thường dùng các điện tử từ các hợp chất hữu cơ để khử các hợp chất hữu cơ như ở phần lớn các vi khuẩn, nấm và động vật.. Đa phần các VSV sử dụng trong CNSH thuộc.[r]
(1)CHƯƠNG III:
ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG BẢO QUẢN
VÀ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM 1 Công nghệ sinh học vi sinh vật
(2)I Công nghệ sinh học vi sinh vật
1.1 CƠ SỞ CỦA CÔNG NGHỆ SINH HỌC VI SINH VẬT
(3)• Các nhóm vi sinh vật (VSV) chủ yếu
CNSH : vi khuẩn (Bacteria), nấm men, nấm
mốc, vi tảo (tảo đơn bào)
• Trong lịch sử tiến hoá sinh giới, vi
khuẩn sinh vật xuất cách khoảng 3,5 tỉ năm (hay 3,8 tỉ năm) Chúng phát triển tỉ năm đầu
có sống gây biến đổi địa hoá
(geochemical) lớn hành tinh, mà bầu khí quyển O2 vi khuẩn quang hợp tạo là ví dụ, đồng thời từ chúng hình
thành nên sinh vật đa bào ngày Các vi sinh vật linh hoạt đa dạng Tiềm
(4)(5)• 1.2 ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA VI SINH VẬT
• Đặc điểm bậc vi sinh vật kích thƣớc nhỏ bé Đặc điểm chi phối hình dạng, hoạt động trao đổi chất phân bố rộng tự nhiên
• 1.2.1 Kích thƣớc nhỏ bé
(6)• 1.2.2 Dinh dƣỡng
• a) Hấp thụ chất dinh dưỡng trực tiếp qua bề mặt tế bào
• Đa số VSV đơn bào nên chúng nhận chất dinh dƣỡng hấp thụ (absorbtion) qua bề mặt tế bào, khác với thực vật là tự dưỡng (autotrophic) động vật là nội tiêu hoá (ingestion) qua ống tiêu hoá Chính điều này mà việc ni VSV đƣợc thực dễ dàng nhanh chóng.
• b) Kiểu dinh dưỡng đa dạng
• – Quang tự dƣỡng (Photoautotroph) : VSV dùng lƣợng ánh sáng khử CO2 nhƣ vi khuẩn tía (purple bacteria), Cyanobacteria, tảo thực vật
(7)• – Hố tự dưỡng (Chemoautotroph) : VSV
thường dùng điện tử từ hợp chất vô cơ để khử CO2 vi khuẩn
hydrogen, sulfur, sắt nitrit hoá (hydrogen, sulfur, iron and nitrifying bacteria)
• – Hố dị dưỡng (Chemoheterotroph) : VSV
thường dùng điện tử từ hợp chất hữu để khử hợp chất hữu phần lớn vi khuẩn, nấm động vật Đa phần VSV sử dụng CNSH thuộc
kiểu dinh dưỡng glucose chất cung cấp lượng chủ yếu Nhờ mà
VSV dễ nuôi từ nguồn phụ phế phẩm
(8)• 1.2.3 Sự phân bố vai trị sinh
(9)• Do tỉ lệ bề mặt/thể tích lớn nên hoạt động sống vi sinh vật diễn nhanh nhiều so với động vật
thực vật Tương ứng với hoạt động
sống mạnh, nhịp độ tăng trưởng VSV cao, thời gian hệ ngắn nên sinh sản nhanh, tạo sinh khối lớn có đủ dinh dưỡng Tế bào E coli nhân đôi 20 phút Nấm men nhân đôi chậm hơn,
(10)• 1.2.4 Sự đa dạng phản ứng hố học
• Các phản ứng sinh hoá thể VSV thƣờng đơn giản nhiều so với thể động, thực vật Nhƣng lồi có số phản ứng riêng nên phản ứng sinh hoá loài VSV khác rất đa dạng Dù hợp chất có phức tạp đến đâu, thiên nhiên có VSV sử dụng phân hủy chúng Sản phẩm loài tạo đƣợc lồi khác sử dụng
(11)Từ đặc điểm chung vi sinh vật vừa nêu, sản xuất cần lưu ý :
– Cách tốt để tránh nhiễm tạo môi
trường chọn lọc thích hợp cho đối tượng sản
xuất Xu hướng sử dụng VSV cực đoan nhằm hạn chế nhiễm VSV bình thường
(12)(13)1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG
• 1.3.1 Nhiệt độ cao
• – Đốt cháy : Dùng lửa đèn cồn gas đốt cháy dụng cụ kim loại nhƣ que cấy, kẹp, kéo, dao
• – Nhiệt khơ dùng để diệt trùng dụng cụ kim loại hay thủy tinh lò Pasteur (1800C 30 phút hay 1600C giờ)ø
• – Nước sơi diệt đƣợc tế bào sinh dƣỡng
• – Hơi nước bão hoà áp suất cao sẽ cho nhiệt độ
cao 1000C nhƣ áp suất thƣờng (1atm), áp suất hơi nƣớc tƣơng ứng với 1210C Dụng cụ để khử trùng thông dụng nồi hấp áp suất (autoclave)
• – Hấp Pasteur (Pasteurisation) : Một số thực phẩm nhƣ
(14)• 1.3.2 Phương pháp lọc
• Dùng cho vật lỏng, có độ nhạy
tương đối yếu khơng chịu nhiệt
độ cao 600C Vật đem lọc qua màng
lọc xốp có lỗ với đường kính nhỏ đường kính tế bào vi sinh vật nhỏ Vi trùng bị giữ lại màng lọc dung dịch qua vơ trùng
• Màng xốp sứ, amiante,
(15)1.3.3 Diệt trùng xạ
• Tia tử ngoại (UV), tia X tia
(16)1.3.4 Phƣơng pháp hố học
• Nhiều hố chất có khả diệt trùng Rƣợu cồn (trên 70oC) thƣờng đƣợc dùng để sát trùng ngoài da Oxyde ethylene thƣờng dùng để khử trùng dụng cụ làm plastic
• Ngồi ra, nhiều hố chất khác nhƣ phenol, formaline,… chất sát trùng có thể dùng khử trùng phòng cấy, cần lƣu ý số chất sát trùng có tác dụng độc với ngƣời
(17)• 1.4 GIỮ GIỐNG VÀ CHỌN GIỐNG
• Giống yếu tố quan trọng chi phối giá thành sản phẩm Công nghiệp VSV thành công lớn nhờ vào giống có suất cao
• Để có chủng suất cao, cơng việc bản thu thập nhiều chủng từ thiên nhiên, lập sưu tập giống (culture collection) giữ chúng bảo tàng giống (museum) Các nước có cơng nghiệp VSV phát triển có bảo
tàng giống lớn ATCC (American Type Culture Collection Mĩ),… Các bảo tàng lớn lưu giữ hàng trăm nghìn, chí hàng triệu chủng định danh mô tả đặc tính sinh học Các chủng vi khuẩn thường sấy thăng hoa (đông khô –
(18)• * Tầm sốt giống
• Tầm sốt có định hướng (goal-oriented screening) chủng từ thiên nhiên hay bảo tàng giống công việc cần thiết để tiến tới tạo giống sản xuất Trong CNSH, có nhiều ví dụ thành cơng điển hình tầm sốt nhƣ:
• – Tìm chủng tạo penicillin tăng trƣởng tốt bồn lên men khuấy (well-mixed fermenter) từ vết mốc trái bƣởi Peoria (Illinois,Mĩ)
(19)• Đây cơng việc phức tạp nên cần có sự phối hợp chặt chẽ nhà VSV học, sinh học, hoá học phải tiến
hành qua nhiều bước Ví dụ tầm sốt chủng VSV sản sinh loại
(20)• 1) Chọn chủng VSV thích hợp ;
• 2) Chủng tạo enzyme suất cao thời gian ngắn lên men chìm ;
• 3) Chủng tạo enzyme từ chất rẻ tiền ; • 4) Tế bào dễ tách khỏi dịch lên men ;
• 5) Enzyme ngoại bào tốt dễ chiết tách khỏi dịch lên men ;
• 6) VSV khơng gây bệnh ;
• 7) Khơng tạo độc tố chất có hoạt tính sinh học khác ;