Bài giảng Công nghệ sinh học đại cương: Chương 7 - ThS. Vương Thị Thúy Hằng

Bài giảng "Công nghệ sinh học đại cương" Chương 7 Công nghệ sinh học vi sinh, được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Sơ lược về lịch sử hình thành công nghệ vi sinh; vai trò của vi sinh vật trong tự nhiên và ứng dụng của vi sinh vật; công nghiệp lên men vi sinh; công nghệ tái tổ hợp vi sinh vật. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Công nghệ sinh học đại cương: Chương 7 - ThS. Vương Thị Thúy Hằng CHƯƠNG 7CÔNG NGHỆ SINH HỌC VI SINH NỘI DUNG7.1. Sơ lược về lịch sử hình thành côngnghệ vi sinh7.2. Vai trò của vi sinh vật trong tự nhiênvà ứng dụng của vi sinh vật7.3. Công nghiệp lên men vi sinh7.4. Công nghệ tái tổ hợp vi sinh vật 7.1. SƠ LƯỢC VỀ LỊCH SỬ HÌNH THÀNH CÔNG NGHỆ VI SINH Năm 1677 Lecuvenhoek quan sát thấy vi sinh vật. Schwan (1837) phát hiện vai trò của nấm men trong sản xuấtrượu và bổ sung nấm men làm nhanh lên men. Năm 1857, Pasteur công bố kết quả nghiên cứu lên men sảnxuất axit lactic. Năm 1860, Pasteur đã thông báo môi trường nhân tạo đầu tiêncho nuôi cấy vi sinh vật. Năm 1929, Alexander Fleming đã phát minh ra Penicillin donấm pencillium sản sinh ra có tính kháng vi khuẩn rất mạnh. Trong đại chiến thế giới một loạt các kháng sinh mới nhưStreptomycin, Chloramphenicol, Tetracyclin, v.v... đã được tìmra. Nhờ gây đột biến đã tạo ra hàng loạt các chủng vi sinh vât cóhiệu quả rất cao trong sản xuất kháng sinh công nghiệp. 7.2. VAI TRÒ CỦA VI SINH VẬT TRONG TỰ NHIÊN VÀ ỨNG DỤNG CỦA VI SINH VẬT 7.2.1. Vai trò của vi sinh vật trong tự nhiên - Có lợi: + Vi sinh vật là mắt xích quan trọng trong các chu trình chuyểnhóa vật chất và năng lượng trong tự nhiên + Tham gia vào việc gìn giữ tính bền vững của hệ sinh thái vàbảo vể môi trường 7.2. VAI TRÒ CỦA VI SINH VẬT TRONG TỰ NHIÊN VÀ ỨNG DỤNG CỦA VI SINH VẬT 7.2.1. Vai trò của vi sinh vật trong tự nhiên - Có lợi: + Vi sinh vật là mắt xích quan trọng trong các chu trình chuyển hóavật chất và năng lượng trong tự nhiên + Tham gia vào việc gìn giữ tính bền vững của hệ sinh thái và bảo vểmôi trường- Có hại :+ Gây bệnh cho người ĐV, TV+ VSV là nguyên nhân gây hư hỏng thực phẩm 7.2.2. Vai trò của vi sinh vật ứng dụng - Chuyển hoá các chất hữu cơ thành các loại hoá chất dùngtrong công nghiệp thực phẩm, y tế, công nghệ vật liệu, nănglượng sinh học... - Sản xuất các loại thuốc bảo vệ cây trồng và vật nuôi. - Sản xuất các loại phân bón sinh học và thức ăn chăn nuôi. - Xử lý ô nhiễm môi trường - Chế biến nồng sảnBảng 7.1. Một số sản phẩm của công nghiệp vi sinhBảng 7.1. Một số sản phẩm của công nghiệp vi sinh7.3. CÔNG NGHIỆP LÊN MEN VI SINH7.3.1. Sinh khối vi sinh vật và công nghệ lênmen Sự lên men vi sinh vật có thể được phânloại theo các nhóm chính sau: - Sản xuất các tế bào vi sinh vật (sinhkhối). - Sản xuất các chất trao đổi của vi sinhvật. - Sản xuất các enzyme vi sinh vật. - Sản xuất các sản phẩm tái tổ hợp. Sinh khối vi sinh vật Sinh khối vi sinh vật là các quá trình nuôi cấy vi sinhvật để thu được khối lượng tế bào. - Sinh khối giàu protein dùng làm thực phẩm chongười và thức ăn cho gia súc. - Sinh khối nấm men là những tế bào sống để dùngtrong công nghiệp bánh mì, vi khuẩn lactic có hoạt tínhenzyme tiêu hóa... - Sinh khối cố định đạm làm phân bón vi sinh. - Sinh khối vi khuẩn sinh độc tố để sản xuất thuốc trừsâu vi sinh. - Sinh khối vi sinh vật có hệ enzyme phân giải cácchất hữu cơ xử lý nước thải và ô nhiễm trong bảo vệ môitrường.7.3.2. Quá trình lên men - Môi trường phải được pha chế và khử trùng - Hệ lên men phải vô trùng, và nuôi cấy khởi đầuphải có một số lượng vi sinh vật vừa đủ - Kết thúc quá trình lên men các sản phẩm phải đượctinh sạch và xử lý thêm.7.3.3. Các sản phẩm lên men vi sinh vật7.3.3.1. Lên men rượu Rượu đã được con người sản xuất và sử dụng khoảng6.000 năm trước công nguyên. Có rất nhiều loại rượu và mỗi loại đều có thành phầnvà quy trình sản xuất khác nhau, có thể tạm chia ba loại:Rượu trắng (ethanol), rượu vang (wine) và rượu mùi(liquor).a, Rượu trắng Sản xuất bằng hai phương pháp chính: lên men visinh vật và hóa học. Phương pháp lên men vi sinh vật là chủ yếu. Đây làquá trình lên men rượu của nấm men và một số vi sinh vậtkhác Lên men rượu là quá trình chuyển đường thành rượu,có sự tham gia của nấm men trong điều kiện yếm khí. Phương trình tổng quát như sau: C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + 27 kcal Quy trình sản xuất rượu được thực hiện qua các bướcsau: - Chế biến nguyên liệu thành dịch đường - Lên men biến đường thành rượu - Chưng cất và tinh chế ethanol. Giống được sử dụng chủ yếu trong lên men rượu làcác chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae có tốc độphát triển mạnh và hoạt lực lên men caob, Rượu vang Là rượu lên men từ dịch ép trái cây (nho, dâu, thơm,táo, lê…) với một số chủng nấm men. Rượu vang thu được không qua chưng cất, có hươngvị thơm ngon của trái cây tự nhiên, có độ cồn nhẹ (10-15%)là loại nước giải khát thơm ngon giàu chất bổ dưỡng. Quy trình sản xuất rượu vang đơn giản qua các bướcsau ...