BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ LÊN MEN

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 cấp các kiến thức cơ bản về 9 Các quá trình trao đổi chất cơ bả

Trang 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 cấp các kiến thức cơ bản về

9 Các quá trình trao đổi chất cơ bản ở vi sinh vật

(là cơ sở của các quá trình lên men)

9 Điều kiện và ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau lên quá

trình lên men

9 Điều hòa quá trình lên men

9 Một số quá trình lên men phổ biến trong thực tế sản xuất

Trang 2

MỤC TIÊU MÔN HỌC

Sau khi học xong môn này, sinh viên có khả

năng hiểu được:

- Các bước chính trong một quá trình lên men

- Nhu cầu và các yếu tố ảnh hưởng lên một quá

trình lên men xét về khía cạnh kỹ thuật và kinh tế.

YÊU CẦU ĐỐI VỚI SINH VIÊN

- Dự lớp đầy đủ để nắm vững các nội dung

quan trọng của môn học

- Đọc tài liệu ở nhà để trang bị thêm kiến

thức môn học

PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ MÔN HỌC

• Dự lớp: 10%

• Làm bài nhóm, phát biểu xây dựng bài: 30%

• Thi cuối kỳ: 60%

Trang 3

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Bùi Ái, 2008 Công nghệ lên men ứng dụng trong công

nghệ thực phẩm Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Thành

Phố Hồ Chí Minh.

2. Kiều Hữu Ảnh, 1999 Vi sinh vật học công nghiệp, Nhà

xuất bản KH&KT, Hà Nội.

3. Lương Đức Phẩm, 1998 Công nghệ Vi sinh Nhà xuất

bản Nông Nghiệp.

4. Nguyễn Đức Lượng, 2002 Công nghệ vi sinh Nhà xuất

bản Đại học Quốc gia Thành Phố 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 sản xuất các sản phẩm từ

vi sinh vật

4

Kỹ thuật và phương pháp chung

3

Những nguyên lý cơ bản trong công

nghệ lên men

2

Mở đầu

1

Nội dung Chương

ĐỀ TÀI LÀM TIỂU LUẬN

1 Công nghệ sản xuất protein đơn bào

2 Công nghệ sản xuất enzyme

3 Công nghệ sản xuất cồn

4 Công nghệ sản xuất rượu vang

5 Công nghệ sản xuất thuốc trừ sâu sinh học

6 Công nghệ sản xuất phân sinh học

7 Công nghệ sản xuất các chất kháng sinh

8 Công nghệ sản xuất axit axetic

9 Công nghệ sản xuất axit lactic

10 Công nghệ sản xuất axit xitric

11 Công nghệ sản xuất bột ngọt

12 Công nghệ sản xuất chao

13 Công nghệ sản xuất nem chua

14 Công nghệ sản xuất nước mắm

15.Công nghệ sản xuất một số sản phẩm lên men từ thủy sản trên thế giới

16 Công nghệ sản xuất rau, quả muối chua Việt Nam

17.Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ rau, quả ở các nước châu Á

Trang 4

YÊU CẦU LÀM TIỂU LUẬN

1 Bài báo cáo gồm: mục lục, lời mở đầu, nội

dung đề tài, kết luận, tài liệu tham khảo, phụ

lục (nếu có)

2 Tối thiểu 15 trang A4 (file word); font chữ

Time New Roman, cỡ chữ 14

3 Thời gian nộp bản báo cáo seminar (dạng

word) vàotuần thứ 6

4 SV báo cáo seminar vàotuần thứ 8

BÁO CÁO ĐỀ TÀI

• SV tự chuẩn bị laptop

• Báo cáo trình bày dạng powerpoint, mỗi

nhóm có 10 phút trình bày và 20 phút để

trả lời câu hỏi của các nhóm khác và của

giảng viên

CHƯƠNG 1

Mở đầu

1 Khái niệm

2 Lịch sử ra đời và sự phát triển của

công nghệ lên men

3 Phân loại lên men

Trang 5

1 KHÁI NIỆM

- Lên men?

- Công nghệ lên men?

1 KHÁI NIỆM

• Thuật ngữ “lên men” có nguồn gốc từ động từ

trong tiếng Latin “fervere” có nghĩa là “làm chín”

để mô tả hoạt tính của nấm men trong dịch trích

của trái cây hay dịch đường hóa ngũ cốc.

• Louis Pastuer đã gọi sự lên men là "sự sống

thiếu không khí" ("kị khí", "thiếu oxi”)

• Tuy nhiên, thuật ngữ lên men đến nay được

hiểu là tất cả các quá trình biến đổi do vi sinh vật

thực hiện trong điều kiện yếm khí (thiếu oxi) hay

hiếu khí (có oxi)

1 KHÁI NIỆM

• Công nghệ lên menlà công nghệ phát triển

các tế bào trong quy mô lớn với hiệu quả

cao Nó cũng bao gồm quá trình phục hồi

sản phẩm

Trang 6

Cơ chế chung của một số quá trình lên men quan trọng

2 Lịch sử ra đời và sự phát triển

của công nghệ lên men

Trang 8

2 Lịch sử ra đời và sự phát triển của

công nghệ lên men

Giai đoạn 1: Giai đoạn trước Pasteur (đến 1865)

Con người ứng dụng tiềm năng của VSV sản xuất các sản phẩm khi còn chưa nhận thức được sự tồn tại của chúng trong tự nhiên : + Sản xuất đồ uống chứa rượu như rượu, rượu vang, bia, …

+ Sản xuất tương, nước mắm…

+ Sản xuất thực phẩm lên men như muối chua rau quả, ủ chua thức ăn cho gia súc…

2 Lịch sử ra đời và sự phát triển của công nghệ lên men

• Tuy một số quá trình được thực hiện ở quy mô rộng rãi, nhưng những sựthành công đó còn phụ thuộc vào sự ngẫu nhiên

hay kinh nghiệmcủa những người thợ giỏi truyền cho các thế hệ sau

• Vai trò của VSV trong sự chuyển hoá các chất hữu cơ chưa được con người biết đến

2 Lịch sử ra đời và sự phát triển của công nghệ lên men

• Giai đoạn 2: Giai đoạn phát triển của công nghiệp lên

men tính đến 1940, bao gồm các công trình của Pasteur (1865) về lên men và học thuyết về mầm bệnh, Pasteur cũng đã đề ra phương pháp thanh trùng Pasteur để tiệt trùng rượu nho, bia mà không làm hỏng phẩm chất Phương pháp này hiện nay có ứng dụng rất lớn Bởi vậy Pasteur được coi là người sáng lập ra công nghệ vi sinh;

Sự phát triển của hóa sinh học với các kiến thức về trao đổi chất trung gian, sự làm chủ ngày càng nhiều hơn đối với các enzyme.

Trang 9

• Việc nghiên cứu và sử dụng các chủng nấm

men thuần khiết Saccharomyces

carlsbergensis trong sản xuất bia (Emil

Christian Hansen, 1883) có thể xem là bước

mở đầu cho công nghiệp lên men dựa trên

cơ sở khoa học

Hình 1.1: Các nhà vi sinh vật học công nghiệp tiền bối

1 Louis Pasteur (1822-1895)

2 Emil Christian Hansen (1842 - 1909)

3 Eduard Buchner (1860- 1917)

• Năm 1898 Eduard Buchner cũng đã nghiên cứu

tác dụng men của nhiều nấm men, đã vạch ra mối

liên hệ giữa nấm men và hoá học về men, và ứng

dụng hoạt động của nấm men vào sản xuất tiếp

giống ngoài Ông đã nghiền nấm men lấy ra dung

dịch có men zymase và cho lên men rượu

Như vậy giai đoạn thứ hai là giai đoạn sử

dụng các hoạt tính của VSV- giai đoạn này

được đánh dấu bằng việc đặt cơ sở khoa học

cho quá trình sản xuất đồ uống chứa rượu

Trang 10

• Giai đoạn thứ ba: Giai đoạn công nghiệp kháng sinh, hóa

chất và sinh tổng hợp điều khiển được tính 1941- 1970,

Bao gồm sự xuất hiện của các chất kháng sinh, những tiến

bộ về di truyền học trong việc chọn lọc các thể đột biến vi

khuẩn, sự nghiên cứu các điều kiện lên men tối ưu, kỹ

thuật học lên men, việc tách và tinh chế sản phẩm

• Giai đoạn thứ ba được đặc trưng bởi sự phát triển của một

nền công nghiệp VSV độc lập Người ta đã điều khiển

được các quá trình siêu tổng hợp ở VSV và tạo ra được

hàng loạt các chủng đột biến ở VSV Nhờ các thành tựu

này mà người ta đã sản xuất ở quy mô lớn mì chính, lysine

và nhiều loại amino acid khác.

• Giai đoạn thứ tư: (giai đoạn hiện nay)

được đánh dấu bằng sự phát hiện ra các

enzyme cắt giới hạn restrictase và các

plasmid với sự gắn các gene lạ mang các

thông tin tổng hợp các protein đặc biệt vào

một cơ thể đã trở thành một phương pháp

thông dụng và sự kiểm soát ngày càng tốt

hơn sự biểu hiện của các gene này

Trang 11

Dựa vào kỹ thuật nuôi cấy

¾ Dựa vào cách nạp liệu + thu sản phẩm

Gián đoạn

Liên tục

Bán liên tục

¾ Dựa vào thành phần đồng nhất của canh trường

Bề mặt (nổi)

Bề sâu (chìm)

Bán rắn

Dựa vào sản phẩm chính

(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 Vi sinh vật phát triển theo giai đoạn (pha tiềm

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

• Lên men liên tục:nguyên liệu liên tục vào và sản phẩm lên men

liên tục đi ra

Lên men liên tụclà 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 bổ

sung đúng một thể tích môi trường dinh dưỡng mới vào bình nuôi

cấy, lúc đó ta có được trạng thái cân bằng động Vi sinh vật trong

bình nuôi luôn luôn ở pha logarit 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.

Trang 12

Lên men liên tục

Nuôi cấy vi tảo theo phương pháp liên tục

Lên men bán liên tụclà quá 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

Trang 13

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

• Lên men bán rắn là phương pháp trung gian

giữa lên men bề mặt và bề sâu Hàm lượng

nước trong môi trường chiếm khoảng 70% chất

khô Một số enzym hiện nay được sản xuất theo

phương pháp này Người ta cải tiến phương

pháp này bằng thiết 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

• Lên men chìmlà 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

thống khuấy trộn tốt nên toàn bộ môi

trường nuôi cấy là một hệ thống nhất

Trang 14

Thiết bị nuôi cấy chìm

(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

Trang 15

(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

Định dạng
Số trang	15
Dung lượng	606,25 KB