Bài giảng Công nghệ lên men: Chương 2 - ThS. Bùi Hồng Quân

Chương 2 của Công nghệ lên men giới thiệu về vi sinh vật trong công nghệ lên men. Chương này trình bày một số nội dung chính như: Sinh lý vi sinh vật, quá trình lên men hai pha, vai trò của giống vi sinh vật, yêu cầu về giống, phân lập giống – phân lập tự nhiên,... Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Công nghệ lên men: Chương 2 - ThS. Bùi Hồng QuânVI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHỆ LÊN MEN Ths. Bùi Hồng Quân 09.09.25.24.19/09.17.27.26.25 Email: buihongquan@hui.edu.vn Website: www.buihongquan.tkGBD giữ gìn màu xanh cho quê hương, xây dựng tương lai từ chất lượng cuộc sống SINH LÝ VI SINH VẬTChia làm bốn giai đoạn: – Pha lag: làm quen môi trường, kéo dài hay ngắn tùy theo giống vi sinh vật – Pha log: vi sinh vật phát triển mạnh tăng sinh khối nhanh theo cấp số 2n – Pha cân bằng: nguồn dinh dưỡng bắt đầu cạn kiệt, số tế bào sinh ra bằng số tế bào chết đi – Pha suy vong: nguồn dinh dưỡng đã cạn kiệt, chất thải từ hoạt động sống của vi sinh vật tích tụ càng nhiều, số lượng tế bào chết nhiều hơn số lượng tế bào sốngTrong công nghệ lên men chúng ta thường quan tâm đến pha lag và pha cân bằng. Pha lag càng ngắn thì quá trình lên men càng nhanhQUÁ TRÌNH LÊN MEN HAI PHA• Pha 1: là pha sinh trưởng, thu nhận sản phẩm bậc 1 – Sinh tổng hợp protein và xây dựng tế bào – Các tế bào trẻ sinh trưởng nhanh và tăng sinh khối – Bao gồm từ nhân giống và thời gian đầu quá trình lên men – Sản phẩm trao đổi chất không có hoặc bắt đầu tích tụ với số lượng nhỏ. Dấu hiệu chuyển qua pha thứ hai QUÁ TRÌNH LÊN MEN HAI PHA• Pha 2: tích tụ các sản phẩm trao đổi chất, các tế bào vi sinh vật trưởng thành, sinh khối phát triển chậm hoặc ngừng phát triển => thu nhận sản phẩm bậc hai – Bắt đầu giống vi sinh vật phát triển chậm lại – Các sản phẩm trao đổi chất tích tụ trong pha này – Môi trường dinh dưỡng còn ít hoặc bắt đầu cạn kiệt• Thời kỳ đầu pha 2: tích tụ nhiều sản phẩm trong môi trường• Thời kỳ cuối pha 2: – Sinh khối giảm do tế bào tự phân – Tích tụ sản phẩm bậc 2 ít – Một số sản phẩm lại trở thành nguồn dinh dưỡng của vi sinh vật (giống có thể đồng hóa trở lại sản phẩm) – Hiện tượng tế bào tự phân làm tăng độ nhớt dịch lên men – Quá trình lên men thu nhận sản phẩm bậc 2: kết thúc trước thời kỳ cuối của pha 2 QUÁ TRÌNH LÊN MEN HAI PHAThu sản phẩm bậc 2:• Thu sản phẩm bậc 2 không nằm trong giai đoạn thu sinh khối mà phải đợi thời gian thoát ra môi trường => chậm hơn• Vi sinh vật luôn có quá trình tự phân => thoát ra ngoài môi trường. Muốn thu sản phẩm bậc 2 phải đợi qua giai đoạn vi sinh vật phát triển sinh khối cực đại• Chọn các điều kiện phát triển tối ưu của giống vi sinh vật trong pha 1 (nếu để thu sản phẩm bậc 2 thì càng cần nghiên cứu để rút ngắn giai đoạn này (pha log))• Xác định những điều kiện chuyển tiếp từ pha 1 sang pha 2 => khảo sát biến động của quá trình lên men• Tìm những nguyên nhân làm giảm hàm lượng các sản phẩm được tạo thành sau khi đã đạt mức tối đa (tự phân, tạp nhiễm, đồng hóa ngược lại,…) QUÁ TRÌNH LÊN MEN HAI PHA• Pha 1: – Môi trường nhân giống giàu các chất dinh dưỡng hơn môi trường lên men – Môi trường nhân giống có hàm lượng đường thấp hơn môi trường lên men• Pha 2: – Thành phần môi trường ảnh hưởng đến sự chuyển tiếp từ pha 1 sang pha 2 – Thay đổi thành phần môi trường dinh dưỡng: thay đổi hoạt lực và hình thái của giống – Thay đổi hình thái: tính chất tế bàoQUÁ TRÌNH LÊN MEN HAI PHA• Phải biết sản phẩm cần thu sinh ra ở giai đoạn nào của quá trình nuôi cấy• Tìm ra trạng thái sinh lý của vi sinh vật cho năng suất tạo sản phẩm đạt cao nhất và duy trì nó trong thời gian dài• Nhiều trường hợp đặt ra là vi sinh vật đạt trạng thái sinh trưởng phát triển tối ưu không đồng thời cho ra sản phẩm với hiệu suất caoVAI TRÒ CỦA GIỐNG VI SINH VẬT• Giống đóng vai trò quyết định: –Năng suất sinh học => giảm chi phí cho qúa trình sản xuất –Chất lượng sản phẩm lên men –Vốn đầu tư cho sản xuất –Giá thành sản phẩm YÊU CẦU VỀ GIỐNG• Cho sản phẩm có số lượng và chất lượng cao hơn các sản phẩm phụ khác• Năng suất sinh học cao• Sử dụng các nguyên liệu rẻ tiền, dễ kiếm, hoặc phối hợp với các nguồn phế liệu, phế thải công nghiệp thực phẩm• Sản phẩm dễ thu nhận và tinh sạch• Tính ổn định của giống• Tính thích nghi trong điều kiện lên men công nghiệp• Tính cạnh tranh và ức chế, sinh sản và phát triển mạnh• Tốc độ trao đổi chất mạnh PHÂN LẬP GIỐNG – PHÂN LẬP TỰ NHIÊN• Tự nhiên là nguồn vô tận để thu nhận các giống vi sinh vật• Nguyên tắc cơ bản: cơ chất nào thì có mặt vi sinh vật phân hủy cơ chất đó• Năng suất sinh học không cao• Chưa thích nghi sản xuất quy mô công nghiệp TIẾN HÀNH PHÂN LẬP• Xác định vị trí phân lập giống• Môi trường tập trung: để loại dần các vi sinh vật không mong muốn• Môi trường đặc hiệu: chỉ cho phép vi sinh vật cần phân lập phát triển• Định danh giống cần phân lậpPHÂN LẬP GIỐNG TRONG NHÀ MÁY• Dễ thích nghi trong điều kiện sản xuất• Cho năng suất và chất lượng sản phẩm sinh học cao• Trong nước thải, chất thải có mật độ ...