NADP Nicotinamid adenine dinucleotide phosphat dạng oxi hóa NADPH Nicotinamid adenine dinucleotide phosphat dạng khử PP Pentose phosphate. X-5-P Xylulose-5-phosphate[r]
(1)MỤC LỤC Trang
Chương1: MỞ ĐẦU Đối tượng, nhiệm vụ nội dung vi sinh vật học công
nghiệp
4 Lược sử phát triển vi sinh vật học cơng nghiệp
3 Vị trí u cầu môn học
Câu hỏi ôn tập
Chương2: CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA VI SINH VẬT HỌC CÔNG NGHIỆP
1 Đặc điểm cấu tạo hoạt động sống vi sinh vật
2 Cơ sở hóa sinh vi sinh vật học công nghiệp 13
3 Cơ sở di truyền vi sinh vật 21
Câu hỏi ôn tập 32
Chương 3: SỰ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM
1 Phân loại theo tính chất thương mại 33
2 Phân loại theo sinh lý trao đổi chất 34
Câu hỏi ôn tập 47
Chương 4: CÁC PHƯƠNG PHÁP VÀ KỸ THUẬT LÊN MEN
1 Quá trình lên men 48
2 Vi sinh vật 52 Cơ chất dinh dưỡng 55
4 Nhu cầu oxy thơng khí trình lên men 61
5 Khử trùng 62
6 Phương pháp nuôi 66
7 Nồi lên men 70
Câu hỏi ôn tập 74
Chương 5: SỰ THU NHẬN SINH KHỐI TẾ BÀO
1 Tiêu chuẩn chủng 75
2 Mối quan hệ với sinh trưởng 76
3 Chất lượng sản phẩm 80
4 Giống khởi động 82
5 Protein đơn bào (SCP) 92
Câu hỏi ôn tập 98
Chương 6: CÁC SẢN PHẨM LÊN MEN
(2)2 Lên men lactic 114
3.Lên men 2,3 butadiol 120
4 Lên men butanol -aceton 125
Câu hỏi ôn tập 127
Chương 7: CÁC CHẤT TRAO ĐỔI BẬC MỘT
1 Nguyên lý tổng hợp thừa 129 Các phương pháp tạo thể đột biến tổng hợp thừa 134
3 Aminoacid 138
4 Sản xuất purin nucleotit 146
5 Vitamin 150
Câu hỏi ôn tập 151
Chương 8: CÁC CHẤT TRAO ĐỔI BẬC HAI
1 Các chất kháng sinh 153
2 Các độc tố nấm 172
Câu hỏi ôn tập 180
Chương 9: CÁC SẢN PHẨM CHUYỂN HĨA
1 Sự chuyển hóa steroit 182 Sự tạo thành phenyl-axetylcacbinol 187 Sản phẩm từ vi khuẩn axetic 187 Sản xuất vitamin C 190 5.Sản xuất destran 198
Câu hỏi ôn tập 202
Chương 10 : XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG BIỆN PHÁP SINH HỌC
1 Vi sinh vật học nguồn nước uống 204
2 Xử lý nước thải 208
3.Lên men methane 210
Câu hỏi ôn tập 218
Chương11 : SỰ TUYỂN KHOÁNG NHỜ VI SINH VẬT Các vi khuẩn ngâm chiết 220
2 Cơ chế tác động vi khuẩn 221 Một số trình thủy luyện kim sinh học 223 Sự tích lũy kim loại nhờ vi khuẩn tảo 233
Câu hỏi ôn tập 234 Chương 12: CÁC BÀI TẬP CƠ SỞ VÀ NÂNG CAO
(3)NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT ADP Adenosine diphosphate AMP Adenosine monophosphate APG Acid 3-phosphoglyceric A-1,3-DPG Acid 1,3 diphosphoglyceric
ATP Adenosine triphosphate A-6PA Acid 6-penicillanic
CoA Coenzyme A
CKS Chất kháng sinh
DNA Deoxiribonucleic acid R-1,5-DP Ribulose-1,5-diphosphate R-5-P Ribulose-5-diphosphate RNA Ribonucleic acid VSV Vi sinh vật
F-6-P Fructose-6-phosphate FAD Flavin adenine dinucleotide G-6-P Glucose-6-phosphate GAP Glyceraldehyde phosphate
KDPG 2-Keto-3-deoxi-6-phosphogluconate N Nitrogen
NAD Nicotinamid adenine dinucleotide dạng oxi hóa NADH Nicotinamid adenine dinucleotide dạng khử
NADP Nicotinamid adenine dinucleotide phosphat dạng oxi hóa NADPH Nicotinamid adenine dinucleotide phosphat dạng khử PP Pentose phosphate
X-5-P Xylulose-5-phosphate
Người biên soạn Biên soạn chương PGS.TS Kiều Hữu Ảnh 7, 8, 9, 10
2 TS Biền Văn Minh (Chủ biên) 1, 2, 3, 11 12 TS Phạm Ngọc Lan 4,
(4)Chương
Mở đầu
1 Đối tượng, nhiệm vụ, nội dung vi sinh vật học công nghiệp
Vi sinh vật học công nghiệp (Industrial Microbiology) ngành Vi sinh học, vi sinh vật (VSV) xem xét để sử dụng công nghiệp lĩnh vực khác kỹ thuật
Vi sinh vật học công nghiệp (VSVHCN) giải hai vấn đề trái ngược nhau:
•Một mặt, dẫn tới làm rõ hồn tồn tính chất sinh học sinh hố thể sống nguyên nhân trực tiếp chuyển hoá hoá học, chất có chất hay chất Trong trường hợp này, VSVHCN sử dụng VSV để thu sản phẩm quan trọng có giá trị thực tế đường lên men Phương pháp sinh hoá để thu nhiều sản phẩm phương pháp có lợi kinh tế
•Mặt khác, biết lên men VSV gây không luôn diễn theo hướng mong muốn Sự phá huỷ trình lên men thường xảy hoạt động VSV lạ Trong trường hợp này, điều quan trọng phải biết VSV gây trình cần thiết mà cịn phải biết VSV có hại gây tổn thất cho sản xuất Nhà VSVHCN có kinh nghiệm phải khám phá chúng, làm rõ tính chất có hại chúng gây tìm phương pháp đấu tranh với chúng
1.1 Mục tiêu môn học
Sau học xong học phần này, sinh viên cần hiểu ứng dụng công nghiệp quan trọng vi sinh vật, khác biệt công nghệ sinh học vi sinh vật đại vi sinh vật học truyền thống, phân biệt nhóm sản phẩm q trình cơng nghiệp, vai trị vi sinh vật tuyển khoáng xử lý nước thải đường sinh học
1.2 Mô tả môn học
VSVHCN phận quan trọng công nghệ sinh học, môn khoa học nghiên cứu hoạt động sống vi sinh vật để áp dụng cách tốt vào quy trình sản xuất quy mơ cơng nghiệp lĩnh vực khác kĩ thuật
(5)2 Lược sử phát triển vi sinh vật học công nghiệp
Sự phát triển VSVHCN chia thành giai đoạn chính: Giai đoạn đầu, tính đến nửa sau kỷ 19 Việc ứng dụng tiềm VSV có từ buổi đầu văn minh nhân loại sản xuất rượu vang, bia, dấm Ở Việt Nam nghề nấu rượu, làm dấm, làm tương có từ xa xưa Tuy số trình thực quy mơ rộng rãi, thành cơng phụ thuộc vào ngẫu nhiên hay kinh nghiệm người thợ giỏi truyền cho hệ sau Vai trị VSV chuyển hố chất hữu người biết đến khoảng 100 năm trước
Những cơng trình nghiên cứu VSVHCN Pasteur (1878) Như ta thấy Pasteur nghiên cứu nhiều trình lên men áp dụng sản xuất học thuyết mầm bệnh Pasteur đề phương pháp trùng Pasteur để tiệt trùng rượu nho, bia mà không làm hỏng phẩm chất Phương pháp có ứng dụng lớn Bởi Pasteur coi người sáng lập VSVHCN
Việc nghiên cứu sử dụng chủng nấm men khiết sản xuất bia (Hansen, 1886) xem bước mởđầu cho cơng nghiệp lên men dựa sở khoa học
Năm 1898 Buchner nghiên cứu tác dụng lên men nhiều nấm men, vạch mối liên hệ nấm men hoá học men, ứng dụng hoạt động nấm men vào sản xuất tiếp giống ngồi Ơng nghiền nấm men lấy dung dịch có men zymase cho lên men rượu
Như giai đoạn thứ giai đoạn sử dụng hoạt tính VSV- giai đoạn đánh dấu việc đặt sở khoa học cho trình sản xuất đồ uống chứa rượu
Hình 1.1: Các nhà vi sinh vật học cơng nghiệp tiền bối Louis Pasteur (1822-1895); Gerhard H A Hansen (1841-1912);
(6)triển phương pháp nuôi cấy liên tục; d restrictase; plasmid; protein đặc biệt; biểu
32 a Bản thân tế bào VSV sản phẩm mong muốn b Các enzim VSV tạo nên: amylase, protease, lipase c Các dược phẩm: chất kháng sinh, độc tố, alkaloit d Các hóa chất đặc biệt chất điều vị thực phẩm
e Các hóa chất thông dụng sản xuất đường VSV bao gồm ethanol, axid acetic, axid lactic…
33 a vô trùng sạch; b thơng khí mạnh; c làm lạnh
34 a nội bào tử; 1000C; bào tử; nảy mầm; tế bào mới; dinh dưỡng b đơn vị hình thành khuẩn lạc; CFU (colony forming unit); đơn độc 35 a nước; b nguyên liệu chứa đường; enzyme
36 a ethanol; b hublon; c hydratcarbon, protein; d CO2
37 a protein; b hương thơm vịđắng; c kháng sinh; d pectin; bọt 38 a dịch hèm; b protein
39 a vang; nha lên men; rỉđường; ngũ cốc, khoai tây 40 b
41 d 42 d 43 c,d 44 a; d 45 a
46 a Saccharomyces cerevisiae, Sarcina ventriculi
b Leuconostoc meseteroides
c Escherichia coli
d Enterobacter aerogenes
e Clostridium butyricum
f Clostridium acetobutylicum
47 a (Đ); b (Đ); c (S) 48 c
49 a biến nạp; b tiếp hợp; c alen; d tải nạp; e Hfr
(7)1 Kiều Hữu Ảnh 1999 Giáo trình vi sinh vật học công nghiệp NXB KHKT Hà Nội
2 Hồng Đình Hịa, Cơng nghệ sản xuất malt bia NXB KHKT Hà Nội, 1998 Lê Thi Liên Thanh & Lê Văn Hồng, Cơng nghệ chế biến sữa sản phẩm từ sữa NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 2002
4 Nguyễn Đình Thưởng & Nguyễn Thanh Hằng, Công nghệ sản xuất kiểm tra cồn etylic NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 2000
5 Lương Đức Phẩm 1998 Công nghệ vi sinh NXB Nông nghiệp Hà Nội Lê Xuân Phương 2001 Vi sinh vật công nghiệp NXB Xây dựng Hà Nội Lê Ngọc Tú - Hóa sinh Cơng nghiệp NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 1998 Wolfgang Fritche 1997 Cơ sở hoá sinh vi sinh vật học công nghiệp (Kiều Hữu Ảnh Ngô Tự Thành dịch) NXB KHKT
II TÀI LIỆU TIẾNG NƯỚC NGOÀI
1 Aiba S., Hemphrey A E and Millis F F 1973 Biochemical Engineering Second Edition Academic Press
2.Reh, H-J Deiana, 1994
Annales, et exercies de microbiologie ge'ne'rale, Doin Editeur, Paris 3.Schlegel, H,G., 1992
Allgemeine Mikrobiologie, Auflage, Thieme Verlag Stuttgart New York III CÁC THÔNG TN TỪ MẠNG
http://www.google.com.vn/; http://vietsciences.free.fr/design/home.htm
http://vietsciences.free.fr http://vietsciences.netNguyễn Lân Dũng http://vietsciences.netvàhttp://vietsciences.free.fr Võ Thị Diệu Hằng