Nhập môn công nghệ sinh học - Chương 7

Chương 7. Công nghệ lên men - Lên men là sự tích lũy các sản phẩm trao đổi chất hữu ích cho con người trong quá trình nuôi cấy vi sinh vật. Nuôi vi sinh vật với quy mô lớn (10 lit đến 1000000 lit) gọi là sự lên men công nghiệp (industrial fermentation).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nhập môn công nghệ sinh học - Chương 7•Chöông 7COÂNG NGHEÄ LEÂN MEN•I.KHAÙI QUAÙT VEÀ SÖÏ LEÂN MEN CN•II. SÖÏ TAÊNG TRÖÔÛNG CUÛA TEÁ BAØO •JJ•III. DINH DÖÔÕNG VAØ NGUYEÂN LIEÄU• IV. HEÄ THOÁNG THIEÁT BÒ• V. VAÄN HAØNH• VI. LEÂN MEN CITRIC ACID I. KHAÙI QUAÙT VEÀ SÖÏ LEÂN MEN COÂNG NGHIEÄP. 1. Söï leân men.•• Leân men laø söï tích luõy caùc saûn phaåm trao ñoåi chaát höõu ích cho con ngöôøi trong quaù trình nuoâi caáy vi sinh vaät .• - Nuoâi vi sinh vaät vôùi quy moâ lôùn (10 lit ñeán 1.000.000 lít) goïi laø söï leân men coâng nghieäp (industrial fermentation). 2. Öu theá cuûa teá baøo VSV• – Kích thöôùc nhoû, haáp thu nhanh vaø ñoàng hoùa ôû toác ñoä cao.• – Nguoàn nguyeân lieäu ñôn giaûn : pheá phuï phaåm reû tieàn.• – Chuùng coù theå thöïc hieän raát nhieàu caùc phaûn öùng hoaù sinh khaùc nhau.• – Thích öùng vôùi thieát bò cuûa nhaø maùy.• – Deã daøng söû duïng KTDT ñeå taêng saûn löôïng vaø bieán ñoåi saûn phaåm cuoái.• – Coù khaû naêng taïo caùc chaát ñoái quang hay ñoái hình (enantiomer)•3. Sô ñoà toång quaùt vaø bacoâng ñoaïn chính II. SÖÏ TAÊNG TRÖÔÛNG CUÛA TEÁ BAØO• 1. Tæ löôïng (Stoichiometry) cuûa teá baøo• 2. Phaûn öùng taêng tröôûng• 3. Ñoäng hoïc (Kinetics) cuûa söï taêng tröôûng III. NGUOÀN DINH DÖÔÕNG VAØ NGUYEÂN LIEÄU BAN ÑAÀU 1. Moâi tröôøng töï nhieân vaø toång hôïp• 2. Nöôùc.• 3. Nguoàn carbon .• 4. Nguoàn nitrogen.• 5. Caùc nguyeân toá khaùc vaø vitamin. 6. Caùc chaát phaù boït. 1. Moâi tröôøng töï nhieân vaø toång hôïp• Moâi tröôøng töï nhieân phöùc taïp khaùc vôùi moâi tröôøng toång hôïp coù nguoàn goác ñoäng, thöïc vaät, thaønh phaàn hoaù hoïc chính xaùc cuûa caùc vaät lieäu naøy ñeán nay chöa bieát hoaëc xaùc ñònh raát khoù khaên.• Moät soá moâi tröôøng phöùc taïp ñöôïc pha cheá baèng caùch hoaø tan caùc chaát töï nhieân vaø tieáp theo ñöôïc xöû liù baèng thuûy giaûi, laøm trong hay boå sung caùc chaát dinh döôõng, kích thích toá taêng tröôûng hay caùc nguyeân toá vi löôïng. Moâi tröôøng toång hôïp (synthetic) coù thaønh phaàn xaùc ñònh. 2. Nöôùc• Chaát löôïng nöôùc raát quan troïng trong saûn xuaát caùc saûn phaåm töø VSV. Ví duï : röôïu baøu ñaù ngon noåi tieáng cuûa Bình Ñònh chæ coù theå ñöôïc saûn xuaát töø nöôùc suoái BaøuÑaù (baøu coù nghóa moät thuûy vöïc). Trong saûn xuaát vaccine, nguoàn nöôùc phaûi qua• nhieàu coâng ñoaïn laøm tinh saïch, chöng caát 2 laàn roài môùi ñöôïc söû duïng ñeå nuoâi caùc chuûng VSV. Leân men trong moâi tröôøng nöôùc coù öu ñieåm laø ñoä• ñoàng nhaát cao, deã daøng theo doõi pH vaø nhieät ñoä ; nhöôïc ñieåm laø khi chieát suaát saûn phaåm thì tæ leä nöôùc cao gaây toán keùm naêng löôïng vaø thôøi gian. 3. Nguoàn carbon• Trong saûn xuaát töø VSV, nguoàn carbon chuû yeáu laø ñöôøng ñôn nhö glucose, oligosaccharide (lactose, saccharose) ; nhöõng ñöôøng naøy thöôøng töø nguyeân lieäu ban ñaàu laø maät ræ ñöôøng vaø thöôøng ñöôïc xöû liù ñeå coù glucose.4. Nguoàn nitrogenThoâng duïng nhaát laø cung caáp nitrogen voâ côdöôùi daïng muoái ammonium (nhö ammoniumphosphate), nitrogen höõu cô thöôøng ñöôïc cungcaáp nhö amino acid hoaëc saûn phaåm thuûy giaûi töøprotein.a. Nguoàn nitrogen toång hôïp : SA , DAP (Diammoniumphosphate) , ureâ.b. Nguoàn nitrogen töï nhieân : Nöôùc chieát cuûa baép ( cornstup liquor ) , cao baép , coù nhieàu acid amin ( 15 loaïi ) ,Cao naám men,...5. Caùc nguyeân toá khaùc vaø vitamin• Ngoaøi nguoàn C vaø N, moâi tröôøng dinh döôõng caàn ñuû caùc nguyeân toá ña löôïng vaø vi löôïng khaùc nhö P, S, K, Na, Ca, Mg, Fe, Mn, Zn, Co,… Ngoaøi caùc vitamin coù saün trong cô chaát ban ñaàu, trong moät soá quy trình caàn boå sung vitamin nhö biotin. 6. Caùc chaát phaù boït• Trong quaù trình suïc khí, boït taïo ra nhieàu lôùp ngaên caùch khoâng khí. Caùc chaát phaù boït thöôøng duøng laø caùc loaïi daàu : daàu döøa, daàu ñaäu naønh, daàu höôùng döông, daàu haït caûi, daàu caù khoâng coù muøi, daàu silicol 1%. Daàu phaûi ñaït yeâu caàu : hoaït tính phaù boït cao, muøi deã chòu, maøu saùng vaø khoâng coù taïp chaát. IV. HEÄ THOÁNG THIEÁT BÒ• 1. Caùc thieát bò tröôùc leân men.• 2. Nhu caàu oxygen vaø caùc kieåu leân men• 3. Bioreactor (Boàn leân men - fermentor)• 4. Caùc thieát bò sau leân men. Caùc kieåu leân men :• – Leân men beà maët : Moâi tröôøng loûng chöùa trong khay vôùi vôùi chieàu saâu khoâng quaù 5cm vaø teá baøo moïc lôùp treân beà maët tieáp xuùc tröïc tieáp vôùi khoâng khí.• – Nuoâi caáy laéc duøng trong phoøng thí nghieäm, oxygen cung caáp cho moâi tröôøng bò khuaáy troän nhôø maùy laéc.• – Leân men baùn raén : Cô chaát raén aåm ñeå lôùp moûng treân khay.• – Leân men chìm (submerged fermentation) laø kieåu leân men chuû yeáu trong coâng nghieäp. 3. Bioreactor• Bioreactor (fermenter) laø v ...