BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ LÊN MEN

1 MÔN HỌC CÔNG NGHỆ LÊN MEN GV: ThS. ĐOÀN THỊ TUYẾT LÊ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG MÔ TẢ MÔN HỌC Môn học cung cấpcáckiếnthứccơ bảnvề 9 Các quá trình trao đổichất cơ bản ở vi sinh vật (là cơ sở của các quá trình lên men) 9 Điềukiện và ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau lên quá trình lên men 9 Điều hòa quá trình lên men 9 Mộtsố quá trình lên men phổ biến trong thựctế sảnxuất 2 MỤC TIÊU MÔN HỌC Sau khi học xong môn này, sinh viên có khả năng hiểu được: -Cácbước chính trong một quá trình lên men -Nhucầuvàcácyếutốảnh hưởng lên một quá trình lên men xét về khía cạnh kỹ thuậtvàkinhtế. YÊU CẦU ĐỐI VỚI SINH VIÊN - Dự lớp đầy đủ để nắmvững các nội dung quan trọng củamônhọc - Đọctàiliệu ở nhà để trang bị thêm kiến thứcmônhọc PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ MÔN HỌC •Dự lớp: 10% • Làm bài nhóm, phát biểuxâydựng bài: 30% •Thicuốikỳ: 60% 3 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Bùi Ái, 2008. Công nghệ lên men ứng dụng trong công nghệ thựcphẩm. Nhà xuấtbản ĐạihọcQuốc gia Thành Phố Hồ Chí Minh. 2. KiềuHữu Ảnh, 1999. Vi sinh vậthọc công nghiệp, Nhà xuấtbản KH&KT, Hà Nội. 3. Lương ĐứcPhẩm, 1998. Công nghệ Vi sinh. Nhà xuất bảnNôngNghiệp. 4. Nguyễn ĐứcLượng, 2002. Công nghệ vi sinh. Nhà xuất bản ĐạihọcQuốcgiaThànhPhố Hồ Chí Minh. 5. Standbury P. F, Whitaker A., Hall S. J., 1994. Principles of fermentation technology . Reed Educational and Professional Publishing Ltd. NỘI DUNG CHI TIẾT MÔN HỌC Công nghệ sảnxuấtcácsảnphẩmtừ vi sinh vật 4 Kỹ thuậtvàphương pháp chung3 Những nguyên lý cơ bản trong công nghệ lên men 2 Mở đầu1 Nội dungChương ĐỀ TÀI LÀM TIỂU LUẬN 1. Công nghệ sảnxuấtprotein đơnbào 2. Công nghệ sảnxuất enzyme 3. Công nghệ sảnxuấtcồn 4. Công nghệ sảnxuấtrượuvang 5. Công nghệ sảnxuấtthuốctrừ sâusinhhọc 6. Công nghệ sảnxuấtphânsinhhọc 7. Công nghệ sảnxuấtcácchất kháng sinh 8. Công nghệ sảnxuất axit axetic 9. Công nghệ sảnxuấtaxitlactic 10. Công nghệ sảnxuấtaxitxitric 11. Công nghệ sảnxuấtbộtngọt 12. Công nghệ sả nxuấtchao 13. Công nghệ sảnxuất nem chua 14. Công nghệ sảnxuấtnướcmắm 15.Công nghệ sảnxuấtmộtsố sảnphẩmlênmen từ thủysảntrênthế giới 16. Công nghệ sảnxuất rau, quả muốichuaViệtNam 17.Công nghệ sảnxuấtcácsảnphẩmlênmen từ rau, quảởcác nướcchâuÁ 4 YÊU CẦU LÀM TIỂU LUẬN 1. Bài báo cáo gồm: mụclục, lờimởđầu, nội dung đề tài, kếtluận, tài liệu tham khảo, phụ lục(nếucó) 2. Tốithiểu 15 trang A4 (file word); font chữ Time New Roman, cỡ chữ 14 3. Thờigiannộpbản báo cáo seminar (dạng word) vào tuầnthứ 6 4. SV báo cáo seminar vào tuầnthứ 8 BÁO CÁO ĐỀ TÀI • SV tự chuẩnbị laptop • Báo cáo trình bày dạng powerpoint, mỗi nhóm có 10 phút trình bày và 20 phút để trả lờicâuhỏicủa các nhóm khác và của giảng viên. CHƯƠNG 1 Mởđầu 1. Khái niệm 2. Lịch sử ra đờivàsự phát triểncủa công nghệ lên men 3. Phân loạilênmen 5 1. KHÁI NIỆM - Lên men? - Công nghệ lên men? 1. KHÁI NIỆM •Thuậtngữ “lên men” có nguồngốctừđộng từ trong tiếng Latin “fervere” có nghĩalà“làm chín” để mô tả hoạt tính củanấm men trong dịch trích củatráicâyhay dịch đường hóa ngũ cốc. • Louis Pastuer đãgọisự lên men là "sự sống thiếu không khí" ("kị khí", "thiếuoxi”) • Tuy nhiên, thuậtngữ lên men đếnnay được hiểulàtấtcả các quá trình biến đổi do vi sinh vật thựchiệntrongđiềukiệnyếm khí (thiếuoxi) hay hiếukhí(cóoxi) 1. KHÁI NIỆM • Công nghệ lên men là công nghệ phát triển các tế bào trong quy mô lớnvớihiệuquả cao. Nó cũng bao gồm quá trình phụchồi sảnphẩm 6 Cơ chế chung củamộtsố quá trình lên men quan trọng 2. Lịch sử ra đờivàsự phát triển của công nghệ lên men 7 8 2. Lịch sử ra đờivàsự phát triểncủa công nghệ lên men Giai đoạn1:Giai đoạntrước Pasteur (đến 1865). Con người ứng dụng tiềmnăng củaVSV sản xuấtcácsảnphẩmkhicònchưanhậnthức đượcsự tồntạicủa chúng trong tự nhiên : + Sảnxuất đồ uống chứarượunhư rượu, rượu vang, bia, … + Sảnxuấttương, nướcmắm… + Sảnxuấtthựcphẩm lên men như muối chua rau quả, ủ chua thức ănchogiasúc… 2. Lịch sử ra đờivàsự phát triển của công nghệ lên men •Tuymộtsố quá trình đượcthựchiện ở quy mô rộng rãi, nhưng những sự thành công đó còn phụ thuộcvàosự ngẫu nhiên hay kinh nghiệm củanhững ngườithợ giỏi truyền cho các thế hệ sau. •Vaitròcủa VSV trong sự chuyển hoá các chấthữucơ chưa được con ngườibiết đến. 2. Lịch sử ra đờivàsự phát triển của công nghệ lên men • Giai đoạn2:Giai đoạnpháttriểncủa công nghiệplên men tính đến 1940, bao gồm các công trình của Pasteur (1865) về lên men và họcthuyếtvề mầmbệnh, Pasteur cũng đã đề ra phương pháp thanh trùng Pasteur để tiệt trùng rượu nho, bia mà không làm hỏng phẩmchất. Phương pháp này hiệnnay cóứng dụng rấtlớn. Bởivậy Pasteur được coi là người sáng lập ra công nghệ vi sinh; Sự phát triểncủa hóa sinh họcvớicáckiếnthứcvề trao đổichất trung gian, sự làm chủ ngày càng nhiềuhơn đối với các enzyme. 9 2. Lịch sử ra đờivàsự phát triển của công nghệ lên men •Việc nghiên cứuvàsử dụng các chủng nấm men thuầnkhiết Saccharomyces carlsbergensis trong sảnxuất bia (Emil Christian Hansen, 1883) có thể xem là bước mởđầu cho công nghiệp lên men dựatrên cơ sở khoa học. 2. Lịch sử ra đờivàsự phát triển của công nghệ lên men Hình 1.1: Các nhà vi sinh vậthọc công nghiệptiềnbối 1. Louis Pasteur (1822-1895) 2. Emil Christian Hansen (1842 - 1909) 3. Eduard Buchner (1860- 1917) 2. Lịch sử ra đờivàsự phát triển của công nghệ lên men •Năm 1898 Eduard Buchner cũng đãnghiêncứu tác dụng men củanhiềunấmmen, đãvạch ra mối liên hệ giữanấm men và hoá họcvề men, và ứng dụng hoạt động củanấm men vào sảnxuấttiếp giống ngoài. Ông đãnghiềnnấm men lấy ra dung dịch có men zymase và cho lên men rượu. Như vậygiaiđoạnthứ hai là giai đoạnsử dụng các hoạttínhcủa VSV- giai đoạnnày được đánh d ấubằng việc đặtcơ sở khoa học cho quá trình sảnxuất đồ uống chứarượu. 10 2. Lịch sử ra đờivàsự phát triển của công nghệ lên men • Giai đoạnthứ ba: Giai đoạn công nghiệp kháng sinh, hóa chấtvàsinhtổng hợp điềukhiển được tính 1941- 1970, Bao gồmsự xuấthiệncủacácchất kháng sinh, những tiến bộ về di truyềnhọc trong việcchọnlọccácthểđộtbiếnvi khuẩn, sự nghiên cứucácđiềukiện lên men tối ưu, kỹ thuậthọc lên men, việctáchvàtinhchế sảnphẩm •Giaiđoạnthứ ba được đặctrư ng bởisự phát triểncủamột nền công nghiệp VSV độclập. Ngườitađã điềukhiển được các quá trình siêu tổng hợp ở VSV và tạorađược hàng loạtcácchủng độtbiến ở VSV. Nhờ các thành tựu này mà ngườitađãsảnxuất ở quy mô lớn mì chính, lysine và nhiềuloại amino acid khác. 2. Lịch sử ra đờivàsự phát triển của công nghệ lên men 2. Lịch sử ra đờivàsự phát triển của công nghệ lên men • Giai đoạnthứ tư: (giai đoạnhiện nay) được đánh dấubằng sự phát hiệnracác enzyme cắtgiớihạn restrictase và các plasmid vớisự gắn các gene lạ mang các thông tin tổng hợp các protein đặcbiệtvào mộtcơ thểđãtrở thành mộtphương pháp thông dụng và sự kiểm soát ngày càng tốt hơnsự biểuhiệncủa các gene này. [...]... bị nuôi cấy chìm 3 Phân loại lên men (Dựa vào sản phẩm chính) • Cơ chế chung của một số quá trình lên men quan trọng Cơ chế chung của một số quá trình lên men quan trọng 14 3 Phân loại lên men (Dựa vào sản phẩm chính) • • • • • • • • Lên men etilic Lên men lactic Lên men propionic Lên men formic Lên men butiric và lên men axeton-butanol Lên men metan Lên men axetat Lên men xenlulozo 15 ... Phương pháp lên men liên tục được ứng dụng để sản xuất protein đơn bào (nấm men) sản xuất acid acetic, ethanol và xử lý nước thải của một số nhà máy Tuy nhiên do nhiều nguyên nhân nên phương pháp lên men chu kỳ vẫn hay được ứng dụng hơn 11 3 Phân loại lên men (Dựa vào kỹ thuật nuôi cấy) Lên men liên tục Nuôi cấy vi tảo theo phương pháp liên tục 3 Phân loại lên men (Dựa vào kỹ thuật nuôi cấy) Lên men bán... bị thùng quay nhằm cung cấp đủ oxy cho quá trình lên men và thực hiện luôn khâu sấy khô sau lên men Điều khó khăn là do sự truyền nhiệt kém của các chất độn nên khó thực hiện tốt khâu thanh trùng 3 Phân loại lên men (Dựa vào kỹ thuật nuôi cấy) • Lên men chìm là phương pháp được sử dụng nhiều nhất Nó có thể cho phép kiểm soát được toàn bộ quá trình lên men một cách thuận lợi, ít tốn kém mặt bằng Do hệ... bị kéo dài 3 Phân loại lên men (Dựa vào kỹ thuật nuôi cấy) • Lên men liên tục: nguyên liệu liên tục vào và sản phẩm lên men liên tục đi ra Lên men liên tục là quá trình nuôi vi sinh vật trong thiết bị được cấu tạo đặc biệt để sao cho khi vật nuôi đã phát triển đến một giai đoạn nào đó thích hợp cho việc lấy đi một thể tích môi trường lên men cùng tế bào và các sản phẩm trao đổi chất của chúng, lại...3 Phân loại lên men Dựa vào kỹ thuật nuôi cấy Dựa vào cách nạp liệu + thu sản phẩm Gián đoạn Liên tục Bán liên tục Dựa vào thành phần đồng nhất của canh trường Bề mặt (nổi) Bề sâu (chìm) Bán rắn Dựa vào sản phẩm chính 3 Phân loại lên men (Dựa vào kỹ thuật nuôi cấy) • Lên men gián đoạn: Vi sinh vật được nuôi cố định trong bình lên men với một thể tích môi trường xác định... vào kỹ thuật nuôi cấy) Lên men bề mặt: vi sinh vật phát triển trên bề mặt của môi trường Phương pháp này thường sử dụng để sản xuất axit citric và một số enzym Nhược điểm lớn nhất của phương pháp này là tốn kém bề mặt Tuy nhiên, do đầu tư ít nên chừng mực nào đó vẫn còn sử dụng 3 Phân loại lên men (Dựa vào kỹ thuật nuôi cấy) • Lên men bán rắn là phương pháp trung gian giữa lên men bề mặt và bề sâu Hàm... phát, pha nhân lên chậm, pha logarit, pha cân bằng, pha suy vong) và tạo ra các sản phẩm Kết thúc quá trình, người ta tiến hành các công đoạn cần thiết để thu lấy sản phẩm Phương pháp lên men chu kỳ được ứng dụng để sản xuất nhiều hoạt chất quan trọng như amino acid, các chất kháng sinh • Thực hiện theo từng mẻ nên thường có năng suất thấp và chu kỳ sản xuất bị kéo dài 3 Phân loại lên men (Dựa vào kỹ... trình lên men vi sinh vật trong điều kiện xác định Khi vi sinh vật phát triển trong một thời gian đủ để tạo ra nồng độ sinh khối cần thiết người ta lấy bớt đi một thể tích môi trường bao gồm cả sinh khối, đồng thời bổ sung thêm một thể tích môi trường đã lấy đi Bằng cách làm như vậy chỉ cần truyền giống một lần vẫn có thể thu hoạch sản phẩm nhiều lần 12 3 Phân loại lên men (Dựa vào kỹ thuật nuôi cấy) Lên . sảnphẩm chính) • Lên men etilic • Lên men lactic • Lên men propionic • Lên men formic • Lên men butiric và lên men axeton-butanol • Lên men metan • Lên men axetat • Lên men xenlulozo . của giảng viên. CHƯƠNG 1 Mởđầu 1. Khái niệm 2. Lịch sử ra đờivàsự phát triểncủa công nghệ lên men 3. Phân loạilênmen 5 1. KHÁI NIỆM - Lên men? - Công nghệ lên men? 1. KHÁI NIỆM •Thuậtngữ lên men . trong công nghệ lên men 2 Mở đầu1 Nội dungChương ĐỀ TÀI LÀM TIỂU LUẬN 1. Công nghệ sảnxuấtprotein đơnbào 2. Công nghệ sảnxuất enzyme 3. Công nghệ sảnxuấtcồn 4. Công nghệ sảnxuấtrượuvang 5. Công nghệ