giáo trình Công nghệ vi sinh

Công nghệ vi sinh - Lê Văn Hiệp 1 PGS. TS. PGS. TS. Leâ Vaên Hieäp Leâ Vaên Hieäp Cơng nghệ vi sinh - Lê Văn Hiệp 2 Chương 1. Mở đầu Chương 2. Lòch sử và phân loại Chương 3. Cơ sở sinh học Chương 4. CNVS công nghiệp Chương 5. CNVS nông nghiệp Chương 6. CNVS y học Chương 7. CNVS xử lý môi trường Phụ lục 1 và 2 Cơng nghệ vi sinh - Lê Văn Hiệp 3 CHƯƠNG I. MỞ ĐẦU 1. Đònh nghóa: 1.1. Theo các nhà khoa học Nhật đó là sử dụng cơ thể hoặc hệ thống sống của vi sinh vật trong chế biến các sản phẩm phục vụ con người. 1.2. Theo Liên đoàn CNSH Châu u thì sự ứng dụng tổng hợp VSV và các khoa học về công nghệ để đạt sự ứng dụng công nghiệp các năng lực của VSV và các thành phần của chúng. Cơng nghệ vi sinh - Lê Văn Hiệp 4 2. Mối liên quan đến các ngành khoa học khác: 2.1. Là một ngành mũi nhọn trong ba ngành cấu thành CNSH: hai ngành kia là công nghệ nuôi cấy mô và ghép mô trên các đối tượng động vật và thực vật. 2.2. Công nghệ vi sinh kế thừa thành tựu khoa học của các ngành khoa học sinh học cơ bản như vi sinh đại cương, di truyền học, sinh hóa học cũng như hóa học và vật lý học bao gồm cả điện tử, tin học, công nghệ học. Cơng nghệ vi sinh - Lê Văn Hiệp 5 3. Giá trò kinh tế và ý nghóa xã hội: Có thể tóm gọn trong một câu “CNVS góp phần quan trọng đẩy lùi nạn đói và bệnh tật, nâng cao chất lượng cuộc sống”. Theo dự tính đến năm 2000 các sản phẩm CNVS nói chung đạt 80.000 triệu Euro (trong đó các sản phẩm thực phẩm và năng lượng 42,5%, sản phẩm hóa học 16,25% và y học 13,75% còn lại các sản phẩm khác như tuyển khóang, bảo vệ môi sinh …). Cơng nghệ vi sinh - Lê Văn Hiệp 6 Giáo sư Robert Hayner trong lời khai mạc đại hội Di truyền học quốc tế lần thứ 16 năm 1988 khẳng đònh rằng: “ Ngày nay gen đã có thể được xác đònh, cân, đếm được thao tác, sao chép và gây đột biến trong các ống nghiệm. Gen có thể chuyển vận như con thoi từ tế bào này sang tế bào khác, vượt qua những hàng rào ngăn cản giữa các loài”. Cơng nghệ vi sinh - Lê Văn Hiệp 7 Bảng 1. Ứng dụng các quy trình vi sinh vật vào các lónh vực kinh tế xã hội Các quy trình VSV Ứng dụng 1. Sản xuất thực phẩm lên men: nước tương, mi so, natto, phô ma, sữa chua, nước mắm 2. Sản xuất và sử dụng sinh khối VSV: men bánh mì, nấm men chăn nuôi, vi tảo, protein đơn bào (SCP). Sử dụng các acid ribonucleotide, Protein và những thành phần tế bào khác. Công nghiệp thực phẩm lên men, chăn nuôi, thực phẩm thủy sản. Công nghiệp thực phẩm, hóa dược. Cơng nghệ vi sinh - Lê Văn Hiệp 8 Các quy trình VSV Ứng dụng 3. Các chế phẩm vi sinh diệt sâu, nấm bệnh và phân vi sinh. 4. Nuôi VSV để chế vacxin 5. Nước giải khát: rượu sakê, bia, rượu vang, rượu trái cây whisky, brandy, các rượu chưng cất và không chưng cất Nông nghiệp Y tế Công nghiệp rượu bia Cơng nghệ vi sinh - Lê Văn Hiệp 9 6. Sản xuất các dung môi: rượu ethanol, acetone, butanol…… 7. Sản xuất các acid hữu cơ: citric, lactic, fumaric, itaconic, dấm ăn … 8. Sản xuất các biopolymer (macromolecular polysacharide): dextran.levan, xan than, mannan…… Công nghiệp hóa học và rượu bia Công nghiệp thực phẩm và hóa chất Công nghiệp thực phẩm và khai khoáng Cơng nghệ vi sinh - Lê Văn Hiệp 10 9. Sản xuất các chất kháng sinh: penicillin, các penicillin tổng hợp, streptomycin, kanamycin, bleomicin, actinomycin, Blasticidin S, kasugamycin, Thiostrepton, thiopeptin 10. Sản xuất các chất có hoạt tính sinh học:  Các vitamin B2, B6, B12  Các alkaloids  Các chất ức chế enzyme  Chuyển hóa sinh học các steroid Các gibberelin và auxin khác (điều hòa tăng trưởng thực vật Công nghiệp y dược Nông nghiệp và y dược Dinh dưỡng Công nghiệp hóa dược và y dược [...]... hữu cơ vi sinh, thức ăn gia súc, cố đònh đạm sinh học, vacxin và kháng sinh trong thú y Cơng nghệ vi sinh - 14 3 Công nghệ vi sinh y học: Sản xuất kháng sinh, vitamin, vacxin – huyết thanh sinh phẩm y học và các dược phẩm mới 4 Công nghệ vi sinh xử lý môi trường: Xử lý ô nhiễm môi trường (nước thải, khí độc, rác, phân …) Cơng nghệ vi sinh - 15 CHƯƠNG III CƠ SỞ SINH HỌC CỦA CÔNG NGHỆ VI SINH 1 Sinh trưởng... thiết bò lên men Cơng nghệ vi sinh - 17 CHƯƠNG IV CNVS CÔNG NGHIỆP 1 Đại cương 2 Rượu bia 3 Thực phẩm 4 Xan than gum 5 Khai thác mỏ Cơng nghệ vi sinh - 18 CHƯƠNG V CNVS NÔNG NGHIỆP 1 Làm giàu đạm cho thức ăn gia súc 2 Sản xuất phân đạm vi sinh azotobacterln và phân lân hữu cơ vi sinh 3 Thuốc trừ sâu vi sinh vật Cơng nghệ vi sinh - 19 CHƯƠNG VI CNVS Y HỌC 1 Sản xuất vitamin 2 Kháng sinh 3 Sản xuất vacxin... động sinh học nhờ VSV bằng lên men công nghệ Kỷ nguyên kỹ thuật gen: Sử dụng vào sản xuất nhiều loại VSV đã thay đổi cẩu trúc di truyền Cơng nghệ vi sinh - 13 II PHÂN LOẠI HỌC: 1 Công nghệ vi sinh trong công nghiệp: Sản xuất protein, axit amin, enzyme, thực phẩm, nước chấm, rượu bia, hóa chất và tuyển quặng 2 Công nghệ vi sinh trong nông nghiệp: Sản xuất thuốc trừ sâu vi sinh, chất kích thích sinh. .. Cách nuôi tế bào 6 Kỹ thuật màng lọc 7 Kỹ thuật cố đònh tế bào Cơng nghệ vi sinh - 20 CHƯƠNG VII CNVS XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG 1 Đại cương 2 Công nghệ làm sạch không khí 3 Xử lý nước thải Cơng nghệ vi sinh - 21 Phụ lục 1: Lòch sử hiện trạng và dự báo phát triển công nghệ gen trong y tế Phụ lục 2: Các sản phẩm công nghiệp của VSV Cơng nghệ vi sinh - 22 ... N – Khoáng 2 Các sản phẩm sinh tổng hợp: Enzympe – Kháng sinh và độc tố – Axit amin và Vitamin – Các chất kích thích sinh trưởng 3 Quá trình nuôi cấy: nguyên lý 5 giai đoạn – Lên men 2 giai đoạn – Các phương pháp lên men Cơng nghệ vi sinh - 16 Nguyên lý 5 giai đoạn: 1 Chủng giống 2 Quá trình nhân giống 3 Nuôi cấy (lên men) 4 Thu hoạch 5 Chế biến Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men: pH – O2 –... enzyme không tan khác Y học, công nghiệp hóa học, chữa trò và chẩn đoán bệnh, phân tích hóa học Penicillinaza Cơng nghệ vi sinh - 12 CHƯƠNG II LỊCH SỬ VÀ PHÂN LOẠI N THỜI KỲ: I LỊC H SỬ PHÁT TRIỂN BỐ Trước Pasteur: Con người sử dụng VSV không tự giác Kỷ nguyên Pasteur (1860 – 1940): Sử dụng VSV một cách chủ động với các chủng giống thuần khiết trong lên men cổ điển Kỷ nguyên kháng sinh (1940 – 1970): Sản... bột ngọt), Công nghiệp thực glutamine, Lyzine, acid asparic, phẩm, hóa học arginine, ornithine, threonine, valine, tyrozine, phenylalanine, leucine, tryptophan, hydroxytryptophan Công nghiệp rượu 12 Sản xuất các bia, thực phẩm, mononucleotides và các đồng chất tẩy rửa, tanin đẳng: acid 5’-inosinic, acid 5’guanilic, 5’-amino-4-imidazolecarboxy amid (AICA), riboside, ATP, AMP vòng Cơng nghệ vi sinh - 11 . xuất phân đạm vi sinh azotobacterln và phân lân hữu cơ vi sinh 3. Thuốc trừ sâu vi sinh vật Cơng nghệ vi sinh - Lê Văn Hiệp 20 CHƯƠNG VI. CNVS Y HỌC 1. Sản xuất vitamin 2. Kháng sinh 3. Sản. thú y. Cơng nghệ vi sinh - Lê Văn Hiệp 15 3. Công nghệ vi sinh y học: Sản xuất kháng sinh, vitamin, vacxin – huyết thanh sinh phẩm y học và các dược phẩm mới. 4. Công nghệ vi sinh xử lý môi. quặng. 2. Công nghệ vi sinh trong nông nghiệp: Sản xuất thuốc trừ sâu vi sinh, chất kích thích sinh trưởng, phân hữu cơ vi sinh, thức ăn gia súc, cố đònh đạm sinh học, vacxin và kháng sinh trong thú