Bài giảng chương 1 công nghệ sinh học thực phẩm

CÔNG NGHỆ SINH HỌC THỰC PHẨM CHƢƠNG I: MỞ ĐẦU I. Giới thiệu Công nghệ sinh học thực phẩm 1.1 Một số khái niệm về công nghệ sinh học 1.2 Công nghệ sinh học thực phẩm II. Lịch sử phát triển và triển vọng I. Giới thiệu Công nghệ sinh học thực phẩm 1.1 Một số khái niệm về công nghệ sinh học 1.1.1 CÔNG NGHỆ SINH HỌC LÀ GÌ ? Giống nhƣ nhiều ngành khoa học công nghệ khác, thuật ngữ Công nghệ sinh học (Biotechnology) có nhiều định nghĩa khác nhau và hiểu nó cũng không thống nhất. Công nghệ sinh học có thể hiểu theo 2 nghĩa rộng và hẹp : – Theo nghĩa rộng bao gồm cả các ứng dụng lâu đời nhƣ lên men rƣợu, bia, phomat, và cả các kĩ thuật cao cấp ngày nay. Theo nghiã này, CNSH xuất hiện cách đây hơn 100 thế kỉ (10000 năm). – Theo nghĩa hẹp: CNSH liên quan đến kĩ thuật hiện đại nhất nhƣ công nghệ di truyền và các kĩ thuật cao cấp khác nhƣ cố định enzyme, tạo dòng vi khuẩn tổng hợp protein người, tạo các kháng thể đơn dòng Theo nghiã này CNSH đƣợc tính từ 1970.  Công nghệ sinh học (Biotechnology) là một thuật ngữ khoa học do kĩ sƣ ngƣời Hungary là Karl Ereky nêu ra vào năm 1917 để chỉ quá trình nuôi heo (lợn) với quy mô lớn bằng thức ăn là củ cải đƣờng lên men. Tuy nhiên, thuật ngữ này ít đƣợc nhắc đến trong hơn 50 năm và chỉ đƣợc sử dụng rộng rãi sau phát minh ra kĩ thuật di truyền (KTDT) vào đầu thập niên 1970, nên có lúc đƣợc coi là sự bùng nổ CNSH.  Trƣớc 1970, CNSH đƣợc hiểu là Công nghiệp lên men (Industrial fermentation) vi sinh vật để tạo thƣơng phẩm. Trong các thập niên 1960 và 1970, công nghệ lên men đã phát triển thành một ngành công nghiệp lớn trên thế giới với doanh số gần trăm tỉ USD/năm. Công nghệ sinh học (Biotechnology) và Công nghệ thông tin (Informatic technology) đƣợc coi là làn sóng thứ năm trong lịch sử phát triển của khoa học và công nghệ. Công nghệ sinh học (CNSH) có 3 cấp độ khác nhau: CNSH truyền thống nhƣ các hoạt động chế biến thực phẩm (rƣợu, giấm , sữa chua, dƣa chua, cà muối, pho-mát, tƣơng, nƣớc mắm, men bánh mì ), ủ phân, diệt khuẩn và ức chế vi sinh vật có hại CNSH cận đại với việc sản xuất ở quy mô công nghiệp các sản phẩm của công nghệ lên men, công nghệ vi sinh vật (cồn, bia, dung môi hữu cơ, bột ngọt và các acid amin khác, acid citric và các acid hữu cơ khác, chất kháng sinh, nhiều vitamin, các loại vaccin, kháng độc tố, các kit chẩn đoán bệnh truyền nhiễm, thuốc trừ sâu sinh học, phân bón sinh học ). CNSH hiện đại chỉ mới xuất hiện trong vài thập kỷ gần đây. CNSH hiện đại sử dụng các kỹ thuật trao đổi, sửa chữa, tổ hợp hoặc cải tạo vật chất di truyền ở mức độ phân tử để tạo ra những loại vi sinh vật mới hoặc bắt các sinh vật này tạo ra các protein hay các sản phẩm khác mà vốn dĩ chúng ta không tạo ra đƣợc. CNSH hiện đại bao gồm các lĩnh vực Công nghệ di truyền (Genetic engineering, Công nghệ tế bào (Cell engineering), Công nghệ vi sinh vật/Công nghệ lên men (Microbial engineering/Fermentation engineering), Công nghệ enzym/protein (Enzym/Protein engineering) và CNSH môi trƣờng (Environmental biotechnology) Sự ra đời của Cách mạng sinh học mới làm cho thuật ngữ Công nghệ sinh học trở nên thông dụng vào nửa sau cuả thập niên 70. Trƣớc 1973, ngƣời ta thƣờng dùng các từ Vi sinh công nghiệp, Công nghệ lên men, Kĩ thuật sinh hoá, Công nghệ sinh học là một thuật ngữ rất đạt, đã bao hàm trong nó tất cả những tên đã gọi các lĩnh vực ứng dụng trƣớc đây và với nội dung mới. Nó phản ánh những thành tựu hết sức to lớn của sự phát triển sinh học trong nhiều thập niên trƣớc đó. Cách mạng sinh học mới cao hơn hẳn về chất so với Cách mạng xanh vào những năm của thập niên 1960. 1.1.2 CÁC LĨNH VỰC CỦA CNSH Từ những năm 1970 đến nay, CNSH đƣợc ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau và đƣợc phân loại theo các đối tƣợng hoặc ngành ứng dụng. a) CNSH phân loại theo các đối tượng  Công nghệ sinh học phân tử (Molecular biotechnology) gồm công nghệ gen và các ứng dụng kĩ thuật di truyền. Sản phẩm : các protein, vaccin tái tổ hợp; các chế phẩm dùng chẩn đoán và trị liệu; các vi sinh vật, động thực vật chuyển gen; … [...]... kinh tế xã hội, CNSH gồm chủ yếu :  Cơng nghệ sinh học y học (Medical biotechnology)  Cơng nghệ sinh học thực phẩm (Food biotechnology)  Cơng nghệ sinh học năng lượng (Energetic biotechnology)  Cơng nghệ sinh học trong hóa học và vật liệu (Biotechnology in chemistry and materials)  Cơng nghệ sinh học nơng nghiệp (Agricultural biotechnology)  Cơng nghệ sinh học mơi trường (Environmental biotechnology)... (extremophiles); … + Cảm biến sinh học (biosensor)  Cơng nghệ sinh học vi sinh vật (Microbial biotechnology) Sản phẩm : các loại thực phẩm lên men cổ truyền ( rƣợu, bia, phomat, tƣơng, chao ), các enzyme, các acid hữu cơ, các amino acid, các thuốc kháng sinh, các biopolymer, hay sinh khối tế bào vi sinh làm nguồn protein, kể cả nấm trồng  Cơng nghệ sinh học thực vật (Plant biotechnology) Sản phẩm : Các cây vi... phấn, các dòng tế bào thực vật đƣợc ni in vitro ứng dụng trong nhân và chọn giống,  Cơng nghệ sinh học động vật (Animal biotechnology) Sản phẩm : Các interferon, hormone chiết tách từ ni tế bào động vật, vaccin virus, các kháng thể đơn dòng, các tế bào gốc (stem cell) đƣợc ni tạo dòng (cloning) động vật, kĩ thuật mơ tế bào, chẩn đốn nhanh đực cái, chuyển phơi ghép phơi, Năm 19 97, Wilmut cơng bố tạo... tái sinh trọn vẹn một mơ sống Cuối mùa kết đơi, bộ gạc rụng, tới mùa xn, bộ gạc mới nhú lên Mọc hồn chỉnh 3-4 tháng, 1 năm/lần (loại mơ sống tăng trưởng nhanh nhất) GS Joanna Price - ĐH Thú Y Hồng gia Anh (Theo Associated Press, 3-2006) Sự hiện diện bất ngờ và lộng lẫy của tế bào gốc khiến các nhà khoa học say đắm mê mẩn như thể vướng vào “TIẾNG SÉT ÁI TÌNH” - 20 01- 2007: gần 10 00 SC lab ra đời - 12 ... Cơng nghệ sinh học protein và enzyme (Biotechnology of proteins and enzymes) Sản phẩm : + Các protein của máu; vaccin và kháng thể; hormone và nhân tố tăng trƣởng; interferon, interleukin; protein dùng cho phân tích; protein khơng xúc tác; + Các enzyme cơng nghiệp (industrial enzymes) nhƣ protease, amylase, pectinase…; các enzyme cố định (immobilized enzymes); các enzyme từ vi sinh vật cực... cơ nhú (kéo lá van) từ hai nguồn TBG khác nhau (Pr Yacoub Magdi, Imperial College of London)- theo Le Monde Tháng 1- 2007, võng mạc (retina) đầu tiên ra đời được biến đổi từ TBG TBG được thu nhận tại giác mạc của bệnh nhân Lab (Giác mạc thành cơng năm 2003) Cơng nghệ tái tạo in vitro tb sinh dục của người từ TBG Đã phát triển được ba dạng tiền tinh trùng khác nhau từ TBG lấy ở tủy xương Bé Adam Nash... hoa và đức hạnh đã thức dậy Chàng Hiệp sỹ dũng cảm BIOTECHNOLOGY “Được hiểu là một cơng nghệ mạnh, can thiệp trực tiếp vào gen và TB, nhằm cải biến sự sống phục vụ lợi ích chính đáng của con người…” -Phương pháp mạnh -Kỹ thuật mạnh -Tài chính mạnh -Trí tuệ mạnh Các lồi giun dẹp bị cắt hàng chục mảnh, trong 12 ngày sau, chúng phát triển thành hàng chục cơ thể mới (Khối lượng các TBG chiếm 30%) Một... Dolly nổi tiếng vì nó là động vật có vú đầu tiên được nhân bản và phát minh này có ý nghĩa lớn về mặt khoa học, đồng thời nhạy cảm về xã hội, vì nó mở ra khả năng nhân bản người Tuy nhiên, cho đến nay kết quả ở cừu chưa lặp lại được do phần lớn chết non và cừu Dolly chóng già cũng đã chết Các nhà khoa học cho rằng cần nghiên cứu lại từ đầu q trình tái hoạt hố nhân tế bào soma đã biệt hố Phát minh tế bào... Sự hiện diện bất ngờ và lộng lẫy của tế bào gốc khiến các nhà khoa học say đắm mê mẩn như thể vướng vào “TIẾNG SÉT ÁI TÌNH” - 20 01- 2007: gần 10 00 SC lab ra đời - 12 tạp chí khoa học chun đề - Gần 600 đầu sách - Hơn 460.000 bài báo Khả năng biệt hóa thành bất kỳ tb nào đó trong cơ thể theo lệnh Được cảm ứng để tạo thành các Tb, cơ quan chức năng Đặc biệt, dễ dàng cải biến miễn dịch thải loại Ví dụ... luận thế giới Cừu Dolly trắng và mẹ đẻ đầu đen giống Blackface Cho đến cuối tháng giêng năm 19 96, có ít nhất 277 phôi đã được tạo ra, đưa vào ống dẫn trứng của các cừu cái khác nhau và thu lại 247 phôi Trong số đó có 29 phôi đã phát triển đến giai đoạn phôi nang hoặc phôi vò và chúng được đưa vào tử cung của 13 cừu mang thai Chỉ một trong số đó phát triển thành thai và cừu con sống có biểu hiện các . thiệu Công nghệ sinh học thực phẩm 1. 1 Một số khái niệm về công nghệ sinh học 1. 1 .1 CÔNG NGHỆ SINH HỌC LÀ GÌ ? Giống nhƣ nhiều ngành khoa học công nghệ khác, thuật ngữ Công nghệ sinh học. CÔNG NGHỆ SINH HỌC THỰC PHẨM CHƢƠNG I: MỞ ĐẦU I. Giới thiệu Công nghệ sinh học thực phẩm 1. 1 Một số khái niệm về công nghệ sinh học 1. 2 Công nghệ sinh học thực phẩm II. Lịch.  Công nghệ sinh học y học (Medical biotechnology).  Công nghệ sinh học thực phẩm (Food biotechnology).  Công nghệ sinh học năng lượng (Energetic biotechnology).  Công nghệ sinh học