Đặc điểm của chất trao đổi bậc 2 Chỉ được tạo thành bởi một số rất ít cơ thể và dường như không cần thiết cho sự sinh trưởng và sinh sản. Phụ thuộc vào các điều kiện sinh trưởng, đặc biệt là thành phần của môi trường. Thường được tạo thành dưới dạng một nhóm, các chất có cấu trúc gần gũi. Thường được tạo thành do sinh tổng hợp thừa hay từ một sản phẩm trung gian tích lũy trong môi trường nuôi cấy hoặc trong tế bào trong quá trình trao đổi chất bậc 1. Ý nghĩa của việc phân loại sản phẩm Định hướng cho các nhà tạo giống. Gây đột biến đối với các vi sinh vật tạo sản phẩm bậc 2.
ĐỀ CƯƠNG VI SINH HỌC CÔNG NGHIỆP Câu 1: Phương pháp tạo chủng vi sinh vật công nghiệp dùng cho công nghệ sản xuất lên men? Trả lời: * Mua giống từ ngân hàng giống: Nhập ngoại men giống có suất chất lượng cao, thu nhận giống từ Bảo tàng chủng giống QG * Phân lập tuyển chọn tự nhiên Gồm bước: + Thu mẫu xử lý mẫu + Pha chế môi trường dinh dưỡng Môi trường ứng với vi sinh vật phân lập, ức chế vi sinh vật khác tạo điều kiện riêng biệt cho loài phân lập phát triển + Pha lỗng mẫu gieo cấy mơi trường thạch đĩa + Nuôi cho mọc thành khuẩn lạc nhiệt độ thời gian thích hợp + Tách cấy từ khuẩn lạc mọc riêng biệt ống môi trường thạch nghiêng + Lựa chọn khiết vi sinh vật * Dùng biện pháp kĩ thuật di truyền * Nghiên cứu điều khiển trình lên men * Nghiên cứu điều khiển trình sinh tổng hợp thừa Câu 2: Các kiểu phân loại sản phẩm VSVCN nay? Phân biệt sản phẩm bậc (sơ cấp) sản phẩm bậc (thứ cấp) Cho ví dụ minh họa Đặc điểm chất trao đổi bậc 2? ý nghĩa việc phân loại sản phẩm? Trả lời: * Các kiểu phân loại sản phẩm VSVCN nay: + Phân loại theo Thomas D Brock (1995), sản phẩm vi sinh vật có ý nghĩa trogn cơng nghiệp phân thành loại chính: Bản thân tế bào vi sinh vật (sinh khối) sản phẩm mong muốn Các enzyme vi sinh vật tạo nên: amylase, protease, lipase… Các dược phẩm: chất kháng sinh alcaloit Các hóa chất đặc biệt chất điều trị thực phẩm: bột nhân tạo aspartame dipeptide aspartic phenylalanine; acid glutamic, lysine tryptophan, số vitamin 5 Các hóa chất thơng dụng sản xuất vi sinh vật bao gồm ethanol, acidacetic, acid lactic glycerine + Phân loại sản phẩm theo Fritsche (1978) Vật chất tế bào (sinh khối): gồm loại protein đơn bào, giồng khởi động men bánh mì, vi khuẩn lên men lactic… Các sản phẩm trao đổi chất gồm có: - Các sản phẩm cuối trao đổi lượng, ví dụ: ethanol, acid lactic… - Các chất trao đổi bậc 1, ví dụ: amino acid, nucleotide, viatamin, đường… - Các chất trao đổi bậc 2, ví dụ: chất kháng sinh, alkaloid, gibberellin… - Các loại enzyme, ví dụ: enzyme ngoại bào protease, amylase; enzyme nội bào asparaginase, penicillinase Các sản phẩm chuyển hóa : gồm steroids sản phẩm oxi hóa khơng hồn tồn tạo thành acid acetic socbose * Phân biệt sản phẩm bậc sản phẩm bậc Sản phẩm bậc (sản phẩm sơ cấp) - Là chất tạo thành pha sinh trưởng vi sinh vật - Ví dụ: amino acid, nucleotid, vitamin Sản phẩm bậc (sản phẩm thứ cấp) - Là chất tạo thành gần vào lúc kết thúc pha sinh trưởng thường vào pha cân - Ví dụ: chất kháng sinh, steroid * Đặc điểm chất trao đổi bậc - Chỉ tạo thành số thể dường không cần thiết cho sinh trưởng sinh sản - Phụ thuộc vào điều kiện sinh trưởng, đặc biệt thành phần môi trường - Thường tạo thành dạng nhóm, chất có cấu trúc gần gũi - Thường tạo thành sinh tổng hợp thừa hay từ sản phẩm trung gian tích lũy mơi trường ni cấy tế bào trình trao đổi chất bậc * Ý nghĩa việc phân loại sản phẩm - Định hướng cho nhà tạo giống - Gây đột biến vi sinh vật tạo sản phẩm bậc Câu 3: Vai trò cơng tác giống sản xuất lên men Ví dụ? Trả lời: * Vai trò cơng tác giống sản xuất lên men: Quyết định chất lượng sản phẩm giá trị kinh tế quy trình cơng nghệ sản xuất Giống điịnh đến suất sinh học nhà máy Một giống tốt cho suất sinh học cao Các sản phẩm thu nhận trình sản xuất sec vừa có chất lượng cao vừa có số lượng nhiều Trong trường hợp tính trội sản phàm có ý nghĩa lớn kỹ thuật kinh tế Khi ta có giống VSV có khả tạo sản phẩm lên men với số lượng lớn sản phẩm lên men khác giúp ta giảm chi phí có q trình sản xuất Giống định chất lượng sản phẩm sinh học Một giống tốt gióng cho chất lượng sản phẩm hẳn giống khác, từ tăng khả cạnh tranh thị trường Quyết định vốn đầu tư cho nhà sản xuất Một giống tốt giúp ta chi phí cho đầu tư xây dựng thêm nhiều nhà máy, giảm chi phí sản xuất nhiều VD: giám đốc có tay giống Corynebacterium Glutamicum có khả sinh tổng hợp 60 g/l môi trường axit glutamic Một giám đốc khác có giống Corynebacterium Glutamicum giống lại có khả sinh tổng hợp tới 120 g/l axit glutamic, giám đốc phải xây dựng hai nhà máy có suất sản phẩm sinh học nhà máy giám đốc thứ hai Quyết định giá thành sản phẩm Một giống tốt thường cho suất chất lượng sản phẩm cao giá thành tất nhiên hạ so với giống có suất chất lượng sản phẩm thấp Xác định sở vật chất, quy trình kĩ thuật, định hướng thị trường tiêu thụ sản phẩm => Như giống có ý nghĩa lớn phát triển công nghệ vsv Câu 4: chủng vi sinh vật công nghiệp ứng dụng vào sản xuất cần đáp ứng tiêu chuẩn nào? Trả lời: Tiêu chuẩn chủng vi sinh vật công nghiệp ứng dụng vào sản xuất cần phải đáp ứng: - Giống vsv phải cho sản phẩm mà ta mong muốn Sản phẩm phải có số lượng chất lượng cao sản phầm phụ khác.vì trình TĐC, VSV xảy thùng lên men thường tạo nhiều sản phẩm khác Do đó, giống vsv dùng trình sản cuất sản phẩm đó, sản phẩm phải trội sản phẩm khác số lượng chất lượng - Phải đảm bảo khả tạo sản phẩm có suất cao, chất lượng tốt, có cấu trúc di truyền ổn định, sản phẩm phụ không mong muốn - Sử dụng nguồn nguyên liệu sẵn có, rẻ tiền - Chủng vi sinh vật phải thuần, có đề kháng tốt với tạp nhiễm, vi sinh vật khác, đặc biệt khơng chứa Bacteriophage kí sinh - Có khả tách thiết bị sản phẩm dễ dàng, sản phẩm tạo tương đối khiết - Có khả thích ứng sinh sản mạnh - Thời gian lên men ngắn, hiệu suất cao - Dễ bảo quản ổn định đặc tính sinh lý, sinh hóa thời gian sử dụng - Có khả thay đổi đặc tính kỹ thuật đột biến, kỹ thuật gen để không ngừng nâng cao chất lượng sản phẩm Câu 5: Sinh tổng hợp thừa vi sinh vật công nghiệp? Phương pháp tạo chủng vi sinh vật sinh tổng hợp thừa? cho vài ví dụ sản phẩm sinh tổng hợp thừa? * Sinh tổng vật công nghiệp hợp thừa vi sinh + Sinh tổng hợp thừa sinh tổng hợp dư Nghĩa sản phẩm phản ứng tạo liên tục sản phẩm tạo khơng chịu kiểm sốt chất kiềm chế + Các enzyme thường tồn loại cấu trúc không gian Trong cấu trúc không gian enzyme tồn hai trung tâm: - Trung tâm hoạt động: có hình dạng giống chất mà chúng tham gia phản ứng - Trung tâm chịu kiểm soát chất (trung tâm dị lập thể): enzyme bị ức chế ngược sản phẩm cuối sản phẩm gọi chất kiềm chế (trung tâm dị lập thể).Làm cho cấu trúc không gian trung tâm hoạt động không phù hợp với cấu trúc không gian chất Phản ứng khó xảy + Muốn phản ứng tạo sản phẩm liên tục thì: - Trung tâm dị lập thể phải có cấu trúc biến đổi liên tục để khơng tương tác với chất kiềm chế (Tim la- khơng có tính chất kìm hãm- giống I lấp vào) - Dựa theo di truyền đại: AND vị sinh vật có gen tổng hợp inhibitor loại bỏ gen gen không tổng hợp I sản phẩm liên tục - Đột biến tự nhiên tần số thấp * Phương pháp tạo chủng vi sinh vật sinh tổng hợp thừa (đọc thêm giáo trình/ 129 đề u cầu phân tích sâu) + Các chế điều hòa enzyme mở đầu + Phương pháp dùng chất chống chất trao đổi + Phương pháp phân lập thể hổi biến chủng trợ dưỡng * Ví dụ: sinh tổng hợp thừa glutamic acid, sản xuất công nghiệp IMP (5’-inosine) nhờ thể đột biến Brevibacterium ammoniagenes cách cải thiện di truyền môi trường để tăng suất IMP Brevibacterium ammoniagenes Câu 6: Các phương pháp khử trùng áp dụng sản xuất lên men? Trả lời: * Khử trùng thiết bị hệ thống truyền dẫn 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….) cách: + dùng dịch sát khuẩn để ngâm lau rửa + xông SO2 đem sấy nhiệt độ cao (khay dụng cụ thủy tinh sấy khô 1600C thời gian 60 phút) + tiệt trùng nhiệt độ 105- 120ºC với áp suất dư 0,05 – 0,1 Mpa + Mặt bàn để cấy giống, miệng bình nhân giống phải tráng rửa cồn ethanol * Khử trùng môi trường xung quanh sản xuất * Khử trung môi trường lên men + Khử trùng môi trường nuôi cấy bề mặt: Khử trùng nóng với áp suất dư 0,05 Mpa, nhiệt độ 104 - 110OC pH điều chỉnh acid clohydric, sulfuric lactic + Khử trùng môi trưởng lỏng để lên men bề mặt sâu: (2 phương pháp) - Phương pháp gián đoạn: dùng trường hợp khối dịch khơng lớn ( ví dụ: dịch dùng bình lên men thí nghiệm, nồi nhân giống nồi lên men không lớn) - Phương pháp liên tục: tiến hành nhiệt độ cao giữ thời gian ngắn nhiệt độ + Khử trùng hóa chất: phương pháp - Lọc qua phin lọc - Sử dụng hóa chất diệt khuẩn Một số hóa chất sử dụng: ethylenoxit, propiolacton tác dụng khử trùng chất bền với nhiệt + Khử trùng lọc khử trùng: Dùng để lọc không nhằm cung cấp oxygen Nguyên liệu: - Bông đá, thủy tinh - Trong công nghệ vi sinh phổ biến số màng lọc ( dẫn xuất cellulose): nhựa, gốm xốp, lọc thủy tinh kết dính thích hợp Câu 7: Quy trình sản xuất sản phẩm lên men cơng nghệ vi sinh Trả lời: PHẦN BỔ SUNG THÊM PHÒNG NẾU CĨ Câu 1: Các cơng việc chủ yếu công tác giống sản xuất rượu vang? Mở đầu Giống VSV có vai trò quan trọng sản xuất góp phần nâng cao suất chất lượng sản phẩm Giống tốt NSCL cao Công tác giống sản xuất bao gồm nhiều công đoạn liên quan mật thiết với nhau:tạo giống, kiểm tra giống, hoạt hóa giống, nhân giống lưu giữ chủng giống Nội dung Các công việc chủ yếu công tác giống sản xuất rượu vang bao gồm: Công tác thu nhận giống (tạo giống) Kiểm tra chất lượng giống Hoạt hóa chủng giống nấm men S.vini Cách nhân giống Cách lưu giữ chủng giống nấm men Công tác thu nhận giống - Nhập ngoại men giống có suất chất lượng cao, thu nhận giống từ Bảo tàng chủng giống QG - Phân lập tuyển chọn chủng nấm men S.vini có chất lượng cao từ trái Việt Nam + Phương pháp pha loãng (khg áp dụng) + Phương pháp Robert Koch (Phân lập nấm men vỏ tiến hành khiết, nhân giống, lên men sản xuất vang – ví dụ vang Thăng Long VN) + Phương pháp gây đột biến tác nhân vật lý, hoá học, sinh học kết hợp chọn lọc định hướng để tạo chủng có suất chất lượng cao + Phương pháp sử dụng KTDT để tạo chủng nấm men có suất, chất lượng cao Kiểm tra chất lượng men giống - Kiểm tra độ khiết chủng nấm men S.vini lên men - Kiểm tra khả hồi biến chủng nấm men S.vini Hoạt hóa chủng giống nấm men S.vini Cấy truyền giống gốc (dạng thạch nghiêng hay dạng bột sang dạng dịch thể (nước quả) trước lên men 24-48h) Giống sản xuất thường bảo quản để tránh giảm hoạt tính Do đó, việc cấy giống môi trường thạch nghiêng trước nhân giống việc làm cần thiết Có thể coi việc “đánh thức” chủng giống đồng thời để kiểm tra hoạt tính giống sau thời gian bảo quản nhiệt độ thấp Cách nhân giống: Nhân giống tức làm tăng lượng men giống, thường qua nhiều cấp: -Nhân giống cấp 1: theo tỉ lệ 1:10 (1 thể tích giống 10 thể tích MT dịch quả) -Nhân giống cấp 2: 1:25 (1 giống 25 thể tích MT dịch quả) Cách lưu giữ chủng giống - Giữ giống nấm men S.vini biện pháp thích hợp để trì tính chất cần có chủng giống + Bảo quản lạnh; + Đông khô; + Ngân hàng gen; + Thư viện gen Vai trò chủng nấm men S.vini khiết: Là tác nhân trình sản xuất rượu vang Kết luận đề nghị: 1.Để nâng cao suất, chất lượng sản phẩm cần dùng chủng giống nhập ngoại 2.Giống đem SX phải giống chủng Đảm bảo yếu tố KT 3.PP hoạt hóa chủng giống thường dùng cấy truyền giống gốc sang MT dịch 4.Để SX tránh nhiễm khuẩn thường nhân giống đạt 25% thể tích dịch lên men Căn vào đk sở SX để sử dụng PP lưu giữ chủng giống phù hợp ... 5: Sinh tổng hợp thừa vi sinh vật công nghiệp? Phương pháp tạo chủng vi sinh vật sinh tổng hợp thừa? cho vài ví dụ sản phẩm sinh tổng hợp thừa? * Sinh tổng vật công nghiệp hợp thừa vi sinh + Sinh. .. nguồn nguyên liệu sẵn có, rẻ tiền - Chủng vi sinh vật phải thuần, có đề kháng tốt với tạp nhiễm, vi sinh vật khác, đặc biệt không chứa Bacteriophage kí sinh - Có khả tách thiết bị sản phẩm dễ dàng,... cấp) - Là chất tạo thành pha sinh trưởng vi sinh vật - Ví dụ: amino acid, nucleotid, vitamin Sản phẩm bậc (sản phẩm thứ cấp) - Là chất tạo thành gần vào lúc kết thúc pha sinh trưởng thường vào pha