Sản xuất sản phẩm từ vi sinh vật

CHƯƠNG 3: SẢN XUẤT SẢN PHẨM TỪ VI SINH VẬT NỘI DUNG 3.1 Sản xuất amino acid 3.2 Sản xuất enzyme 3.3 Sản xuất chất kháng sinh 3.1 SẢN XUẤT AMINO ACID • Đặc tính vai trò amino acid: – Là thành phần cấu tạo nên …… – Hầu hết aa tự nhiên có dạng L, sinh vật sử dụng aa dạng L chủ yếu – Một số aa dạng D mà gia cầm heo sử dụng: Lysine, Valine, Methionine 3.1 SẢN XUẤT AMINO ACID • Vì phải sản xuất amino acid? • Cần sản xuất loại amino acid nào? 3.1 SẢN XUẤT AMINO ACID • Aa dễ hấp thu • Aa cần thiết cho người vật nuôi – Cơ thể người động vật tự tổng hợp số aa thiết yếu – Số lượng aa thiết yếu phụ thuộc vào giống loài giai đoạn phát triển – Vd: người, có … aa thiết yếu giai đoạn … → cần bổ sung nguồn aa từ động thực vật sản xuất công nghiệp Nếu thiếu số aa hay aa → trạng thái bệnh tật cho thể → tình trạng sức khoẻ Các aa dùng công nghiệp thực phẩm 3.1 SẢN XUẤT AMINO ACID • Trong chăn nuôi, vật nuôi cần lượng aa từ bên ngoài, thức ăn cung cấp thường không đủ I need more L-Lysine – Aa giới hạn aa thiết yếu có hàm lượng thức ăn thấp so với nhu cầu vật nuôi Aa giới hạn • Chỉ số aa giới hạn Paa= (aa phần/ aa nhu cầu)*100 • Axit amin có Paa thấp aa giới hạn thứ Met Phe Try Khẩu phần % 0.50 0.2 0.1 Nhu cầu % 0.60 0.4 0.15 Paa 83% 50% 67% 3.1 SẢN XUẤT AMINO ACID aa giới hạn vài loại thức ăn cho heo, gà Cân aa phần 10 3.3 SẢN XUẤT KHÁNG SINH • Điều chỉnh tổng hợp chất KS – Tuyển chọn tạo chủng công nghiệp siêu sản xuất kháng sinh: • Tuyển chọn quy mô PTN: đặc tính sinh lý, sinh hóa, động học phát triển, động học trình tạo sản phẩm, nguồn chất, điều kiện lên men, công nghệ thu sản phẩm • Tuyển chọn quy mô sản xuất thử sản xuất công nghiệp: chủng phù hợp với trang thiết bị, nguồn nguyên liệu sẵn có, trình độ công nghệ lực vận hành 54 3.3 SẢN XUẤT KHÁNG SINH • Điều chỉnh tổng hợp chất KS – Tuyển chọn tạo chủng công nghiệp siêu sản xuất kháng sinh: • Việc chọn chủng tốn nhiều thời gian, nhân lực đòi hỏi phải tiến hành nghiêm túc, lâu dài • Một số chủng vsv sản xuất kháng sinh: 55 3.3 SẢN XUẤT KHÁNG SINH • Điều chỉnh tổng hợp chất KS – Tối ưu hóa thành phần môi trường, thiết bị lên men, điều kiện vận hành: • Nguồn C: loại bột, cám, vỏ khoai tây, rỉ đường, … • Nguồn N: bột đậu nành, cao nấm men, … • Khoáng đa lượng: P, S, Mg,Fe, Ca, K, Na … • Khoáng vi lượng • Chất cảm ứng, chất phá bọt, chất kìm hãm, chất định hướng, … 56 3.3 SẢN XUẤT KHÁNG SINH • Điều chỉnh tổng hợp chất KS – Tối ưu hóa thành phần môi trường, thiết bị lên men, điều kiện vận hành: • • • • • • Nhiệt độ, pH Nồng độ oxy Thế oxy-hóa khử Cường độ sục khí Cường độ khuấy trộn 57 SẢN XUẤT PENICILLIN 58 SẢN XUẤT PENICILLIN 59 SẢN XUẤT PENICILLIN 60 SẢN XUẤT PENICILLIN heat_sterilization 61 SẢN XUẤT PENICILLIN Fermenters Chủng vsv vào nồi lên men 62 SẢN XUẤT PENICILLIN 63 SẢN XUẤT PENICILLIN Rotary_vacuum_filter To remove biomass 64 SẢN XUẤT PENICILLIN disk_centrifuge 65 SẢN XUẤT PENICILLIN • Batch_extraction Penicillin hòa tan phosphate buffer, sau chloroform, hòa lại phosphate buffer cuối ether (ê-te) Sau đó, trộn với sodium bicarbonate để thu penicillin dạng muối Na bảo quản lâu nhiệt độ phòng 66 Ôn tập • • • • Vì cần sản xuất aa quy mô công nghiệp? So sánh phương pháp sản xuất aa Aa thiết yếu gì? Aa giới hạn gì? Nhận biết aa dạng L, D, học chữ viết tắt 20 loại aa • Cho ví dụ ứng dụng loại aa thực phẩm hay thức ăn vật nuôi • Vẽ quy trình sản xuất vsv sinh aa từ giống bảo quản ban đầu 67 Ôn tập • Nêu loại vsv có khả sản xuất aa, enzyme, kháng sinh cho nhu cầu người? • Nêu ưu điểm việc sản xuất enzyme từ vsv • Giải thích cách thu nhận enzyme từ dịch nuôi cấy vsv • Định nghĩa kháng sinh Liệt kê chế tác động kháng sinh • Nêu cách thu nhận penicillin tinh khiết từ dịch nuôi cấy mốc Penicillum • MIC, MBC gì? 68 [...]... Methionine từ acrolein 14 3.1 SẢN XUẤT AMINO ACID Các phương pháp sản xuất aa: 3 Tổng hợp aa nhờ vi sinh vật – Lên men trực tiếp trong môi trường – Chuyển hóa tiền chất của aa nhờ vsv – Sử dụng enzyme tự do hoặc cố định hoặc tế bào sinh enzyme được cố định 15 3.1 SẢN XUẤT AMINO ACID Các phương pháp sản xuất aa: 3 Tổng hợp aa nhờ vi sinh vật Quy trình chung của lên men để thu nhận sản phẩm từ vsv 16 3.1 SẢN XUẤT... aa cần thiết cho quá trình tổng hợp aa mong muốn trong vi sinh vật 17 3.1 SẢN XUẤT AMINO ACID Các phương pháp sản xuất aa: 3 Tổng hợp aa nhờ vi sinh vật Chuẩn bị môi trường dinh dưỡng  Nồng độ và thành phần thích hợp phụ thuộc vào chủng vi sinh vật và giống sản xuất  Điều chỉnh pH và thanh trùng môi trường 18 Chuẩn bị giống • Chủng vi sinh vật trong môi trường bảo quản • Nhân giống các cấp Lên men...3.1 SẢN XUẤT AMINO ACID • Sản lượng aa được sản xuất công nghiệp ngày càng tăng • Một số lĩnh vực hỗ trợ quá trình sản xuất aa: – Phân lập vsv sinh aa, tạo vsv mới bằng công nghệ gen có hoạt tính sinh aa cao – Kết hợp tổng hợp hóa học và enzyme và vsv – Sử dụng nguyên liệu rẻ tiền – Tối ưu hóa các điều kiện lên men nhằm thu nhận tối đa lượng aa từ vsv 11 3.1 SẢN XUẤT AMINO ACID Một số aa được sản xuất. .. pháp sản xuất aa: 3 Tổng hợp aa nhờ vi sinh vật • Nguyên liệu: Đảm bảo cung cấp nguồn carbon, nitơ, và các nguyên tố khác để vi sinh vật phát triển và tổng hợp được nhiều sản phẩm – Nguồn carbon: rỉ đường, nguyên liệu giàu tinh bột (khoai mì, bắp ) … – Nguồn nitơ: ure, muối amoni,… – Các hợp chất khoáng – Các chất kích thích sinh trưởng: vitamin, aa cần thiết cho quá trình tổng hợp aa mong muốn trong vi. .. Bacillus cho vi c sản xuất protease cao nhất • Nêu cách thức phân lập và lựa chọn chủng vi sinh vật có khả năng sinh cellulase 30 3.2 SẢN XUẤT ENZYME • Các công đoạn chính: 4 Lên men: lựa chọn phương pháp lên men và điều kiện lên men thích hợp – Lên men bề mặt: cám, tấm lên men mốc sinh amylase – Lên men bề sâu (lên men chìm) – Điều kiện cần lưu ý: nhiệt độ, pH, tốc độ khuấy 31 3.2 SẢN XUẤT ENZYME •... dùng sản xuất aa Cryptococcus laurentii Corynebacterium glutamicum 23 3.2 SẢN XUẤT ENZYME • Ưu điểm của vi c dùng VSV tổng hợp enzyme • Hệ enzyme phong phú: protease, cellulase, racemase, amylase, …trong vsv có thể phục vụ nhiều nhu cầu khác nhau • Enzyme của VSV có hoạt tính cao hơn enzyme từ sinh vật khác • VSV sinh trưởng và phát triển nhanh, lượng enzyme trong tế bào lớn → thích hợp cho sản xuất. .. xuất và ứng dụng: (thống kê 2003) 12 3.1 SẢN XUẤT AMINO ACID Các phương pháp sản xuất aa: 1 Tách chiết aa từ dịch thủy phân protein • Dùng thu nhận L-C, L-Y • Phụ thuộc vào tính sẵn có của nguyên liệu để ứng dụng phương pháp này hóa chất/enzyme Protein aa 13 3.1 SẢN XUẤT AMINO ACID Các phương pháp sản xuất aa: 2 Tổng hợp hóa học – Dây chuyền phản ứng hóa học từ các tiền chất – Thường tạo ra 2 dạng đồng... sản xuất công nghiệp 24 3.2 SẢN XUẤT ENZYME • Ưu điểm của vi c dùng VSV tổng hợp enzyme • Quy trình nuôi dễ công nghiệp hóa, môi trường nuôi đơn giản, rẻ tiền → hiệu quả kinh tế cao • Các chu kỳ lên men ngắn ngày • Có thể kiểm soát trạng thái sinh lý của vi sinh vật trong quá trình lên men và đảm bảo được tính đồng nhất của các mẻ lên men 25 3.2 SẢN XUẤT ENZYME • Ưu điểm của vi c dùng VSV tổng hợp enzyme... nhận sản phẩm • Tùy vào mục đích sử dụng mà thực hiện các biện pháp xử lý và thu nhận khác nhau: – Dùng để chế biến thức ăn gia súc: cần dạng tinh khiết hoặc chỉ cần chế phẩm thô – Dùng trong chế biến thực phẩm hoặc y học: cần độ tinh sạch cao hơn 20 Các con đường biến dưỡng aa 21 3.1 SẢN XUẤT AMINO ACID • Các chủng vsv dùng sản xuất aa Cryptococcus laurentii Corynebacterium glutamicum 22 3.1 SẢN XUẤT... hợp protease có khả năng đông tụ sữa sử dụng trong sản xuất pho mát • Xạ khuẩn: một số chủng có khả năng tổng hợp protease cao như: Streptomyces grieus, S fradiae, S trerimosus… 35 3.2 SẢN XUẤT ENZYME Nguồn thu nhận enzyme cellulase: • Động vật: dịch tiết dạ bò, nhóm thân mềm, … • Thực vật: trong ngủ cốc nảy mầm như lúa mì, yến mạch, … • Vi sinh vật: vi khuẩn, nấm sợi, nấm men – Nấm sợi: Aspergilus niger,