Bài giảng Vi sinh thực phẩm: Chương 1 - Bùi Hồng Quân

Bài giảng Vi sinh thực phẩm: Chương 1 Mở đầu, gồm các nội dung chính như sau: Đối tượng và nhiệm vụ của vi sinh học; Vai trò của vi sinh vật; Lịch sử phát triển của vi sinh học; Định danh vi sinh vật; Vị trí môn học và nhiệm vụ người học. Mời các bạn cùng tham khảo!

VI SINH THỰC PHẨM GVGD: Bùi Hồng Quân Biên soạn: Nguyễn Minh Hiền TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Lân Dũng, 2005 Vi sinh vật học đại cương Nguyễn Đức Lượng, 1996 Công Nghệ vi sinh tập 1, 2, ĐH Bách Khoa Tp HCM Tô Minh Châu ctv, 1999 Vi sinh vật học đại cương ĐH Nông Lâm Tp HCM ………………… CHƯƠNG I MỞ ĐẦU 1.1 ĐỐI TƯỢNG VÀ NHIỆM VỤ CỦA VI SINH HỌC 1.2 VAI TRÒ CỦA VSV 1.3 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH HỌC 1.4 ĐỊNH DANH VI SINH VẬT 1.5 VỊ TRÍ MÔN HỌC VÀ NHIỆM VỤ NGƯỜI HỌC 1.1 ĐỐI TƯỢNG & NHIỆM VỤ CỦA VI SINH HỌC ĐỐI TƯỢNG: VSV (Microbiology = micro + bios + logos) NHIỆM VỤ: Nghiên cứu hình thái, cấu tạo, hoạt động sống VSV VSV (Microorganism): thể sống nhỏ bé mà mắt thường khơng nhìn thấy Muốn thấy chúng phải quan sát kính hiển vi Các nhóm VSV Virus Vi khuẩn (bacteria) Nấm mốc (mold) Nấm men (yeast) Vi tảo (algae) Virus Nấm men Vi khuẩn Vi tảo Nấm mốc Nguyên sinh động vật Vị trí phân loại vi sinh vật Theo R H Whitataker, giới sinh vật gồm giới Giới khởi sinh (Monera hay prokaryote): vi khuẩn tảo lam Giới nguyên sinh (Protista): tảo đơn bào, nấm đơn bào có lơng roi, ngun sinh động vật Giới thực vật (Plantae) Giới Nấm (Fungi) Giới động vật (Animalia) Vi sinh vật tập trung vào Monera, Protista Fungi Vị trí phân loại VSV (theo cấu trúc tế bào) Prokaryote Nhân phân hóa chưa hồn chỉnh Chưa có màng bao nhân, chưa hình thành tiểu hạch Trong nhóm có: vi khuẩn, xạ khuẩn, niêm vi khuẩn, tảo lam … Eukaryote Nhân phân hóa hồn tồn, có màng nhân tiểu hạch Eukaryote đơn bào: nấm men, tảo đơn bào Eukaryote đa bào: nấm mốc, nấm bậc cao, thực vật, động vật Đặc biệt: Virus chưa có cấu tạo tế bào – hình thái sống đặc biệt nằm giới vật sống chất vô sinh ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA VSV Kích thước nhỏ bé Sinh trưởng, sinh sản nhanh Thích nghi cao Phân bố rộng, đa dạng chủng loại Vết tích vi khuẩn lam cách 3,5 tỷ năm Vết tích Gloeodiniopsis cách 1,5 tỷ năm Vết tích Palaeolyngbya cách 950 triệu năm 1.2 VAI TRỊ CỦA VSV 1.2.1 VAI TRỊ TÍCH CỰC Trong nơng nghiệp Trong bảo vệ mơi trường 1.2.1 VAI TRỊ TIÊU CỰC Trong công nghiệp Trong nông nghiệp Trong Chế biến thực phẩm Trong bảo vệ môi trường Trong y tế Trong công nghiệp Trong Chế biến thực phẩm Trong y tế Tác động tích cực VSV • Tham gia q trình tuần hồn vật chất tự nhiên: phân giải chất hữu cơ, khởi đầu chuỗi thức ăn, tham gia chu trình carbon, nitơ, oxi … • Trong cơng nghệ hóa: tham gia sản xuất chất hóa học khó sản xuất (cồn, acid hữu cơ, enzyme …) • Trong y học: vaccin, chất kháng sinh, vitamin, acid amin, hormon … • Trong chế biến, bảo quản thực phẩm: sản xuất bột ngọt, sản xuất sinh khối, sản xuất rượu bia, lên men sản xuất thực phẩm, …… Tác động tiêu cực VSV Vi sinh vật nguyên nhân gây bệnh chết người: dịch hạc, ung thư, AIDS … - Là tác nhân gây bệnh cho động vật thực vật - Làm hư hỏng lương thực thực phẩm - …… Nấm Rhizoctonia solani làm mốc trắng gốc, héo, gốc héo vàng, bó mạch thâm đen sau vài ngày cà chua, khoai tây bị bệnh chết VK Ralstonia solanacearum héo đột ngột, xanh, héo cành, bó mạch hóa nâu chứa dịch nhờn màu trắng đục Vaccin phòng cúm A H5N1 Cty Sản xuất vaccin Sinh phẩm số thuộc Viện Vệ sinh dịch tễ Trung ương thử nghiệm người với cho phép Bộ Y tế vào cuối tháng 3/ 2008 Bệnh Staphylococcus areus 1.3 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH HỌC THỜI TIỀN SỬ: Người tiền sử biết sản xuất bia, bánh mỳ từ ngũ cốc NỀN VĂN MINH NÔNG NGHIỆP: (4000 năm B.C) phát hình ảnh khảo cổ thể việc uống rượu Người Xume NỀN VĂN MINH CỦA NGƯỜI HY LẠP thờ thần Rượu Bacchus NGƯỜI LA MÃ thờ thần Rượu Dionysus Khái quát lịch sử phát triển VSV học Trước có KHV Sau có KHV Vi sinh học thực nghiệm Vi sinh học đại Trước có KHV •Con người chưa ý thức diện VSV •Biết ứng dụng VSV vào chế biến bảo quản thực phẩm: ủ rượu, làm bánh mì, làm mắm, tương, chao … •Chịu đựng trận đại dịch (đậu mùa, dịch hạch …) VSV gây Khái quát lịch sử phát triển VSV học (tt) Sau có KHV 1675, KHV Leewenhoek phát minh Vi sinh vật học giai đoạn tập trung vào mô tả hình thái VSV Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723) 10 Lịch sử VSV học - Sau có KHV (tt) Robert Hook, nhà khoa học Anh, “cha đẻ KHV quang học” sử dụng nguồn sáng soi KHV 1665, ơng xuất “Hình ảnh hiển vi” giới thiệu nhiều đối tượng mà mắt thường không thấy rõ Robert Hook (1635-1703) KHV quang học Lịch sử VSV học - Sau có KHV (tt) David Brewster (1781-1868) 1812, huân tước David Brewster ngâm vật kính mẫu vật chất lỏng (chủ yếu glycerine) có độ khúc xạ gần với thủy tinh, triệt tiêu sai lệch tán sắc ánh sáng qua mơi chất có độ khúc xạ khác Ơng người sử dụng kính lọc màu để thu ánh sáng đơn sắc 11 Ernst Abbe Lịch sử VSV học - Sau có KHV (tt) Ernst Abbe (1840-1905) Carl Zeiss (1816-1888) (2 nhà khoa học Mỹ) thử 300 chất để tìm dầu ngâm kính tốt (dầu Tuyết tùng (huile de cèdre) dùng sử dụng vật kính x100 1886, Abbe phát minh tụ quang Frederik Zernike (1888-1966) phát minh KHV tương phản pha, quan sát vật thể sống suốt khơng màu mà không cần cố định, nhuộm màu xoắn thể gây bệnh giang mai 1953, Ông nhận giải Nobel đóng góp xuất sắc lĩnh vực sinh học Improvements of the microcopes XIX Century 12 Lịch sử VSV học - Sau có KHV (tt) KHV huỳnh quang giúp thấy số chất hoá học tế bào chưa bị tổn thương Nguồn sáng KHV huỳnh quang đèn thuỷ ngân tạo chùm nhiễu tia xanh tia UV Các gương lọc ánh sáng gương tán sắc đặc biệt phản chiếu lên quan sát tia bước sóng ngắn Các tia UV tác động gây tượng huỳnh quang làm cho quan sát phát tia sáng huỳnh quang có bước sóng dài Độ dài bước sóng xạ huỳnh quang ln dài độ dài bước sóng xạ gây Các vật thể có khả huỳnh quang bắt đầu phát sáng rõ ràng chất có xạ huỳnh quang đặc trưng VD: chất diệp lục có xạ huỳnh quang màu đỏ tươi Lịch sử VSV học - Sau có KHV (tt) 1938, KHV điện tử đời Mỹ Nguyên lý: dùng chùm điện tử thay cho ánh sáng Do dịng điện tử khơng qua thấu kính nên phải dùng điện từ trường để hội tụ chùm điện tử, tất thiết bị phải đặt ống chân không KHV quang học đại có độ phóng đại 2.500 lần KHV điện tử phóng đại 40.000 lần, chí phân biệt 2-3 Å, phân biệt rõ nét hạt từ 20 Å trở lên 13 Lịch sử VSV học - Vi sinh học thực nghiệm • Mơ tả hình thái VSV, khám phá đặc tính sinh lý, sinh hóa vsv, xác định vai trị vsv • Hồn thiện qui trình lên men cổ truyền, ứng dụng vào sx cơng nghiệp • Các nhà khoa học: L Pasteur, R Koch Bình cổ ngỗng Nhà bác học thiên tài Louis Pasteur (27.12.1822 - 28.9.1895) 9.1879, ơng tìm ngun lý việc tiêm phòng bệnh dịch tả gà việc làm giảm độc lực VSV, tảng việc tiêm phịng vaccin sau này, ơng làm giảm độc lực VK nhiệt thán chế vaccin phịng bệnh có hiệu cho đàn gia súc Ông lấy tuỷ sống thỏ bị bệnh dại làm cho VK yếu Sau đó, tiêm vào em bé bị chó dại cắn tên Yoseph Meister (9tuổi) vào ngày 06/7/1885 Kết thành cơng ngồi sức tưởng tượng ông: người bệnh khỏi hẳn Louis Pasteur, nhà bác học người Pháp sống kỷ 19, cha đẻ lý thuyết lên men (1857), vi khuẩn vắcxin trừ bệnh chó dại (1886), nghành sát trùng 1880, ông phát tụ cầu khuẩn gây mụn nhọt viêm tuỷ xương, nhiễm trùng hậu sản VK có tên liên cầu khuẩn 14 Lịch sử VSV học - Vi sinh học thực nghiệm (tt) First Fermentation concept, or Pasteur concept in 1857, “Fermentation is the transformation process of the sugar to alcohol in presence of "la vie sans l'air" (means life without air) Conclusions of Pasteur from its study of wines: The alcoholic fermentation of grape juice occur only in presence of yeasts The wine acidification occur in presence of bacteria When the grape juice is heated the fermentation not take place When the wine (the sugar) is heated the acidification not occur Lịch sử VSV học - Vi sinh học thực nghiệm (tt) 1881, đưa pp phân lập VSV 1884, tìm trực khuẩn bệnh lao Nhà khoa học Đức Robert Koch (1843-1910) 15 Mơ hình chuỗi xoắn kép DNA waston – crick 1953 Nhà sinh học, bác sĩ, dược sĩ người Scotland (phía Bắc nước Anh) Alexander Fleming (6.8.1881 – 11.3.1955) Năm 1922, tình cờ Fleming phát đĩa petri nuôi cấy vi khhuẩn, khuẩn lạc không mọc chỗ có dịch từ mũi ơng rơi vào Và sau khơng lâu, ơng cơng bố lysozyme, có vai trị kháng khuẩn Nhờ phát minh này, Fleming trở nên tiếng, giới y học Anh biết đến Người mở kỷ nguyên sử dụng kháng sinh y học 1945, Fleming, Ernst Boris Chain, Howard Walter Florey trao Giải thưởng Nobel y học tìm phân tách Penicilin – loại kháng sinh việc điều trị bệnh nhiễm trùng 9.1928, phụ tá Fleming phát thấy đĩa petri cấy VK xuất loại nấm màu xanh nhạt Anh đổ đĩa petri vào đĩa khác, lúc đĩa petri cũ lưu lại đường vân xanh loại nấm Fleming nghĩ dấu vết VK chết, ơng lấy giọt dịch đĩa petri bỏ đem quan sát KHV phát dấu vết liên cầu khuẩn 16 Lịch sử VSV học - Vi sinh học đại • Giai đoạn phát triển rực rỡ công nghệ lên men • Các sản phẩm lên men ứng dụng rộng rãi: thú y, y học, thực phẩm, môi trường … • Vi sinh học đại làm thay đổi sống người CÁC MỐC QUAN TRỌNG TRONG LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VI SINH HỌC 1667 Van Leuwenhoek lần quan sát tế bào kính hiển vi 1798 Jenner lần đầu tiêm chủng vaccin phòng bệnh đậu mùa cho đứa trẻ 1857 Pasteur phát trình lên men 1864 Pasteur phát minh phương pháp trùng Pasteur 1881 Robert Koch đề xuất phương pháp phân lập VK 1882 - 1884 Koch phát trực khuẩn gây bệnh lao 1884 Gram đề xuất kỹ thuật nhuộm Gram 17 CÁC MỐC QUAN TRỌNG TRONG LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VI SINH HỌC (tt) 1887 Petri đề xuất dùng hộp petri 1898 Shiga phát trực khuẩn lỵ 1928 Alexander Fleming khám phá penicillin 1942 Kính hiển vi điện tử sử dụng để xác định phân loại thực khuẩn thể 1953 Stanley phát virut kết tinh 1953 Walson Crick khám phá cấu trúc DNA 1959 Stewart tìm nguyên nhân virut với bệnh ung thư 1989 Bisho Varmus phát gen ung thư Các giới (kingdoms) sinh vật 18 1.4 Định danh Phân loại Hệ thống phân loại sinh vật (Biological Classification) Các nhóm sử dụng để phân loại vi sinh vật 19 Luật danh pháp sinh vật • Bao gồm qui tắc đặt tên vi sinh vật • Hiện có luật danh pháp – Luật quốc tế danh pháp động vật (ICZN) – Luật quốc tế danh pháp thực vật (ICBN) – Luật quốc tế danh pháp vi sinh vật (ICNB) • Luật danh pháp khơng có tính chất pháp lý, việc tuân thủ dựa tính tự nguyện CÁCH ĐẶT TÊN VSV Nhà phân loại Linnaes (TK 18) thiết lập hệ nhị thức danh pháp với nguyên tắc sau: Mỗi loại VSV riêng biệt công nhận loài Mỗi loài đặt tên gồm từ: Từ tên giống (bắt đầu với chữ viết hoa), từ thứ tên loài (viết thường) Tên đặc biệt thường giải thích tên giống cho biết vài thông tin bổ sung vi sinh vật Escherichia (tên Escherich) coli (ký sinh ruột) Cách viết tên VSV: gạch (viết tay), in nghiêng (trong tài liệu in) Cách viết tắt: viết tắt sau viết tên đầy đủ Sau tên giống viết tắt dấu chấm (E coli) 20 Luật danh pháp sinh vật (tt) Tên đầy đủ Tên viết tắt Staphylococcus aureus Pseudomonas fluorescens Escherichia coli Clostridium botulinum Bacillus cereus Lactobacillus acidophilus Streptococcus salivarius subsp thermophilus Penicillium citrinum Saccharomyces cerevisiae Staph aureus Ps fluorescens E coli C botulinum B cereus Lb acidophilus Strep salivarius subsp thermophilus P citrinum Sacc cerevisiae ĐẶT TÊN CHO VSV MỚI ĐỔI TÊN VSV Theo nguyên tắc quốc tế Tên VSV (sử dụng kỹ thuật phân tích trình tự AND, ARN…) thay đổi có nghiên cứu cho thấy tên cũ có giới hạn định tính chất… Liên quan đến nhận diện miêu tả hình thái tế bào, đặc tính di truyền… Tên cũ Tên Streptococcus lactis Lactococcus lactis subsp lactis Streptococcus cremoris Streptococcus diacetylactis Lactococcus lactis subsp cremoris Lactococcus lactis subs lactis var diacetylactis diacetyla diacetylactis lactis var Streptococcus thermophilus Streptococcus salivarius subsp thermophilus Lactobacillus bulgaricus Lactobacillus delbreukii subsp bulgaricus 21 Tính chất tên khoa học • Tính nhất: Tên taxon nhất, không trùng với tên khác • Tính phổ cập: Để trao đổi thơng tin, nhà khoa học buộc phải học tên khoa học sinh vật Tên loài sinh vật gọi theo tiếng Latin • Tính ổn định: Ủy ban Danh pháp Quốc tế đóng vai trị giữ ổn định cho hệ thống danh pháp quốc tế Ví dụ phân loại VSV • • • • • • • Kingdom: Bacteria Phylum: Proteobacteria Class: Gamma Proteobacteria Order: Enterobacteriales Family: Enterobacteriaceae Genus: Salmonella Species: S bongori, S enterica, S typhi 22 Các nhóm VK (Theo hệ thống phân loại Bergeys) Nhóm Họ Giống Xoắn thể vi khuẩn cong Spirallaceae Campylobacter Trực khuẩn cầu khuẩn Gdạng hiếu khí Pseudomonadaceae Pseudomonas, Altermonas, Gluconobacter, Xanthomonas, Shewanella Trực khuẩn hiếu khí tùy ý, G- Hallobacteriaceae Halobaterium, Halococcus Những loại chưa xác định Alcaligenes, Acetobacter, Brucella Enterobacteriaceae Escherichia, Citrobacter, Samonella, Shigella, Klebsiella, Enterobacter, Serratia, Proteus, Yersinia, Erwinia, Haffnia, Arizona, Pantoea Vibrionaceae Vibrio, Aeromonas Những giống chưa xác định Flavobacterium, Chromobacterium Song cầu khuẩn diplococcobacilli G- Neisseriaceae Moraxella, Acinetobacter, Psychrobacter Cầu khuẩn G+ Micrococcaceae Micrococcus, Staphylococcus Streptococcaceae Streptococcus, Leuconostoc, Pediococcus, Lactococcus, Enterococcus, Carnobacterium, Vagococcus Peptococceaceae Sarcina Trực khuẩn cầu khuẩn sinh nội bào tử Baciliaceae Clostridium, Bacillus Trực khuẩn có hình dạng đặn, G+, không sinh bào tử Lactobacilliacae Lactobacillus, Brochothrix Những giống chưa xác định Listeria Trực khuẩn không sinh bào tử có hình dạng khơng Vi khuẩn dạng (Coryneform bacteria) Arthrobacter, Brevibacterium, Propionibacterim Coryne Phân loại nấm: dựa vào vòng đời, cấu trúc, phương thức sinh sản Những nhóm nấm quan trọng vi sinh mơi trường Loại nấm Hình thức sinh sản Ví dụ Zygomycetes (nấm tiếp hợp) Hữu tính: sản suất bào tử tiếp hợp Nấm sợi: Rhizopus, Vơ tính:bằng bào tử kín túi bào tử Mucor Thamnidium Ascomyces (nấm túi, nấm nang) Hữu tính: sinh bào tử kín hình thành cấu trúc chun biệt dạng túi gọi nang (mỗi nang chứa bào tử túi) Basidomycetes (nấm đảm) tạo thể phức tạp Mỗi đảm sinh bào tử đảm Deuteromycetes Nấm sợi: hệ khuẩn ty sinh sản vơ tính (nấm bất tồn) cách hình thành conidia (bào tử trần) Các nấm men sinh sản nhờ nảy chồi Schizosaccharomyces Nấm sợi Byssochlamys, Eurotium Xeromyces Nấm sợi: Penicillium, Aspergillus, Nấm men: Rhodotorula Candida 23 Phân loại vi rút: dựa vào nhóm vật chủ bị nhiễm như: động vật, thực vật vi khuẩn hay nấm mốc Phân loại virus vào nhóm, có liên quan đến: Loại bệnh virus gây Loại acid nucleic có tế bào – cầu hay thẳng, DNA chuỗi đơn hay chuỗi kép hay RNA Cấu trúc protein màng Dạng virus trần hay có vỏ 1.5 VỊ TRÍ MƠN HỌC-NHIỆM VỤ NGƯỜI HỌC VỊ TRÍ MƠN HỌC CÁC CHUN NGÀNH VỀ VI SINH VẬT HỌC MICROBIOLOGY BACTERIOLOGY PHYCOLOGY MYCOLOGY PROTOZOOLOGY VIROLOGY 24 VỊ TRÍ MƠN HỌC CÁC LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU CHUN BIỆT MEDICAL MICROBIOLOGY FOOD MICROBIOLOGY MICROBIOLOY AGRICULTURAL MICROBIOLOGY ENVIROMENTAL MICROBIOLOGY INDUSTRIAL MICROBIOLOGY/ BIOTECHNOLOGY 1.5 VỊ TRÍ MƠN HỌC-NHIỆM VỤ NGƯỜI HỌC NHIỆM VỤ NGƯỜI HỌC 25 ...CHƯƠNG I MỞ ĐẦU 1. 1 ĐỐI TƯỢNG VÀ NHIỆM VỤ CỦA VI SINH HỌC 1. 2 VAI TRÒ CỦA VSV 1. 3 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH HỌC 1. 4 ĐỊNH DANH VI SINH VẬT 1. 5 VỊ TRÍ MƠN HỌC VÀ NHIỆM VỤ NGƯỜI HỌC 1. 1 ĐỐI... học - Vi sinh học thực nghiệm (tt) 18 81, đưa pp phân lập VSV 18 84, tìm trực khuẩn bệnh lao Nhà khoa học Đức Robert Koch (18 43 -1 9 10) 15 Mơ hình chuỗi xoắn kép DNA waston – crick 19 53 Nhà sinh. .. 16 65, ông xuất “Hình ảnh hiển vi? ?? giới thiệu nhiều đối tượng mà mắt thường không thấy rõ Robert Hook (16 35 -1 7 03) KHV quang học Lịch sử VSV học - Sau có KHV (tt) David Brewster (17 8 1- 1868) 18 12,