nuôi cấy invitro cây dứa trong sự phát triển nông lâm ngư nghiệp

HÓA SINH + CN PROTEIN ENZYME Chương Glucid Monosaccharide Cấu tạo Nguồn gốc Tính chất - Ứng dụng - Glucose (Dextrose) Là đường Hexose: dạng mạch thẳng Aldose (Chứa nhóm Aldehyde) dạng vòng Pyranose (Vòng cạnh) Nho, cấu tạo polysaccharide tinh bột Độ 0.74 sacc Do mạch vòng có nhóm –CHO nên có tính khử (PỨ maillard: đg + aa -> hợp chất màu nâu 350C) Người VSV dễ hấp thu Có sẵn nguyên liệu sx nước giải khát hay qt sx tạo Fructose (Levulose) Là đường Hexose: dạng mạch thẳng Ketose dạng vòng Furanose (Vòng cạnh) Trái cây, mật ong Độ 1.73 sacc Do mạch vòng có nhóm -CO nên có tính khử Hút ẩm mạnh nên chống qt hồi đường Tạo syrup HFCF, tốt cho bệnh nhân xơ vữa động mạch, trường hợp rối loạn chuyển hoá lipid cholesterol Disaccharide Saccharose Cấu tạo α-D-glucose β-D-fructose liên kết α-1,2-glycosidic Nguồn gốc Mía, củ cải đường Tính chất - Ko có tính khử nhóm –OH tự tham gia liên kết - Đường nghịch đảo: thành phần glucose, fructose với tỉ lệ 1:1 tạo cách thủy phân saccharose acid hay enzyme Ứng dụng: Chống hồi đường, tăng độ (gấp 1.2 lần sacc), tạo mùi thơm Ứng dụng - Chất tạo sx bánh kẹo Đặc biệt, ứng dụng khả tạo đường nghịch đảo sx nước giải khát Maltose nhóm α-D-glucose liên kết α-1,4-glycosidic Mạch nha, men bia Có tính khử - Chất tạo cho số sản phẩm bánh kẹo - Tạo độ trơn láng Polysaccharide Có loại là: Oligosaccharide (2 – 10 monosaccharide, tiêu biểu disaccharide) polysaccharide loại Polysaccharide loại gồm: • Tinh bột: có hai dạng amylose amylosepectin Cấu tạo Amylose Tính chất - Enzyme Ứng dụng - Amylosepectin Chứa vài trăm gốc α-D-glucose, ko phân Các α-D-glucose lk với lk αnhánh, lk α-1,4-glycosidic, dạng mạch 1,4-glycosidic, có phân nhánh, chỗ phân thẳng nhánh lk α-1,6-glycosidic Tan nước - Đun nóng tạo thành hồ Pứ với iod cho màu xanh (mất màu - Pứ với iod cho màu tím đỏ nóng nguội có màu trở lại) - Chiếm 75-85% tinh bột Chiếm tỉ lệ 15-25% tinh bột Hồ hóa tinh bột: Khi đạt nhiệt độ hồ hóa, hạt tinh bột trương nở mạnh, hình dáng thay đổi đột ngột tạo dd keo dính, hạt tinh bột bị rách trở thành túi ko định hình Độ nhớt cao Dịch hóa tinh bột: Dưới tác dụng nhiệt độ làm lk phân tử tinh bột với nhau, tinh bột trở nên lỏngbánh lẻo, kết cácTạo phânđộtửkết amylose giò CN thực phẩm: phụvới gianước cho công nghiệp kẹo,quả đồlàhộp dính chả, xúc xích… Xây dựng: chất gắn kết bê tông, tăng tính liên kết cho đất sét, đá vôi, dùng làm keo dính gỗ, phụ gia sản xuất ván ép, phụ gia cho sơn α-amylase (enz dịch hóa): endoenzyme thủy phân liên kết 1,4-glycosidic amylose amylosepectin tạo sp chủ yếu dextrin maltose, glucose β-amylase (enz đường hóa): exoenzyme công đôi lk 1,4-glycosidic từ đầu ko khử vào, tạo maltose • Glycogen: Giống amylosepectin phân nhánh nhiều hơn, có ĐV, chủ yếu gan • Pectin: ester metylic acid polygalacturonic (acid galacturonic lk = lk α-1,4glycosidic) - Phân loại: Dạng protopectin không tan, tồn chủ yếu thành TB Dạng pectin hòa tan, tồn chủ yếu dịch TB - Tính chất, ứng dụng: Khi có mặt acid đường, tạo thành chất keo, ứng dụng sx mứt kẹo Đk tạo keo: đường sacc với tỉ lệ 65 – 70% , môi trường pH 3.1 – 3.5, hàm lượng pectin 0.5 – 1% Ngoài ra, pectin có vai trò chín • Cellulose: - Cấu tạo: gốc β-D-glucose lk vs = lk β-1,4-glycosidic - Nguồn gốc: cấu tạo thực vật, có VK - Tính chất: Là thành phần tế bào thực vật, không tan nước, đun nóng với H2SO4 , cellulose bị thủy phân thành phân tử β-D-glucose - Ứng dụng: Giấy tập, màng lọc, chất mang sắc ký,… Cellulose ko cung cấp dinh dưỡng cho thể lại có lợi cho tiêu hóa chất xơ kích thích nhu động ruột Chương Nucleic acid - Cấu tạo: base nito (Trong DNA ATGC, RNA AUGC), đường (DNA đg deoxyribose, RNA ribose), acid phosphoric - Vai trò: mang thông tin di truyền, lưu trữ truyền thông tin di truyền Chương Lipid Acid béo đơn giản: - Là ester rượu với acid béo, gồm nguyên tố C, H, O Có nhiệm vụ cung cấp lượng, hàm lượng thay đổi Phân loại: Acid béo no Là acid béo có liên kết C-C liên kết đơn Công thức chung: CH3(CH2)nCOOH Vd: a palmitic, a stearic, , Acid béo không no Có nối đôi liên kết C-C Hấp thụ acid béo không no tốt cho sức khỏe Vd: a oleic, a linoleic, Triglyceride - Cấu tạo: Là ester glycerol với acid béo Chức chính: dự trữ cung cấp lượng Tính chất vật lí: không tan nước, tan dung môi hữu cơ; tỷ trọng nhỏ nước; nhiệt độ nóng chảy: tính chất quan trọng ảnh hường đến trạng thái tồn lipid, phụ thuộc vào độ dài mạch C số nối đôi lipid Nhiệt độ nóng chảy cao mạch C - dài số nối đôi Tính chất hóa học: Pứ quan trọng PỨ OXH: Lipid nhiều nối đôi => oxy gắn vào nối đôi tạo peroxide => mùi ôi dầu, nên CN sx dầu TV ng ta phải làm no lipid PƯ hydrogen hóa • Phản ứng hydrogen hóa Việc hydro hóa c.béo dựa phản ứng cộng H2 vào nối đôi acid béo chưa no c.béo với xúc tác Niken nhiệt độ Ưu điểm: Dầu lỏng sau hydro hóa làm giảm tỉ lệ acid béo chưa no chứa nhiều nối đôi thành phần dầu, giảm khả oxy hóa oxy không khí => ổn định hơn, bảo quản dễ thời gian bảo quản kéo dài hơn; trở nên rắn có nhiệt độ tan chảy cao Nhược: Sử dụng nhiều dễ bị xơ vữa động mạch • Câu hỏi: Phân biệt lipid dầu TV mỡ ĐV? - Mỡ có tính chất trạng thái rắn nhiệt độ thg nên nhiệt độ nc cao, có cấu tạo chủ yếu triglyceride hỗn tạp (là acid béo R1 R2 R3 khác tham gia lk ester vs glycerol) với mạch C dài, acid béo nối đôi Dầu TV có dạng lỏng nhiệt độ thg nên nhiệt độ nc thấp, - acid béo chứa nhiều nối đôi • Câu hỏi: Trong sx, người ta làm j để chống OXH dầu? Chống OXH cách bảo quản chai tối màu, tránh as, nhiệt độ cao, sử dụng chất chống OXH (Vitamin E) dùng pp hydrogen hóa dầu Các số lipid (khái niệm ý nghĩa) Chỉ số acid: số mg KOH cần thiết để trung hòa hết acid béo tự có gam chất béo Chỉ số acid tiêu quan trọng tính chất trạng thái chất béo Chỉ số xà phòng hóa: số mg KOH dùng để trung hòa hết acid béo tự xà phòng hóa glyceride gam chất béo Chỉ số este: số mg KOH để xà phòng hóa glyceride 1g chất béo Chỉ số este hiệu số cs xà phòng hóa cs acid Chỉ số iod: số g iod phản ứng với 100g chất béo Iod kết hợp vào vị trí l/k đôi acid béo không no Chỉ số iod dầu > mỡ Chỉ số iod cho biết hàm lượng acid không no chất béo Chỉ số peroxid: biểu thị số g iod giải phóng cho KI tác dụng với peroxide có 100g chất béo Chỉ số peroxid cho biết mức độ ôi chất béo (do bị oxy hóa tạo thành peroxide) Chương Vitamin Vitamin Tên Cấu tạo Vai trò - - Nguồn gốc A Retinol dạng chính: C20H30O C20H28O có dạng tiền vit A: α-caroten β-caroten γ-caroten T/gia cảm quang mắt, ảnh hưởng sinh sản (giúp sinh tinh trùng, ngăn hư thai) Thiếu: Khô mắt, quáng gà; da, màng nhày, niêm mạc khô, sừng hóa -> VSV dễ xâm nhập gây nhiễm trùng da D Canxipherol dạng phổ biến: D2 dẫn xuất ecgosterol D3 dẫn xuất củacolesterol - E Tocopherol Gồm dẫn xuất benzopiran: α-tocopherol β- tocopherol γ- tocopherol Điều hòa trao đổi Canxi Phospho: Chuyển P vô thành hữu cơ; tăng P huyết máu; tổng hợp P vận chuyển Ca đến xương qua máu Thiếu: Rối loạn trao đổi Ca P, trẻ bị còi xương, mọc chậm Chống OXH, có tác dụng hệ thống sinh dục Thiếu: Ảnh hưởng khả sinh sản, hệ TK phát triển ko bình thg Dầu gan cá Tiền A có rau củ màu đỏ, vàng Bơ, trứng, sữa Ecgo có rễ, lá, quả… C (tan nc) Acid ascorbic có dạng đồng phân, thường L-ascorbic Chứa 6C gắn với monosaccharide T/gia PU OXHkhử, qt trao đổi acid nucleic; Tổng hợp hormone tuyến giáp trạng, thượng thận t/gia tạo glycogen; coenzyme xt hoạt hóa enzyme - Thiếu: Bệnh hoại huyết, chảy máu lợi, lỗ chân lông nội quan Dầu TV, ngũ cốc, Thịt, cá, trứng xà lách sữa, rau trái Chương trao đổi chất Sơ đồ chuyển hóa (Hình vẽ) Phân biệt hình thức trao đổi chất hiếu khí kị khí Nơi xảy Điều kiện môi trường Chất nhận điện tử cuối cùg Năng lượng sinh Sản phẩm cuối HH hiếu khí HH kị khí Giống Qt phân giải nguyên liệu sinh lượng cung cấp cho hoạt động sống thể Nguyên liệu thường đường đơn Đều tạo ATP Có chung giai đoạn đường phân Đều xảy màng sinh chất (TB nhân sơ) Khác Màng ti thể (SV nhân Màng sinh chất – SV nhân thực), màng sinh chất (SV thực (ko có ti thể) nhân sơ) Cần có oxi Ko cần oxi Oxi phân tử NO3-, SO42-, CO2 Nhiều ATP Ít ATP CO2 H2O ATP Chất vô cơ, hữu ATP Câu hỏi: Con người có đường chuyển hóa glu? (ki khí tạo acid lactic hiếu khí ) CÔNG NGHỆ LÊN MEN Khái niệm lên men, phân biệt lên men hiếu khí kỵ khí Phân loại môi trường lên men • Khái niệm: Là trình sản xuất sản phẩm nuôi cấy VSV Cơ chất + Giống VSV => sinh khối + sp trao đổi chất ngoại bào nội bào + chất sót lại • Phân biệt Giống Khác Lên men hiếu khí Đều sinh lượng Sp trung gian ban đầu gần giống Con đường chung đường tạo pyruvate Các Pứ có enz tham gia qt lên men có Oxy t/gia Chất cho nhận H+ Oxy Nếu qt trì liên tục sp cuối CO2 H2O Lên men kị khí qt lên men ko có Oxy t/gia Chất cho nhận H+ chất hữu PỨ xảy ko hoàn toàn Lên men kị khí Cơ chất -O2 CO2+ H20 + Năng lượng+ sinh Khối+ sp trung gian Lên men hiếu khí Cơ chất CO2+ H20 + Năng lượng+ sinh Khối + O2 Chuẩn bị MT lên men • Ktra đặc tính di truyền mong muốn Phân lập giống MT tự nhiên Nguyên liệu => phân lập canh trường tập trung => Phân lập chuẩn khiết => Tạo ổn định đặc tính di truyền mong muốn Canh trg tập trung: vài loài VSV xác định có số lượng chiếm tỉ lệ cao Phương pháp chủ yếu MT chọn lọc hay điều kiện chọn lọc Canh trg khiết: tất VSV đc sinh từ TB ban đầu Phương pháp: pha loãng MT lỏng, cấy MT đặc hay phương pháp tách TB • Phương pháp giữ giống (bảo quản giống) Cấy chuyền MT thạch nghiêng Pp phổ biến PTN Ưu: thao tác đơn giản, dễ thực Nhược: Dễ thoái hóa giống nên phải cấy chuyền định kỳ (2 tháng/ lần) • Phương pháp đông khô Pp giữ giống tốt Ưu: Tỷ lệ VSV sống sót cao, đặc tính di truyền ko biến đổi, thời gian giữ giống lâu Nhược: Giá thành cao, thời gian sấy lâu (24 giờ), tốn lượng Phân biệt MT lên men Theo tính chất vật lý : môi trường lỏng , rắn( độ ẩm 40-50%), bán rắn (65-70%) Theo thành phần nguồn gốc - Môi trường tự nhiên: dùng nguyên liệu tự nhiên để pha chế( sữa , trứng, khoai tây, dịch chiết nấm men) mà thành phần chúng không xác định chi tiết xác - MT bán tổng hợp: thành phần tự nhiên có chất có thành phần xác định - MT tổng hợp : dùng toàn hợp chất có thành phần hóa học xác định đẻ pha chế • Nguyên tắc thiết lập môi trường - Chất dinh dưỡng cần thiết để VSV sử dụng trình lên men - Thành phần dinh dưỡng có yếu tố công nghiệp - Các đặc tính chất dinh dưỡng - Giá trị thành phần dinh dưỡng - Các yếu tố pH, nhiệt độ, độ ẩm • Chất dinh dưỡng cho qt lên men Khi cbị MT lên men, quan trọng phải xây dựng dinh dưỡng phù hợp cho VSV Trong đó, có nguồn quan trọng là: Các nguồn Vai trò Nguồn C Hợp chất glucid, hydrocacbon, lipid, alcol, protein Giúp VSV thực qt trao đổi chất, xây dựng đổi TB Nguồn N Acid amin, chuỗi polypeptide, ure, sulfat amon, clorua amon t/gia qt tạo protein, acid nucleic nhiều chất có hoạt tính sinh học khác Ngoài ra, có khoáng (giúp phát triển TĐC), nguyên tố đa lương, vi lượng (Cu, Fe, Mg, Zn) yếu tố sinh trưởng khác • Kỹ thuật trùng tiệt trùng Khái niệm Nguyên tắc Phương pháp Thanh trùng trình loại bỏ tiêu diệt chủ yếu VSV có hại, ức chế VSV vô hại có mẫu Tiệt trùng trình loại bỏ tiêu diệt toàn VSV (TB sinh dưỡng, bào tử) mẫu Thanh/ tiệt trùng giai đoạn đầu VSV hiếu khí tự trị Thanh/ tiệt trùng qt VSV hiếu khí bắt buộc Thanh/ tiệt ion hóa (thay đổi cấu trúc số phân tử pro) Thanh/ tiệt nhiệt: Thanh < 1000C Chọn chế độ hay tiệt tùy vào pH sp (sp pH > 4.5 => ko ức chế VSV => Tiệt trùng) Thanh trùng = sóng siêu âm (tác dụng học khí H2O2, NO sinh làm chết VSV), dòng điện cao tần(Tạo nhiệt làm chết VSV), áp suất cao (vô hoạt VSV ko sinh bào tử), lọc trùng Phương pháp lên men Theo trạng thái vật lý MT, có pp: Lên men bề mặt (Lêm men nổi) Ít dùng, thường nuôi nấm mốc, xạ khuẩn Có loại MT: • Đặc (cám, bột ngô…): dùng cho nấm mốc, xạ khuẩn; cần đảm bảo độ ẩm 45 – 60% • Lỏng (mật rỉ, nước đg): dùng cho VK Yêu cầu: Bề mặt MT thoáng, rộng, dày khoảng 2-5cm, cần quạt thông gió nuôi cấy Ưu: Thao tác đơn giản, ko cần tbị đại Nhược: Tốn mặt bằng, khó tự động hóa, sản lượng thấp Ứng dụng: Thạch dừa, chế phẩm SH Lên men bề sâu (lên men chìm) Thích hợp với VK, nấm men, nấm mốc VSV nuôi cấy MT lỏng phát triển theo chiều sâu Yêu cầu: Tbị có cánh khuấy sục khí, pH MT phù hợp Ưu: MT dinh dưỡng đáp ứng nhu cầu VSV, hiệu suất lên men cao, dễ khí hóa, tốn nhân công diện tích mặt Nhược: Đầu tư trang tbị tốn tiền Ứng dụng: sữa chua Theo hoạt động thiết bị: Lên men tĩnh (Batchfermentation Trong suốt qt lên men, ko bổ sung thêm chất ko rút sp -> qt lên men ko trì lâu -> sp ko nhiều, thg tạo sp phụ Thường áp dụng sx thực phẩm Lên men tĩnh có bổ sung chất (Fed-batch-fermentation) Trong qt lên men, bổ sung thêm chất cho VSV với liều lượng thích hợp thời điểm xác định Lên men liên tục (Continuous fermentation) Trong suốt qt lên men, ta liên tục cho chất vào rút sp Gồm pp: Đơn cấp (1 nồi), nhiều cấp (nhiều nồi, chất chạy qa nồi) Công nghệ lên men • • Xử lý nguyên liệu: Tinh bột: Hồ hóa -> Dịch hóa -> Đường hóa Hồ hóa: Dưới tác dụng nhiệt độ độ ẩm, tinh bột hút nước, trương nở, kết dính, độ nhớt tăng Dịch hóa: Dùng enzyme α-amylase công lk 1,4-glycosidic tinh bột tạo dextrin glucose, maltose Đường hóa: Enzyme β-amylase công đôi lk 1,4-glycosidic từ đầu ko khử vào tạo Maltose Enzyme γ-amylase công lk 1,4-glycosidic 1,6-glycosidic tạo glucose • Khoai mì, khoai lang: Gọt => cắt lát => ngâm loại độc tố (khoai mì) => xay => Hồ hóa => Dịch hóa => Đường hóa • Mật rỉ: Pha loãng => Lọc => Chỉnh pH (dễ bị chua VK lactic acetic) => Bổ sung nguồn Nitơ • Lên men ethanol Giống VSV: Saccharomyces Cerevisiae (Hiếu khí tùy tiện), gồm loại: • Nấm men nổi: Phát triển nhiệt độ cao (20-30 oC) Phân bố chủ yếu lớp chất lỏng bề mặt MT, khả kết lắng kém, hấp thu 1/3 đg Rafinose Ưu: lên men nhanh, mạnh, tạo nhiều cồn Nhược: tạo nhiều sp phụ • Nấm men chìm: Phát triển nhiệt độ thấp (< 10 oC) Phân bố chủ yếu tầng sâu MT, khả kết lắng cao, hấp thu tất đg Rafinose Ưu: Lên men đằm thắm Nhược: tạo  • • • • - cồn, dễ lắng đáy Giống nhau: chuyển đg thành cồn đk kị khí Lên men ethanol gồm giai đoạn lên men chủ yếu: Gđ đầu: nấm men hô hấp hiếu khí tăng sinh khối Gđ cuối: MT ko Oxy nên NM chuyển sang hô hấp kị khí tạo ethanol Lên men bia: Chuẩn bị dịch đường -> Giống VSV -> Lên men Chuẩn bị dịch đường: Malt: Đạm hóa (40-45oC để enzyme protease hoạt động thủy phân pro thành aa) => Đường hóa (β-amylase hoạt động tạo maltose) => giai đoạn 70-75 oC để tinh bột lại thành - dextrin nhờ α-amylase Malt ko có qt hồ hóa qua qt nảy mầm Hoa Houblon: Dịch đường phải trải qua Houblon hóa => Đun sôi dịch hoa (Trích ly chất đắng, ổn định độ trong, PỨ tạo màu) 100-105oC => dịch nha • Giống VSV: Nấm men chìm • Lên men: Gồm giai đoạn: lên men lên men phụ - Dịch nha làm lạnh bơm vào thùng lên men Sau bổ sung giống không - khí, lên men khoảng từ 6-150C ( tốt 80C), thời gian khoảng từ 6-10 ngày Lượng đường khoảng 1% trình lên men kết thúc Sản phẩm tạo gọi bia non, có rượu CO2 - Bia non bơm vào thùng lên men phụ, lên men phụ thực 0-2 C diễn vài ngày vài tháng Lên men phụ để hoàn thiện hương vị, độ bia, làm bia chín, tăng khả tạo bọt ức chế phát triển VSV • Lên men rượu vang: Nấm men • Vang đỏ: Nho -> Nghiền -> Sulfua hóa (khử trùng) -> Ép (ko lọc) -> Lên men • Vang trắng: Nho -> Nghiền -> Sulfua hóa (khử trùng) -> Ép -> Lọc -> Lên men - Lên men chính: bổ sung 2-3% giống Tùy nhiệt độ cao thấp mà thời gian lên men khác - Dịch lên men thường đạt 8-10% cồn Lên men phụ: 15-18oC 15-20 ngày , sau chuyển sang tàng trữ nhiệt độ thấp - 10oC Làm ổn định chất lượng, mùi vị Tàng trữ 10 ngày, sau tách cặn, sau tàng trữ tiếp tục Nhiệt độ tàng trữ thấp, thời gian dài rượu vang ngon Tàng trữ gỗ sồi, nhằm trích ly mùi thơm gỗ sồi, hợp chất có gỗ, làm rượu • Lên men acid hữu • Acid lactic VK lactic đồng hình VK lactic dị hình Lên men đg tạo acid lactic ko nhiều, tạo Khi lên men chủ yếu tạo acid lactic sp khác acid acetic, acid propionic, ethanol, CO2 Hiếu khí tùy tiện, Gram (+), ko di động, ko tạo bào tử Qt lên men gồm giai đoạn (tương tự lên men ethanol) • Acid acetic Acetobacter OXH nhanh chóng hoàn toàn chất glucose hay ethyl alcohol Có thể phát triển MT chứa ethanol nguồn C Gluconobacter Ko OXH tiếp acid acetic thành CO2 H2O Ko thể phát triển MT chứa ethanol nguồn C Gluconacetobacter Có thể tạo polysaccharide ngoại bào nên ứng dụng nhiều CN thực phẩm tạo gel, chất ổn định Hiếu khí bắt buộc Chuyển ethanol thành acid acetic • Acid citric: sx từ nấm mốc Aspergillus niger (Hiếu khí bắt buộc) • Acid amin (Đại diện: L-glutamic acid bột ngọt): VK Corynebacterium glutamicum (Hiếu khí) • Sản xuất kháng sinh - Giống VSV: Nấm mốc Penicillium chrysogenum, Penicillium notatum - Phân biệt kháng sinh • KS tự nhiên: sản xuất hoàn toàn đg lên men tự nhiên từ VSV • KS bán tổng hợp: KS tự nhiên qua đg tổng hợp hóa học tạo thành KS bán tổng hợp