Cung cấp cho sinh viên sinh học, công nghệ sinh học các kiến thức cơ sở về cácứng dụng công nghiệp quan trọng của vi sinh vật: sự khác biệt giữa công nghệ sinhhọc vi sinh vật hiện đại và vi sinh vật học công nghiệp truyền thống, phân biệt đượccác nhóm sản phẩm và quá trình công nghiệp, vai trò của vi sinh vật trong tuyểnkhoáng, vai trò của vi sinh vật trong xử lý nước thải bằng con đường sinh học.
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
- -
ĐỀ CƯƠNG MÔN HỌC
VI SINH VẬT HỌC CÔNG NGHIỆP
1 Thông tin về giảng viên:
− Họ và tên: Bùi Thị Việt Hà
− Chức danh, học hàm, học vị: Giảng viên, TS
− Thời gian, địa điểm làm việc: Giờ hành chính các ngày trong tuần, Bộ môn
Vi sinh vật học, P122, nhà T1, Trường ĐH Khoa học Tự nhiên
− Địa chỉ liên hệ: Khoa Sinh học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, 334 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội
− Điện thoại, email: habtv@vnu.edu.vn
− Các hướng nghiên cứu chính: Các sản phẩm bậc 2 từ vi sinh vật, đấu tranh sinh học, vi sinh vật học công nghiệp
− Thông tin về trợ giảng (nếu có) (họ tên, địa chỉ liên hệ, điện thoại, email):
2 Thông tin về môn học:
− Tên môn học: Vi sinh vật học công nghiệp
− Mã môn học:
− Số tín chỉ: 2
− Giờ tín chỉ đối với các hoạt động học tập:
+ Nghe giảng lý thuyết trên lớp: 10 + Làm bài tập trên lớp: 3
+ Thực hành trong phòng thí nghiệm: 5 + Thảo luận: 7
+ Tự học: 5
− Đơn vị phụ trách môn học:
− Bộ môn: Vi sinh vật học
− Khoa: Sinh học
− Môn học tiên quyết: Vi sinh vật học cơ sở
Trang 2− Môn học kế tiếp: Không
3 Mục tiêu của môn học:
− Mục tiêu về kiến thức: Sau khi học giáo trình này, sinh viên cần hiểu được các ứng dụng quan trọng của vi sinh sinh vật trong đời sống con người
− Mục tiêu về kĩ năng: Có khả năng tự bố trí và thựuc hiện các thí nghiệm về quá trình lên men truyền thống…
− Các mục tiêu khác (thái độ học tập….): Yêu cầu sinh viên chăm chỉ, sáng tạo
4 Tóm tắt nội dung môn học:
Cung cấp cho sinh viên sinh học, công nghệ sinh học các kiến thức cơ sở về các
ứng dụng công nghiệp quan trọng của vi sinh vật: sự khác biệt giữa công nghệ sinh học vi sinh vật hiện đại và vi sinh vật học công nghiệp truyền thống, phân biệt được các nhóm sản phẩm và quá trình công nghiệp, vai trò của vi sinh vật trong tuyển khoáng, vai trò của vi sinh vật trong xử lý nước thải bằng con đường sinh học
Trang bị cho sinh viên các phương pháp về các quá trình lên men ở quy mô phòng thí nghiệm, quy mô pilot và quy mô công nghiệp
5 Nội dung chi tiết môn học
Chương 1: CÁC QUÁ TRÌNH TRAO ĐỔI CHẤT CƠ SỞ CÓ QUAN HỆ
CHẶT CHẼ VỚI VI SINH VẬT HỌC CÔNG NGHIỆP
1 1 Con đường Pentozo-Photphat và ý nghĩa của nó
1 2 Con đường KDPG (ED)
1 3 Enzym dị lập thể, Trạng thái tích luỹ năng lượng (E.C.) và Hiệu ứng Pasteur
1 3 Typ dinh dưỡng
1 4 Typ hô hấp
1 5 Sự cố định CO2 tự dưỡng
Chương 2: SỰ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM
2.1 Phân loại theo tính chất thương mại
2.2 Phân loại theo sinh lý trao đổi chất
Chương 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP VÀ KĨ THUẬT LÊN MEN
3.1 Các công đoạn
3.2 Vi sinh vật
Trang 33.3 Cơ chất dinh dưỡng
3.4 Sự thông khí
3.5 Khử trùng
3.6 Các hình thức lên men
3.7 Đặc điểm của quá trình lên men lớn
Chương 4: SỰ THU NHẬN SINH KHỐI TẾ BÀO
4.1 Các tiêu chuẩn của một chủng vi sinh vật dùng để thu nhận sinh khối
4.2 Mối quan hệ giữa sinh trưởng và tạo thành sản phẩm
4.3 Chất lượng sản phẩm
4.4 Các nguồn cacbon và năng lượng
4.5 Sự thu nhận tế bào dùng làm giống khởi động
4.6 Protein đơn bào
4.7 Thu nhận sinh khối từ các vi sinh vật quang hợp
4.8 Nuôi trồng nấm ăn
Chương 5: CÁC SẢN PHẨM LÊN MEN
5.1 Lên men etylic
5.2 Lên men lactic
5.3 Lên men axit hỗn hợp
5.4 Sự chuyển hoá các hợp chất xenluloza-linhin và sự lên men
axeton-butanol-etanol (ABE)
Chương 6: CÁC CHẤT TRAO ĐỔI BẬC MỘT
6.1 Nguyên lí của sự tổng hợp thừa
6.2 Các phương pháp tạo ra các thể đột biến thừa
63 Các axitamin
6.4 Axit xitric và các axit hữu cơ khác
6.5 Các 5’- nucleotit
6.6 Các vitamin và coenzym
Chương 7: CÁC SẢN PHẨM CHUYỂN HOÁ VÀ
OXY HOÁ KHÔNG HOÀN TOÀN
7.1 Các sản phẩm của các vi khuẩn axetic
7.2 Sự chuyển hoá sinh học các steroid và sterol
7.3 Dextran và các polysaccarit khác
Trang 4Chương 8: CÁC SẢN PHẨM TRAO ĐỔI CHẤT BẬC HAI
8.1 Các chất kháng sinh
8.2 Giberelin, các chất sinh trưởng, các chất thơm và chất màu
8.3 Các alcaloit của nấm cựa gà
8.4 Các độc tố nấm
Chương 9: XỬ LÝ SINH HỌC NƯỚC THẢI
9.1 Các phương pháp xử lý sinh học các chất thải
9.2 Xử lý hiếu khí
9 3 Xử lý kị khí
Chương 10: SỰ TUYỂN KHOÁNG NHỜ VI SINH VẬT
10.1 Các nguyên lí chung
10.2 Vi sinh vật
10.3 Các kỹ thuật tuyển khoáng
10.4 Vai trò của vi sinh vật trong sự hình thành mỏ và trong sự khai thác quặng
6 Học liệu:
Ghi học liệu bắt buộc:
1 Kiều Hữu Ảnh, Giáo trình Vi sinh vật học công nghiệp, NXB Khoa học và Kỹ
thuật, Hà Nội, 1999
2 Fritsche, W, (1983), Cơ sở hóa sinh của vi sinh vật học công nghiệp, Kiều Hữu Ảnh và Ngô Tự Thành dịch NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội
Học liệu tham khảo:
3 Bauman Robert W, 2004, Microbiology, Pearson Benjamin Cummings
4 Prescott Lansing M, Harley, John P, Klein, Donald A, 2005, Microbiology, sixth edition, Mc Graw-Hill
5 Thomas D Brock, Michael T Madigan, John M.Martinko, Jack Parker, (2006), Biology of Microbiology, Prentice Hall, Englewood Cliff, New Jersey
Trang 57 Hình thức tổ chức dạy học:
7.1 Lịch trình chung:
Nội dung
Hình thức tổ chức dạy học môn học
Tổng
hành thí nghiệm, điền dã
Tự học, tự nghiên cứu
Lý thuyết Bài tập Thảo luận
7.2 Lịch trình tổ chức dạy học cụ thể
chuẩn bị
1
- Giới thiệu đề cương môn học
- Giới thiệu tổng quan môn học
- Giới thiệu các chủ đề seminar, các bài tập, kiểm tra giữa kỳ và cuối kỳ
- Chia nhóm học tập
Trang 61
Chương 1:
1 Các con đường trao đổi chất ở vi sinh vật
2 Trình bày cấu trúc các enzyme dị lập thể, trạng thái tích lũy năng lượng và
hiệu ứng Pasteur
3 Typ dinh dưỡng, sự cố định CO2 tự dưỡng
- Đọc đề cương môn học
- Chuẩn bị
kế hoạch học tập môn học
- Chuẩn bị học liệu
- Giao các chủ đề seminar
- Ghi chép nhiệm vụ
tuần sau
2
Chương 2:
1 Nêu được các quan niệm về phân loại sản phẩm trong vi sinh vật học công
nghiệp
2 Hiểu và nắm rõ các phương pháp và các kỹ thuật lên men ở quy mô công
nghiệp Quá trình tinh sạch sản phẩm sau lên men
1 Đọc giáo trình [1], [2]
2 Đọc sách tham khảo Brock [3], chương 30
3
Chương 3: Các phương pháp và kỹ thuật lên men ở vi sinh vật
1 Các công đoạn lên men
2 Vi sinh vật
3 Cơ chất dinh dưỡng
4 Sự thông khí
5 Khử trùng
6 Các phương pháp lên men
1 Đọc giáo trình
4
Chương 4 Sự thu nhận sinh khối tế bào
4.1 Các tiêu chuẩn của một chủng vi sinh vật dùng để thu nhận sinh khối
4.2 Mối quan hệ giữa sinh trưởng và tạo thành sản phẩm
4.3 Chất lượng sản phẩm
4.4 Các nguồn cacbon và năng lượng
1 Các nhóm họp, thảo luận và phân công người báo cáo theo nội dung
l ý thuyết trên lớp
2 Đọc tài
Trang 7
liệu Brock, chương
33
3 Làm bài tập
1 Quy trình lên men ở quy mô pilot
2 Các hình thức lên men (lên men liên tuc, lên men theo mẻ, lên men rắn…)
Sinh viên chuẩn bị theo nội dung thảo luận
5
Chương 5 Các sản phẩm lên men
5.1 Lên men etylic
5.2 Lên men lactic
5.3 Lên men axit hỗn hợp
5.4 Sự chuyển hoá các hợp chất xenluloza-linhin và sự lên men
axeton-butanol-etanol (ABE)
1 Đọc giáo trình [1,2]
Nêu và hiểu được quy trình của các sản phẩm lên men từ vi sinh vật:
1 Lên men etanol từ nấm men và từ vi khuẩn
2 Quy trình sản xuất rượu vang
3 Sản xuất bia
4 Sản xuất rượu mạnh và các rượu truyền thống của các nước
-Serminar
về các quá trình lên men etanol:
quá trình sản xuất rượu vang, sản xuất bia, sản xuất rượu mạnh
6
Làm và chữa bài tập chương 1,2,3,4
- Sinh viên làm bài tập chuơng 1, 2
3, 4
Bài 1 Thí nghiệm về lên men etanol
1 Phân lập nấm men
2 Tuyển chọn các chủng nấm men có khả năng lên men rượu cao
3.Soi, nhuộm nấm men vừa phân lập
4 Chưng cất rượu
1 Sinh viên phải hiểu được phần l thuyết về các quá trình lên men, con đường lên men rượu
2 Các đặc điểm sinh học của nấm
Trang 8
men
Ôn tập chương 1, 2, 3, 4, 5 Đọc giáo trình [1, 2]
7
Chương 6: Các chất trao đổi bậc 1
6.1 Nguyên lí của sự tổng hợp thừa
6.2 Các phương pháp tạo ra các thể đột biến thừa
6.3 Các axit amin
6.4 Axit xitric và các axit hữu cơ khác
6.5 Các 5’- nucleotit
6.6 Các vitamin và coenzym
1 Đọc giáo trình [1,2]
Bài 2 Thí nghiệm về sản xuất rượu vang từ hoa quả
1 Xác định năng lực lên men bằng phương pháp đo lượng COR2Rtạo thành
2 Lên men các loại dịch quả
1 Báo cáo kết quả thí nghiệm bài 1
2 Sinh viên phải nắm bắt được quy trình sản xuất rượu vang (về mặt lí thuyết)
8 Các sản phẩm trao đổi bậc 1
1 Các nhóm họp, thảo luận và phân công người trình bày
seminar theo nội dung l ý thuyết trên lớp: quy trình sản xuất axit amin Lizin, L-glutamic, axit xitric, Vitamin B12
Trang 9
2 Đọc tài liệu [1, 2]
9
Kiểm tra giữa kỳ
Bài 3 Thí nghiệm về lên men axit lactic
1 Làm môi trường nuôi cấy vi khuẩn lactic
2 Soi vi khuẩn lactic
3 Lên men sữa nhờ vi khuẩn lactic
10
Chương 7:Các sản phẩm chuyển hóa không hoàn toàn
7.1 Các sản phẩm của các vi khuẩn axetic
7.2 Sự chuyển hoá sinh học các steroid và sterol
7.3 Dextran và các polysaccarit khác
1 Sinh viên phải hiểu được các sản phẩm chuyển hóa từ
vi sinh vật
1 Sự chuyển hoá sinh học các steroid và sterol Dextran và các polysaccarit
khác
1 Các nhóm họp, thảo luận và phân công người trình bày semina theo nội dung l ý thuyết trên lớp: Sự chuyển hoá sinh học cá steroid và sterol
Dextran và các
polysaccari khác
3 Đọc tài liệu [1, 2]
Bài 4 Thí nghiệm sự tạo thành các enzyme ngoại bào từ vi sinh vật
1 Phân lập vi sinh vật có khả năng sinh các enzyme ngoại bào phân giải một
số cơ chất: tinh bột, xenluloza, protein
2 Thí nghiệm về đo vòng phân giải các chất
Sinh viên phải hiểu được đặc điểm các enzyme
Trang 10
3 Làm môi trường chuẩn bị phân lập các chủng xạ khuẩn sinh kháng sinh
Báo cáo kế quả thực tập bài 3
11
Chương 8: Các sản phẩm trao đổi chất bậc 2
8.1 Các chất kháng sinh
8.2 Giberelin, các chất sinh trưởng, các chất thơm và chất màu
8.3 Các alcaloit của nấm cựa gà
8.4 Các độc tố nấm
1 Yêu cầu sinh viên đọc chương sản phẩm trao đổi chất bậc
2 ở vi sinh vật
2 Làm bài tập chương
Bài 5 Thí nghiệm: Tuyển chọn các chủng xạ khuẩn có hoạt tính kháng
sinh từ đất
1 Phân lập các chủng xạ khuẩn từ đất
2 Tuyển chọn các chủng có hoạt tính kháng sinh
3 Thử khả năng kháng các vi sinh vật kiểm định
1 Sinh viên phải nắm bắt được
sự tạo thành các sản phẩm bậc 2 ở vi sinh vật, đặc biệt là khả năng sinh kháng sinh ở mộ
số xạ khuẩn
12
Quy trình sản xuất một số chất kháng sinh từ vi sinh vật:
1 Chất kháng sinh nhóm beta-lactam: penixilin, cephalosporin
2 Chất kháng sinh nhóm amynozit
Sinh viên chuẩn b seminar thảo luận nhóm theo nộ dung của
Trang 11
chương
13 Bài tập chương 5, 6, 7, 8 - Làm và chữa bài tập
14
Chương 9: Xử l ý sinh học nước thải
9.1 Các phương pháp xử lý sinh học các chất thải
9.2 Xử lý hiếu khí
9 3 Xử lý kị khí
1 Sinh viên đọc giáo trình và tài liệu tham khảo
Xử l ý sinh học nước thải
Sinh viên thảo luận về các phương pháp sinh học ứng dụng trong
xử l ý nước thải
15
Chương 10: Sự tuyển khoáng nhờ vi sinh vật
10.1 Các nguyên lí chung
10.2 Vi sinh vật
10.3 Các kỹ thuật tuyển khoáng
Làm bài tập chương 9, 10
1 Sinh viên đọc giáo trình và tài liệu tham khảo
8 Yêu cầu của giảng viên đối với môn học
− Các giờ tín chỉ lý thuyết, thảo luận và bài tập phải được ưu tiên thực hiện ở
phòng học có máy tính và phương tiện trình chiếu (phòng học chuẩn)
− Từng sinh viên phải thực hiện làm bài tập và thực hành theo đúng lịch trình
− Phần tự học sinh viên phải tổng kết tài liệu do giáo viên quy định
− Học viên phải tích lũy đủ các điểm kiểm tra đánh giá theo quy định môn học
9 Phương pháp và hình thức kiểm tra đánh giá môn học:
9.1 Các loại điểm kiểm tra và trọng số của từng loại điểm
- Phần tự học, tự nghiên cứu, bài tập, seminar theo nhóm và thực hành: 20%
- Kiểm tra – đánh giá giữa k ỳ: 30%
- Kiểm tra – đánh giá cuối kỳ: 50%
Lịch thi và kiểm tra (kể cả thi lại)
Trang 12- Thi giữa kỳ: tuần thứ 9
- Thi cuối kỳ: sau 15 tuần
- Thi lại: sau khi thi chính từ 3-5 tuần
9.3 Tiêu chí đánh giá các loại bài tập và nhiệm vụ mà giảng viên giao cho sinh viên
- Nộp bài tập, bài tường trình thực tập đúng thời gian quy định
- Đánh giá phần seminar theo nhóm và bài tường trình thực tập theo yêu cầu và chấm theo thang điểm 10/10
- Phần tự học sinh viên phải tổng kết tài liệu và giáo viên đánh giá