Đề cương ôn tập công nghệ lên men

Đề cương ôn tập công nghệ lên men I Giới thiệu trình lên men Khái niệm trình lên men Lên men trình chuyển hóa chất thành sản phẩm tác dụng enzyme vi sinh vật sinh Khái niệm enzyme Các tính chất enzyme Khái niệm Enzyme chất xúc tác sinh học có chất protein tự nhiên tế bào vi sinh vật sống sản sinh ra, hoạt động enzyme khơng phụ thuộc vào tế bào Các tính chất enzyme Phản ứng enzyme phản ứng thuận nghịch – phân giải tổng hợp: enzyme làm gia tăng phản ứng theo chiều thuận chiều ngược lại - Enzyme có tính đặc hiệu – loại liên kết, loại chất định: enzyme có tính đặc hiệu chun biệt, tác dụng đến chất hoàn toàn xác định khối liên kết hóa học định phân tử - Năng lượng tiêu tốn thấp – lượng hoạt hóa thấp - Phản ứng bên bên ngồi tế bảo - Điều kiện phản ứng ơn hòa pH, nhiệt độ vừa phải Các loại sản phẩm lên men - Sản phẩm Ứng dụng Sinh khối - Nấm men Vi khuẩn Men bánh mì, men bia Men Probiotic Sản phẩm cuối qt trao đổi lượng - Ethanol CO2 Lactic acid Bánh mì, rượu, bia Kefir Sữa chua, phomat Sản phẩm trao đổi bậc - Citric aicd Acetic acid Citric acid Acetic acid (giấm) Sản phẩm trao đổi bậc - Kháng sinh Kháng sinh Các đường pân giải glucose chủ yếu trình lên men Glucose  Chu trình đường phân Kỵ khí Kỵ khí Pyruvat Hiếu Ethanol + CO2 khí Lactate + O2 Acetate CO2 + H2O II Động học tăng trưởng vi sinh vật Phân biệt pha sinh trưởng vsv  Pha tiềm phát (pha lag): chưa tăng số lượng, tăng thể tích khối lượng - Vi sinh vật thích nghi với môi trường - Bào tử thấm nước, trương nở nảy mầm - Vsv tham gia tổng hợp, hoạt hóa enzyme - Tích lũy lượng chuẩn bị cho giai đoạn sinh sản - Thời gian tiềm phát tùy vào loài vsv, tuổi giống, lượng tỷ lệ cấy giống, thành phần môi trường  Pha log (chỉ số): số lượng tăng theo lũy thừa  Pha cân bằng: số lượng tế bào sinh số lượng tế bào chết thời gian - Tích lũy sản phẩm trao đổi chất có tính độc - Chất dinh dưỡng giảm dần  Pha suy vong: số lượng tế bào chết nhiều số lượng tế bào sinh - Tích lũy nhiều chất có tính độc - Cạn kiệt chất dinh dưỡng Phân biệt lên men mẻ, liên tục, bán liên tục Ưu khuyết điểm pp Ứng dụng  Lên men mẻ - Khái niệm: Là phương pháp ni cấy khơng liên tục, suốt q trình ni cấy không bổ sung thêm mt dinh dưỡng không thu hồi sản phẩm trao đổi chất  Sing trưởng vsv diễn theo bốn pha: Pha tiềm phát (pha lag), pha số (pha log), pha cân bằng, pha suy vong - Ưu điểm: + Dễ sử dụng, thời gian ngắn + Thiết bị dễ vận hành, xảy cố + Tạo sản phẩm trao đổi bậc + Ít khả nhiễm khuẩn + Dễ truy xuất nguồn gốc - Khuyết điểm + Tuổi giống vsv tăng, có khả biệt hóa + Tích lũy chất có khả kìm hãm sinh trưởng kìm hãm tạo thành sản phẩm + Nồng độ chất ban đầu hạn chế + Sự sai khác mẻ + Có thể xảy tự phân + Khó phát trình sinh lý phức tạp - Ứng dụng Được ứng dụng quy mơ phòng thí nghiệm để nghiên cứu quy mô lớn để sản xuất ethanol hay sản phẩm trao đổi bậc bậc  Lên men liên tục - Khái niệm: Lên men liên tục q trình ni cấy ngta thu hồi sản phẩm trao đổi chất bổ sung thêm môi trường dinh dưỡng suốt trình lên men  Sinh trưởng vsv trì pha log Phương pháp ni cấy liên tục: + PP đơn cấp: Mt dinh dưỡng thêm vào mt lên men rút khỏi nồi lên men cách liên tục với tốc độ +PP nhiều cấp: vsv nuôi nồi lên men nhiều cấp, mt dinh dưỡng bổ sung vào nồi thứ từ chảy vào nồi - Ưu điểm + Hiệu suất tốc độ sinh trưởng cóa thể đạt tối ưu hóa cách điều chỉnh tốc độ dòng chảy + Có thể sử dụng cơng nghệ ổn định tế bào + Ảnh hưởng cá yếu tố đến trình sinh lý dễ kiểm sốt + Sự tiến hóa cuer giống vsv dễ nghiên cứu - Khuyết điểm + Khó truy xuất nguồn gốc + Một số sản không tối ưu + Khả nhiễm khuẩn lớn + Không sản phẩm bậc + Có thể xảy đột biến tính chất tái tổ hợp - Ứng dụng Sản xuất sinh khối số sản phẩm bậc trình lên men  Lên men bán liên tục - Khái niệm Bổ sung nhiều chất dinh dưỡng vào thời điểm định trình lên men thu hồi không thu hồi sản phẩm - Ưu điểm + Ngăn kìm hãm nồng độ chất + Kiểm soát tốc độ sinh trưởng vsv lượng oxy cần thiết + Tăng sản xuất sản phẩm không liên quan đến giai đoạn sinh trưởng + Giảm độ nhới môi trường - Khuyết điểm + Cần hiểu rõ sinh trưởng vsv tạo sản phẩm + Phụ thuộc tính xác sensor đo lượng chất + Hệ thống khó vận hành Các cơng thức tính tốn động học lên men mẻ - Thời gian hệ g= t: thời gian tính đến thời điểm => n: số lần phân chia đến thời điểm - Số tế bào N0: số tế bào ban đầu N: số tế bào bào thời điểm   - Sinh khối tế bào Pha log : X = X0.e.t Pha cân bằng: X = Y.S0 X0: sinh khối ban đầu X: sinh khối tế bào thời điểm Y: số hiệu suất K (kl chất khô/kl chất dinh dưỡng) S0:nồng độ chất ban đầu chất dinh dưỡng hạn chế = Sinh trưởng phụ thuộc vào chất dinh dưỡng hạn chế   = max max: số tốc độ sinh trưởng Ks: số bão hòa (nồng độ chất mà  = tốc độ sinh trưởng cực đại max) S >> Ks   = max S