MÔN HỌC CÔNG NGHỆ LÊN MEN

Chia sẻ: Tran Anh Duc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:15

Thêm vào BST

Báo xấu

763
lượt xem 302
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Môn học cung cấp các kiến thức cơ bản về Các quá trình trao đổi chất cơ bản ở vi sinh vật (là cơ sở của các quá trình lên men) ; Điều kiện và ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau lên quá trình lên men ; Điều hòa quá trình lên men ; Một số quá trình lên men phổ biến trong thực tế sản xuất

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: MÔN HỌC CÔNG NGHỆ LÊN MEN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG MÔN HỌC CÔNG NGHỆ LÊN MEN GV: ThS. ĐOÀN THỊ TUYẾT LÊ MÔ TẢ MÔN HỌC Môn học cung cấp các kiến thức cơ bản về Các quá trình trao đổi chất cơ bản ở vi sinh vật (là cơ sở của các quá trình lên men) Điều kiện và ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau lên quá trình lên men Điều hòa quá trình lên men Một số quá trình lên men phổ biến trong thực tế sản xuất 1
MỤC TIÊU MÔN HỌC Sau khi học xong môn này, sinh viên có khả năng hiểu được: - Các bước chính trong một quá trình lên men - Nhu cầu và các yếu tố ảnh hưởng lên một quá trình lên men xét về khía cạnh kỹ thuật và kinh tế. YÊU CẦU ĐỐI VỚI SINH VIÊN - Dự lớp đầy đủ để nắm vững các nội dung quan trọng của môn học - Đọc tài liệu ở nhà để trang bị thêm kiến thức môn học PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ MÔN HỌC • Dự lớp: 10% • Làm bài nhóm, phát biểu xây dựng bài: 30% • Thi cuối kỳ: 60% 2
TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Bùi Ái, 2008. Công nghệ lên men ứng dụng trong công nghệ thực phẩm. Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Thành Phố Hồ Chí Minh. 2. Kiều Hữu Ảnh, 1999. Vi sinh vật học công nghiệp, Nhà xuất bản KH&KT, Hà Nội. 3. Lương Đức Phẩm, 1998. Công nghệ Vi sinh. Nhà xuất bản Nông Nghiệp. 4. Nguyễn Đức Lượng, 2002. Công nghệ vi sinh. Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Thành Phố Hồ Chí Minh. 5. Standbury P. F, Whitaker A., Hall S. J., 1994. Principles of fermentation technology. Reed Educational and Professional Publishing Ltd. NỘI DUNG CHI TIẾT MÔN HỌC Chương Nội dung 1 Mở đầu Những nguyên lý cơ bản trong công 2 nghệ lên men 3 Kỹ thuật và phương pháp chung Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ 4 vi sinh vật ĐỀ TÀI LÀM TIỂU LUẬN 1. Công nghệ sản xuất protein đơn bào 2. Công nghệ sản xuất enzyme 3. Công nghệ sản xuất cồn 4. Công nghệ sản xuất rượu vang 5. Công nghệ sản xuất thuốc trừ sâu sinh học 6. Công nghệ sản xuất phân sinh học 7. Công nghệ sản xuất các chất kháng sinh 8. Công nghệ sản xuất axit axetic 9. Công nghệ sản xuất axit lactic 10. Công nghệ sản xuất axit xitric 11. Công nghệ sản xuất bột ngọt 12. Công nghệ sản xuất chao 13. Công nghệ sản xuất nem chua 14. Công nghệ sản xuất nước mắm 15.Công nghệ sản xuất một số sản phẩm lên men từ thủy sản trên thế giới 16. Công nghệ sản xuất rau, quả muối chua Việt Nam 17.Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ rau, quả ở các nước châu Á 3
YÊU CẦU LÀM TIỂU LUẬN 1. Bài báo cáo gồm: mục lục, lời mở đầu, nội dung đề tài, kết luận, tài liệu tham khảo, phụ lục (nếu có) 2. Tối thiểu 15 trang A4 (file word); font chữ Time New Roman, cỡ chữ 14 3. Thời gian nộp bản báo cáo seminar (dạng word) vào tuần thứ 6 4. SV báo cáo seminar vào tuần thứ 8 BÁO CÁO ĐỀ TÀI • SV tự chuẩn bị laptop • Báo cáo trình bày dạng powerpoint, mỗi nhóm có 10 phút trình bày và 20 phút để trả lời câu hỏi của các nhóm khác và của giảng viên. CHƯƠNG 1 Mở đầu 1. Khái niệm 2. Lịch sử ra đời và sự phát triển của công nghệ lên men 3. Phân loại lên men 4
1. KHÁI NIỆM - Lên men? - Công nghệ lên men? 1. KHÁI NIỆM • Thuật ngữ “lên men” có nguồn gốc từ động từ trong tiếng Latin “fervere” có nghĩa là “làm chín” để mô tả hoạt tính của nấm men trong dịch trích của trái cây hay dịch đường hóa ngũ cốc. • Louis Pastuer đã gọi sự lên men là "sự sống thiếu không khí" ("kị khí", "thiếu oxi”) • Tuy nhiên, thuật ngữ lên men đến nay được hiểu là tất cả các quá trình biến đổi do vi sinh vật thực hiện trong điều kiện yếm khí (thiếu oxi) hay hiếu khí (có oxi) 1. KHÁI NIỆM • Công nghệ lên men là công nghệ phát triển các tế bào trong quy mô lớn với hiệu quả cao. Nó cũng bao gồm quá trình phục hồi sản phẩm 5
Cơ chế chung của một số quá trình lên men quan trọng 2. Lịch sử ra đời và sự phát triển của công nghệ lên men 6
7
2. Lịch sử ra đời và sự phát triển của công nghệ lên men Giai đoạn 1: Giai đoạn trước Pasteur (đến 1865). Con người ứng dụng tiềm năng của VSV sản xuất các sản phẩm khi còn chưa nhận thức được sự tồn tại của chúng trong tự nhiên : + Sản xuất đồ uống chứa rượu như rượu, rượu vang, bia, … + Sản xuất tương, nước mắm… + Sản xuất thực phẩm lên men như muối chua rau quả, ủ chua thức ăn cho gia súc… 2. Lịch sử ra đời và sự phát triển của công nghệ lên men • Tuy một số quá trình được thực hiện ở quy mô rộng rãi, nhưng những sự thành công đó còn phụ thuộc vào sự ngẫu nhiên hay kinh nghiệm của những người thợ giỏi truyền cho các thế hệ sau. • Vai trò của VSV trong sự chuyển hoá các chất hữu cơ chưa được con người biết đến. 2. Lịch sử ra đời và sự phát triển của công nghệ lên men • Giai đoạn 2: Giai đoạn phát triển của công nghiệp lên men tính đến 1940, bao gồm các công trình của Pasteur (1865) về lên men và học thuyết về mầm bệnh, Pasteur cũng đã đề ra phương pháp thanh trùng Pasteur để tiệt trùng rượu nho, bia mà không làm hỏng phẩm chất. Phương pháp này hiện nay có ứng dụng rất lớn. Bởi vậy Pasteur được coi là người sáng lập ra công nghệ vi sinh; Sự phát triển của hóa sinh học với các kiến thức về trao đổi chất trung gian, sự làm chủ ngày càng nhiều hơn đối với các enzyme. 8
2. Lịch sử ra đời và sự phát triển của công nghệ lên men • Việc nghiên cứu và sử dụng các chủng nấm men thuần khiết Saccharomyces carlsbergensis trong sản xuất bia (Emil Christian Hansen, 1883) có thể xem là bước mở đầu cho công nghiệp lên men dựa trên cơ sở khoa học. 2. Lịch sử ra đời và sự phát triển của công nghệ lên men Hình 1.1: Các nhà vi sinh vật học công nghiệp tiền bối 1. Louis Pasteur (1822-1895) 2. Emil Christian Hansen (1842 - 1909) 3. Eduard Buchner (1860- 1917) 2. Lịch sử ra đời và sự phát triển của công nghệ lên men • Năm 1898 Eduard Buchner cũng đã nghiên cứu tác dụng men của nhiều nấm men, đã vạch ra mối liên hệ giữa nấm men và hoá học về men, và ứng dụng hoạt động của nấm men vào sản xuất tiếp giống ngoài. Ông đã nghiền nấm men lấy ra dung dịch có men zymase và cho lên men rượu. Như vậy giai đoạn thứ hai là giai đoạn sử dụng các hoạt tính của VSV- giai đoạn này được đánh dấu bằng việc đặt cơ sở khoa học cho quá trình sản xuất đồ uống chứa rượu. 9
2. Lịch sử ra đời và sự phát triển của công nghệ lên men • Giai đoạn thứ ba: Giai đoạn công nghiệp kháng sinh, hóa chất và sinh tổng hợp điều khiển được tính 1941- 1970, Bao gồm sự xuất hiện của các chất kháng sinh, những tiến bộ về di truyền học trong việc chọn lọc các thể đột biến vi khuẩn, sự nghiên cứu các điều kiện lên men tối ưu, kỹ thuật học lên men, việc tách và tinh chế sản phẩm... • Giai đoạn thứ ba được đặc trưng bởi sự phát triển của một nền công nghiệp VSV độc lập. Người ta đã điều khiển được các quá trình siêu tổng hợp ở VSV và tạo ra được hàng loạt các chủng đột biến ở VSV. Nhờ các thành tựu này mà người ta đã sản xuất ở quy mô lớn mì chính, lysine và nhiều loại amino acid khác. 2. Lịch sử ra đời và sự phát triển của công nghệ lên men 2. Lịch sử ra đời và sự phát triển của công nghệ lên men • Giai đoạn thứ tư: (giai đoạn hiện nay) được đánh dấu bằng sự phát hiện ra các enzyme cắt giới hạn restrictase và các plasmid với sự gắn các gene lạ mang các thông tin tổng hợp các protein đặc biệt vào một cơ thể đã trở thành một phương pháp thông dụng và sự kiểm soát ngày càng tốt hơn sự biểu hiện của các gene này. 10
3. Phân loại lên men Dựa vào kỹ thuật nuôi cấy Dựa vào cách nạp liệu + thu sản phẩm Gián đoạn Liên tục Bán liên tục Dựa vào thành phần đồng nhất của canh trường Bề mặt (nổi) Bề sâu (chìm) Bán rắn Dựa vào sản phẩm chính 3. Phân loại lên men (Dựa vào kỹ thuật nuôi cấy) • Lên men gián đoạn: Vi sinh vật được nuôi cố định trong bình lên men với một thể tích môi trường xác định. Vi sinh vật phát triển theo giai đoạn (pha tiềm phát, pha nhân lên chậm, pha logarit, pha cân bằng, pha suy vong) và tạo ra các sản phẩm. Kết thúc quá trình, người ta tiến hành các công đoạn cần thiết để thu lấy sản phẩm. Phương pháp lên men chu kỳ được ứng dụng để sản xuất nhiều hoạt chất quan trọng như amino acid, các chất kháng sinh • Thực hiện theo từng mẻ nên thường có năng suất thấp và chu kỳ sản xuất bị kéo dài 3. Phân loại lên men (Dựa vào kỹ thuật nuôi cấy) • Lên men liên tục: nguyên liệu liên tục vào và sản phẩm lên men liên tục đi ra Lên men liên tục là quá trình nuôi vi sinh vật trong thiết bị được cấu tạo đặc biệt để sao cho khi vật nuôi đã phát triển đến một giai đoạn nào đó thích hợp cho việc lấy đi một thể tích môi trường lên men cùng tế bào và các sản phẩm trao đổi chất của chúng, lại bổ sung đúng một thể tích môi trường dinh dưỡng mới vào bình nuôi cấy, lúc đó ta có được trạng thái cân bằng động. Vi sinh vật trong bình nuôi luôn luôn ở pha logarit. Phương pháp lên men liên tục được ứng dụng để sản xuất protein đơn bào (nấm men) sản xuất acid acetic, ethanol và xử lý nước thải của một số nhà máy. Tuy nhiên do nhiều nguyên nhân nên phương pháp lên men chu kỳ vẫn hay được ứng dụng hơn. 11
3. Phân loại lên men (Dựa vào kỹ thuật nuôi cấy) Lên men liên tục Nuôi cấy vi tảo theo phương pháp liên tục 3. Phân loại lên men (Dựa vào kỹ thuật nuôi cấy) Lên men bán liên tục là quá trình lên men vi sinh vật trong điều kiện xác định. Khi vi sinh vật phát triển trong một thời gian đủ để tạo ra nồng độ sinh khối cần thiết người ta lấy bớt đi một thể tích môi trường bao gồm cả sinh khối, đồng thời bổ sung thêm một thể tích môi trường đã lấy đi. Bằng cách làm như vậy chỉ cần truyền giống một lần vẫn có thể thu hoạch sản phẩm nhiều lần. 12
3. Phân loại lên men (Dựa vào kỹ thuật nuôi cấy) Lên men bề mặt: vi sinh vật phát triển trên bề mặt của môi trường. Phương pháp này thường sử dụng để sản xuất axit citric và một số enzym. Nhược điểm lớn nhất của phương pháp này là tốn kém bề mặt. Tuy nhiên, do đầu tư ít nên chừng mực nào đó vẫn còn sử dụng. 3. Phân loại lên men (Dựa vào kỹ thuật nuôi cấy) • Lên men bán rắn là phương pháp trung gian giữa lên men bề mặt và bề sâu. Hàm lượng nước trong môi trường chiếm khoảng 70% chất khô. Một số enzym hiện nay được sản xuất theo phương pháp này. Người ta cải tiến phương pháp này bằng thiết bị thùng quay nhằm cung cấp đủ oxy cho quá trình lên men và thực hiện luôn khâu sấy khô sau lên men. Điều khó khăn là do sự truyền nhiệt kém của các chất độn nên khó thực hiện tốt khâu thanh trùng 3. Phân loại lên men (Dựa vào kỹ thuật nuôi cấy) • Lên men chìm là phương pháp được sử dụng nhiều nhất. Nó có thể cho phép kiểm soát được toàn bộ quá trình lên men một cách thuận lợi, ít tốn kém mặt bằng. Do hệ thống khuấy trộn tốt nên toàn bộ môi trường nuôi cấy là một hệ thống nhất 13
Thiết bị nuôi cấy chìm 3. Phân loại lên men (Dựa vào sản phẩm chính) • Cơ chế chung của một số quá trình lên men quan trọng Cơ chế chung của một số quá trình lên men quan trọng 14
3. Phân loại lên men (Dựa vào sản phẩm chính) • Lên men etilic • Lên men lactic • Lên men propionic • Lên men formic • Lên men butiric và lên men axeton-butanol • Lên men metan • Lên men axetat • Lên men xenlulozo 15