Công nghệ sinh học thực phẩm đỗ lê hữu nam

CÔNG NGHỆ SINH HỌC THỰC PHẨM Tiến sỹ: Đỗ Lê Hữu Nam Khoa Công nghệ thực phẩm, Bộ môn: Công nghệ STH CHỦ ĐỀ CỦA HỌC PHẦN      Cơ sở sinh học trình chế biến bảo quản thực phẩm Ứng dụng vi sinh vật trình lên men CNTP Ứng dụng hợp chất có hoạt tính sinh học công nghệ thực phẩm Công nghệ enzyme ứng dụng công nghệ thực phẩm Thực phẩm biến đổi gen CHỦ ĐỀ 1: CƠ SỞ SINH HỌC CỦA QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN VÀ BẢO QUẢN THỰC PHẨM Giới thiệu thực phẩm giá trị dinh dưỡng thực phẩm Biến đổi thực phẩm trình chế biến bảo quản Cơ sở sinh học trình chế biến bảo quản thực phẩm CHỦ ĐỀ 1: CƠ SỞ SINH HỌC CỦA QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN VÀ BẢO QUẢN THỰC PHẨM Giới thiệu thực phẩm giá trị dinh dưỡng thực phẩm  Thực phẩm: đồ ăn thức uống người: gạo, ngô, bột mỳ, khoai tây, trứng, rau, quả, thịt, cá, sữa, đồ uống v.v Sau thực phẩm đưa vào đường tiêu hóa chuyển hóa thành chất dinh dưỡng tạo lượng sinh học để thể phát triển hoạt động sống bình thường nghệ thực phẩm: ứng dụng khoa học ( sinh học, vật lý, hóa học v.v) để lựa chọn, bảo quản, chế biến,đóng gói, phân phối, sử dụng an toàn, dinh dưỡng không độc hại  Công  Chế biến thực phẩm (food processing) trình sử dụng phương pháp kỹ thuật để chuyển thành phần thô (nguyên liệu) thành thực phẩm sử dụng  Bảo quản thực phẩm: trình xử lý đóng gói thực phẩm giúp cho việc ngăn chặn hạn chế thấp hư hỏng thay đổi phẩm chất sản phẩm, kéo dài thời gian sử dụng CÔNG NGHỆ SINH HỌC THỰC PHẨM  Là danh từ chung ứng dụng vi sinh vật, kết hợp sinh hóa khoa học kỹ thuật đại chuyển gen, nuôi cấy mô v.v vào chế biến bảo quản thực phẩm VAI TRÒ CỦA CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CB & BQ THỰC PHẨM  Cung cấp nguồn thực phẩm an toàn dinh dưỡng, đa dạng hóa loại sản phẩm, thực phẩm chức  Giảm tiêu thụ lượng nguyên liệu, đơn giản hóa quy trình công nghệ, đồng thời với giảm tối thiểu rác thải khí thải trình chế biến thực phẩm  Tăng thời gian bảo quản thực phẩm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm CÔNG NGHỆ SINH HỌC THỰC PHẨM HIỆN ĐẠI  Thực phẩm có chứa mang gene sinh vật khác  Thực phẩm chế biến từ GMO có chứa thành phần dinh dưỡng dẫn xuất từ GMO GMO: Genetically modified organism ( sinh vật biến đổi gen) Ví dụ: Viện Công nghệ sinh học môi trường Thụy sỹ ,quỹ Rockerfeller tạo giống lúa chứa nhiều betacaroten (tiền vitamin A) phòng chống mù lòa CNSH CỔ TRUYỀN TẠO GIỐNG MỚI  Chọn lọc tự nhiên Lai hữu tính     Đột biến VIỆC ÁP DỤNG KĨ THUẬT IN VITRO CÓ THỂ ĐƯỢC XẾP THÀNH LOẠI: Các áp dụng có thời gian ngắn (3 năm): nhân giống vô tính in vitro, sản xuất bệnh, bảo quản trao đổi quĩ gene thực vật  Các áp dụng trung hạn (3-8 năm): đột biến soma đột biến giao tử, cứu phôi, thụ tinh ống nghiệm, nuôi cấy túi phấn sản xuất đơn bội  Các áp dụng dài hạn (8-15 năm): lai tế bào soma, lai xa, dạng tế bào đột biến, chuyển gene, chuyển NST, sản xuất chất thứ cấp tế bào nuôi cấy in vitro  * Sản xuất nhanh qui mô lớn trồng có tính chất di truyền, cho suất cao thông qua kĩ thuật nuôi cấy mô tế bào * Tạo giống có suất cao thông qua phương pháp chọn dòng soma nuôi cấy mô tế bào * Tạo lai có đặc tính ưu việt kĩ thuật dung hợp protoplast (protoplast fusion) * Tạo đặc tính mong muốn qua việc đưa nguyên liệu di truyền vào tế bào trồng kĩ thuật tái tổ hợp DNA * SẢN XUẤT NHANH VÀ QUI MÔ LỚN NHỮNG CÂY TRỒNG CÓ CÙNG MỘT TÍNH CHẤT DI TRUYỀN, CHO NĂNG SUẤT CAO THÔNG QUA KĨ THUẬT NUÔI CẤY MÔ VÀ TẾ BÀO - Kỹ thuật nuôi cấy mô tế bào Nghiên cứu tạo phôi soma:  Theo mô tả Steward cộng sự, chuyển sang môi trường có nồng độ auxin thấp đ gây sinh trưởng tế bào phôi Chúng trải qua tất giai đoạn phát triển bào thai hợp tử tạo thành từ tế bào soma sản phẩm h.a hợp giao tử đực  Sự nuôi cấy phôi tế bào soma có số tiến bộ:  * Phôi phát triển hai hướng đem đến rễ, chồi phát triển thành toàn vẹn từ đầu  * Nuôi cấy phôi tạo hướng lớn đường nuôi cấy mô  * Khi lớn lên môi trường nước th phôi tách thành phôi khác bơi tự do, đó, không cần nhiều thiết bị Hàng ngàn phôi phát triển b.nh nuôi cấy cổ thắt có tốc độ sinh trưởng nhanh không tốc độ sinh trưởng nuôi cấy vi sinh vật  Nghiên cứu nhân giống virus:  Để tiến hành tạo bệnh virus kĩ thuật nuôi cấy mô tế bào, người ta thường dùng mô phân sinh đỉnh chồi Những mô chứa tế bào sinh trưởng bao lớp vỏ cutin Sự h.nh thành quan thực vật bắt đầu mô phân sinh đỉnh chồi Các mô phân hóa từ giai đoạn đầu phôi giữ lại suốt tr.nh sống Mô phân sinh vùng khỏe mạnh cây, v người ta thấy rằng, tr.nh sinh tổng hợp DNA virus…  Nhân giống sản xuất hạt nhân tạo:  Ngày người ta đ dùng kĩ thuật nuôi cấy mô tế bào thực vật để sản xuất hạt nhân tạo Tế bào thực vật có đặc trưng không trở thành tế bào sinh dưỡng mà c.n trở thành tế bào phôi mầm, cần điều khiển chúng chất ĐHST thích hợp Do vậy, người ta cho vào b.nh dung dịch dinh dưỡng có chất ĐHST định th tế bào trở thành tế bào phôi Các tế bào phôi b.nh sinh sản nhiều tụ họp lại Các phôi bao bọc chất keo - gồm hỗn hợp chất dinh dưỡng gọi hạt nhân tạo Khi gieo hạt xuống đất mọc thành b.nh thường  TẠO NHỮNG GIỐNG MỚI CÓ NĂNG SUẤT CAO THÔNG QUA PHƯƠNG PHÁP CHỌN DÒNG SOMA TRONG NUÔI CẤY MÔ TẾ BÀO   Soma tên gọi tế bào thể (sinh dưỡng), khác với tế bào sinh dục Chúng ta biết rằng, từ tế bào soma tạo nên bất k phận Đó đặc điểm toàn tế bào thực vật Từ callus khôi phục lại phận đó: rễ, thân tạo thành hoàn chỉnh dựa đặc điểm toàn Có điều callus cấy cấy lại nhiều lần thường xẩy biến đổi di truyền Những lớn lên từ tế bào biến đổi cho hạt Những hạt lại mọc thành cho đặc tính quí mà ta mong muốn Như vậy, lúc nguồn ban đầu để nhân lên hệ sau tạo mà ta gọi d.ng soma Phương pháp tạo giống kiểu gọi phương pháp tạo d.ng soma Cơ sở khoa học việc chọn giống tượng biến dị soma  - tức biến đổi di truyền tế bào sinh dục mà tế bào thể (sinh dưỡng) Có ba cách: -Biến đổi NST kiểu đa bội thể (polyploid) cà chua, đậu, cảnh -Biến đổi NST kiểu thêm, bớt vài NST NST tế bào -Biến đổi kiểu đột biến số gene định NST gene ti thể, lạp thể (lục lạp)  TẠO RA NHỮNG CÂY LAI MỚI CÓ ĐẶC TÍNH ƯU VIỆT BẰNG KĨ THUẬT DUNG HỢP PROTOPLAST (PROTOPLAST FUSION) Protoplast tế bào trần Thành tế bào cellulose đ bị tiêu hủy enzyme cellulase hay drilselase, c.n màng sinh chất bao quanh  Protoplast có khả dung hợp (fusion) với để tạo thành thể lai vô tính tác dụng tác nhân hóa học hay vật lí để làm màng kết dính lại với gây chuyển vận đại phân tử DNA, protein, bào tử từ tế bào sang tế bào   a b Kĩ thuật protoplast tạo giống thực vật gồm giai đoạn sau: Giai đoạn tách nuôi cấy protoplast Giai đoạn dung hợp protoplast TẠO RA NHỮNG ĐẶC TÍNH MỚI MONG MUỐN QUA VIỆC ĐƯA CÁC NGUYÊN LIỆU DI TRUYỀN VÀO TẾ BÀO CÂY TRỒNG BẰNG KĨ THUẬT TÁI TỔ HỢP DNA (DNA RECOMBINATION) Việc cải tiến đưa gene vào tế bào thực vật qua cách đưa nguyên liệu di truyền ngoại lai vào đường tái tổ hợp DNA mở nhiều triển vọng tốt đẹp:  Cách thứ nhất: chuyển gene trực tiếp: Phương pháp hóa học polyethylene glycol Phương pháp vật lí xung điện dung hợp protoplast Phương pháp ngâm hạt phấn vào dung dich DNA Phương pháp vi tiêm gene Phương pháp bắn gene  Cách thứ hai: chuyển gene gián tiếp qua sử dụng vector, đặc biệt vector plasmid pBI12A chứa sẵn gene khởi đầu promoter mạnh gene CaMV35S (Cauliflower mosaic virus) gene kết thúc gene đánh dấu GUS-A  Plasmid gắn thêm gene lạ có đặc tính mong muốn đưa vào vi khuẩn hay thực vật dùng Agrobacterium tumefaciene để đưa vào  [...]... Thực phẩm có chứa một thành phần hoặc một phụ gia (additive) được tổng hợp bởi vi sinh vật biến đổi gen (GMM) GMMGenetically modified microorganism  Thực phẩm có chứa thành phần được chế biến bằng các enzyme được tổng hợp nhờ GMM  Thành - phần hóa học của thực phẩm Gluxit hay hidratcacbon - Hợp chất Nitơ (chủ yếu là Protein) - Chất béo (Lipit) - Các chất khoáng, các Vitamin - Axit hữu cơ,... (hydratcacbon)  Công thức chung (Cn(H2O)n) có trong thực phẩm ở các dạng đơn giản là đường (glucoza, fructozo, saccarozơ, maltozơ…) dạng phức tạp (polyme của glucozơ hoặc fructozơ) như tinh bột, glycogen, xenlulozơ … các gluxit phức tạp-polysacarit phổ biến nhất là tinh bột và xenlulozơ  Gluxit  Chức năng: - Cung cấp năng lượng chủ yếu cho người và động vật (tới 60-70%) - Tạo hình cho mọi hợp chất hữu cơ,... Glucozơ là nguồn cơ chất dinh dưỡng cacbon vạn năng, thích hợp với các cơ thể động vật và người, kể cả các vi sinh vật mọi con đường chuyển hóa gluxit đều phải qua glucozơ rồi tiếp tục con đường dị hóa và đồng hóa trong cơ thể 1.4 NHỮNG HỢP CHẤT HỮU CƠ CHỨA NITƠ  Protein  Protein là hợp chất hữu cơ cao phân tử được cấu thành từ 20 axit amin, các axit amin gắn với nhau bằng liên kết (-CO-NH)  Thành... nucleic là: ARN (axit ribonucleic) và ADN (axit deoxynucleic) có vai trò cực kỳ quan trọng trong đời sống sinh vật, đặc biệt trong di truyền và sinh tồn nòi giống, mang vật chất thông tin di truyền cho các thế hệ sau  Axitnucleic  1.5 Chất béo có cấu tạo là este của glyxerol và axit béo (glyxerit) Công thức tổng quát của axit béo là CH3-(CH2)n-COOH Số nguyên tử cacbon trong axít béo thường chẵn (14-22... lượng chủ yếu cho người và động vật (tới 60-70%) - Tạo hình cho mọi hợp chất hữu cơ, đặc biệt trong các tế bào và các tổ chức của cơ thể sinh vật 1.2 TINH BỘT - Tinh bột có giá trị dinh dưỡng quan trọng đối với loài người và động vật (trừ động vật ăn cỏ) tinh bột dự trữ ở thực vật trong tế bào với dạng hạt có kích thước nhỏ - Tinh bột có nhiều trong các hạt ngũ cốc (lúa, lúa mỳ, lúa mạch, kê ngô và trong... hydroxylase {tyrosinase}Bệnh bẩm sinh thiếu sắt tố trên da, tóc, mắt… do rối loạn chuyển hóa tyrosine http://www.biochem.arizona.edu/classes/bioc801/power/lec23.ppt Đứa trẻ với bệnh phenylketonuria – Khẩu phần không thích hợp có thể làm chậm trể sự phát triển cơ thể http://www.biochem.arizona.edu/classes/bioc801/power/lec23.ppt Bệnh Alkaptonuria Đây cũng là bệnh bẩm sinh, được phát hiện rất sớm từ năm... glycogen sẽ được huy động thay thế tinh bột  Dưới tác dụng của các enzym trong hệ tiêu hóa glycogen sẽ tạo thành α -D-glucozơ kèm nguồn cung cấp năng lượng  Hai đường này đều là đường đơn công thức là C6H12O6 (khác nhau về công thức cấu tạo) chúng là hexozơ Trong tự nhiên chúng có thể tồn tại ở dạng tự do hoặc liên kết Trong số này glucozơ là đường phổ biến nhất trong các mô động vật  Glucozơ có nhiều... 16-18  Lipit  Trong mạch cacbon không có nối đôi thì axit béo thuộc loại no (bão hòa), nếu có nối đôi axit béo thuộc loại không no (không bão hòa) Trong hai loại axit béo thì loại không no có giá trị sinh học cao hơn  Chức năng: - Lipit rong cơ thể ở dạng dữ trữ hoặc là các cấu tử của tế bào chất, đặc biệt ở màng tế bào - Cung cấp năng lượng: oxy hóa hoàn toàn 1 g chất béo giải phóng được 9 kcal (gấp... melanin (hypopigmentation) Hậu quả của bệnh này có thể gây ra có tật nguyền Bệnh rối loạn chuyển hóa phenylalanine và tyrosine  Phenylketonuria – phenylalanine hydroxylase/BH4 synthesis (Bệnh tk PKU bẩm sinh)  Tyrosinemia type II (Richner-Hanhart) - tyrosine aminotransferase (tủa Tyr ở da, mắt)  Tyrosinemia type III tyrosine không chuyển hóa được lắng đọng trong nhiều cơ quan)  Tyrosinemia type I (Thiếu... không tự tổng hợp được, được đưa vào cơ thể theo đường thức ăn, khi thiếu hụt thì ảnh hưởng ngay đến sự phát triển của cơ thể, ảnh hưởng đến sự hấp thu các axit amin khác Bệnh Phenylketonuria Là bệnh bẩm sinh thường gặp nhất, khiếm khuyết trao đổi chất của acid amin Hàm lượng phenylalanine huyết cao, tổn thương thần kinh Các hợp chất đáng chú ý như: phenylpyruvate, phenyllactate, phenylacetate, chất