giáo trình Công nghệ vi sinh

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.. Theo Liên đoàn CNSH Châu Aâu thì sự ứng dụng tổng hợp

PGS TS Leâ Vaên Hieäp

Chương 1 Mở đầu

Chương 2 Lịch 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

CHƯƠNG I MỞ ĐẦU

1 Định nghĩa:

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 Aâu 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.

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

3 Giá trị kinh tế và ý nghĩa 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 …).

Giáo sư Robert Hayner trong lời khai

mạc đại hội Di truyền học quốc tế lần

thứ 16 năm 1988 khẳng định rằng: “

Ngày nay gen đã có thể được xác định, 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”.

Bảng 1 Ứng dụng các quy trình vi sinh vật vào

các lĩnh vực kinh tế xã hội

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.

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 tếCông nghiệp rượu bia

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

Công nghiệp thực phẩm và khai khoáng

9 Sản xuất các chất kháng sinh:

penicillin, các penicillin tổng hợp,

 Các chất ức chế enzyme

Công nghiệp y dược

Nông nghiệp và y dược

Dinh dưỡng Công nghiệp hóa dược và y dược

11.Sản xuất các axit amin: acid

glutamic (làm bột ngọt),

glutamine, Lyzine, acid asparic,

arginine, ornithine, threonine,

valine, tyrozine, phenylalanine,

leucine, tryptophan,

hydroxytryptophan

12 Sản xuất các

mononucleotides và các đồng

đẳng: acid inosinic, acid

5’-guanilic,

5’-amino-4-imidazole-carboxy amid (AICA), riboside,

ATP, AMP vòng

Nông nghiệpCông nghiệp thực phẩm, hóa học

Công nghiệp rượu bia, thực phẩm, chất tẩy rửa, tanin

13 Sản xuất và sử dụng các

enzyme: các amylaza,

proteaza; enzyme đông tụ,

sữa (renin), lipaza,

cellulaza, asparagiaza,

glucose isomeraza, glucose

oxydaza, aspartaza,

melibiaza, naringinaza và

các enzyme không tan khác.

Y học, công nghiệp hóa học, chữa trị và chẩn đoán bệnh,

phân tích hóa học.

CHƯƠNG II LỊCH SỬ VÀ PHÂN

LOẠI

I LỊC H SỬ PHÁT TRIỂN BỐN THỜI KỲ:

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 xuất

các chất hoạt 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.

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 trưởng, phân hữu cơ vi sinh, thức ăn gia súc, cố định đạm sinh học, vacxin và

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 …)

CHƯƠNG III CƠ SỞ SINH HỌC

CỦA CÔNG NGHỆ VI SINH

1 Sinh trưởng của VSV : Dinh dưỡng C – 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

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 – O 2 – t o – chủng giống/tỉ lệ giống cấy – thiết bị lên men

CHƯƠNG IV CNVS CÔNG NGHIỆP

1 Đại cương

2 Rượu bia

3 Thực phẩm

4 Xan than gum

5 Khai thác mỏ

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

CHƯƠNG VI CNVS Y HỌC

1 Sản xuất vitamin

2 Kháng sinh

3 Sản xuất vacxin

4 Kháng thể đơn dòng

5 Cách nuôi tế bào

6 Kỹ thuật màng lọc

CHƯƠNG VII CNVS XỬ LÝ

MÔI TRƯỜNG

1 Đại cương

2 Công nghệ làm sạch không khí

3 Xử lý nước thải

Phụ lục 1: Lịch sử hiện trạng và dự báo phát triển công nghệ gen trong

y tế

của VSV