Bài giảng Công nghệ lên men ĐH Y Dược

Bài giảng Công nghệ lên men ĐH Y Dược

Công nghệ lên men Công nghệ lên men  Định nghĩa: quá trình biến đổi do vi sinh vật thực hiện trong điều kiện yếm khí hay hiếu khí  Sản phẩm  Sinh khối vi sinh vật  Enzym – protein vi sinh vật  Sản phẩm trao đổi chất: sơ cấp + thứ cấp  Các biopolymer và biosurfactant  Sản phẩm tái tổ hợp gen Chủng vi sinh vật 1: Không gây bệnh cho người, động vật và môi trường (GRAS - Generally Recognized As Safe) 2: Có thể gây khó chịu cho người, động vật và môi trường 3: Gây bệnh, truyền bệnh nhưng có cách chữa trị 4: Gây bệnh, truyền bệnh rất nhanh nhưng chưa có cách chữa trị Thu nhận chủng  Phân lập từ môi trường  “săn lùng” (shotgun)  có định hướng (objective)  Ngân hàng chủng  Nhanh, ít tốn kém  Không có tính cạnh tranh Yêu cầu của chủng công nghệ 1. Ổn định di truyền 2. Sản xuất hiệu quả sản phẩm mong muốn, và con đường sinh tổng hợp sản phẩm đã được khảo sát kỹ 3. Không cần hay ít cần các bổ sung vitamin và yếu tố tăng trưởng 4. Sử dụng được các cơ chất phổ biến và rẻ tiền 5. Có thể biến đổi di truyền được 6. An toàn, không gây bệnh, và không sản xuất chất độc, trừ khi đó chính là sản phẩm 7. Dễ dàng thu hoạch từ quá trình lên men 8. Dễ dàng phá vỡ tế bào nếu sản phẩm là nội bào 9. Ít tạo ra sản phẩm phụ để thuận tiện cho việc tinh chế sản phẩm Cải tạo chủng  Tái tổ hợp tự nhiên  Gây đột biến  Đột biến ngẫu nhiên  Đột biến nhân tạo - cảm ứng  Sử dụng base tương đồng  Thay đổi về hóa học của các base  Chiếu xạ  Gây đột biến bằng transposon  Lai ghép tế bào trần và biến nạp gen  Thao tác di truyền trên vi sinh vật Chiến lược thao tác di truyền  Sàng lọc gen từ tế bào nguồn  Cô lập gen quan tâm: tạo dòng  Thực hiện các biến đổi cần thiết  Đưa gen trở lại tế bào đích  Kiểm tra và sàng lọc chủng mới Sàng lọc thể đột biến  Kiểu hình quan sát được  Khuyết dưỡng: cấy trên môi trường tối thiểu  Tổng hợp gây chết  Kháng chất chuyển hóa  Khóm vệ tinh  Quang ứng động, hóa ứng động  Khác biệt tỷ trọng: ly tâm phân đoạn Làm giàu thể khuyết dưỡng bằng penicillin Nuôi cấy 5 h trong môi trường hoàn chỉnh Ủ 5 h trong môi trường glucose không chứa nitơ Gây đột biến: UV, HNO 2 ,… Rửa và phân tán ở mật độ 10 7 /ml Thêm 100 U/ml penic illin Loại bỏ penicillin Pha loãng đến 50- 100 tế bào/hộp Nuôi cấy 2-20 h Môi trường hoàn chỉnh Môi trường tối thiểu Môi trường hoàn chỉnh Nhân bản Bảo quản giống vi sinh vật  Ngân hàng tế bào  Ngân hàng gốc (master cell bank)  Ngân hàng làm việc (working cell bank)  Cấy chuyền  Làm khô  Đông khô  Đông lạnh [...]... thu hoạch Khí vào Các thiết bị ni c y khác Các phương thức lên men  Kiểu vận hành     Độ kín của hệ thống    Lên men hở Lên men vơ trùng Sự thơng khí    Lên men gián đoạn Lên men bổ sung dinh dưỡng gián đoạn Lên men liên tục Lên men hiếu khí Lên men kỵ khí Kiểu thiết bị sử dụng   Lên men nổi Lên men chìm Lên men bề mặt 4 3 5 6 6 1 7 2 1-Giá ng khay ; 2-Khay ; 3-Cử cho khôg khí sạ h và buồg... n Lên men chìm Nguyê liệ n u Chuẩ bòmôtrườg n i n lê men n Chuẩ bòmôtrườg n i n nhâ giốg n n Nhâ giốg cấ I n n p Khôg khí ra n Nhâ giốg cấ II, III n n p Khôg khí ra n LÊ M EN N Khôg khí né, lọ n n c Táh và m sạ h sả phẩ c là c n m Giám sát q trình lên men Các cảm biến in situ  Các bộ phân tích trực tuyến       flow injection analysis sequential injection analysis khối phổ (mass spectrometry... tác động kéo dài Khơng độc đối với vi sinh vật lên men, người hay thú Giá rẻ Bền nhiệt Tương thích với các thành phần mơi trường và qui trình Hệ thống lên men     Cảm biến pH, nhiệt độ, oxi, bọt, mức Cung cấp oxi, chất dinh dưỡng, chất kiểm sốt pH, Cánh khu y Cổng thu hoạch Khí thải vơ trùng Lọc tiệt trùng Cổng phụ Nước/hơi nước ra Trục khu y Đĩa khu y Vỏ ngồi Rọ cản Nước/hơi nước vào Khí vơ trùng...Mơi trường lên men  Cung cấp chất dinh dưỡng để tế bào phát triển    Chất dinh dưỡng Y u tố tăng trưởng Cung cấp các chất cần thiết để thu sản phẩm     Sinh khối Chất chuyển hóa sơ cấp Chất chuyển hóa thứ cấp Chất cảm ứng Các loại mơi trường lên men Mơi trường tổng hợp: đó là mơi trường có thành phần hóa học chính xác về mặt... chua Alkane và alcol Chất béo và dầu Nguồn nitơ Nước thải ngâm bắp  Cao nấm men  Peptone  Bã đậu nành  Các thành phần khác          Nước Khống chất Vitamin và y u tố tăng trưởng Các tiền chất Các chất cảm ứng và kích thích Các chất ức chế Chất thay đổi tính thấm tế bào Oxi Chất chống bọt Biện pháp kiểm sốt bọt Thay đổi cơng thức mơi trường  Phá bọt cơ học  Các chất phá bọt: thường là các... với các chất cần quan tâm như y u tố tăng trưởng, các thành phần khác dựa theo kinh nghiệm)  Mơi trường cơng nghiệp: ngun liệu phức ban đầu chủ y u bắt nguồn từ các sản phẩm nơng nghiệp hoặc từ sữa vì chúng rẻ và tương đối dồi dào  Tiêu chí chọn thành phần mơi trường        Giá thành và khả năng cung cấp Dễ xử lý, vận chuyển, và bảo quản với chi phí thấp Khơng g y khó khăn cho q trình tiệt trùng... hưởng đến cơng thức chung, việc vận hành nồi cũng như xứ lý sau lên men Giúp đạt được nồng độ sản phẩm đích với tốc độ hình thành và năng suất sản phẩm trên gam cơ chất cao Nồng độ và loại tạp chất cũng như khả năng tạo sản phẩm phụ thấp khơng làm ảnh hưởng đến q trình tách sản phẩm chính sau đó Có tính an tồn tốt Nguồn carbon          Ycarbon (g/g) = Sinh khối tạo ra (g) / Nguồn carbon sử dụng . Công nghệ lên men Công nghệ lên men  Định nghĩa: quá trình biến đổi do vi sinh vật thực hiện trong điều kiện y m khí hay hiếu khí  Sản phẩm  Sinh khối vi sinh vật  Enzym – protein.  Khuyết dưỡng: c y trên môi trường tối thiểu  Tổng hợp g y chết  Kháng chất chuyển hóa  Khóm vệ tinh  Quang ứng động, hóa ứng động  Khác biệt tỷ trọng: ly tâm phân đoạn Làm giàu thể khuyết. tính cạnh tranh Y u cầu của chủng công nghệ 1. Ổn định di truyền 2. Sản xuất hiệu quả sản phẩm mong muốn, và con đường sinh tổng hợp sản phẩm đã được khảo sát kỹ 3. Không cần hay ít cần các bổ