CÔNG NGHỆ LÊN MEN • Là quá trình biến đổi do vi sinh vật thực hiện trong điều kiện kỵ khí hoặc hiếu khí. • Là sự tích luỹ các sản phẩm trao đổi chất hữu ích cho con người trong quá trình nuôi cấy vi sinh vật. Các hình thức lên men: Lên men bề mặt, Lên men rắn, Lên men chìm. Các phương thức lên men: Theo mẻ, Gián đoạn bổ sung, Liên tục. Các pp loại bỏ cặn: Lọc, Ly tâm, Kết tụ, Để lắng. Các pp phá vỡ tế bào: + Sử dụng máy: siêu âm (untrasound), máy nghiền hạt (bead mill), đồng nhất hóa (homogenizers). + Ko sử dụng máy: làm khô (drying), sốc thẩm thấu (osmotic shock), đóng băng (freezzing), enzymes. Các pp tách chiết sản phẩm: Tách chiết dịch thể, Hấp phụ bề mặt, Lọc tiếp tuyến, Kết tủa. Các pp sắc kí tinh sạch sản phẩm: Sắc ký ion (ion exchange chromatography), Sắc ký ái lực (Affinity chromatography), Sắc ký lọc gel (Size exclusion chromatography), Sắc ký phản pha (Reversedphase chromatography). Các pp hoàn thiện sản phẩm: Kết tinh, Đông khô, Sấy phun, Sấy khô. Các sản phẩm của CN lên men: Sinh khối VSV Các sp trao đổi chất bậc 1, bậc 2. Enzyme Các polysaccharide và polyester Sản phẩm tái tổ hợp (vaccin, hormone…) 1. Sinh khối VSV Là giống ban đầu cho các quy trình lên men VSV. Ứd: men bánh mì (Saccharomyces cerevisiae), phân vi sinh, chế phẩm diệt côn trùng (Bacillus thuringiensis), Probiotic, Pr đơn bào. 2. Sp TĐC bậc 1 Là chất tham gia trực tiếp vào qtr sinh trưởng, phát triển và sinh sản của VSV, thường thực hiện một chức năng sinh lý nhất định. Axit citric (VSV sản xuất: Aspergillus niger; là chất tạo mùi vị cho thực phẩm, đồ uống). Axit glutamic (chất điều vị). 3. Enzyme Đặc điểm: • Enzyme có khả năng xúc tác không gian đặc hiệu enantioselectivity: tạo sản phẩm có cấu hình lập thể (không gian) đặc hiệu. • Enzyme có thể xúc tác một phản ứng mà TH hóa học mất nhiều bước. • Tốc độ phản ứng xúc tác bởi enzyme là rất cao. • Phản ứng xúc tác bởi enzyme không gây ra những hiệu ứng phụ. Nhược điểm: • Hoạt tính kém trong các dung môi hữu cơ > khắc phục: cố định enzyme • Thường biến tính trong điều kiện khắc nghiệt: nhiệt độ cao, axit, bazo. • Có thể bị ức chế bởi sản phẩm hoặc cơ chấttiền chất > khắc phục: điều tiết quá trình sản xuất. Khai thác: + Phân lập, nuôi cấy vi sinh vật chứa enzyme mới. + Không phân lập: clone gen từ mẫu ADN môi trường > sàng lọc gen mã hóa enzyme mới. Ứng dụng: • Sản xuất sirô giàu fructose từ tinh bột > sx bánh kẹo. • Sản xuất lipase > xtác thủy phân chất béo, xt pứ chuyển enzyme, xt pứ phân giải amin. • Sản xuất polyacrylamide > tác nhân kết bông, điều hòa đất, sx sợi tổng hợp. 4. Sp TĐC bậc 2 Là các chất không liên quan đến các con đường trao đổi chất cơ bản; thường do nhóm VSV đặc biệt sản xuất bằng những con đường chuyên biệt (VD: các chất kháng sinh, các chất kháng u, chất chống lão hóa, chất chống béo phì,…) Sản xuất chất kháng sinh: Lên men VSV Lên men VSV + cải biến hóa học sản phẩm. + Các yếu tố quyết định: Tiềm năng di truyền của chủng sản xuất; Các cải biến di truyền; Sự kiểm soát qtr TĐC – hiệu suấtthu nhận
CƠNG NGHỆ LÊN MEN • Là q trình biến đổi vi sinh vật thực điều kiện kỵ khí hiếu khí • Là tích luỹ sản phẩm trao đổi chất hữu ích cho người q trình ni cấy vi sinh vật - Các hình thức lên men: Lên men bề mặt, Lên men rắn, Lên men chìm - Các phương thức lên men: Theo mẻ, Gián đoạn bổ sung, Liên tục - Các pp loại bỏ cặn: Lọc, Ly tâm, Kết tụ, Để lắng - Các pp phá vỡ tế bào: + Sử dụng máy: siêu âm (untrasound), máy nghiền hạt (bead mill), đồng hóa (homogenizers) + Ko sử dụng máy: làm khơ (drying), sốc thẩm thấu (osmotic shock), đóng băng (freezzing), enzymes - Các pp tách chiết sản phẩm: Tách chiết dịch thể, Hấp phụ bề mặt, Lọc tiếp tuyến, Kết tủa - Các pp sắc kí tinh sản phẩm: Sắc ký ion (ion exchange chromatography), Sắc ký lực (Affinity chromatography), Sắc ký lọc gel (Size exclusion chromatography), Sắc ký phản pha (Reversed-phase chromatography) - Các pp hoàn thiện sản phẩm: Kết tinh, Đông khô, Sấy phun, Sấy khô - Các sản phẩm CN lên men: Sinh khối VSV Enzyme Các sp trao đổi chất bậc 1, bậc Các polysaccharide polyester Sản phẩm tái tổ hợp (vaccin, hormone…) Sinh khối VSV Sp TĐC bậc - Là giống ban đầu cho quy trình lên men VSV - Ứ/d: men bánh mì (Saccharomyces cerevisiae), phân vi sinh, chế phẩm diệt côn trùng (Bacillus thuringiensis), Probiotic, Pr đơn bào - Là chất tham gia trực tiếp vào qtr sinh trưởng, phát triển sinh sản VSV, thường thực chức sinh lý định Axit citric (VSV sản xuất: Aspergillus niger; chất tạo mùi vị cho thực phẩm, đồ uống) Axit glutamic (chất điều vị) 3 Enzyme - Đặc điểm: • Enzyme có khả xúc tác khơng gian đặc hiệu - enantioselectivity: tạo sản phẩm có cấu hình lập thể (khơng gian) đặc hiệu • Enzyme xúc tác phản ứng mà TH hóa học nhiều bước • Tốc độ phản ứng xúc tác enzyme cao • Phản ứng xúc tác enzyme khơng gây hiệu ứng phụ - Nhược điểm: • Hoạt tính dung mơi hữu -> khắc phục: cố định enzyme • Thường biến tính điều kiện khắc nghiệt: nhiệt độ cao, axit, bazo • Có thể bị ức chế sản phẩm chất/tiền chất -> khắc phục: điều tiết trình sản xuất - Khai thác: + Phân lập, nuôi cấy vi sinh vật chứa enzyme + Không phân lập: clone gen từ mẫu ADN môi trường -> sàng lọc gen mã hóa enzyme - Ứng dụng: • Sản xuất si-rô giàu fructose từ tinh bột -> sx bánh kẹo • Sản xuất lipase -> x/tác thủy phân chất béo, xt p/ứ chuyển enzyme, xt p/ứ phân giải amin • Sản xuất polyacrylamide -> tác nhân kết bơng, điều hòa đất, sx sợi tổng hợp Sp - Là chất không liên quan đến đường trao đổi chất bản; thường nhóm VSV đặc TĐC bậc biệt sản xuất đường chuyên biệt (VD: chất kháng sinh, chất kháng u, chất chống lão hóa, chất chống béo phì,…) * Sản xuất chất kháng sinh: Lên men VSV Lên men VSV + cải biến hóa học sản phẩm + Các yếu tố định: Tiềm di truyền chủng sản xuất; Các cải biến di truyền; Sự kiểm soát qtr TĐC – hiệu suất/thu nhận ... đường chuyên biệt (VD: chất kháng sinh, chất kháng u, chất chống lão hóa, chất chống béo phì,…) * Sản xuất chất kháng sinh: Lên men VSV Lên men VSV + cải biến hóa học sản phẩm + Các yếu tố định:... sản phẩm chất/tiền chất -> khắc phục: điều tiết trình sản xuất - Khai thác: + Phân lập, nuôi cấy vi sinh vật chứa enzyme + Không phân lập: clone gen từ mẫu ADN mơi trường -> sàng lọc gen mã hóa... khả xúc tác không gian đặc hiệu - enantioselectivity: tạo sản phẩm có cấu hình lập thể (khơng gian) đặc hiệu • Enzyme xúc tác phản ứng mà TH hóa học nhiều bước • Tốc độ phản ứng xúc tác enzyme