Công nghệ lên men vi sinh vật

Câu 1: Công nghệ lên men vi sinh vật gì? Trình bày mục đích cơng nghệ lên men vi sinh vật? Anh/chị nêu phân tích phương pháp tránh tạp nhiễm trình lên men?   Công nghệ vi sinh vật ( hay CN lên men VSV) công nghệ nuôi hay số chủng VSV định Thông qua hoạt động trao đổi chất VSV này, người thu sản phẩm cơng nghệ cần thiết hay thông qua hoạt động sống chúng để thực chuyển đổi công nghệ mong muốn Mục đích CN lên men VSV: - Lên men thu sinh khối VSV, vd: khâu nhân giống trình lên men, cơng nghệ sinh tổng hợp Protein đơn bào - Lên men sản xuất sản phẩm trao đổi chất, bao gồm sản phẩm TĐC sơ cấp ( LM rượu, LM sản xuất acid hữu cơ), sản phẩm TĐC thứ cấp ( vd như: acid amin, vitamin, enzyme, chất kháng sinh, chất điều hoà sinh trưởng TV) vá sản phẩm hoàn toàn nhờ công nghệ tái tổ hợp gen - LM sx sản phẩm công nghệ chuyên biệt, vd như: sx vaccine, sx thuốc trừ sâu vi sinh, sx phân vi sinh - LM thực chuyển đổi sinh học: sx ephedrin, vài sterol, steroid hay sx vit C - LM để thực mục tiêu khác: vs tróng CN xử lý rác thải hữu pp sinh học, tuyển khoáng hay số phân tích thăm dò sử dụng VSV thị Tuỳ thuộc vào chất cơng nghệ, q trình lên men sử dụng chủng, số chủng hay phối hợp đồng thời nhiều chủng VSV khác  - Phân tích pp tránh tạp nhiễm LM VSV: Sử dụng chủng (chủng vi sinh vật khiết chủng giống gốc, có đặc tính sinh học phân lập, hoàn toàn tinh có sức sống ổn định qua nhiều hệ cấy truyền) - Thao tác thành thạo, kĩ thuật vô trùng  Tiệt trùng: pp tiêu diệt hoàn toàn tất vi sinh vật - Tiệt trùng hấp ướt: (Tiệt trùng nồi hấp tiệt trùng) + K/n: hấp ướt pp sử dụng nồi hấp tiệt trùng để diệt khuẩn dụng cụ chịu nhiệt độ, độ ẩm cao + Nguyên lý: Dụng cụ thí nghiệm đặt hấp tiệt trùng, cài đặt thời gian & nhiệt độ thích hợp Hơi nước áp suất, nhiệt độ cao tiêu diệt loại vi khuẩn Đảm bảo dụng cụ vô trùng + Ưu điểm: không độc, tiết kiệm chi phí, thời gian tiệt trùng ngắn Thơng thường tiệt trùng mức nhiệt độ sau: Nhiệt độ Áp suất Thời gian o 121 C 1,036 atm 15-30 phút 134oC 2,026 atm 3-4 phút  Tiệt trùng công nghệ lên men Hầu hết trình lên men công nghiệp tiến hành nuôi cấy khiết có chủng chọn lọc phép sinh trưởng Nếu thể vi sinh vật ngoại lai diện môi trường phận thiết bị đó, chúng làm nhiễm bẩn môi trường, sản xuất sản phẩm có hại hạn chế sinh trưởng chủng sản xuất Vì thế, trước bắt đầu q trình lên men, mơi trường thiết bị lên men phải tiệt trùng để loại bỏ tất nguy gây nhiễm điều kiện vơ trùng phải trì suốt q trình lên men Muốn cho trình lên men kết quả, ta cần tạo điều kiện cho chủng vi sinh vật nuôi cấy phát triển hoạt động tối ưu Muốn vậy, việc trước tiên gần tất phải ngăn cản xâm nhập phát triển vi sinh vật lạ Trong nhiều trình lên men sản xuất acid amin, enzyme, chất kháng sinh… cần phải vơ trùng gần tuyệt đối, giai đoạn nhân giống sinh trưởng Còn q trình sản xuất sinh khối, sinh khối nấm men chăn ni, men bánh mì, sinh khối vi khuẩn, tảo… không cần vô trùng Lên men rượu bia không đòi hỏi vơ trùng tuyệt đối Sự phát triển lạ bị ngăn cản cách tạo điều kiện thuận lợi cho sinh trưởng chủng sản xuất Các điều kiện thường chất đặc hiệu pH mơi trường Muốn có điều kiện ni cấy vô trùng phải tiến hành tiệt trùng môi trường, thiết bị toàn hệ thống van, đường ống, thiết bị phụ trợ dây chuyền sản xuất Nhiệm vụ tiệt trùng diệt hết vi sinh vật có mặt mơi trường có sẵn từ thành phần nước, ngun liệu, khơng khí bề mặt thiết bị tiếp xúc với môi trường Những vi sinh vật sống sót phát triển cạnh tranh với chủng sản xuất, làm hỏng trình lên men Các vi sinh vật thường có sức bền với nhiệt, số có mặt nguyên liệu Tiệt trùng thiết bị hệ thống truyền dẫn Trong phương pháp nuôi cấy bề mặt cần phải tiệt trùng thiết bị, dụng cụ có liên quan đến giống vi sinh vật (thùng gieo cấy, khay, thùng chứa nước, bơm, đường ống dẫn….) Các thiết bị dùng dịch sát khuẩn để ngâm lau rửa, xông SO2 đem sấy nhiệt độ cao (khay dụng cụ thủy tinh sấy khơ 1600C thời gian 60 phút) Môi trường, thiết bị máy móc hệ đường ống truyền dẫn tiệt trùng nhiệt độ 105120ºC với áp suất dư 0,05 – 0,1 Mpa Mặt bàn để cấy giống, miệng bình nhân giống phải tráng rửa cồn ethanol Trong phương pháp lên men bề sâu việc tiệt trùng thiết bị hệ thống truyền dẫn vô quan trọng Nếu công việc không tiến hành nghiêm ngặt trình lên men hồn tồn bị phá hỏng, khơng thu kết Tiệt trùng thiết bị nóng nhiệt độ cao chưa đạt độ tiệt trùng Khi gia nhiệt khơng khí tách khỏi hỗn hợp – khí làm thành lớp màng khí Điều làm giảm hiệu tiệt trùng Ngồi ra, phận, dụng cụ để tiếp giống, tiếp thêm chất dinh dưỡng, chất điều chỉnh pH… phải tiệt trùng Đa số trường hợp phải tiệt trùng nước, có trường hợp chất dinh dưỡng dễ bị phân huỷ nhiệt độ cao phải tiệt trùng cách lọc qua phin lọc vơ trùng dùng hố chất diệt khuẩn Việc dùng hoá chát diệt khuẩn phải cân nhắc kỹ tính gây độc cho vi sinh vật ni cấy, cho người an tồn lao động Tiệt trùng làm khơng khí Trong q trình ni cấy chủng vi sinh vật hiếu khí việc cung cấp khơng khí vơ trùng việc làm phức tạp khó khăn Trong khơng khí ln ln có lượng tương đối lớn vi sinh vật từ khoảng vài trăm đến vài ngàn, chí vài vạn tế bào lít Trong có bào tử nấm mốc, xạ khuẩn theo gió bay, bào tử vi khuẩn với bụi bẩn Thông thường mùa rét số lượng vi sinh vật mùa hè, cao gần mặt đất trời lặng trời gió bụi Vì vậy, khơng khí trước đưa vào lên men cần phải làm để đạt độ vô khuẩn gần tuyệt đối Cung cấp khí cho ni cấy bề mặt phận đặt máy điều hồ làm khơng khí thường bên cạnh phòng ni cấy Q trình làm qua giai đoạn: khơng khí qua lọc sơ để loại bụi bẩn học phần lớn vi sinh vật; vào điều hồ tổng có điều chỉnh nhiệt (nếu cần) vào qua quạt chung; học vi sinh vật cuối cấp cho máy điều hoà riêng Cũng bố trí hệ thống cấp lọc khí sau: khơng khí từ cột hút qua phin lọc sơ vào quạt hút, qua lọc vào máy điều hồ, cấp cho buồng ni cấy Cung cấp khí cho ni cấy chìm hệ thống tương đối phức tạp Trọng tâm hệ thống máy nén khí phin lọc Ngồi có phận khác, lọc sơ bộ, làm nguội khí, tách dầu nước, thùng chứa khí Hệ thống nén làm khơng khí theo sơ đồ sau: Khơng khí → qua cột hút → lọc sơ → nén khí → làm nguội → tách dầu nước → lọc chung (tổng lọc) → lọc riêng → (1) nồi lên men (hoặc nồi nhân giống, nồi tiếp dầu, nồi tiếp dịch chất dinh dưỡng) → lọc riêng → (2) Cấp cho buồng nuôi cấy vô trùng Lọc sơ cấu tạo hai lớp lưới thép inox đặt mặt trước mặt sau hộp chữ nhật có vỏ tơn, xếp chuỗi vòng kim loại chồng khít với đặt khít vào hộp tơn, đầu hộp tôn làm nhỏ lại để cho lắp vừa cửa vào máy nén, đầu lưới đầu kim loại nối với ống hút gió, ống hút gió có chiều cao tới 10m để tránh đưa khơng khí gần mặt đất có nhiều tạp khuẩn bụi vào máy nén Phin lọc không khí bình làm thép thường, hình trụ có hai vỏ, bên xếp vật liệu lọc (bông mỡ, thuỷ tinh, vải, amiăng, lọc từ loại sợi đặc biệt …) phin dùng cho lọc khơng khí để ni cấy chìm thường dùng mỡ Bông phải tơi sợi dài tốt Bông xếp chặt bên phin xếp cột bơng theo chiều cao lớp than hoạt tính dầy Khơng khí vơ trùng đưa vào nồi lên men qua phận phun tia kết hợp với khuấy đảo ống hồi lưu để tăng thêm độ hoà tan oxy vào dịch, nhằm cung cấp tối đa nhu cầu oxy chủng nuôi cấy để đạt suất lên men hiệu suất chuyển hóa cao Đối với lên men hiếu khí (aerobic fermentations), cần cung cấp khơng khí liên tục Tốc độ sục khí đặc trưng cho lên men hiếu khí khoảng 0,5-1,0 vvm (thể tích khí/thể tích chất lỏng/phút) Điều đòi hỏi lượng lớn khơng khí Vì thế, khơng mơi trường mà khơng khí phải vơ trùng Tất kỹ thuật vơ trùng dùng cho mơi trường áp dụng cho khơng khí Tuy nhiên, tiệt trùng theo phương thức nhiệt không thực tế mặt kinh tế không hiệu hiệu suất truyền nhiệt thấp khơng khí so với chất lỏng Kỹ thuật tiệt trùng có hiệu cho khơng khí phương pháp lọc cách dùng lọc màng (membrane filter) lọc sợi (fibrous filter) Nút bông, thường dùng nắp đậy cho ống nghiệm bình tam giác đựng dung dịch vơ trùng, ví dụ tốt để loại vi sinh vật khỏi khơng khí sợi lọc Một lọc đơn giản làm cách nhồi cột Tuy nhiên, với lọc làm bơng giảm áp lớn ẩm ướt điều kiện thuận lợi cho nhiễm bẩn Vì thế, sợi thủy tinh thích hợp lọc mơi trường chúng tạo giảm áp thấp có khả ẩm ướt cháy Hệ thống lọc đại sợi ống hình trụ làm từ vi sợi borosilicate liên kết, chúng bao bọc mạng lưới gia cố polypropylene Loại thiết kế phân phối m3/s khơng khí vơ trùng giảm áp suất 0,1 bar Tiệt trùng môi trường nuôi cấy bề mặt Môi trường nuôi cấy bề mặt thường hợp chất rắn, xốp, gồm có cám, bột chất dinh dưỡng tiệt trùng nóng thiết bị chuyên dùng với áp suất dư 0,05 Mpa để đạt nhiệt độ 104 – 110oC Để tăng hiệu tiệt trùng người ta cho vào môi trường trước gia nhiệt chất kháng sinh furaxin với tỷ lệ 1,5g cho 100g môi trường dung dịch formalin 40% với tỷ lệ 0,2% nước làm ẩm mơi trường Tiệt trùng nóng qua hai giai đoạn: nâng nhiệt tới 100 oC đảo khối mơi trường liên tục 15–20 phút; sau nâng tới 110oC khoảng 60 – 90 phút sau 15 phút lại đảo môi trường – phút Phòng ni khay đựng mơi trường tiệt trùng Môi trường sau tiệt trùng chia vào khay coi môi trường vô trùng, làm nguội tiếp giống cho vào lên men Tiệt trùng môi trường lỏng để lên men bề sâu Tiệt trùng mơi trường lỏng chọn phương pháp gián đoạn liên tục Phương pháp gián đoạn thường dùng trường hợp khối dịch không lớn, nồi nhân giống nồi lên men không lớn – Tiệt trùng nồi lên men hệ thống đường ống tiếp xúc với môi trường nóng trực tiếp gián tiếp – Cho dịch môi trường pha chế vào nồi (lượng dịch ¾ V nồi phải tính thêm phần nước ngưng cho trực tiếp vào môi trường) – Gia nhiệt tới nhiệt độ tiệt trùng Phương pháp tương đối dài để tránh biến đổi thành phần dinh dưỡng môi trường nên tiến hành áp suất 0.05 – 0.1 Mpa với nhiệt độ 10 – 120 o C khoảng – 1,5 từ lúc đạt nhiệt độ tới hạn Tiệt trùng liên tục nhiệt độ cao (140 – 145 oC) giữ thời gian ngắn nhiệt độ Thiết bị dùng vào việc có ba phận: phận khử khuẩn cột gia nhiệt môi trường lỏng chảy qua, phận bình giữ dịch nhiệt độ xác định khoảng thời gian gần thời gian để diệt tối đa số vi sinh vật Phần thiết bị thùng hình trụ cột có vách ngăn tầng đĩa để phân tán nhiệt cho đồng khối môi trường dạng ống xoắn trao đổi nhiệt Phần thiết bị thứ ba phận làm nguội dịch mơi trường có hệ trao đổi nhiệt với nước làm việc với áp suất dư 0,03 – 0,05 Mpa Tiệt trùng dầu mỡ phá bọt Các chất phá bọt thường dầu thực vật, hợp chất hoạt động bề mặt ,vì bào tử vi khuẩn chất có độ bền nhiệt cao gấp 2– lần so với nước, nên việc tiệt trùng cần phải thận trọng Nhiệt độ tiệt trùng 120 – 125 oC khoảng 1- 1,5 Dầu bình chứa dầu sau tiệt trùng làm nguội giữ điều kiện áp suất dư 0,03- 0,04 Mpa khí nén vơ trùng Khi phá bọt dùng khí nén vơ trùng đẩy qua hệ van đường ống nối với nồi lên men Kiểm tra trạng thái vô trùng Kiểm tra trạng thái vô trùng môi trường hệ thống thiết bị trước bắt đầu trình lên men, đặc biệt pha sinh trưởng, việc làm cần thiết Vì tạp nhiễm q trình ni cấy bị phá huỷ hồn tồn Trong lên men bề mặt cần kiểm tra vô trùng môi trường sau khử khuẩn nước làm ẩm bổ sung vào môi trường Lấy mẫu cấy vào đĩa petri có mơi trường thạch- thịt- pepton thạch- malt Sau gói giấy để vào tủ ấm 30 – 37o C 24 Câu 2: Phân loại q trình lên men cơng nghệ vi sinh vật ?  Tuỳ thuộc vào chất kĩ thuật vận hành q trình lên men, người ta chia chúng thành theo tiêu chí khác như: - Dựa vào đặc tính lý q trình lên men: LM môi trường rắn (LM mt rắn - xốp), LM môi trường lỏng - Dựa vào nhu cầu cung cấp oxi cho trình lên men: LM hiếu khí, Lm yếm khí - Dựa vào chế độ lên men: LM gián đoạn, LM bán liên tục, LM liên tục - Dựa vào kĩ thuật điều khiển đường hướng trao đổi chất vi sinh vật: LM thường, LM pha, LM định hướng  Sơ đồ hoá giai đoạn q trình lên men ? Mỗi q trình LM VSV chia thành giai đoạn chính: Chuẩn bị lên men, lên men xử lý dịch lên men thu sản phẩm Chuẩn bị lên men Lên men Xử lý dịch lên men thu sản phẩm - Chuẩn bị giống Điều chỉnh, giám sát -Tách, làm sạch, tinh chế để (Phân lập, bảo quản, nhân giống) thông số công nghệ để thu sản phẩm công nghệ từ -Chuẩn bị môi trường LM (Chuẩn bị trình sinh trưởng dịch LM nguyên liệu, khử khuẩn mơi trường VSV tốt -Xử lý an tồn chất thải LM, vơ trùng khơng khí) -Chuẩn bị hệ thống thiết bị LM (Chuẩn bị kết nối thiết bị LM với thiết bị phụ trợ, vệ sinh khử khuẩn đồng toàn hệ thống thiết bị) Câu 3: Virus Đặc điểm chung Anh/chị phân tích nhược điểm Bình luận số cơng nghệ ứng dụng virus đời sống?  Đặc điểm chung Virus: - Có kích thước vơ nhỏ bé, từ hàng chục đến hàng trăm nm Khơng có cấu trúc tế bào, vật sống đơn giản chứa acid nucleic (AND, ARN) bao bọc lớp Protein - Sống kí sinh nội bào cách tuyệt đối, tách khỏi tế bào chủ virus không tồn ( virus khơng có trao đổi chất, khơng có enzyme hơ hấp enzyme chuyển hố) - Khơng sinh sản mơi trường dinh dưỡng bình thường - Sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh  Nhược điểm virus: - Gây bệnh, hậu dịch mã - Dễ phát sinh biến dị - Dễ nhiễm khuẩn  Bình luận số công nghệ ứng dụng virus đời sống : - Chuyển gen - Sản xuất thuốc trừ sâu sinh học (ưd: đặc hiệu, không nhờn thuốc, bảo vệ môi trường, không độc với động vật, thực vật, côn trùng, dễ sản xuất, hiệu cao) - Sản xuất IFR protein nhằm chống lại virus, VK, KST, tế bào ung thư, tăng khả miễn dịch - Sản xuất vacxin: tính kháng nguyên tạo miễn dịch đặc hiệu chủ động + HBI ( viêm màng não mũ) + Vacxin thương hàn + Vacxin viêm gan B Câu 4: Virus Anh/chị phân tích quy trình sản xuất chế phẩm virus trừ sâu NPV? Nuôi sâu giống Nuôi sâu hàng loạt Nhiễm bệnh virus cho sâu Pha chế phẩm : -Thu thập sâu bệnh Chế biến thức ăn nhân tạo - Nghiền, lọc - Ly tâm -Thêm chất phụ gia Sấy khơ Kiểm tra chất lượng Đóng gói Câu 5: Virus Hãy liệt kê phân tích quy trình công nghiệp ứng dụng virus phục vụ đời sống người?  Sản xuất vacxin: Sản xuất vacxin viêm gan B tái tổ hợp từ kháng nguyên bề mặt virus viêm gan B (HbsAg) - B1: Tách gen mã hoá cho HbsAg từ virus viêm gan B - B2: Khuếch đại kĩ thuật PCR - B3: Gắn gen vào plasmid nhờ DNA-lilaga - B4: Biến nạp plasmid tái tổ hợp vào nấm men - B5: Thu sinh khối - B6: Chiết, tinh chế HbsAg để tạo vacxin  - Sản xuất Insulin tái tổ hợp pp MPI: Tách gen mã hoá Insulin (nằm NST 11) người Tách thiết kế plasmid tái tổ hợp Biến nạp plasmid tái tổ hợp vào E.Coli Lên men (pp nuôi cấy liên tục) Tiền tinh Hoạt hoá Tinh lần hỗn hợp Insulin  Sản xuất thuốc trừ sâu từ virus: thuốc trừ sâu NPV (câu 4), thuốc trừ sâu CPV Câu 6: Anh/chị trình bày loài sinh vật sống khổ trái đất? Phân tích chế thích nghi, từ nêu bật ý nghĩa việc nghiên cứu loài sinh vật đó? 1) Vi tảo Dunaliella phát lần vào năm 2010 hang động sa mạc Atacama Chile, tồn mà dường không cần tới giọt nước  Cơ chế thích nghi: Do phải sống vùng đất khô trái đất, vi sinh vật chọn cách mọc mạng nhện để đón lấy giọt sương ỏi đọng lại mạng nhện vào ban sáng  Ý nghĩa nghiên cứu: Sa mạc Atacama tạo thành chủ yếu từ hồ muối, cát dung nham núi lửa với lượng mưa trung bình 15mm (0,59 inch) năm Ở vài khu vực, lượng mưa 1mm số nơi hồn tồn khơng có giọt mưa năm Một số nghiên cứu (PHÂN LẬP VI TẢO Dunaliella salina NT6 TẠI KHÁNH HÒA VÀ NGHIÊN CỨU CÁC ĐIỀU KIỆN SINH TRƯỞNG VÀ TỔNG HỢP β-CAROTEN CỦA TẢO) cho thấy điều kiện định (độ mặn cao – 27% , t o, độ chiếu sáng lớn) có khả tổng hợp lượng b- caroten cao (14% KL chất khơ) - Carotenoid nhóm sắc tố có khả chống oxi hóa hữu hiệu, giúp ngăn ngừa trì hỗn bệnh mãn tính ung thư, lão hóa, xơ cứng động mạch, đục thủy tinh thể Việc sản xuất carotenoid từ nguồn có sẵn tự nhiên cho an toàn tạo dạng đồng phân cấu trúc có khả ảnh hưởng xấu đến sức khỏe người so với từ đường tổng hợp hóa học Vi tảo biển, đặc biệt loài Dunaliella salina, điều kiện định, có khả tổng hợp nguồn β-caroten hữu hiệu file:///C:/Users/Admin/Desktop/Downloads/03-12-NGUYEN%20THI%20HAI %20THANH(218-228).pdf 2) Vi khuẩn Aquifex sống suối nước nóng thuộc Cơng viên quốc gia Yellowstone (Mỹ) tồn phát triển nhiệt độ 96°C  Cơ chế thích nghi: loài sinh bào tử - chịu nhiệt VSV ưa siêu nhiệt (85-110 oC) có hệ thống tổng hợp enzyme protein bền nhiệt (heat-stable) hoạt động nhiệt độ cao Màng sinh học chúng có lipid bão hồ mức cao, có điểm sơi cao giữ nguyên vặn nhiệt độ cao  Ý nghĩa nghiên cứu: có khả sinh tổng hợp enzyme bền nhiệt cellulase amylase 3) Vi khuẩn Thermococcus sử dụng lượng để thực phản ứng hóa học trì sống mà theo nhà khoa học với lượng lượng khơng lồi trái đất tồn Lồi vi khuẩn sinh sống chủ yếu miệng núi lửa nằm đáy biển gần Papua New Guinea  Cơ chế thích nghi: Loại vi khuẩn sống môi trường nhiệt độ cao đến 80oC chí khơng có khí oxy Trong mơi trường đó, vi khuẩn tạo khí hydro đủ lượng hóa học để giúp chúng sinh trưởng Các vi khuẩn sử dụng g en đặc biệt để chuyển lượng hóa học thành lượng sinh học  Ý nghĩa nghiên cứu: Khí hydro phụ phẩm thu từ sinh trưởng vi khuẩn Vì có nhiều vi khuẩn loại thu nhiều khí hydro chúng tạo Từ đó, sản xuất nhiều khí hydro tạo nguồn lượng “xanh-sạch” mà người cần Thêm vào đĩ, có tác dụng ăn khí cacbon oxit (CO) nhà máy công nghiệp nên giúp giảm lượng khí thải cacbon 4) Vi khuẩn Halobacterium halobium trở thành lồi vi sinh vật có khả sống mơi trường có hàm lượng muối cực cao – cao gấp 10 lần nồng độ muối nước biển hồ muối Owens California  Cơ chế thích nghi: Chúng vi khuẩn ưa mặn cực đoan khác không giống với phần lớn vi sinh vật chịu áp (osmotolerant) chỗ đơn giản thông qua việc nâng cao nồng độ dung chất nội bào, mà chủ yếu sửa đổi cấu trúc protein màng để thích ứng với nồng độ muối cao Những vi khuẩn ưa mặn cực đoan trì nồng độ kali nội bào cho áp suất thẩm thấu cao môi trường sống; nồng độ K+ nội bào tới 4-7 mol/L Các enzym, ribosom protein vận chuyên vi khuẩn cần nồng độ K+ cao để trì tính ổn định hoạt tính Ngồi nồng độ Na+ cao giúp cho ổn định tế bào màng sinh chất vi khuẩn Halobacterium Nếu nồng độ Na + thấp thành tế bào màng sinh chất hoàn toàn bị phá hủy Vi khuẩn ưa mặn cực đoan thích ứng thành cơng với điều kiện mơi trường muối cao, nơi tiêu diệt hầu hết sinh vật khác Tuy nhiên chúng biệt hóa (specialized), tính linh hoạt (flexibility) sinh thái sinh trưởng mơi trường cực đoan  Ý nghĩa nghiên cứu: 5) Những loài vi sinh vật ưa lạnh vi khuẩn, nấm, tảo sinh sống vùng Nam Cực, Bắc Cực tảng băng Siberia chịu mức nhiệt lạnh cóng -15°C  Cơ chế thích nghi: Vi sinh vật ưa lạnh thơng qua nhiều loại phương thức để thích ứng với môi trường lạnh Chúng phát huy chế tốt để tổng hợp protein, enzym, hệ thống vận chuyển Màng tế bào vi sinh vật ưa lạnh có chứa nhiều acid béo khơng bão hòa, giữ trạng thái chất bán lưu (semifluid) gặp lạnh  Ý nghĩa nghiên cứu: 6) Vi khuẩn Deinococcus radiodurans tồn mơi trường 15.000 gray phóng xạ Trong với 10 gray phóng xạ giết chết người 1.000 gray giết chết gián - Ưu điểm: Kích thước nhỏ, cấu trúc đơn giản Hấp thu nhiều, chuyển hóa nhanh Sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh Có lực thích ứng mạnh dễ dàng sinh biến dị Phân bố rộng, chủng loại đa dạng Chi phí rẻ sản xuất tăng sinh khối - Nhược điểm: Dễ biến dị, đặc tính sinh học 　 lưu ý bảo quản Dễ bị nhiễm ni cấy Trong sản xuất lên men sinh số hợp chất không mong muốn: phenol, C 2H5OH, …  HỆ VSV THỊT VÀ CÁC SẢN PHẨM TỪ THỊT: - Các sản phẩm từ thịt: xúc xích, thịt xơng khói (dăm bơng), thịt đóng hộp, lạp xưởng, nem chả, ruốc (chà bơng), thịt muối, bò khô, …  MỘT SỐ DẠNG HƯ HỎNG CỦA THỊT DO VSV GÂY RA:  BẢO QUẢN: - Không sử dụng hóa chất: đơng lạnh, đơng khơ, sấy khơ, ướp muối, xạ ion hóa… - Bảo quản hóa chất: CO2 (xơng khói), chất diệt khuẩn… - Ngồi bảo quản hợp chất thiên nhiên: chè xanh (polyphenol (tannin – liên kết protein thịt – không thối, bền), ECCG, …), tỏi, tinh dầu có chất kháng sinh Câu 32: Truyền nhiễm gì? Nguồn bệnh phương thức truyền bệnh? Các nhân tố định truyền nhiễm? Anh/ chị trình bày phân tích bệnh lây truyền qua thực phẩm, từ có tư vấn sức khỏe cho người? TRẢ LỜI:  Truyền nhiễm bệnh nhiễm khuẩn có khả lây lan từ thể sang thể khác cách trực tiếp gián tiếp (qua nước, thức ăn, vật dụng, côn trùng ) có khả phát triển thành dịch  Nguồn bệnh: vi khuẩn, virus, kí sinh trùng, nấm, người sang người, động vật sang người, côn trùng cắn, thực phẩm, nguồn nước, khơng khí, đất,v.v  Phương thức truyền bệnh:tùy loại vi sinh vật mà lan truyền theo đường khác Truyền ngang: - Qua sol khí (các giọt keo nhỏ nhiễm vi sinh vật bay khơng khí) bắn ho hắt - Qua đường tiêu hóa, vi sinh vật từ phân vào thể qua thức ăn, nước uống bị nhiễm - Qua tiếp xúc trực tiếp, qua vết thương, qua quan hệ tình dục hay qua đồ dùng ngày - Qua động vật cắn côn trùng đốt Truyền dọc: truyền từ mẹ sang thai nhi qua đường thai, nhiễm sinh nở qua sữa mẹ Sau thời gian ủ bệnh, triệu chứng xuất viêm đau chỗ hay tác động tới quan xa  Các nhân tố định truyền nhiễm: • nguồn bệnh (hay nguồn mầm bệnh cảm nhiễm), • đường cảm nhiễm (đường truyền lây) • động vật cảm thụ Là ba nhân tố trọng Điều có nghĩa thiếu ba khâu truyền nhiễm (tức truyền bá cảm nhiễm) khơng xuất  Trình bày phân tích bệnh lây truyền qua thực phẩm: Bệnh lây truyền qua thực phẩm bệnh truyền qua đường tiêu hóa ăn thực phẩm bị nhiễm bẩn, uống nước chưa đun sôi chưa diệt khuẩn Các bệnh thực phẩm thường bệnh truyền nhiễm vi khuẩn, vi rút, ký sinh trùng chất hóa học vào thể qua thực phẩm nước bị ô nhiễm, chia thành hai nhóm sau: 1.Nhóm nguyên nhân vi sinh vật: gồm vi khuẩn virus  Do vi khuẩn: Có nơi xung quanh Phân, nước thải, rác, bụi, thực phẩm tươi sống ổ chứa nhiều loại vi khuẩn gây bệnh Trong khơng khí thể người có hàng trăm loại vi khuẩn, cư trú da (đặc biệt bàn tay), miệng, đường hơ hấp, đường tiêu hóa, phận sinh dục, tiết niệu Thức ăn chín để nhiệt độ bình thường mơi trường tốt cho vi khuẩn khơng khí xâm nhập phát triển nhanh sinh sản đạt đến mức gây ngộ độc thực phẩm Do môi trường không đảm bảo vệ sinh, vi khuẩn từ đất, nước bẩn, khơng khí, dụng cụ, vật dụng khác nhiễm vào thực phẩm Do thiếu vệ sinh trình chế biến, vệ sinh cá nhân khơng đảm bảo, thức ăn nấu khơng chín kỹ, ăn thức ăn sống Do bảo quản thực phẩm không vệ sinh, không che đậy để côn trùng, vật nuôi… tiếp xúc vào thức ăn mang theo vi khuẩn gây bệnh Do thân thực phẩm, gia súc, gia cầm bị bệnh từ trước giết mổ thịt chúng mang vi trùng gây bệnh trình giết mổ vận chuyển, bảo quản, chế biến, thực phẩm bị nhiễm vi khuẩn chất độc hại khác…, chủ yếu bệnh sau: • Bệnh viêm dày cấp nhiễm độc toàn thân ngoại độc tố tụ cầu vàng • Lỵ trực khuẩn: Là bệnh nhiễm khuẩn đường ruột cấp tính vi khuẩn Shigella gây Bệnh lây trực tiếp từ người sang người qua thức ăn, nước uống bị nhiễm bẩn Biểu bệnh sốt cao, đau bụng quặn cơn, phân lỏng nhầy máu, mót rặn… Bệnh thường lành tính điều trị sớm Tuy nhiên thể nặng thể tối độc, điều trị không không kịp thời dễ dẫn đến tình trạng nhiễm trùng nhiễm độc hay sốc nhiễm trùng gây tử vong • Dịch tả: Bệnh vi khuẩn Vibrio cholerae gây ra, bệnh thường bùng phát nơi đông người nhà trẻ, trường học, khu công nghiệp nơi môi trường sống bị ô nhiễm Bệnh tả lây theo đường tiêu hóa, chủ yếu qua ăn uống Vi khuẩn tả xâm nhập vào đường tiêu hóa người lành từ nước uống thức ăn có nhiễm vi khuẩn tả, đặc biệt thức ăn có nguồn gốc thủy, hải sản Biểu bệnh tiêu phân lỏng ạt, đặc trưng phân lỏng toàn nước đục nước vo gạo, có mùi đặc trưng, tiêu vài chục lần ngày, ngày bệnh nhân từ - 20 lít nước qua phân kèm nôn mửa, không điều trị kịp thời tử vong nước rối loạn điện giải • Bệnh Thương hàn: Là bệnh nhiễm trùng nhiễm độc toàn thân, bệnh lây qua đường tiêu hóa ăn phải thức ăn bị nhiễm vi khuẩn Salmonella typhi Bệnh nhân bị bệnh cấp tính thải vi khuẩn với số lượng lớn qua phân lây môi trường nước xung quanh Bệnh khởi phát đột ngột với triệu chứng sốt cao, đau bụng vùng quanh rốn hố chậu phải, tiêu chảy nhiều, phân có nhầy máu Nếu khơng chẩn đốn điều trị kịp thời gây biến chứng nguy hiểm xuất huyết tiêu hóa, thủng ruột dễ xảy tử vong  Do virus: Lây truyền từ phân người bị nhiễm qua tay người tiếp xúc từ nước bị ô nhiễm phân vào thực phẩm, với lượng vi rút gây nhiễm bệnh cho người Người bị nhiễm vi rút lây sang người khác trước phát bệnh, chủ yếu bệnh sau: • Tiêu chảy cấp: Lây truyền chủ yếu sử dụng thức ăn nấu khơng chín kỹ, nước uống có nhiễm vi rút, rau sống bón phân tươi mà không rửa trung gian ruồi nhặng Biểu bệnh tiêu chảy nhiều lần, lợn cợn hay lỏng nước, có màu vàng nâu/trắng đục; đau bụng, sốt, buồn nôn nôn Nếu khơng điều trị kịp thời dẫn đến tình trạng nước, suy kiệt tử vong • Bệnh bại liệt: Vi rút nhiễm vào người qua đường ăn uống Trong thể, vi rút di chuyển qua đường máu tới cư trú não tủy sống, gây tổn thương tế bào thần kinh Tổn thương gây liệt người bệnh, liệt mềm, không phục hồi sau chữa khỏi bệnh Người bệnh thải trừ vi rút gây bệnh qua phân • Cúm A(H5N1): Còn gọi bệnh cúm gia cầm Vi rút cúm A(H5N1) tồn nhiều loại gia cầm, thủy cầm gà, vịt, ngan, ngỗng, chim cút số chim hoang dã Ở ngồi mơi trường, vi rút cúm A(H5N1) tồn phân gia cầm tới hàng tháng, sản phẩm gia cầm bảo quản lạnh hàng năm Vi rút cúm A(H5N1) có độc lực cao, lây sang người gây nên bệnh viêm phổi cấp tính với tỷ lệ tử vong cao Bệnh trở thành dịch lưu hành phần lớn người dân khơng có miễn dịch với vi rút cúm A(H5N1) • Viêm gan A: Vi rút thải theo phân người bị nhiễm hay người bệnh làm nhiễm thực phẩm hay nguồn nước Người sử dụng thực phẩm hay nước bị nhiễm nhiễm bệnh • Do ký sinh trùng • Bệnh giun sán: Người ăn phải thịt lợn, thit bò có ấu trùng (sán dây bò, sán lợn gạo) chưa nấu chín, vào thể ấu trùng phát triển thành sán trưởng thành ký sinh đường tiêu hóa gây rối loạn tiêu hóa Khi ăn cá nước cá diếc, cá rô, cá chép, cá trơi… có nang trùng sán gan nhỏ chưa nấu chín nang trùng chuyển tới ống mật, lên gan phát triển gan thành sán trưởng thành gây tổn thương gan mật Một số ký sinh trùng khác sán lá, giun đũa thâm nhập vào chuỗi thức ăn thơng qua nước đất gây ô nhiễm cho thực phẩm • Bệnh lỵ amip đại tràng: Đau bụng dọc khung đại tràng, mót rặn, phân nhầy lẫn máu • Bệnh lỵ amip ngồi đại tràng: Gây áp xe gan, áp xe phổi, áp xe não amip • Giun xoắn: Là bệnh truyền nhiễm giun Trichinella spiralis gây nên Người bị nhiễm tình cờ ăn thịt chứa ấu trùng lồi Trichinella nấu tái, sống lây truyền từ lợn chuột sang người, chủ yếu qua đường ăn uống ăn thịt lợn thịt động vật hoang dã sống (nấu chưa chín) có chứa ấu trùng giun xoắn Nhóm ngun nhân hóa chất: • Các độc tố xảy cách tự nhiên bao gồm độc tố nấm mốc, độc tố sinh học biển, độc tố có nấm độc Các loại thực phẩm, ngũ cốc chứa hàm lượng cao hóa chất bảo quản, hóa chất tạo màu, tạo mùi, tạo vị, hóa chất chống sâu mọt thân có chất độc (cá nóc, gan cóc, trứng cóc, vỏ sắn, ngón ) Một phơi nhiễm lâu dài ảnh hưởng đến hệ thống miễn dịch phát triển bình thường, gây ung thư • Các chất nhiễm hữu khó phân hủy: Là hợp chất tích tụ môi trường thể người biết đến dioxin polychlorinated biphenyls (PCBs), sản phẩm phụ khơng mong muốn q trình cơng nghiệp tiêu huỷ chất thải Chúng có mơi trường tích lũy chuỗi thức ăn động vật Dioxin chất có độc tính cao gây vấn đề sinh sản phát triển, gây tổn hại hệ thống miễn dịch, ảnh hưởng đến nội tiết tố gây ung thư • Các kim loại nặng chì, thủy ngân… gây tổn thương thần kinh thận Ô nhiễm kim loại nặng thực phẩm xảy chủ yếu ô nhiễm khơng khí, nước đất  Tư vấn sức khỏe cho người: để đảm bảo sức khỏe cần ăn chín uống sơi, dùng thực phẩm rõ nguồn gốc, cần bảo quản thực phẩm cẩn thận tránh loại côn trùng vật nuôi tiếp xúc với thực phẩm Câu 33 Khái niệm enzyme ? Chức enzyme? Anh/chị liệt kê nguồn nguyên liệu tổng hợp enzyme, từ sơ đồ hố quy trình cơng nghệ sản xuất enzyme từ loại cụ thể? - Enzyme chất xúc tác sinh học, có chất protein, có tính đặc hiệu cao hiệu lực xúc tác lớn .- Tính chất: o Không bền với nhiệt, acid, base hay kim loại nặng o Enzyme có tính lưỡng tính1.o Trong tế bào tồn hệ thống đa enzyme (các enzyme xúc tác cho dây chuyền phản ứng) Chức Nguồn nguyên liệu thu nhận enzyme: 1.Enzyme vi sinh vật Đây nguồn thu enzyme phong phú Từ vơ số lồi vi sinh vật, người ta thu nhiều loại enzyme khác nhau, có enzyme mà thể động vật thực vật tổng hợp Hệ enzyme vi sinh vật có khả thay đổi cách thay đổi điều kiện nuôi cấy dùng tác nhân điều chỉnh Từ lồi vi sinh vật có khả tổng hợp mạnh loại enzyme theo ý muốn - Vi sinh vật có khả sinh sản, phát triển sinh tổng hợp enzyme với tốc độ lớn, cho phép thu lượng lớn enzyme thời gian ngắn cách dễ dàng - Enzyme vi sinh vật có hoạt tính mạnh, vượt xa enzyme từ nguồn khác Người ta tính rằng, vòng 24 vi sinh vật chuyển hóa lượng lớn thức ăn gấp 30-40 lần so với trọng lượng thể chúng Trong hệ enzyme lơn 50kg chuyển hóa vài kg thức ăn ngày Enzyme động vật - Một số mô động vật chứa nhiều enzyme: dày, tụy tạng, tim, gan, lách… Tụy tạng: quan chứa nhiều enzyme amylase, mantase, lipase, cholesterol esterase, excitinase, trysin, kimotrysin, cacbocylpeptidase A, B, elastase Tất enzyme tiết tế bào với dịch tụy Dạ dày: màng nhày dày lợn, chó, gà, thỏ, chứa pepsin A,B,C,D (dạ dày lợn nhiều nhất) riêng dày lợn có gastrinsin(enzyme thủy phân protein) Ngăn thứ tư dày bò chứa loại vi khuẩn tổng hợp cellulose Dạ dày lồi động vật có sừng non(bê, nghé) chứa renin(enzyme làm đông tụ sửa phomat) Ruột: enzyme ruột tiết với dịch ruột: enterokinase, lactase, mantase, saccarase, nuclease, phosphatase, aminopeptidase,v v Gan: quan chứa nhiều enzyme có chung quan, thấy hệ enzyme riêng gan có: enzyme tham gia tổng hợp ure, nhờ phong phú enzyme mà gan tham gia nhiều q trình trao đổi chất Người ta ví gan phòng thí nghiệm trung tâm thể Tuyến nước bọt: nước bọt enzyme tiêu hóa: amylase, mantase, chứa enzyme có tên kalicrein, enzyme tác dụng lên globin α-2-kali-dinogen để giải phóng kalidin decapeptide có tác dụng làm tang tiết nước bọt Huyết thanh: huyết chứa nhiều enzyme, bình thường hoạt độ enzyme khơng lớn Một số enzyme coi thị để theo dõi bệnh tật là: - Amylase (tang viêm tụy cấp) Phosphatase (tang bị còi xương, tắc mật) Transaminase (tăng viêm gan, nhồi máu tim) Mặc dù quan động vật chứa enzyme, song thông thường người ta thu chế phẩm pepsin từ dày lợn, renin từ dày bê, pancreatin từ tụy tạng lợn Enzyme thực vật Từ thực vật thượng đẳng thu mọt số enzyme thủy phân: - Papain từ nhựa đu đủ Bromelain từ than, dứa chồi vỏ dứa Papain bromelain có tác dụng giống nhau: làm mềm thịt, đẩy nhanh trình thủy phân protein dùng để phá đục protein bia, rượu - Các enzyme plasmin, papain, ficin thường có họ Ficus sung, si, vả(nhựa quả, lá, thân) Các α,β-amylase có malt đại mạch malt thóc Urease có giá đậu tương, lipase có mầm hạt thầu dầu Polyphenoloxydase có chè, chuyển hóa hợp chất polyphenol thành qiunol tương ứng, có màu sắc đặc trung chè Peroxydase tác dụng với tannin tạo thành sản phẩm ngưng tụ khơng màu Ngồi chè chứa số enzyme protease, pectinase,amylase, invertase Dưới tác dụng enzyme này, xảy biến đổi chất tương ứng chè q trình chế biến góp phần tạo nên chất tham gia vào hình thành chất lượng chè (màu sắc hương thơm) sơ đồ hố quy trình cơng nghệ sản xuất enzyme từ loại cụ thể: Proteas Nước Nguyên liệu dinh dưỡng( bột bắp, cao nấm men, pepton) Khoáng hỗn hợp Hấp khử trùng Làm nguội đến 30oc Đỗ lên khay Giống Asp oryzae Ni cấy nhiệt độ phòng Thu nhận sinh khối (Enzyme thô) Chế phẩm Enzyme thô đem sử dụng Chế phẩm Enzyme thô đem tinh chế Nghiền mịn Trích ly Lọc Bã Dùng chăn ni Tủa enzyme Thu nhận kết tủa Sấy Chế phẩm Enzyme kĩ thuật Tinh chế Thu nhận chế phẩm Enzyme tinh khiết Câu 34 Trình bày ưu, nhược điểm việc sử dụng vi sinh vật để tổng hợp enzyme Ưu điểm  Tốc độ sinh sản VSV mạnh     Trong thời gian ngắn, ta thu lượng sinh khối lớn Enzyme thu nhận từ VSV có hoạt tính cao Ưu điểm gắn liền với tốc độ chuyển hóa chất gắn liền với tốc độ sinh sản phát triển VSV VSV giới sinh vật thích hợp cho sản xuất theo quy mơ cơng nghiệp Trong sản xuất này, trình sinh trưởng, phát triển sinh tổng hợp enzyme VSV hồn tồn khơng phụ thuộc vào khí hậu bên ngồi Trong đó, sản xuất enzyme từ nguồn động vật thực vật đưa vào quy mô công nghiệp Nguồn nguyên liệu dùng sản xuất enzyme theo công nghiệp rẻ tiền dễ kiếm Đây lợi quan trọng Nhờ đó, ta làm giảm giá thành sản phẩm sản xuất nơi giới VSV sinh tổng hợp lúc nhiều loại enzyme khác Nhược: Gây bệnh, kháng thuốc kháng sinh Quy trình giống 33 36 Liệt kê chất có hoạt tính sinh học? Vai trò insulin? Anh/chị sơ đồ quy trình cơng nghệ sinh tổng hợp insulin tái tổ hợp nhờ vi sinh vật chuyển gen? Phân tích ưu, nhược điểm việc sử dụng vi sinh vật chuyển gen việc tổng hợp insulin?  Liệt kê chất có hoạt tính sinh học alcaloid terpenoid steroid flavonoid vitamin chất kháng sinh Các acid béo chưa no prostaglandin hormon  Vai trò insulin Insulin hormon điều hòa nồng độ glucose máu Chức cần nội môi lượng sinh học quan trọng glucose nguồn nhiên liệu hơ hấp tế bào nguồn khung cacbon định cần cho tổng hợp chất hữu Cân trao đổi chất phụ thuộc vào việc trì glucose máu gần điểm ổn định, khoảng 90mg/mi người  sơ đồ quy trình công nghệ sinh tổng hợp insulin tái tổ hợp nhờ vi sinh vật chuyển gen Tách gen mã hóa insulin người (6-8 aa) Tách plasmid Biến nạp Lên men Tinh Hoạt hóa Đóng gói  Phân tích ưu, nhược điểm việc sử dụng vi sinh vật chuyển gen việc tổng hợp insulin Ưu: - Từ vi sinh vật sản xuất Insulin với số lượng khơng giới hạn kĩ thuật di truyền (vsv phát triển, sinh trưởng nhanh), dễ dàng sản xuất quy mô cơng nghiệp, từ giảm chi phí, giảm giá thành sản phẩm - Sản phẩm không chứa tạp chất từ động vật, vsv sử dụng gen người để sản xuất insulin nên phá bỏ mối lo ngịa bệnh lây nhiễm tiềm tàng từ động vật, khả hấp thụ cao insuli n từ động vật, giảm tình trạng phản ứng miễn dịch thể người(dị ứng) Nhược: ... giai đoạn q trình lên men ? Mỗi q trình LM VSV chia thành giai đoạn chính: Chuẩn bị lên men, lên men xử lý dịch lên men thu sản phẩm Chuẩn bị lên men Lên men Xử lý dịch lên men thu sản phẩm -... loại q trình lên men cơng nghệ vi sinh vật ?  Tuỳ thuộc vào chất kĩ thuật vận hành trình lên men, người ta chia chúng thành theo tiêu chí khác như: - Dựa vào đặc tính lý q trình lên men: LM mơi... Tiệt trùng công nghệ lên men Hầu hết q trình lên men cơng nghiệp tiến hành ni cấy khiết có chủng chọn lọc phép sinh trưởng Nếu thể vi sinh vật ngoại lai diện môi trường phận