CHƯƠNG IV Sinh tổng hợp các chất hoạt động sinh học

CHƢƠNG IV Sinh tổng hợp chất hoạt động sinh học Sản xuất sinh khối vi sinh vật Sản phẩm trình sinh tổng hợp  Là sinh khối vi sinh vật chất hoạt động sống chúng sinh  Hay nói cách khác toàn tế bào vi sinh vật Protein Hợp phần chủ yếu, định toàn đặc trưng phần thức ăn Thiếu → suy dinh dưỡng, giảm khả miễn dịch → ảnh hưởng đến hoạt động nhiều quan chức gan, tuyến nội tiết, hệ thần kinh →thay đổi thành phần hoá học cấu tạo hình thái xương Protein → Tổng hợp phương pháp hoá học Sinh tổng hợp → Tổng hợp protid, axit amin, kháng sinh, hocmon, vitamin, enzyme từ phế liệu công nghiệp → Ứng dụng thiết thực cho đời sống người Protein Thành phần quan trọng, thiếu tất thể sống Thiếu → Cần bổ sung → Chăn nuôi gia súc, gia cầm → Trồng trọt Đáp ứng không → Tìm nguồn protein dồi cho người động vật phương pháp sinh tổng hợp nhờ vi sinh vật động vật bậc thấp Sản xuất protein đơn bào  Ưu  Ít tốn diện tích  Tốc độ sinh trưởng cao: gấp 100-1000 lần so với đại gia súc  Ví dụ: để sản xuất protein cần  đậu tháng  Nuôi bò 15-18 tháng  Nuôi 300 m3 vi sinh vật 24 h  Không phụ thuộc vào khí hậu  Thành phần giá trị dinh dưỡng sinh khối điều chỉnh cách thay đổi thành phần môi trường, điều kiện nuôi cấy tạo giống  Sử dụng nguyên liệu sẵn có, rẻ tiền  Nhược  Trong sinh khối vi sinh vật chứa nhiều axit nucleic (10-20%) lợi cho sức khỏe người  Protein vi sinh vật có hương vị chưa cao Yêu cầu việc sản xuất protein đơn bào  Sử dụng nguyên liệu rẻ tiền  Carbohydrate ( rỉ đường, cellulose, tinh bột, cặn sữa)  Hydrocarbua ( parafin, methane, hoá chất từ dầu hỏa methanol)  Tốc độ sinh trưởng  Thời gian nhân đôi ngắn  Vi khuẩn: 0.3-2 giờ, nấm men tảo 2-6  Gà mái 500 giờ, heo 1000 → đảm bảo tính kinh tế  Hàm lượng protein cao  Vi sinh vật đơn bào: hàm lượng protein 50-60% chất khô  Có tính đặc hiệu loài điều kiện nuôi  Chất lượng protein cao  Hàm lượng aa không thay qui định chất lượng protein  Có tính đặc hiệu loài  Hàm lượng aa cao protein thịt, sữa giàu lysine  Khả tiêu hoá cao protein  Khả tiêu hoá protein vi sinh vật bi hạn chế bởi:  Các thành phần nitơ phi protein (acid nucleic, peptid thành tế bào)  Sự bao bọc protein thành tế bào vi sinh vật khó cho enzyme tiêu hoá qua  Bản chất thành tế bào tiêu chuẩn cho việc lựa chọn vi sinh vật thích hợp  An toàn độc tố  Vi sinh vật gây bệnh thể chứa thành phần độc nghi ngờ sinh lý dinh dưỡng dạng khó tách riêng không dùng để sản xuất protein đơn bào  Hàm lượng axit nucleic phải thấp, cao làm giảm giá trị protein  Thuận tiện kỹ thuật  Phải dễ tách dễ xử lý  Vi sinh vật tăng trưởng tốt mật độ cao →đạt suất cao  Khả sinh trưởng tốt nhiệt độ cao  Không mẫn cảm với tạp nhiễm Sản xuất nấm ăn  Rơm, rạ, bã mía, mùn cưa, trấu….→ xử lý→ chất nuôi nấm ăn Cơ chất Phân hữu →Nuôi Ủ →Nấm ăn Bã thực vật Ƣu điểm việc chuyển hoá bã thải hữu nhờ nấm ăn  Chất thải loại bỏ cách có lợi hoà nhập trở lại vào hệ sinh thái nhờ trình chuyển hoá tự nhiên  Chất thải rắn lỏng tham gia trực tiếp vào chuẩn bị chất  Lignin không tiêu hoá thành phần thành tế bào bị lignin hoá cao cellulose hemicellulose huy động khoáng hoá hoàn toàn  Các nguồn carbon thông thường không sử dụng chuyển hoá thành sinh khối giàu protein  Việc thu hoạch thịt thể từ bề mặt chất cách tốt để tách sinh khối vi sinh vật khiết khỏi chất chúng tay máy  Nấm ăn loại sinh khối vi sinh vật xác định kỹ người tiêu dùng chấp nhận rộng rãi Một số loại nấm ăn nấm dƣợc liệu trồng Việt Nam Nấm sò Nấm rơm Mộc nhĩ Thuận lợi khó khăn việc sản xuất protein đơn bào (SCP) Thuận lợi  Nguồn cung cấp dồi protein, chất béo không bão hoà, chất xơ, vitamin, khoáng  Sử dụng nguồn nguyên liệu sẵn có, rẻ tiền  Sử dụng hiệu đất nông nghiệp  Tốc độ sinh trưởng nhanh vi sinh vật Bài tập  Trong mẻ nuôi, vi sinh vật sinh trưởng theo cấp số mũ, số lượng vi sinh vật sinh từ tế bào sinh vật 2n, n số hệ  Qua hệ, số lượng vi sinh vật 21, hệ 22, hệ 23 Bài tập  Bắt đầu từ tế bào vi khuẩn với thời gian nhân đôi (thời gian tạo hệ tiếp theo) giờ, sinh trưởng theo cấp số mũ Vậy có vi sinh vật sinh sau 48 giờ?  Một tế bào vi khuẩn có trọng lượng khô 10-10 g, trọng lượng khô toàn vi khuẩn sinh bao nhiêu?  Các tế bào vi khuẩn chứa 50 % protein Lượng protein tạo thành bao nhiêu?  Một người trung bình nhu cầu ngày 70 g protein Với lượng protein từ tế bào vi khuẩn đủ cho người dùng lâu?  Lập lại phép tính tương tự với lượng protein tạo sau 72 Trả lời     Sau 48 h: 2,8 * 1014 tế bào Trọng lượng khô: 2,8 *104g Lượng protein = 1,4*104 g Đáp ứng nhu cầu: 200 ngày/người Khuyết điểm - Bất lợi  Dinh dưỡng Khuyết điểm - Bất lợi  Tính chất cảm quan Khuyết điểm - Bất lợi  Ảnh hưởng bất lợi Khuyết điểm - Bất lợi  Giá Khuyết điểm - Bất lợi  An toàn Khuyết điểm - Bất lợi [...]... và hemicellulose đều có thể được huy động và được khoáng hoá hoàn toàn  Các nguồn carbon thông thường hầu như không được sử dụng sẽ được chuyển hoá thành sinh khối giàu protein  Việc thu hoạch thịt quả thể từ bề mặt cơ chất là cách tốt nhất để tách sinh khối vi sinh vật thuần khiết khỏi cơ chất của chúng bằng tay hoặc bằng máy  Nấm ăn là một loại sinh khối vi sinh vật đã được xác định kỹ càng và... mùn cưa, trấu….→ xử lý→ cơ chất nuôi nấm ăn Cơ chất Phân hữu cơ →Nuôi Ủ →Nấm ăn Bã thực vật Ƣu điểm của việc chuyển hoá bã thải hữu cơ nhờ nấm ăn  Chất thải được loại bỏ một cách có lợi và được hoà nhập trở lại vào hệ sinh thái nhờ các quá trình chuyển hoá tự nhiên  Chất thải rắn và lỏng đều có thể tham gia trực tiếp vào sự chuẩn bị cơ chất  Lignin không tiêu hoá được và các thành phần của thành tế... vàng)  Sinh khối vi khuẩn lam chứa kháng sinh nên bảo quản tốt Quy trình công nghệ sản xuất protein đơn bào Các bƣớc chính của quá trình sản xuất SCP  Chuẩn bị nguồn C (qua quá trình xử lý hoá học vật lý nguyên liệu thô)  Chuẩn bị môi trường thích hợp chứa nguồn C, N,P và các chất dinh dưỡng khác  Ngăn ngừa sự tạp nhiễm môi trường và thiết bị sản xuất  Cấy vi sinh vật mong muốn  Tách sinh khối... protein còn có tác dụng làm sạch môi trường nước Yêu cầu về tảo giống Tốc độ sinh trưởng nhanh Năng suất quang hợp cao Có sức chống chịu với điều kiện ngoại cảnh Sinh khối có thành phần hóa học thích hợp Tế bào luôn ở trạng thái huyền phù, không dính bết vào thành bể hoặc lắng xuống đáy  Dễ tách sinh khối (nhờ vớt, lọc)      Các loại tảo thƣờng dùng  Vi tảo: Chlorela, Scendemus  Vi khuẩn lam: Spirulina... Hậu xử lý sinh khối tinh khiết hoặc không Quy trình sản xuất protein đơn bào từ vi sinh vật Các vấn đề cần lƣu ý  Tuyển chọn vi sinh vật:  Không gây bệnh cho động vật, thực vật và người  Có giá trị dinh dưỡng cao được chấp nhận như một loại thực phẩm hay thức ăn gia súc  Không chứa chất độc  Giá thành sản xuất thấp  Nuôi cấy  Đun nóng hoặc lọc thành phần môi trường và khử trùng các thiết bị... bỏ nhờ hệ thống làm lạnh  Thu hồi sinh khối  Thu hồi bằng li tâm  Loại bớt nước trước khi làm khô  Tuỳ thuộc vào loại cơ chất và loại sản phẩm, sinh khối cần hậu xử lý  Xử lý dịch thải trước khi thải ra môi trường  Tái xử dụng nguồn nước thải Sản xuất sinh khối tảo  Đặc điểm tế bào của các loài tảo: có diệp lục tố nên có khả năng quang hợp  Phản ứng quang hợp của tảo:  C02 + 4 H20 → CH20 +...Vi sinh vật trong sản xuất     Nấm men Nấm sợi Vi khuẩn Vi khuẩn lam và vi tảo Nấm men  Được nghiên cứu sớm nhất và đến nay đã ứng dụng rộng rãi trên nhiều nước  Giàu protein, vitamin (nhất là nhóm B)  Hàm lượng protein dao động 40-60% khối lượng chất khô  Protein của nấm men gần giống protein nguồn gốc động vật, chứa khoảng 20 loại aminoacid, trong đó đầy đủ các axit amin không... tốt, làm khối bột nhào nhẹ và xốp  Dễ hoà với nước  Có đặt tính sinh hoá ổn định và độ bền vững tốt (khó bị tự phân)  Bền nhiệt, có thể kéo dài hoạt tính enzyme ở nhiệt độ cao  Có khả năng lên men các nguồn đường glucose, fructose, maltose, saccharose  Khả năng sinh sản nhanh, cho năng suất cao trong quá trình lên men  Dễ tách sinh khối Công nghệ sản xuất  Chuẩn bị môi trường dinh dưỡng →cấy... thấp (khoảng 30%)  Rất dễ tách sinh khối và tạo hương vị đặc biệt  Dùng trong thực phẩm: loài Morchella  Sử dụng hỗn hợp giống Trichoderma virid và nấm men Sacch.Cerevisiae để sản xuất protein Vi khuẩn  Vi khuẩn dùng để sản xuất protein đơn bào thường được nuôi trên carbuahydro  Thường sử dụng các giống Pseudomonas, Mycobacterium…  Các giống này có khả năng đồng hóa các ankal, carbuahydro béo và... liệu metan Vi khuẩn lam và vi tảo  Tất cả mọi loài tảo có kích thước nhỏ bé và có thể thích hợp với việc sử dụng các phương pháp nuôi cấy đối với vi sinh vật: vi tảo  Vi khuẩn lam: tảo lam  Hàm lượng protein chiếm 40-60% lượng chất khô Hàm lượng aminoacid khá cân đối và gần với protein tiêu chuẩn  Ngòai ra sinh khối tảo còn chứa nhiều loại vitamin: A, B, K, pantothenic, và dạng tươi chứa vitamin ...Sản xuất sinh khối vi sinh vật Sản phẩm trình sinh tổng hợp  Là sinh khối vi sinh vật chất hoạt động sống chúng sinh  Hay nói cách khác toàn tế bào vi sinh vật Protein Hợp phần...  Tốc độ sinh trưởng nhanh vi sinh vật Bài tập  Trong mẻ nuôi, vi sinh vật sinh trưởng theo cấp số mũ, số lượng vi sinh vật sinh từ tế bào sinh vật 2n, n số hệ  Qua hệ, số lượng vi sinh vật... tiếp theo) giờ, sinh trưởng theo cấp số mũ Vậy có vi sinh vật sinh sau 48 giờ?  Một tế bào vi khuẩn có trọng lượng khô 1 0-1 0 g, trọng lượng khô toàn vi khuẩn sinh bao nhiêu?  Các tế bào vi khuẩn