Bài giảng Công nghệ lên men - Chương 2: Vi sinh vật trong công nghệ lên men - Bùi Hồng Quân

Nội dung text: Bài giảng Công nghệ lên men - Chương 2: Vi sinh vật trong công nghệ lên men - Bùi Hồng Quân

1. VI SINH V T TRONG CÔNG NGH LÊN MEN Ths. B ùi H ng Quân 09.09.25.24.19/09.17.27.26.25 Email: buihongquan@hui.edu.vn Website: www.buihongquan.tk GBD gi gì n m àu xanh cho quê h ươ ng, xây d ng t ươ ng lai t ch t l ư ng cu c s ng
2. SINH LÝ VI SINH V T Chia làm b n giai on: – Pha lag: làm quen môi tr ưng, kéo dài hay ng n tùy theo gi ng vi sinh v t – Pha log: vi sinh v t phát tri n m nh t ăng sinh kh i nhanh theo c p s 2n – Pha cân b ng: ngu n dinh d ưng b t u c n ki t, s t bào sinh ra b ng s t bào ch t i – Pha suy vong: ngu n dinh d ưng ã c n ki t, ch t th i t ho t ng s ng c a vi sinh v t tích t càng nhi u, s lưng t bào ch t nhi u h ơn s lưng t bào s ng Trong công ngh lên men chúng ta th ưng quan tâm n pha lag và pha cân b ng. Pha lag càng ng n thì quá trình lên men càng nhanh
3. QUÁ TRÌNH LÊN MEN HAI PHA • Pha 1: là pha sinh trưng, thu nh n s n ph m b c 1 – Sinh t ng h p protein và xây d ng t bào – Các t bào tr sinh trưng nhanh và tăng sinh kh i – Bao g m t nhân gi ng và th i gian u quá trình lên men –Sn ph m trao i ch t không có ho c b t u tích t vi s lưng nh . D u hi u chuy n qua pha th hai
4. QUÁ TRÌNH LÊN MEN HAI PHA • Pha 2: tích t các s n ph m trao i ch t, các t bào vi sinh v t tr ưng thành, sinh kh i phát tri n ch m ho c ng ng phát tri n => thu nh n s n ph m b c hai –Bt u gi ng vi sinh v t phát tri n ch m l i – Các s n ph m trao i ch t tích t trong pha này – Môi tr ưng dinh d ưng còn ít ho c b t u c n ki t • Th i k ỳu pha 2: tích t nhi u s n ph m trong môi tr ưng • Th i k ỳ cu i pha 2: – Sinh kh i gi m do t bào t phân – Tích t sn ph m b c 2 ít –Mt s sn ph m l i tr thành ngu n dinh d ưng c a vi sinh vt (gi ng có th ng hóa tr li s n ph m) – Hi n t ưng t bào t phân làm t ăng nh t d ch lên men – Quá trình lên men thu nh n s n ph m b c 2: k t thúc tr ưc th i k ỳ cu i c a pha 2
5. QUÁ TRÌNH LÊN MEN HAI PHA Thu s n ph m b c 2 : • Thu s n ph m b c 2 không n m trong giai on thu sinh kh i mà ph i i th i gian thoát ra môi tr ưng => ch m h ơn • Vi sinh v t luôn có quá trình t phân => thoát ra ngoài môi tr ưng. Mu n thu s n ph m b c 2 ph i i qua giai on vi sinh v t phát tri n sinh kh i c c i • Ch n các iu ki n phát tri n t i ưu c a gi ng vi sinh v t trong pha 1 (n u thu s n ph m b c 2 thì càng c n nghiên cu rút ng n giai on này (pha log)) • Xác nh nh ng iu ki n chuy n ti p t pha 1 sang pha 2 => kh o sát bi n ng c a quá trình lên men • Tìm nh ng nguyên nhân làm gi m hàm l ưng các s n ph m ưc t o thành sau khi ã t m c t i a (t phân, t p nhi m, ng hóa ng ưc l i, )
6. QUÁ TRÌNH LÊN MEN HAI PHA • Pha 1: – Môi tr ưng nhân gi ng giàu các ch t dinh d ưng hơn môi tr ưng lên men – Môi tr ưng nhân gi ng có hàm l ưng ưng th p hơn môi tr ưng lên men • Pha 2: – Thành ph n môi tr ưng nh h ưng n s chuy n ti p t pha 1 sang pha 2 – Thay i thành ph n môi tr ưng dinh d ưng: thay i ho t l c và hình thái c a gi ng – Thay i hình thái: tính ch t t bào
7. QUÁ TRÌNH LÊN MEN HAI PHA • Ph i bi t s n ph m c n thu sinh ra giai on nào c a quá trình nuôi c y • Tìm ra tr ng thái sinh lý c a vi sinh v t cho n ăng su t t o s n ph m t cao nh t và duy trì nó trong th i gian dài • Nhi u tr ưng h p t ra là vi sinh v t t tr ng thái sinh tr ưng phát tri n t i ưu không ng th i cho ra s n ph m v i hi u su t cao
8. VAI TRÒ C A GI NG VI SINH V T • Gi ng óng vai trò quy t nh: –Năng su t sinh h c => gi m chi phí cho qúa trình s n xu t –Ch t l ưng s n ph m lên men –Vn u t ư cho s n xu t –Giá thành s n ph m
9. YÊU C U V GI NG • Cho s n ph m có slưng và ch t l ưng cao h ơn các sn ph m ph khác •Năng su t sinh h c cao •S dng các nguyên li u r ti n, d ki m, ho c ph i hp v i các ngu n ph li u, ph th i công nghi p th c ph m •Sn ph m d thu nh n và tinh s ch • Tính n nh c a gi ng • Tính thích nghi trong iu ki n lên men công nghi p • Tính c nh tranh và c ch , sinh s n và phát tri n mnh •Tc traoi ch t m nh
10. PHÂN L P GI NG – PHÂN L P T NHIÊN •T nhiên là ngu n vô t n thunhn các gi ng vi sinh v t • Nguyên t c c ơ b n: cơ ch t nào thì có mt vi sinh v t phân h y c ơ ch t ó •Năng su t sinh h c không cao • Ch ưa thích nghi s n xu t quy mô công nghi p
11. TI N HÀNH PHÂN L P • Xác nh v trí phân l p gi ng • Môi tr ưng t p trung: lo i d n các vi sinh v t không mong mu n • Môi tr ưng c hi u: ch cho phép vi sinh v t c n phân l p phát tri n • nh danh gi ng c n phân l p
12. PHÂN L P GI NG TRONG NHÀ MÁY •D thích nghi trong iu ki n s n xu t • Cho n ăng su t và ch t l ưng s n ph m sinh h c cao • Trong n ưc th i, ch t th i có mt vi sinh v t c n quan tâm nh t • Phân l p t ươ ng t trong t nhiên
13. HO T HÓA GI NG • Môi tr ưng b i d ưng • Sàng l c gi ng • Rút g n pha lag • Chi u tia t ngo i, laser => không gây t bi n => kích ho t gi ng. Ví d: n m
14. TUY N CH N • Nguyên t c: âuc ócơcht thì ó có vi sinh v t phân gi i c ơ ch t ó •T nhiên: có h gen n nh • Nhà máy: phòng thí nghi m nhà máy, thùng lên men, nưc th i, ch t th i • Ngân hàng gi ng vi sinh v t • Ví d: – Phân l p gi ng Bifidobacteria ng d ng trong s n xu t ch ph m probiotic – Phân l p gi ng Lactococcus lactis ng d ng trong s n xu t ch ph m Bacteriocin – Phân l p gi ng Bacillus subtilis ng d ng trong s n xu t probiotic
15. NÂNG CAO CH T L ƯNG GI NG • Thay i c tính di truy n: – Ph ươ ng pháp di truy n c in – Lai • Ưu im: d th c hi n • Nh ưc im: gi i h n trong loài – Ph ươ ng pháp t o t bào tr n – Gây t bi n • Ưu im: phá v gi i h n loài • Nh ưc im: không nh h ưng • Ph ươ ng pháp hi n i – Ph ươ ng pháp chuy n gen – Ph ươ ng pháp t o dòng
16. HU N LUY N THÍCH NGHI • Nguyên t c: t t c các vi sinh v t có kh năngth ích nghi cao • Hu n luy n thích nghi v i iu ki n s n xu t công nghi p • Ti p c n v i n ăng su t sinh h c cao nh t c a nó trong t nhiên, nh ng y u t nh h ưng nh ư: nhi t , pH, enzyme, •Bt nó ph i thay i quá trình trao i ch t • Hu n luy n thích nghi nâng cao ch t l ưg gi ng • Thay i các y u t to ra tính thích nghi • Tính thích nghi ch bi u hi n khi các y u t tác ng n tính thích nghi ó tn t i (vì tính thích nghi không di truy n) • Ví d: nâng cao bi u hi n gen amylase
17. NGUYÊN LÝ SINH T NG H P TH A VI SINH V T • Quá trình trao i ch t tuân theo nguyên t c kinh t và hài hòa: không t ng h p nh ng ch t quá th a so v i nhu c u phát tri n •Cơ ch sinh t ng h p th a (siêu tng h p): c u trúc không gian ca enzyme vàcơch di truy n
18. Nh ng nguyên t c iu hòa trao i ch t • iu hòa ho t tính enzyme nh s c ch quá trình tng h p c a chính nó • A > B > C > X • ( b) ( c) • Enzyme (a): thay i c u hình không gian khi có mt sn ph m cu i -> gi m b t ho t tính xúc tác • (a) có kh nănggn v i A •Nu X d ư th a => bao vây trung tâm d lp th => trung tâm xúc tác b bi n i => (a) không th gn vi A mà ch gn v i X => (a) không có hi u l c chuy n A thành B => chu i sinh t ng h p X b gián on => X gi m
19. NGUYÊN LÝ SINH T NG H P TH A VI SINH V T •V trí các axít amin trong c u trúc enzyme: –S sai l ch th t sp x p hay s lưng các axít amin n m trong các trung tâm ho t ng –Sthayi axít amin trong trung tâm ki m ch -> m t kh năngkt h p v i ch t ki m ch
20. NH NG PH ƯƠ NG PHÁP GI GI NG THU N CH NG VÀ N NH HO T TÍNH SINH H C Trên môi tr ưng agar: – Ph bi n, ơngin, ti n l i – Th i gian gi gi ng ng n –D mt ho t tính di truy n ban u c a gi ng –Tn nhi u công s c –D nhi m bacteriophage, m t n ưc
21. NH NG PH ƯƠ NG PHÁP GI GI NG THU N CH NG VÀ N NH HO T TÍNH SINH H C • Dưi l p d u khoáng – Ph lênmôitrưng agar ã có vi sinh v t m t l p du khoáng – Th i gian b o qu n là 12 tháng • Trên cát, t – Gi vi sinh v t có bào t • Silicagen và ht ng ũ cc –Tươ ng t
22. NH NG PH ƯƠ NG PHÁP GI GI NG THU N CH NG VÀ N NH HO T TÍNH SINH H C • Gi y l c –Bo qu n vi sinh v t có bào t trong nhi u n ăm – Th i gian ng n h ơn so v i gi gi ng trên cát, t, ng ũ cc • Gelatin • Ph ươ ng pháp l nh sâu –S phát tri n c a vi sinh v t b c ch nhi t lnh sâu
23. NH NG PH ƯƠ NG PHÁP GI GI NG THU N CH NG VÀ N NH HO T TÍNH SINH H C • Ph ươ ng pháp ông khô – Có3 giai on: –Lnh ông (ti n ông khô) –Sy chính –Sy ph