản xuất acid glutamic  Công nghệ sản

Ngày đăng: 31/05/2014, 18:25

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan