1/31/2013
1
CÔNG NGHỆ SINH HỌ C
THỰ C PHẨ M
TRƯ Ờ NG ĐẠ I HỌ C CÔNG NGHỆ ĐỒ NG NAI
Giả ng viên: Nguyễ n Quang
SĐT: 01689 034 127
Email: quang.nguyen.3487@gmail.com
Chư ơ ng 3: Ứ ng dụ ng vi sinh vậ t
trong công nghệ thự c phẩ m
3.1. Công nghệ sả n xuấ t sinh khố i tế bào
3.3. Tổ ng hợ p acid amin
3.4. Tổ ng hợ p enzym
Nguyễ n Quang
Công nghệ sả n xuấ t
sinh khố i tế bào
Vi sinh vậ t đã tồ n tạ i trên trái đấ t cách
đây 3,5 triệ u năm
Vi sinh vậ t là nhữ ng sinh vậ t có kích
thư ớ c rấ t nhỏ bé như ng chúng hấ p thu
và chuyể n hóa vậ t chấ t rấ t nhanh. Bên
cạ nh đó tố c độ phát triể n củ a VSV cũng
rấ t cao.
Hơ n 1% VSV đã đư ợ c đị nh danh và
nghiên cứ u.
Nguyễ n Quang
Mộ t số loạ i VSV
Nguyễ n Quang
Công nghệ sả n xuấ t
sinh khố i tế bào
Nguyên lý củ a quá trình sả n xuấ t:
Nguyễ n Quang
Quá trình tạ o giố ng
Quá trình
Sả n xuấ t thử
Quá trình
Sả n xuấ t công nghiệ p
Quá trình thu nhậ n
và tinh chế sả n phẩ m
Phân lậ p, tuyể n chọ n, tạ o khả năng thích
nghi, nâng cao chấ t lư ợ ng giố ng, bả o
quả n giố ng (genotype)
Tố i ư u hóa các yế u tố ả nh hư ở ng đế n cơ
thể số ng
Tố i ư u hóa các yế u tố ả nh hư ở ng trao
đổ i chấ t trong quy mô công nghiệ p
(fenotype)
Bao gồ m nhữ ng phư ơ ng pháp để thu
nhậ n sả n phẩ m
Nguyên lý quá trình sả n xuấ t
Quá trình sả n xuấ t các sả n phẩ m từ
VSV theo quy mô công nghiệ p phả i
tiế n hành điề u khiể n:
Điề u khiể n genotype
Điề u khiể n fenotype
Điề u khiể n kỹ thuậ t thu nhậ n, tinh chế
sả n phẩ m
Nguyễ n Quang
1/31/2013
2
Nguyên lý trao đổ i chấ t
ở tế bào VSV
Nguyễ n Quang
Yế u tố ả nh hư ở ng VSV Các loạ i sả n phẩ m
Quá trình tổ ng hợ p
Dị hóa trong tế bào
Enzym
nộ i bào
Dị hóa ngoài
tế bào
Yế u tố ả nh hư ở ng
Dinh dư ỡ ng Sả n phẩ m thừ a
Sả n phẩ m phân giả i
Môi trư ờ ng nuôi cấ y Biomass Sả n phẩ m bậ c hai
Sả n phẩ m củ a quá trình lên men
Phân loạ i theo tính chấ t thư ơ ng mạ i:
Bả n thân các tế bào vi sinh vậ t (sinh
khố i) là các sả n phẩ m mong muố n.
Các enzym do VSV tạ o nên: amylase,
protease, lipase…
Các dư ợ c phẩ m: chấ t kháng sinh và các
alkanoid…
Nguyễ n Quang
Sinh khố i tế bào
Nấ m men: dùng làm nở bộ t mì, lên men
rư ợ u…
Các vi khuẩ n và vi tả o: đư ợ c sử dụ ng
cho mụ c đích dinh dư ỡ ng.
Nguyễ n Quang
Sả n phẩ m củ a quá trình lên men
Enzym:
Enzym thư ơ ng mạ i đư ợ c sả n xuấ t ở quy
mô công nghiệ p: amylase, protease,
lipase…
Enzym công nghiệ p gluco-isomease đư ợ c
sử dụ ng vớ i số lư ợ ng lớ n để sả n xuấ t
fructose (có độ ngọ t cao hơ n glucose)
Ngoài ra còn 1 vài enzym quan trọ ng như
penicillin-acilase đư ợ c sử dụ ng trong sả n
xuấ t penicillin tổ ng hợ p
Nguyễ n Quang
Sả n phẩ m củ a quá trình lên men
Dư ợ c phẩ m:
Chấ t kháng sinh và các alkanoid nằ m
trong nhóm sả n phẩ m bậ c hai.
Đó là các hợ p chấ t không đư ợ c tạ o thành
trong pha sinh trư ở ng đầ u tiên mà vào lúc
sinh trư ở ng đã bư ớ c vào pha cân bằ ng.
Việ c hiể u biế t về bả n chấ t củ a sự trao đổ i
chấ t bậ c hai có tầ m quan trọ ng trong việ c
phát triể n các quá trình sả n xuấ t mớ i.
Nguyễ n Quang
Sả n phẩ m củ a quá trình lên men
Các hóa chấ t đặ c biệ t và các chấ t điề u vị
thự c phẩ m:
Chấ t điề u vị thự c phẩ m: bộ t ngọ t nhân tạ o
aspartarm là mộ t dipeptid giữ a acid aspartic và
phenylalanin, cả hai amino acid này đề u đư ợ c
sả n xuấ t bằ ng con đư ờ ng lên men vi sinh vậ t.
Các amino acid sả n xuấ t bằ ng con đư ờ ng này:
acid glutamic, lysine và tryptophan.
Mộ t số vitamin cũng đư ợ c sả n xuấ t bằ ng con
đư ờ ng vi sinh vậ t, đó là riboflavin, vitamin B12 và
acid ascorbic (vitamin C)
Nguyễ n Quang
Sả n phẩ m củ a quá trình lên men
1/31/2013
3
Các hóa chấ t thông dụ ng:
Ethanol
Acid acetic
Acid lactic
Glycerol
Trong đó, ethanol là sả n phẩ m phổ
biế n và quan trọ ng nhấ t.
Nguyễ n Quang
Sả n phẩ m củ a quá trình lên men
Phân loạ i theo sinh lý trao đổ i chấ t:
Vậ t chấ t tế bào (sinh khố i)
Các sả n phẩ m trao đổ i chấ t
Các sả n phẩ m chuyể n hóa
Nguyễ n Quang
Sả n phẩ m củ a quá trình lên men
Các sả n phẩ m trao đổ i chấ t:
Các sả n phẩ m lên men: ethanol, acid lactic,
methan, acetol-butanol,…
Các chấ t trao đổ i bậ c 1: amino acid,
nucleotide, vitamin, đư ờ ng…
Các chấ t trao đổ i bậ c 2: chấ t kháng sinh,
alkanoid, gibberellin, Indole Acetic Acid
(IAA)…
Các loạ i enzym ngoạ i bào như protease,
amylase; Các enzym nộ i bào như
asparaginase, penicillinase
Nguyễ n Quang
Sả n phẩ m củ a quá trình lên men
Sinh trư ở ng và tạ o thành
sả n phẩ m
Nguyễ n Quang
Sinh tổ ng hợ p thừ a
Nhữ ng nguyên tắ c điề u hòa trao đổ i chấ t:
Điề u hòa hoạ t tính enzym nhờ ứ c chế bằ ng
sả n phẩ m cuố i cùng hay còn gọ i là sự kìm
hãm do liên hệ ngư ợ c.
Sự cả m ứ ng và ứ c chế quá trình tổ ng hợ p
enzym.
Điề u hòa tổ ng hợ p enzym nhờ sự kiề m chế
bằ ng sả n phẩ m cuố i cùng và sự giả i kiề m
chế .
Điề u hòa tổ ng hợ p enzym nhờ sự kiề m chế
dị hóa.
Nguyễ n Quang
Công nghệ sả n xuấ t
sinh khố i tế bào
Tạ o giố ng VSV:
Quyế t đị nh đế n năng suấ t sinh họ c củ a
nhà mày.
Quyế t đị nh chấ t lư ợ ng sả n phẩ m sinh họ c.
Quyế t đị nh vố n đầ u tư cho sả n xuấ t.
Quyế t đị nh giá thành sả n phẩ m.
Nguyễ n Quang
1/31/2013
4
Yêu cầ u giố ng VSV
Giố ng VSV phả i cho ra sả n phẩ m mà ta
mong muố n.
Giố ng phả i cho năng suấ t sinh họ c cao.
Giố ng phả i có khả năng đồ ng hóa các
nguyên liệ u rẻ tiề n và dễ kiế m.
Sả n phẩ m củ a giố ng dễ dàng tách tạ p
chấ t.
Nguyễ n Quang
Yêu cầ u giố ng VSV
Giố ng phả i ổ n đị nh về genotype và
fenotype.
Giố ng phả i có tính thích nghi cao.
Có tố c độ sinh sả n và phát triể n mạ nh.
Tố c độ trao đổ i chấ t mạ nh để nhanh tạ o
ra sả n phẩ m mong muố n.
Giố ng phả i ổ n đị nh trong bả o quả n và
dễ dàng bả o quả n.
Nguyễ n Quang
Kỹ thuậ t tạ o giố ng
Phân lậ p giố ng trong tự nhiên.
Phân lậ p giố ng trong môi trư ờ ng sả n
xuấ t.
Phân lậ p giố ng trong nhữ ng ố ng giố ng
đã thoái hóa.
Nguyễ n Quang
Nguồ n phân lậ p giố ng
Nguyễ n Quang
Nâng cao chấ t lư ợ ng giố ng
Tạ o khả năng thích nghi củ a giố ng
VSV vớ i điề u kiệ n sả n xuấ t công
nghiệ p.
Làm biế n đổ i hệ thố ng di truyề n tạ o ra
giố ng có chấ t lư ợ ng cao hơ n.
Nguyễ n Quang
Độ t biế n (bằ ng phư ơ ng pháp vậ t lý, hóa họ c)
Nguyễ n Quang
1/31/2013
5
Bả o quả n giố ng VSV
Cấ y truyề n và bả o quả n lạ nh
Bả o quả n giố ng trong lớ p dầ u
Bả o quả n trong đấ t hoặ c cát
Bả o quả n giố ng trong hạ t ngũ cố c
Phư ơ ng pháp lạ nh đông
Bả o quả n giố ng theo phư ơ ng pháp
đông khô
Nguyễ n Quang
Phư ơ ng pháp cấ y truyề n đị nh kỳ
(trên môi trư ờ ng mớ i)
Sử dụ ng thạ ch nghiêng.
Nấ m mố c: cấ y truyề n sau 3 – 6 tháng
Nấ m men – vi khuẩ n: 1 – 2 tháng
Ư u điể m: đơ n giả n, dễ làm.
Như ợ c điể m: tố n công sứ c, thờ i gian,
môi trư ờ ng. Không ổ n đị nh.
Điề u kiệ n: phả i bả o quả n lạ nh.
Nguyễ n Quang
Phư ơ ng pháp giữ giố ng trên
môi trư ờ ng thạ ch có lớ p dầ u khoáng
Sử dụ ng dầ u khoáng như vaselin,
parafin…
Ư u điể m:
Đơ n giả n, hiệ u quả cao.
Môi trư ờ ng không bị mấ t nư ớ c.
Vi sinh vậ t đư ợ c bả o quả n lâu hơ n so vớ i
phư ơ ng pháp cấ y truyề n.
Nguyễ n Quang
Phư ơ ng pháp giữ giố ng trên đấ t, cát
Bả o quả n các VSV tạ o bào tử .
Thờ i gian bả o quả n từ 1 đế n vài năm.
Trư ớ c khi dùng phả i:
Cấ y ria trên môi trư ờ ng agar.
Chọ n các khuẩ n lạ c điể n hình.
Nguyễ n Quang
Phư ơ ng pháp giữ giố ng trên hạ t
Bả o quả n nhữ ng VSV có dạ ng hình
sợ i, sinh bào tử hoặ c không.
Thờ i gian bả o quả n có thể lên tớ i 1
năm.
Nguyễ n Quang
Phư ơ ng pháp lạ nh đông
Phư ơ ng pháp đơ n giả n, VSV giữ đư ợ c
lâu.
Nhiệ t độ trữ lạ nh từ -150C ÷ -200C: 6
tháng cấ y truyề n 1 lầ n.
-300C: 9 tháng
-400C: 1 năm
-500C ÷ -600C: 3 năm
-700C ÷ -800C: 10 năm
Nguyễ n Quang
