SlideShare a Scribd company logo
1 of 22
Chöông 7: Sinh khoái teá baøo.
........................................................................................................................................
PHAÀN HAI:
VI SINH COÂNG NGHIEÄP
Trong phaàn naøy chuùng ta seõ tìm hieåu moät soá quaù trình saûn xuaát ñaëc
tröng döôùi taùc duïng cuûa vi sinh vaät. Rieâng caùc coâng ngheä: saûn xuaát
coàn; saûn xuaát bia; saûn xuaát röôïu; saûn xuaát caùc saûn phaåm leân men töø
söõa; saûn xuaát traø, caø pheâ, cacao; saûn xuaát caùc saûn phaåm leân men
truyeàn thoáng ta seõ cuøng tìm hieåu trong “ Coâng ngheä leân men”.
Trong phaàn hai seõ goàm caùc chöông sau:
- Chöông 7: Sinh khoái teá baøo
- Chöông 8: Caùc saûn phaåm leân men
- Chöông 8: Saûn xuaát enzym
...............................................................................................................................................................
Trang 121
Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
CHÖÔNG 7
SINH KHOÁI TEÁ BAØO
Moät trong nhöõng thaønh phaàn khoâng theå thieáu ñöôïc trong böõa aên haøng
ngaøy cuûa con ngöôøi chính laø protein. Con ngöôøi thöôøng söû duïng nguoàn
protein töø ñoäng vaät vaø thöïc vaät. Tuy nhieân, do söï phaùt trieån nhanh veà
daân soá vaø toác ñoä phaùt trieån choùng maët cuûa caùc ñoâ thò khieán ñaát
noâng nghieäp ngaøy caùng giaûm nguoàn löôïng thöïc cho loaøi ngöôøi cuõng
giaûm nhanh. Theo nhieàu soá lieäu ñaõ ñöôïc coâng boá thì khoaûng 2/3 nhaân
loaïi ñang soáng trong naïn ñoùi protein ôû caùc möùc ñoä khaùc nhau.
Ñeå taêng löôïng protein, moät trong caùc phöông thöùc ñang ñöôïc nhieàu nhaø
khoa hoïc nghieân cöùu vaø aùp duïng trong saûn xuaát laø saûn xuaát protein töø
vi sinh vaät ñeå taïo protein cho gia suùc vaø thöùc aên cho ngöôøi.
Öu ñieåm cuûa coâng ngheä saûn xuaát protein töø vi sinh vaät:
- Deã thu hoaïch
- Chieám ít dieän tích trong quaù trình saûn xuaát.
- Toác ñoä saûn xuaát nhanh, hieäu suaát cao..
- Khoâng phuï thuoäc vaøo thôøi tieát.
- Thaønh phaàn caáu taïo vaø giaù trò dinh döôõng coù theå thay ñoåi ñöôïc
Caùc loaøi taûo, naám men, vi khuaån, naám moác coù nhieàu chuûng khoâng
gaây beänh vaø laø nguoàn protein hoaøn thieän coù giaù trò dinh döôõng cao
goàm caùc chaát nhö :
- protein chieám khoaûng 40 – 60% troïng löôïng khoâ;
- caùc acid amin töï do nhö: Alanin, Valin, Histidin, Lysin,….
.................................................................................................................................................................
Trang 122
Chöông 7: Sinh khoái teá baøo.
........................................................................................................................................
- lipid; glucid; vitamin; ….
Coù theå coi sinh khoái teá baøo cuûa vi sinh vaät laø cheá phaåm nhieàu protein
vaø caùc chaát khaùc phuïc vuï cho con ngöôøi.
Protein cuûa vi khuaån vaø naám men coù raát nhieàu tính chaát hoaù lyù vaø
thaønh phaàn gaàn vôùi casein cuûa söõa vaø actin cuûa thòt, laø caùc loaïi protein
toát nhaát. Vaäy ñaây chính laø nguoàn protein coù giaù trò dinh döôõng cao. Tuy
nhieân do taâm lyù vaø thoùi quen söû duïng neân loaøi ngöôøi chæ bieát söû duïng
protein töø ñoäng vaät vaø thöïc vaät. Ñieàu naøy ñaõ gaây nhieàu khoù khaên cho
quaù trình saûn xuaát protein töø vi sinh vaät. Do ñoù, song song vôùi vieäc nghieân
cöùu, saûn xuaát vaø öùng duïng protein sinh vaät laø vieäc chöùng minh vaø
tuyeân truyeàn veà caùc tính chaát cuûa protein vi sinh vaät.
Song song vôùi vieäc saûn xuaát protein töø vi khuaån, naám men vaø naám
moác laø ngaønh coâng nghieäp saûn xuaát vaø khai thaùc taûo. Ñaây laø moät
loaïi thöïc phaåm ñaõ ñöôïc söû duïng töø raát laâu vaø ñaõ ñöôïc chöùng minh veà
haøm löôïng dinh döôõng vaø söï haáp thuï cuûa cô theå con ngöôøi.
Döôùi ñaây laø baûng moâ taû khaû naêng saûn xuaát protein töø vi sinh vaät
treân theá giôùi töø naêm 1976 – 1980 (ngoaïi tröø taûo)
STT Loaïi vi sinh
vaät
Loaïi nguyeân lieäu Coâng suaát (taán /
naêm)
1 Naám men etanol 65.000
n – paraphin 800.000
Sulfit loûng 10.000
Khí – daàu hoûa 100.000
metanol 100.000
2 Vi khuaån etanol 1.000
metanol 201.000
cellulose 20.000
...............................................................................................................................................................
Trang 123
Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
3 Naám moác N - paraphin 200.000
Glucid 14.000
Tuy nhieân trong thöïc teá hieän taïi, protein vi sinh vaät ñöôïc saûn xuaát nhieàu
nhaát laø töø naám men vôùi nguoàn nguyeân lieäu laø ræ ñöôøng hoaëc tinh boät
vaø töø taûo
I. SÖÏ ÑOÀNG HOÙA NGUYEÂN LIEÄU
I.1. Söï ñoàng hoùa carbua hydro:
Nhieàu vi sinh vaät coù khaû naêng söû duïng caùc loaïi alkan (paraphin) baäc
cao vaø metan laøm nguoàn C. Hieän nay nguoàn nguyeân lieäu naøy vaãn coøn
nhieàu. Chæ caàn khoaûng 10% saûn löôïng daàu moû haøng naêm laø ñuû ñeå
saûn xuaát moät löôïng protein phuïc vuï cho soá daân hieän taïi cuûa theá giôùi.
Tuy nhieân chæ nhöõng phaàn daàu moû nhaát ñònh môùi söû duïng ñöôïc trong
coâng ngheä saûn xuaát protein vi sinh vaät. Thoâng thöôøng, caùc alkan vôùi
chieàu daøi C töø 10 – 20 ñöôïc naám men söû duïng nhieàu nhaát. Vieäc nuoâi
naám men vôùi nguoàn nguyeân lieäu laø alkan ñaõ ñöôïc thöïc hieän ôû quy moâ
coâng nghieäp. Caùc saûn phaåm ñöôïc söû duïng cho gia suùc. Khaû naêng söû
duïng cho ngöôøi ñang ñöôïc nghieân cöùu.
Thoâng thöôøng naám men chæ phaùt trieån treân moâi tröôøng n – alkan vaø
alken. Naám moác phaùt trieån treân n – alkan. Vi khuaån phaùt trieån toát treân
alkan maïch thaúng vaø alkan maïch nhaùnh, treân caû khí thieân nhieân vaø
hydrocarbon thôm. Coù treân 60 loaøi vi khuaån khaùc nhau coù khaû naêng söû
duïng khí thieân nhieân ñeå taïo sinh khoái.
I.1.1. Söï ñoàng hoùa alkan:
Vi sinh vaät thöôøng söû duïng: Naám men: hoï Candida (C. utilis, C. tropicalis, C.
guilliermindii). Vi khuaån: Pseudomonas, Flavobacterium, Mycobacterium, Norcadia,
Corynebacterium,..
Nguyeân lieäu: caùc alkan ( C6 – C18) vaø caùc hydrocarbua thôm khaùc.
.................................................................................................................................................................
Trang 124
Chöông 7: Sinh khoái teá baøo.
........................................................................................................................................
Cô cheá : chöa ñöôïc nghieân cöùu roõ.
Teá baøo vi sinh vaät trong moâi tröôøng nuoâi caáy naøy coù maøng teá baøo
daøy hôn vaø coù neáp nhaên, do ñoù cô chaát khoâng tan thöôøng ñöôïc boå sung
vaøo moâi tröôøng giöõ noàng ñoä ôû 2 – 4%, giuùp cho söï haáp thuï cuûa vi sinh
vaät.
Con ñöôøng chính cuûa vieäc phaân huûy alkan laø oxy hoùa noù thaønh caùc
acid beùo töông öùng. Trong ñoù nhoùm metyl taän cuøng ñöôïc oxy hoùa thaønh
nhoùm cacboxyl.. Phaûn öùng naøy ñöôïc khôûi ñaàu bôûi alkanoxygenase vaø
reductase chuyeån ñieän töû töø NADH2 ñeán heä thoáng chuyeån vaän ñieän töû
coù phaân töû löôïng nhoû tham gia vaøo söï oxy hoùa. Sau ñaây laø moät trong
nhöõng sô ñoà döï kieán laø cuûa quaù trình chuyeån bieán alkan thaønh caùc vaät
chaát teá baøo (protein) cuûa moät soá loaïi vi sinh vaät nhö: naám men vaø moät
soá vi khuaån (Corynebacterium, Pseudomonas oleovarans, Pseudomonas putida,..).
Söï oxy hoùa naøy dieãn ra chæ ôû moät ñaàu, do ñoù caùc alkan ñöôïc chuyeån
hoùa thaønh caùc acid beùo coù ñoä daøi töông ñöông. Sau ñoù caùc acid beùo
naøy ñöôïc oxy hoùa tieáp tuïc thaønh acetyl CoA, tham gia vaøo chu trình acid
tricacboxylic taïo ra caùc chaát trung gian vaø naêng löôïng.
...............................................................................................................................................................
Trang 125
Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
O2
H2O
NADH2
NAD
NAD(P)
NAD(P)H2
NAD(P)
NAD(P)H2
H2O
CoA-SH
CH3 (CH2)n CH3
CH3 (CH2)n CH2OH
CH3 (CH2)n CHO
CH3 (CH2)n COOH
Acetyl - CoA
Vaät lieäu teábaøo
alkan - oxygenase
Xytocrom P450
Xytocrom P450 - reductase
alcohol -
dehydrogenase
aldehyd -
dehydrogenase
Chu Trình acid tricacboxylic
vaøsöïtaùi taïo glucose
Con ñöôøng chínhcuûa söïphaân huûy n - alkan
nhôøsöïoxy hoùa taän cuøng vaøcaùc phaûn öùng
trao ñoåi chaât trung gian
Beta - oxy hoùa cuûa acid beùo
Acid beùo baäc khoâng chaün
Propionyl - CoA
COOH
CHH3C
C OHHOOC
CH2
COOH
Metylcitrat
Metyl -
cis -
aconilat
Metylisocitrat
Succinat
Pyruvat
Fumarat
Malat
Oxaloacetat
2H
2H
Vaät lieäu teábaøo
Chutrìnhmetylcitrat - Giaûthuyeát cuûa söï
chuyeån hoùa propionyl - CoA thaønhpyruvat
qua con ñöôøng acid tricacboxylic
Vôùi caùc alkan maïch nhaùnh cuõng coù theå söû duïng ñöôïc, tuy nhieân cô cheá
chöa ñöôïc nghieân cöùu kyõ.
Quaù trình sinh tröôûng:
Caùc hydro cacbua laø nhöõng cô chaát raát giaøu naêng löôïng. Töø 1g alkan
coù theå thu ñöôïc 0.7 – 1g chaát khoâ teá baøo. Thôøi gian theá heä hôi daøi töø 2
– 6 giôø. Coù theå ñaây laø thôøi gian ñeå taïo thaønh caùc enzym boå sung (söï
taùi taïo glucose).
Söï cung caáp oxy:
Löôïng oxy neáu ñöôïc cung caáp ñaåy ñuû seõ giuùp cho quaù trình leân men
dieãn ra nhanh hôn, kinh teá hôn. Ñeå taïo ra 1g chaát teá baøo naám men töø 1g
alkan, caàn khoaûng 1.972g oxy. Coøn neáu ñeå taïo ra 1g chaát teá baøo naám
men töø 2g ñöôøng caàn 0.670g oxy. Töø ñaây ta nhaän thaáy, löôïng oxy caàn söû
.................................................................................................................................................................
Trang 126
Chöông 7: Sinh khoái teá baøo.
........................................................................................................................................
duïng trong quaù trình saûn xuaát protein töø alkan nhieàu gaáp 3 laàn so vôùi quy
trình saûn xuaát töø ñöôøng. Do ñoù caàn phaûi thoâng khí maïnh.
Quaù trình sinh tröôøng cuõng saûn sinh ra löôïng nhieät gaáp 2 laàn so vôùi
duøng nguyeân lieäu laø hydrat carbon, do ñoù caàn phaûi chuù troïng ñeán vieäc
ñieàu hoøa nhieät ñoä vaø vieäc söû duïng caùc chuûng chòu nhieät.
I.1.2. Söï ñoàng hoùa metan vaø metanol:
Coù nhieàu loaøi vi sinh vaät söû duïng metan baét buoäc vaø cuõng coù nhöõng
loaøi ngoaøi metan coøn coù theå söû duïng caû caùc nguoàn carbon khaùc nhö
metanol, dimetyleter vaø ñöôøng. Nhöõng vi sinh vaät söû duïng metan, metylamin
hoaëc dimetyleter ñöôïc goïi laø methylotroph (dinh döôõng metyl).
Döôùi ñaây laø moät soá loaïi vi sinh vaät methylotroph:
- Söû duïng metan baét buoäc: Methylomonas methanica, Methylococcus capsulatus.
- Söû duïng metanol: Candida boidinii, Pichio pinus, …..
Söï trao ñoåi chaát cuûa caùc cô theå methylotroph chöa ñöôïc tìm hieåu ñaày
ñuû, bôûi chæ môùi gaàn ñaây ngöôøi ta môùi phaân laäp ñöôïc vi khuaån thuaàn
khieát coù khaû naêng ñoàng hoùa metan vaø metanol. Chu trình chuyeån hoùa
ñöôïc giaû thieát laø xaûy ra nhö hình döôùi ñaây. Söï oxy hoùa ñöôïc duøng
vaøo vieäc taïo naêng löôïng vaø caùc saûn phaåm höõu cô trung gian. Hieäu
suaát thu ñöôïc khaù cao: 1g vaät chaát teá baøo thu ñöôïc töø 1g metan. 20 –
30% metan ñöôïc oxy hoùa ñeán CO2 ñeå thu naêng löôïng.
Metan laø nguoàn nguyeân lieäu reû tieàn, deã tìm. Tuy nhieân ñaây laø chaát ôû
daïng khí chính vì vaäy, vieäc cung caáp cô chaát cho caùc teá baøo ôû daïng nuoâi
chìm laø raát khoù khaên. Theâm vaøo ñoù laø vieäc nhu caàu cao veà oxy ñeå
phuïc vuï cho quaù trình oxy hoùa metan (coù tính khöû maïnh), ñaõ laøm cho quaù
trình saûn xuaát protein theo phöông phaùp duøng cô chaát laø metan theâm khoù
khaên.
Vi khuaån söû duïng metan coù thôøi gian theá heä töø 3 – 5 giôø, hieäu suaát
ñaït khoaûng 100%. Do khaû naêng ñöa oxy vaøo dòch huyeàn phuø teá baøo
...............................................................................................................................................................
Trang 127
Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
ñaäm ñaëc laø raát khoù khaên, vì theá ñaõ coù nhöõng coâng trình nghieân cöùu
söû duïng hoãn hôïp oxy – metan (coù boå sung theâm CO2 vaø N2) ñeå ñöa oxy
vaøo dòch leân nuoâi caáy deã daøng hôn. Tuy nhieân caàn traùnh khaû naêng taïo
thaønh hoãn hôïp gaây noå. Theâm vaøo ñoù, neân tuaàn hoaøn doøng khí suïc
vaøo dung dòch ñeå naâng cao möùc ñoä söû duïng cô chaát.
Ngoaøi ra, coù theå duøng metanol, Tuy nhieân metanol ñaét hôn nhieàu laàn so
vôùi metan, hieäu suaát teá baøo thu ñöôïc cuõng thaáp hôn. Tuy nhieân do khaû
naêng hoøa tan nhanh vaø deã daøng trong nöôùc neân coù theå söû duïng ôû
noàng ñoä cao (2 – 3%). Nhu caàu oxy trong quaù trình saûn xuaát cuõng thaáp
hôn, do ñoù giaûm bôùt ñöôïc khoù khaên trong vieäc ñöa oxy vaøo dòch huyeàn
phuø ñaäm ñaëc teá baøo. Trong quaù trình söû duïng metanol, vi sinh vaät ñoàng
hoùa chuû yeáu thuoäc gioáng naám men. Ñaây laø nhöõng gioáng vi sinh vaät coù
kích thöôùc teá baøo lôùn hôn vi khuaån, do ñoù vieäc taùch teá baøo trôû neân deã
daøng hôn.
O2
H2O
NADH2
NAD
NAD(P)
NAD(P)H2
NAD(P)
NAD(P)H2
H2O
Metan -
oxygenase
Xytocrom
metanol -
dehydrogenase
aldehyd -
dehydrogenase
Sô ñoåphaân giaûi metan (con ñöôøng giaûñònh)
CH4
CH3OH
HCHO
HCOOH
CO2
NAD(P)
NAD(P)H2
söïñoàng hoùa metan (coáñònh
HCHO) qua chu trình
ribulozomonophosphat
Fructozo - 6 - phosphat
Fructozo - 1,6 - diphosphat
Triozo - phosphat
vaät chaát teábaøo
söïñoàng hoùa metan
(coáñònh HCHO vaøCO2)
qua chu trình serin
serin
Serin - hydroxymetyl - transferase
phosphoenolpyruvat
(PEP
Malat
Malyl - CoA
Glyoxylat
Glyxin
Acetyl
CoA
PEP - Cacboxylase
CO2
.................................................................................................................................................................
Trang 128
Chöông 7: Sinh khoái teá baøo.
........................................................................................................................................
Ngoaøi ra, vieäc söû duïng caùc alkan daïng khí chuoãi ngaén coù trong khí moû
nhö etan, propan, butan dieãn ra khoâng thoâng qua caùc vi khuaån ñoàng hoùa
metan maø qua caùc quaàn theå hoãn hôïp coù khaû naêng ñoàng hoùa nhö:
Mycobacterium, Nocardia, Pseudomonas,…
1 I.1.3. Sô ñoà saûn xuaát naám men:
Quy trình saûn xuaát naám men töø hydrocacbua goàm caùc giai ñoaïn sau:
- Chuaån bò moâi tröôøng dinh döôõng
- Nhaân gioáng vaø leân men
- Taùch vaø röûa sinh khoái naám men.
- Saáy khoâ
Caùc chuûng gioáng ñöôïc choïn löïa theo nguyeân lyù sau:
- Coù khaû naêng söû duïng toát nguoàn hydrocarbon duøng laøm nguyeân
lieäu saûn xuaát
- Sinh tröôûng nhanh trong thôøi gian ngaén, cho saûn löôïng cao, khoâng ñoøi
hoûi caùc yeáu toá sinh tröôûng boâ sung.
- Coù thaønh phaàn hoùa hoïc vaø ñieàu kieän nuoâi caáy oån ñònh, coù haøm
löôïng protein cao, chöùa ñaày ñuû caùc acid amin caàn thieát, khoâng coù
ñoäc toá.
- Ñöôïc ñoäng vaät ñoàng hoùa toát.
Trong ñoù caùc chuûng naám men thuoäc gioáng Candida ñöôïc löu yù nhieàu
nhaát: Candida tropicalis, Candida guilliermondii, Candida robusta, Candida pellidulose,….Khi
nuoâi caùc chuûng naøy trong phoøng thí nghieäm trong ñieàu kieän suïc khí,
ngöôøi ta nhaän thaáy raèng treân moâi tröôøng n – parafin, caùc chuûng naøy cho
hieäu suaát sinh khoái ñeán 85 – 100% (troïng löôïng khoâ cuûa naám men so vôùi
löôïng parafin ñöôïc duøng), haøm löôïng protein trong sinh khoái khoâ vaøo
khoaûng 50%.
Moâi tröôøng söû duïng trong nuoâi caáy naám men laø :
...............................................................................................................................................................
Trang 129
Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
- n – parafin : 12,5 kg - superphosphat: 2,7 kg
- amonisunphat: 0,45 kg - dd NH3 25%: 4 kg
- KCl: 0,56 kg - MgSO4 : 0,28 kg
- Nöôùc cho tôùi 1000 kg
Cuøng vôùi moâi tröôøng n – parafin tinh khieát, coù theå söû duïng daàu moû
thoâ laøm nguyeân lieäu saûn xuaát protein töø naám men. Maëc daàu ñaây laø
nguoàn nguyeân lieäu töông ñoái reû, tuy nhieân laïi ñoøi hoûi quy trình taåy röûa
phöùc taïp do coù nhieàu chaát naám men khoâng ñoàng hoùa ñöôïc coù laãn trong
nguyeân lieäu.
Sô ñoà sau giôùi thieäu quy trình saûn xuaát naám men töø daàu moû thoâ vaø
töø parafin tinh khieát:
• Saûn xuaát naám men töø daàu moû:
1. Daàu thoâ ñaõ loaïi boû heát parafin ñöôïc söû duïng laøm nguyeân lieäu:
tieàn xöû lyù nguyeân lieäu
2. Cho naám men vaøo vaø leân men
3. Ly taâm, röûa baèng nöôùc.
4. Laøm khoâ
5. Xöû lyù baèng dung moâi (sau ñoù caàn thu hoài dung moâi)
6. Röûa baèng nöôùc.
7. Laøm khoâ, ñoùng goùi.
• Saûn xuaát naám men töø parafin tinh khieát:
1. Parafin ñöôïc ñem ñi leân men.
2. Ly taâm, röûa baèng nöôùc
3. Laøm khoâ, ñoùng goùi
.................................................................................................................................................................
Trang 130
Chöông 7: Sinh khoái teá baøo.
........................................................................................................................................
I.2. Söï ñoàng hoùa hydrat carbon:
Trong thöïc teá saûn xuaát hieän taïi, nguoàn nguyeân lieäu ñöôïc söû duïng
nhieàu nhaát trong coâng ngheä saûn xuaát protein töø vi sinh vaät laïi laø hydrat
carbon. Chuû yeáu laø caùc loaïi hydrat carbon sau:
- Pheá phaåm cuûa ngaønh coâng nghieäp ñöôøng: ræ ñöôøng, baõ mía, caën
ræ ñöôøng, nöôùc röûa thoâ.
- Caùc loaïi quaû chöùa nhieàu ñöôøng : chaø laø
- Nöôùc thaûi cuûa xí nghieäp söõa coù chöùa lactose
- Dòch kieàm sunfit chöùa pentose, hexose, dòch thuûy phaân goã vaø caën
- Caùc thöïc vaät giaøu tinh boät: khoai lang, saén khoai taây,..
- Caùc thöïc vaät giaøu cellulose: rôm raï
Ñaây laø nhöõng cô chaát coù baûn chaát phöùc taïp. Trong ñoù coù chöùa caùc
acid höõu cô, caùc nguoàn N, P, S,.. , caùc yeáu toá sinh tröôûng. Thaønh phaàn
chính taát nhieân laø caùc nguoàn carbon khaùc nhau. Do thaønh phaàn carbon ña
daïng, neân quaù trình sinh tröôûng cuûa vi sinh vaät trong caùc moâi tröôøng naøy
thöôøng laø sinh tröôûng keùp hoaëc ña sinh tröôûng . Ñeå ñaït hieäu quaû cao
thöôøng neân keùo daøi thôøi gian löu cô chaát trong quaù trình leân men (4 – 8
giôø) vaø neáu coù theå thì boå sung cô chaát nhieàu laàn.
I.2.1. Ñoàng hoùa ræ ñöôøng:
Quaù trình ñoàng hoùa naøy ñöôïc öùng duïng nhieàu trong saûn xuaát naám
men baùnh mì vaø leân men röôïu. Saûn phaåm naám men taïo thaønh hoaøn
toaøn khoâng ñoäc ñoái vôùi cô theå con ngöôøi.
Caùc vi sinh vaät ñöôïc söû duïng: Candida utilis, Candida tropicalis, Saccharomyces.
I.2.2. Ñoàng hoùa dòch kieàm sunfit vaø dòch thuûy phaân
goã:
Ñaây laø nguyeân lieäu chöùa caùc pentose, laø caùc pheá phaåm cuûa ngaønh
coâng nghieäp cellulose (taïi Vieät Nam : trong coâng ngheä saûn xuaát giaáy).
Trong quaù trình saûn xuaát, goã ñöôïc naáu vôùi cancibisunfit. Luùc naøy lignin
...............................................................................................................................................................
Trang 131
Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
chuyeån hoùa thaønh muoái canci cuûa acid lignin sunforic vaø caùc hemicellulose
bò phaân giaûi thaønh caùc monosaccharid.
NADH2 NADNAD(P)
NAD(P)H2
Söïñoàng hoùa xylose bôûi Candidautilis
Xylitol D- Xylulose
D- Xylulose 5- phosphat
D - Ribulose 5-phosphat
D - Xylose
ATP
ADP
D - Ribose 5-phosphat
Glycerinaldehyd - 3- phospho
C3Fructose - 6 - phosphat
Fructose - 6 - phosphat C7C4
C2C3
C2
Trung bình cöù saûn xuaát töø khoaûng 100 taán goã thì seõ thaûi ra 1000m
3
dòch kieàm sunfit. Trong dòch naøy chöùa khoaûng 40 taán ñöôøng vaø 60 taán
acid ligninsunforic. Thaønh phaàn cuûa dòch kieàm ôû moãi loaïi caây khaùc nhau
cuõng khaùc nhau. Caùc caây laù baûn seõ taïo ra dòch kieàm sunfit chöùa nhieàu
pentose, coøn caùc caây laù kim taïo ra dòch kieàm sunfit chöùa nhieàu hexose.
Caùc pentose khoù coù theå duøng leân men röôïu, do ñoù dòch kieàm cuûa caùc
caây laù baûn ñöôïc söû duïng ñeå saûn xuaát protein vi sinh vaät. Coøn caùc
hexose do deã leân men, neân tröôùc tieân ñöôïc söû duïng ñeå leân men röôïu, vaø
phaàn baõ röôïu môùi ñöôïc duøng ñaå saûn xuaát sinh khoái teá baøo. Caùc vi sinh
vaät ñöôïc löïa choïn kyõ ñeå coù theå deã daøng ñoàng hoùa caùc pentose coù
trong dòch kieàm sulfit.
Trong caùc thaønh phaàn cuûa dòch kieàm sunfit coù moät chaát chieám tyû leä
raát cao nhöng laïi khoâng ñöôïc naám men söû duïng ñoù laø acid ligninsunforic.
(chieám khoaûng 60% trong toång soá caùc chaát höõu cô). Ñoàng thôøi trong dòch
kieàm sunfit cuõng chöùa moät löôïng lôùn SO2 – laø chaát kieàm haõm hoaït ñoäng
cuûa vi sinh vaät. Do ñoù dòch kieàm sulfit noùng caàn phaûi ñöôïc thoâng khí
.................................................................................................................................................................
Trang 132
Chöông 7: Sinh khoái teá baøo.
........................................................................................................................................
tröôùc khi nuoâi caáy ñeå loaïi boû yeáu toá kieàm haõm. Song song ñoù cuõng
caàn phaûi boå sung theâm muoái amon vaø PO4
3-
, ñieàu chænh pH veà 5 tröôùc
khi leân men.
Vi sinh vaät söû duïng trong saûn xuaát sinh khoái teá baøo trong moâi tröôøng
naøy laø: Candida utilis, Candida tropicalis – Ñaây laø nhöõng loaïi coù khaû naêng
ñaëc bieät laø phaân giaûi pentose. Hieäu suaát vaøo khoaûng 50%.
I.2.3. Ñoàng hoùa tinh boät vaø cellulose:
Caùc naám men khoâng coù chöùa caùc enzym coù khaû naêng phaân giaûi
caùc polysaccharid daïng naøy, thoâng thöôøng caùc loaïi naám sôïi ñöôïc söû
duïng cho muïc ñích naøy. Do naám sôïi coù chöùa amylase vaø cellulose.
Thôøi gian sinh tröôûng cuûa naám moác chaäm hôn so vôùi naám men. Thôøi
gian nhaân ñoâi laø 10 giôø hoaëc laâu hôn. Haøm löôïng protein thaáp hôn
(khoaûng 30%). Saûn phaåm thuûy phaân cuûa naám moác thöôøng ñöôïc naám
men söû duïng, do ñoù naám men vaø naám moác thöôøng ñöôïc nuoâi phoái hôïp
vôùi nhau.
Vieäc cheá ngöï sih tröôûng oån ñònh cuûa caùc quaàn heå hoãn hôïp coøn gaëp
raát nhieàu khoù khaên. Caùc cô theå phaûi toàn taïi ôû moät tyû leä xaùc ñònh ñoái
vôùi nhau ñeå ñaûm baûo quaù trình phaân giaûi vaø taïo thaønh saûn phaåm môùi.
Moät soá loaïi naám moác thöôøng söû duïng:
- Taïo vò: Morchella (M. crassipes, M. esculenta,..)
- Taïo protein nhôø nuoâi phoái hôïp giöõa Trichoderma viride vôùi Candida utilis
hoaëc Saccharomyces treân nguyeân lieäu chöùa cellulose (rôm raï ñöôïc xöû lyù
baèng NaOH)
- Taïo protein nhôø nuoâi phoái hôïp giöõa Endomycopsis fibuliger vôùi Candida
utilis treân nguyeân lieäu chöùa nhieàu tinh boät.
- Taïo protein nhôø nuoâi phoái hôïp giöõa Cellulomonas vôùi vi khuaån
Alcaligenes spec. treân nguyeân lieäu chöùa nhieàu cellulose (ví duï : baõ mía)
...............................................................................................................................................................
Trang 133
Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
I.3. Söï coá ñònh CO2 töï döôõng:
Trong quaù trình coá ñònh CO2 coù hai quy trình coù yù nghóa ñoái vôùi vi sinh vaät
hoïc coâng nghieäp:
- Söï coá ñònh CO2 hoùa toång hôïp vôùi hydro laø nguoàn naêng löôïng döôùi
taùc duïng cuûa vi khuaån hydro
- Söï coá ñònh CO2 quang hôïp nhôø taûo.
I.3.1. Söï oxy hoùa hydro:
Caùc loaøi vi khuaån coù khaû naêng oxy hoùa hydro coøn ñöôïc goïi laø vi
khuaån noå do coù khaû naêng oxy hoùa hydro ôû daïng khí vaø töø ñoù taïo ra
naêng löôïng. Chuùng söû duïng naêng löôïng naøy ñeå ñoàng hoùa CO2.
Caùc loaøi vi khuaån tieâu bieåu:
- Hydrogenomonas : H. facilis, H. eutropha
- Norcadia opaca
Quaù trình saûn xuaát protein baèng phöông phaùp naøy ñang ñöôïc nghieân
cöùu
Quy trình nuoâi caáy caàn chuù yù caùc ñieàu sau:
- Hình thaønh dung dòch dinh döôõng vôùi haønh phaàn nhö sau: H2 70%; O2
20% ; CO2 10%. Trong ñoù H2 vaø O2 coù theå sinh ra nhôø ñieän phaân
nöôùc trong noài leân men.
- Thôøi gian theá heä laø khoaûng 3,5 ñeán 6 giôø.
- Vieäc nuoâi caáy lieân tuïc chöa ñaït ñöôïc theo yù muoán.
- Löôïng O2 cho vaøo ñöôïc giôùi haïn..
.................................................................................................................................................................
Trang 134
Chöông 7: Sinh khoái teá baøo.
........................................................................................................................................
I.3.2. Söï quang hôïp:
OHC
HC OH
H2C
Trioza - 3 phosphat
Fructoza - 6- phosphat
Ribuloza - 1,5 - diphosphat
Pyruvat
Acid 3 - phosphogliceric
Vaät lieäu teábaøo
Nhöõng phaûnöùng chínhcuûa quang hôïp
O P
OHHC
HC OH
H2C O P
CHHO
C O
H2C OH
OHHC
HC OH
H2C O P
C O
H2C O P
COOH
HC OH
H2C O P
ATP
CO2
ATP
NADPH2
Fd- Reductaza
NADP
Feredoxin (Fd)
Chlorophil P700
Heäthoáng saùng I
AÙnh saùng
700 nm
Chlorophil aII
Heäthoáng saùng II
<680 nm2e-
H+
1/2O2
H2O
e-
Nhaän e-
vaøQ
e-
Plastoquinon
Cytocrom f
Plastocyanin
ADP
ATP
ADP
ATP
Söï quang hôïp ñöôïc öùng duïng trong quaù trình nuoâi taûo. Thoâng thöôøng
saûn löôïng protein taûo treân 1 hecta coù theå ñaït ñöôïc 10 – 15 taán moät naêm.
Ñieàu kieän moâi tröôøng: caàn phaûi coù aùnh saùng maët trôøi maïnh, keùo
daøi ñeå taïo ñuû naêng löôïng aùnh saùng cho taûo.Caùc loaïi taûo thöôøng söû
duïng: Chlorella, Scenedesmus, Spirulina maxima.
Quaù trình nuoâi taûo khoâng chæ taïo thaønh protein maø coøn hình thaønh
quaù trình laøm saêch nöôùc thaûi moät caùch töï nhieân, do ñoù coøn ñöôïc öùng
duïng trong kyõ thuaät moâi tröôøng.
Quaù trình nuoâi taûo khoâng ñöôïc öùng duïng trong noài leân men do vieäc
chieáu saùng nhaân taïo quaù ñaét tieàn vaø quaù phieàn phöùc veà maët kyõ
thuaät.
Cô cheá cuûa quaù trình quang hôïp naøy laø chu trình Calvin. Nhôø caùc saéc
toá coù treân taûo maø caùc teá baøo caûm nhaän ñöôïc söï böùc xaï cuûa aùnh
...............................................................................................................................................................
Trang 135
Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
saùng, chuyeån hoùa vaø coá ñònh CO2 , khöû CO2 thaønh caùc saûn phaåm höõu
cô.
II. COÂNG NGHEÄ SAÛN XUAÁT SINH KHOÁI TEÁ BAØO:
II.1. Saûn xuaát naám men töø ræ ñöôøng:
Ræ ñöôøng laø moät trong nhöõng nguyeân lieäu ñöôïc öùng duïng nhieàu nhaát
treân theá giôùi ñeå saûn xuaát naám men.
Chuûng naám men ñöôïc söû duïng nhieàu nhaát laø Saccharomyes cerevisiea. Trong
thaønh phaàn naám men thöôøng coù tro chieám 6 – 9% (trong ñoù khoaûng 50%
laø P2O5.; 40% laø K2O coøn laïi laø MgO; CaO; SiO2; Na2O ; SO3). Do ñoù trong
thaønh phaàn cuûa dung dòch dinh döôõng nuoâi caáy naám men cuõng phaûi coù
caùc löôïng muoái khoaùng töông öùng.
Trong saûn xuaát khi söû duïng ræ ñöôøng mía thöôøng boå sung theâm caùc
muoái kali vaø muoái amon nhö: amoni sunfat, ure, amoni hydroxyt, (NH4)2HPO4 .
Dung dòch muoái khoaùng caàn boå sung taêng daàn trong quaù trình leân men,
nhöng caàn boå sung heát tröôùc khi keát thuùc leân men 3 – 4 giôø. Ngoaøi caùc
muoái khoaùng, glucid, hôïp chaát nitô, coøn caàn phaûi theâm moät löôïng vitamin
nhaát ñònh ñeå kích thích quaù trình sinh tröôûng cuûa naám men nhö: biotin, acid
pantotenic, inositon,…
Trong quaù trình nuoâi caáy caàn ñaûm baûo caùc yeáu toá khaùc nhö: nhieät
ñoä, pH, noàng ñoä ñöôøng, noàng ñoä caùc chaát khaùc vaø löôïng oxy hoøa tan.
- Thoâng thöôøng naám men phaùt trieån toát ôû pH khoaûng 4,5 – 5. Neáu söû
duïng amonisunphat laøm nguoàn nitô, naám men seõ söû duïng NH4
+
vaø
giaûi phoùng HSO4
-
laøm giaûm pH cuûa dòch leân men. Coøn khi söû duïng
ure laøm nguoàn nitô, pH seõ taêng daàn giuùp vi sinh vaät phaùt trieån toát.
Thoâng thöôøng trong giai ñoaïn ñaàu cuûa quy trình saûn xuaát ngöôøi ta
khoáng cheá pH ô 4,2 – 4,5 ñeå haïn cheá bò nhieãm, cuoái giai ñoaïn leân
men thaønh phaåm caàn taêng ñoä pH leân 4,8 – 5,2 ñeå taïo maøu saùng
ñeïp.
.................................................................................................................................................................
Trang 136
Chöông 7: Sinh khoái teá baøo.
........................................................................................................................................
- Löôïng ræ ñöôøng ñöôïc boå sung töø töø ñeå haïn cheá quaù trình hình
thaønh röôïu, naâng cao hieäu suaát teá baøo sinh khoái.
- Löôïng oxy hoøa tan caàn cung caáp 1m
3
khoâng khí cho 1m
3
dòch leân men
trong 1 phuùt, do ñoù caàn boá trí giaøn suïc khí coù ñuïc loã nhoû döôùi ñaùy
thuøng. Nhieàu xí nghieäp ñaõ taêng aùp suaát khoâng khí thoåi vaøo thuøng
leân men vôùi muïc ñích taêng löôïng oxy cung caáp cho naám men; tuy
nhieân phöông thöùc naøy ñoøi hoûi thieát bò chòu aùp, toán nhieàu naêng
löôïng cho vieäc neùn khoâng khí. Ngoaøi ra cuõng coù theå söû duïng H2O2
do naám men coù enzym catalase, nhöng phöông phaùp naøy coù giaù
thaønh raát cao.
Kyõ thuaät saûn xuaát:
N u o âi c a áy t r o n g P T N
N h a ân g io án g t h e á h e ä B
L y t a âm
L a øm
la ïn h
d u n g d òc h m u o ái k h o a ùn g P h a c h e á m o âi t r ö ô øn g
C h ö ùa m o âi t r ö ô øn g
N h a ân g io án g t r u n g g ia n
T h u øn g le ân m e n
t h a øn h p h a åm
L y t a âm
L a øm
la ïn h
Ñ o ùn g g o ùi
B a ûo q u a ûn
la ïn h m e n
e ùp
S ô ñ o à q u y tr ì n h s a ûn x u a át m e n b a ùn h m ì
L o ïc k h u n g b a ûn
L o ïc c h a ân k h o ân g
R ö ûa t r o än m e n
• Tieàn xöû lyù ræ ñöôøng:
Muïc ñích: loaïi boû taïp chaát, dieät caùc vi sinh vaät taïp nhieãm vaø ñieàu
chænh noàng ñoä thích hôïp.
...............................................................................................................................................................
Trang 137
Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
Ræ ñöôøng thöôøng coù noàng ñoä 75 – 90
0
Brix. Ñöôïc pha loaõng ñeán noàng
ñoä 40 – 50
0
Brix. Söû duïng acid H2SO4 ñeå haï pH xuoáng 4,5, ñun noùng ôû
90
0
C trong 30 phuùt vaø khuaáy troän . Sau ñoù laøm laïnh. Loïc trong. Quaù
trình loïc söû duïng thieát bò loïc khung baûn.
• Nhaân gioáng trong phoøng thí nghieäm:
Muïc ñích : taïo moät löôïng gioáng ñaït veà chaát löôïng vaø soá löôïng ñeå
phuïc vuï cho saûn xuaát coâng nghieäp.
Quaù trình naøy dieãn ra qua nhieàu giai ñoaïn.
Giai ñoaïn ñaàu coù tieán trình nhö sau:
+ Töø oáng gioáng thaïch nghieâng nhaân gioáng voâ truøng sang
moâi tröôøng loûng, nuoâi caáy ôû nhieät ñoä 25 – 28
0
C trong 24 –
48 h.
+ Sau ñoù tieáp tuïc nhaân gioáng ôû quy moâ lôùn hôn.
+ Luùc ñaàu nuoâi tónh, sau nuoâi treân maùy laéc.
+ Moâi tröôøng dinh döôõng ñöôïc boå sung theâm nitô.
Sau chuyeån gioáng sang caùc fermentor chöùa caùc moâi tröôøng ñaõ ñöôïc
thanh truøng, laøm nguoäi. Quaù trình nuoâi caáy luùc naøy ñöôïc suïc khí nheï, tuy
nhieân khoâng boå sung theâm moâi tröôøng dinh döôõng.
Trong quaù trình nhaân gioáng thu ñöôïc men gioáng theá heä A. Men naøy ñöôïc
nhaân leân thaønh men gioáng theá heä B (men naûy choài, men döï tröõ,..). Men
gioáng theá heä B ñöôïc ly taâm taùch ra söõa men vaø baûo quaûn laïnh ôû 2 – 4
0
C
ñeå chuaån bò saûn xuaát men thöông phaåm.
• Leân men trong ñieàu kieän saûn xuaát:
- Men thöông phaåm ñöôïc phaùt trieån trong nhöõng thuøng nuoâi caáy lôùn.
Thuøng ñöôïc thanh truøng, cho nöôùc, ræ ñöôøng vaø dung dòch muoái
.................................................................................................................................................................
Trang 138
Chöông 7: Sinh khoái teá baøo.
........................................................................................................................................
khoaùng. Caùc chaát naøy seõ ñöôïc boå sung taêng daàn trong quaù trình
leân m en ñeå ñaûm baûo löôïng ræ ñöôøng ñaït 30
0
Baume.
- Trong suoát quaù trình leân men, khí ñöôïc suïc vaøo lieân tuïc. Thoâng
thöôøng 1kg men ñöôïc cung caáp khoaûng 16m
3
khoâng khí. Vaäy caàn
4000m
3
khoâng khí trong 1 giôø cho 7000kg ræ ñöôøng.
- Khi keát thuùc dòch leân men thöôøng ñaït 2,5 – 3,5
0
Balling, pH laø 5 – 5,5 ;
noàng ñoä röôïu laø 0,03 – 0,05%. Möùc ñoä suïc khí giaûm xuoáng trong giôø
noâi caáy cuoái cuøng.
- Thôøi gian nuoâi caáy men thöông phaåm phuï thuoäc vaøo nhieàu nhaân toá
khaùc nhau, nhöng noùi chung vaøo khoaûng 12 giôø.
- Sau khi ñaït ñöôïc men thöông phaåm, dòch leân men ñöôïc laøm laïnh nhanh
xuoáng khoaûng 8 – 9
0
C, ly taâm vaø röûa nöôùc vaøi laàn. Trong coâng
nghieäp thöôøng söû duïng heä thoáng ly taâm taùch vôùi coâng suaát 20 –
30m
3
/h ñeå taùch men döôùi daïng söõa men. Söõa men ñöôïc röûa theâm
vaøi laàn cho saïch roài eùp qua loïc khung baûn hoaëc maùy loïc chaân
khoâng hình troáng quay.
- Cuoái cuøng men ñöôïc eùp khuoân (haøm löôïng chaát khoâ khoaûng 27 –
30%), ñoùng goùi, baûo quaûn laïnh; hoaëc ñöôïc saáy khoâ (ñoä aåm
khoaûng 8 – 10%).
- Men eùp toát coù maøu xaùm nhaït, muøi vò ñaëc tröng, khoâng ñaéng, caáu
taïo chaët cheõ, deã beû gaõy, khoâng chaûy nhaõo trong 40 giôø.
II.1. Saûn xuaát vaø thu nhaän taûo:
Hieän nay treân theá giôùi taûo ñaõ trôû thaønh thöông phaåm vaø ñöôïc öùng
duïng roäng raõi trong chaên nuoâi, trong thöïc phaåm vaø trong coâng ngheä vi
sinh vaät. Trong taûo coù chöùa nhieàu vitamin A, vitamin B, trong taûo töôi coøn
coù vitamin C, vitamin B, vitamin K, acid nicotinic, acid pantoneic, biotin,….Tröôùc
ñaây ngöôøi ta söû duïng nhieàu Chlorella, nhöng sau naøy Spirulina ñaõ chieám
daàn öu theá do noù coù nhöõng öu ñieåm sau:
...............................................................................................................................................................
Trang 139
Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
- Voøng ñôøi ngaén: trong phoøng thí nghieäm khoaûng 1 ngaøy, trong ñieàu
kieän baùn töï nhieân khoaûng 3 – 5 ngaøy. Do ñoù coù theå thu hoaïch quanh
naêm.
- Toác ñoä sinh tröôûng cao.
- Hieäu suaát söû duïng naêng löôïng cao.
- Naêng suaát nuoâi troàng cao: coù theå ñaït saûn löôïng trung bình 25.000 kg/
ha/ naêm trong ñoù löôïng protein laø 15.000kg.
- Coù xu höôùng noåi leân treân maët nöôùc, tuï taäp laïi moät choã. Ñoàng
thôøi coù kích thöôùc lôùn (daøi khoaûng 0,25 – 0,5 mm) neân deã daøng thu
hoaïch baèng caùch vôùt vaø loïc. Trong khi ñoù Chlorella coù kích thöôùc
khoaûng 0,0001 mm, neân phaûi thu hoaïch baèng phöông thöùc ly taâm..
- Chöùa nhieàu protein vaø caùc acid amin khoâng thay theá hôn caùc loaïi taûo
khaùc; giaøu vitamin , nhaát laø vitamin B12 ; Heä soá tieâu hoùa laø 84% (so
vôùi Chlorella laø 50%). Chöa thaáy coù bieåu hieän cuûa ñoäc toá.
Phöông phaùp nuoâi caáy:
Tuøy theo hoaøn caûnh cuûa töøng nöôùc maø coù phöông thöùc nuoâi caáy
khaùc nhau.
Moät soá ví duï:
- ÔÛ Nhaät Baûn: nuoâi thuû coâng ñôn giaûn taïi ao hoà nhö sau: troän phaân,
nöôùc tieåu suùc vaät vôùi baõ caù, theâm canciphosphat, ñaát. Ñaäy kín, uû
töø 10 – 20 ngaøy. Gaïn laáy nöôùc trong, pha theâm 20 – 30 laàn nöôùc laøm
moâi tröôøng nuoâi caáy taûo.
- Taïi Myõ, nuoâi Chlorella theo phöông thöùc coâng nghieäp nhö sau: Taûo
ñöôïc nuoâi trong caùc oáng baèng chaát deûo hình chöõ U coù ñöôøng kính
1,2 m, daøi 21 m. Ñoä cao toái ña cuûa moâi tröôøng trong oáng laø 6,25cm.
Khí CO2 ñöôïc bôm vaøo moâi tröôøng. Khoái moâi tröôøng luoân ñöôïc tuaàn
hoaøn nhôø bôm khaùc. Naêng löôïng maët trôøi ñöôïc bieán thaønh nhieät
.................................................................................................................................................................
Trang 140
Chöông 7: Sinh khoái teá baøo.
........................................................................................................................................
naêng ôû trong oáng ñeå duy trì nhieät ñoä laø 26
0
C. Vôùi thôøi tieát toát coù
theå ñaït naêng suaát laø 11g / m
3
/ ngaøy.
- Taïi Ñöùc, taûo Scenedesmus ñöôïc nuoâi trong nhöõng beå troøn ngoaøi trôøi.
Moâi tröôøng ñöôïc khuaáy troän baèng cô khí.
- Taïi Phaùp, Mehico nuoâi caáy taûo Spirulina trong beå coù laép caùc heä
thoáng oáng khí. Thieát bò naøy cho pheùp coù theå khuaáy troän ñeàu vaø
boå sung CO2 baèng nhöõng oáng daãn töø nguyeân lieäu xoáp.
Noùi chung, caùc phöông thöùc nuoâi taûo ñang ñöôïc nghieân cöùu vaø xaây
döïng sao cho ngaøy moät hoaøn thieän hôn , ñeå coù theå ñöa vaøo phöông
thöùc coâng nghieäp phuïc vuï cho con ngöôøi.
Quy trình coâng ngheä nuoâi caáy vaø thu nhaän taûo coù theå toùm taét laïi
caùc böôùc nhö sau:
- Nuoâi caáy.
- Laøm ñaëc sô boä: söû duïng löôùi ñaëc bieät laøm ñaäm ñaëc sinh khoái töø
0,1g / lít ñeán 10g / lít
- Loïc baèng troïng löïc vaø chaân khoâng
- Phaù vôõ teá baøo giuùp cho ñoä dính cuûa saûn phaåm giaûm, neân deã
taïo thaønh doøng sinh khoái maø ta coù theå vaän chuyeån baèngnhöõng
bôm thoâng thöôøng.
- Saáy khoâ baèng maùy saáy thuøng quay.
- Nghieàn nhoû
- Ñoùng goùi.
Thoâng thöôøng caùc beå nuoâi taûo ñöôïc laøm phaúng, troøn hoaëc laø
nhöõng nhöõng maùng phaúng uoán khuùc. Nhöõng thieát bò nuoâi taûo coù caùc
heä thoáng laät ñaûo nhaèm haïn cheá söï laéng cuûa teá baøo vaø ñöa teá baøo
luoân luoân trôû laïi beà maët ñöôïc chieáu saùng. Dòch huyeàn phuø taûo ñöôïc
cho chaûy qua nhöõng maët phaúng thích hôïp trong beå nuoâi vaø ñöôïc bôm
...............................................................................................................................................................
Trang 141
Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
ngöôïc trôû laïi. Theâm vaøo ñoù, phaûi ñaûm baûo söï chieáu saùng thích hôïp vaø
löôïng CO2 toái öu khoaûng 4 – 5%.
Taïi Vieät Nam, taûo môùi chæ baét ñaàu ñöôïc nuoâi vôùi muïc ñích xöû lyù moâi
tröôøng vaø hieän môùi chæ ñöôïc nghieân cöùu ñeå ñöa vaøo coâng ngheä thöïc
phaåm theo quy moâ phoøng thí nghieäm.
Ngoaøi ra , trong quaù trình thu nhaän sinh khoái teá baøo ta khoâng theå khoâng
tính ñeán söï hieän dieän cuûa rong. Rong bieån ñöôïc nuoâi trong moâi tröôøng töï
nhieân vôùi soá löôïng khaù lôùn vôùi muïc ñích cung caáp agar – agar, acid alginat,
manitol,.. cho coâng nghieäp thöïc phaåm cuõng nhö cho caùc ngaønh coâng
nghieäp khaùc. Tuy nhieân ñoù laø caùc sinh vaät ña baøo neân ta seõ khoâng
nhaéc ñeán ôû phaïm vi baøi naøy.
.................................................................................................................................................................
Trang 142

More Related Content

Similar to Vsv chuong7

cách làm bánh mì thổ nhĩ kỳ (kebab) | WWW.banhmithonhiky.VN
cách làm bánh mì thổ nhĩ kỳ (kebab)  | WWW.banhmithonhiky.VNcách làm bánh mì thổ nhĩ kỳ (kebab)  | WWW.banhmithonhiky.VN
cách làm bánh mì thổ nhĩ kỳ (kebab) | WWW.banhmithonhiky.VNKebab Torki Viet Nam
 
Công nghệ sản xuất bơ
Công nghệ sản xuất bơCông nghệ sản xuất bơ
Công nghệ sản xuất bơPham Van Linh
 
Khảo Sát Tình Hình Thiếu Máu Của Các Bệnh Nhân Điều Trị Tại Bệnh Viện Đa Khoa...
Khảo Sát Tình Hình Thiếu Máu Của Các Bệnh Nhân Điều Trị Tại Bệnh Viện Đa Khoa...Khảo Sát Tình Hình Thiếu Máu Của Các Bệnh Nhân Điều Trị Tại Bệnh Viện Đa Khoa...
Khảo Sát Tình Hình Thiếu Máu Của Các Bệnh Nhân Điều Trị Tại Bệnh Viện Đa Khoa...NuioKila
 
Brochure vien uong review (1)
Brochure vien uong   review (1)Brochure vien uong   review (1)
Brochure vien uong review (1)tuongkhoapham
 
Brochure vien uong murad
Brochure vien uong   muradBrochure vien uong   murad
Brochure vien uong muradtuongkhoapham
 
VSV-k10.pdf
VSV-k10.pdfVSV-k10.pdf
VSV-k10.pdfoPhng20
 
Bài Giảng Bệnh Bò Điên
Bài Giảng Bệnh Bò Điên Bài Giảng Bệnh Bò Điên
Bài Giảng Bệnh Bò Điên nataliej4
 
VIÊM TUY CẤP _ CHẨN ĐOÁN VÀ ĐIỀU TRỊ
VIÊM TUY CẤP _ CHẨN ĐOÁN VÀ ĐIỀU TRỊVIÊM TUY CẤP _ CHẨN ĐOÁN VÀ ĐIỀU TRỊ
VIÊM TUY CẤP _ CHẨN ĐOÁN VÀ ĐIỀU TRỊSoM
 
Thiet ke phan xuong san xuat mut jam dua
Thiet ke phan xuong san xuat mut jam duaThiet ke phan xuong san xuat mut jam dua
Thiet ke phan xuong san xuat mut jam duasangkute912
 
Nguyen ly mot so phan ung sinh hoa
Nguyen ly mot so phan ung sinh hoaNguyen ly mot so phan ung sinh hoa
Nguyen ly mot so phan ung sinh hoavisinhyhoc
 
Sản Phẩm Vision - Những ưu thế vượt trội của sản phẩm Vision
Sản Phẩm Vision - Những ưu thế vượt trội của sản phẩm VisionSản Phẩm Vision - Những ưu thế vượt trội của sản phẩm Vision
Sản Phẩm Vision - Những ưu thế vượt trội của sản phẩm VisionLe Cuong
 
Đóng góp của ngành Công nghệ sinh học Việt Nam vào nền kinh tế tri thức: Thực...
Đóng góp của ngành Công nghệ sinh học Việt Nam vào nền kinh tế tri thức: Thực...Đóng góp của ngành Công nghệ sinh học Việt Nam vào nền kinh tế tri thức: Thực...
Đóng góp của ngành Công nghệ sinh học Việt Nam vào nền kinh tế tri thức: Thực...Kien Thuc
 
CÁC BỆNH LÝ TUYẾN YÊN VÀ THƯỢNG THẬN THƯỜNG GẶP
CÁC BỆNH LÝ TUYẾN YÊN VÀ THƯỢNG THẬN THƯỜNG GẶPCÁC BỆNH LÝ TUYẾN YÊN VÀ THƯỢNG THẬN THƯỜNG GẶP
CÁC BỆNH LÝ TUYẾN YÊN VÀ THƯỢNG THẬN THƯỜNG GẶPSoM
 
ảnh hưởng của nhiệt độ, độ mặn đến sự phát triển, tỷ lệ sống của trứng và ấu ...
ảnh hưởng của nhiệt độ, độ mặn đến sự phát triển, tỷ lệ sống của trứng và ấu ...ảnh hưởng của nhiệt độ, độ mặn đến sự phát triển, tỷ lệ sống của trứng và ấu ...
ảnh hưởng của nhiệt độ, độ mặn đến sự phát triển, tỷ lệ sống của trứng và ấu ...nataliej4
 
Làm phân ủ thật đơn giản
Làm phân ủ thật đơn giảnLàm phân ủ thật đơn giản
Làm phân ủ thật đơn giảnLoc Nguyen
 

Similar to Vsv chuong7 (20)

cách làm bánh mì thổ nhĩ kỳ (kebab) | WWW.banhmithonhiky.VN
cách làm bánh mì thổ nhĩ kỳ (kebab)  | WWW.banhmithonhiky.VNcách làm bánh mì thổ nhĩ kỳ (kebab)  | WWW.banhmithonhiky.VN
cách làm bánh mì thổ nhĩ kỳ (kebab) | WWW.banhmithonhiky.VN
 
Công nghệ sản xuất bơ
Công nghệ sản xuất bơCông nghệ sản xuất bơ
Công nghệ sản xuất bơ
 
Khảo Sát Tình Hình Thiếu Máu Của Các Bệnh Nhân Điều Trị Tại Bệnh Viện Đa Khoa...
Khảo Sát Tình Hình Thiếu Máu Của Các Bệnh Nhân Điều Trị Tại Bệnh Viện Đa Khoa...Khảo Sát Tình Hình Thiếu Máu Của Các Bệnh Nhân Điều Trị Tại Bệnh Viện Đa Khoa...
Khảo Sát Tình Hình Thiếu Máu Của Các Bệnh Nhân Điều Trị Tại Bệnh Viện Đa Khoa...
 
Vsv chuong8
Vsv chuong8Vsv chuong8
Vsv chuong8
 
Kehoachbuaanlamsan
KehoachbuaanlamsanKehoachbuaanlamsan
Kehoachbuaanlamsan
 
Brochure vien uong review (1)
Brochure vien uong   review (1)Brochure vien uong   review (1)
Brochure vien uong review (1)
 
Vsv chuong5
Vsv chuong5Vsv chuong5
Vsv chuong5
 
Brochure vien uong murad
Brochure vien uong   muradBrochure vien uong   murad
Brochure vien uong murad
 
VSV-k10.pdf
VSV-k10.pdfVSV-k10.pdf
VSV-k10.pdf
 
Lợi Ích Của Việc Ăn Chay
Lợi Ích Của Việc Ăn ChayLợi Ích Của Việc Ăn Chay
Lợi Ích Của Việc Ăn Chay
 
Bài Giảng Bệnh Bò Điên
Bài Giảng Bệnh Bò Điên Bài Giảng Bệnh Bò Điên
Bài Giảng Bệnh Bò Điên
 
Đề tài: Tình trạng dinh dưỡng, thiếu máu, nhiễm ký sinh trùng đường ruột
Đề tài: Tình trạng dinh dưỡng, thiếu máu, nhiễm ký sinh trùng đường ruộtĐề tài: Tình trạng dinh dưỡng, thiếu máu, nhiễm ký sinh trùng đường ruột
Đề tài: Tình trạng dinh dưỡng, thiếu máu, nhiễm ký sinh trùng đường ruột
 
VIÊM TUY CẤP _ CHẨN ĐOÁN VÀ ĐIỀU TRỊ
VIÊM TUY CẤP _ CHẨN ĐOÁN VÀ ĐIỀU TRỊVIÊM TUY CẤP _ CHẨN ĐOÁN VÀ ĐIỀU TRỊ
VIÊM TUY CẤP _ CHẨN ĐOÁN VÀ ĐIỀU TRỊ
 
Thiet ke phan xuong san xuat mut jam dua
Thiet ke phan xuong san xuat mut jam duaThiet ke phan xuong san xuat mut jam dua
Thiet ke phan xuong san xuat mut jam dua
 
Nguyen ly mot so phan ung sinh hoa
Nguyen ly mot so phan ung sinh hoaNguyen ly mot so phan ung sinh hoa
Nguyen ly mot so phan ung sinh hoa
 
Sản Phẩm Vision - Những ưu thế vượt trội của sản phẩm Vision
Sản Phẩm Vision - Những ưu thế vượt trội của sản phẩm VisionSản Phẩm Vision - Những ưu thế vượt trội của sản phẩm Vision
Sản Phẩm Vision - Những ưu thế vượt trội của sản phẩm Vision
 
Đóng góp của ngành Công nghệ sinh học Việt Nam vào nền kinh tế tri thức: Thực...
Đóng góp của ngành Công nghệ sinh học Việt Nam vào nền kinh tế tri thức: Thực...Đóng góp của ngành Công nghệ sinh học Việt Nam vào nền kinh tế tri thức: Thực...
Đóng góp của ngành Công nghệ sinh học Việt Nam vào nền kinh tế tri thức: Thực...
 
CÁC BỆNH LÝ TUYẾN YÊN VÀ THƯỢNG THẬN THƯỜNG GẶP
CÁC BỆNH LÝ TUYẾN YÊN VÀ THƯỢNG THẬN THƯỜNG GẶPCÁC BỆNH LÝ TUYẾN YÊN VÀ THƯỢNG THẬN THƯỜNG GẶP
CÁC BỆNH LÝ TUYẾN YÊN VÀ THƯỢNG THẬN THƯỜNG GẶP
 
ảnh hưởng của nhiệt độ, độ mặn đến sự phát triển, tỷ lệ sống của trứng và ấu ...
ảnh hưởng của nhiệt độ, độ mặn đến sự phát triển, tỷ lệ sống của trứng và ấu ...ảnh hưởng của nhiệt độ, độ mặn đến sự phát triển, tỷ lệ sống của trứng và ấu ...
ảnh hưởng của nhiệt độ, độ mặn đến sự phát triển, tỷ lệ sống của trứng và ấu ...
 
Làm phân ủ thật đơn giản
Làm phân ủ thật đơn giảnLàm phân ủ thật đơn giản
Làm phân ủ thật đơn giản
 

More from Tran Viet

Vsv 01 mo_dau
Vsv 01 mo_dauVsv 01 mo_dau
Vsv 01 mo_dauTran Viet
 
Tai lieu tham khao
Tai lieu tham khaoTai lieu tham khao
Tai lieu tham khaoTran Viet
 
Nhan biet vsv
Nhan biet vsvNhan biet vsv
Nhan biet vsvTran Viet
 
Kiem tra vsv
Kiem tra vsvKiem tra vsv
Kiem tra vsvTran Viet
 
Chuong 1 thiet bi
Chuong 1 thiet biChuong 1 thiet bi
Chuong 1 thiet biTran Viet
 
C2 rickettsia
C2 rickettsiaC2 rickettsia
C2 rickettsiaTran Viet
 
C 6 tao giong vsv
C 6 tao giong vsvC 6 tao giong vsv
C 6 tao giong vsvTran Viet
 
C 5 vsv trong tp
C 5 vsv trong tpC 5 vsv trong tp
C 5 vsv trong tpTran Viet
 
C 4 qua trinh chuyen_hoa
C 4 qua trinh chuyen_hoaC 4 qua trinh chuyen_hoa
C 4 qua trinh chuyen_hoaTran Viet
 
C 3 qua trinh sinh ly
C 3 qua trinh sinh lyC 3 qua trinh sinh ly
C 3 qua trinh sinh lyTran Viet
 

More from Tran Viet (20)

Vsv chuong9
Vsv chuong9Vsv chuong9
Vsv chuong9
 
Vsv chuong6
Vsv chuong6Vsv chuong6
Vsv chuong6
 
Vsv chuong4
Vsv chuong4Vsv chuong4
Vsv chuong4
 
Vsv chuong1
Vsv chuong1Vsv chuong1
Vsv chuong1
 
Vsv 01 mo_dau
Vsv 01 mo_dauVsv 01 mo_dau
Vsv 01 mo_dau
 
Tai lieu tham khao
Tai lieu tham khaoTai lieu tham khao
Tai lieu tham khao
 
Nhan biet vsv
Nhan biet vsvNhan biet vsv
Nhan biet vsv
 
Kiem tra vsv
Kiem tra vsvKiem tra vsv
Kiem tra vsv
 
Chuong 1 thiet bi
Chuong 1 thiet biChuong 1 thiet bi
Chuong 1 thiet bi
 
C2 xa khuan
C2 xa khuanC2 xa khuan
C2 xa khuan
 
C2 virut
C2 virutC2 virut
C2 virut
 
C2 vikhuan
C2 vikhuanC2 vikhuan
C2 vikhuan
 
C2 tao
C2 taoC2 tao
C2 tao
 
C2 rickettsia
C2 rickettsiaC2 rickettsia
C2 rickettsia
 
C2 nam men
C2 nam menC2 nam men
C2 nam men
 
C1 modau
C1 modauC1 modau
C1 modau
 
C 6 tao giong vsv
C 6 tao giong vsvC 6 tao giong vsv
C 6 tao giong vsv
 
C 5 vsv trong tp
C 5 vsv trong tpC 5 vsv trong tp
C 5 vsv trong tp
 
C 4 qua trinh chuyen_hoa
C 4 qua trinh chuyen_hoaC 4 qua trinh chuyen_hoa
C 4 qua trinh chuyen_hoa
 
C 3 qua trinh sinh ly
C 3 qua trinh sinh lyC 3 qua trinh sinh ly
C 3 qua trinh sinh ly
 

Vsv chuong7

  • 1. Chöông 7: Sinh khoái teá baøo. ........................................................................................................................................ PHAÀN HAI: VI SINH COÂNG NGHIEÄP Trong phaàn naøy chuùng ta seõ tìm hieåu moät soá quaù trình saûn xuaát ñaëc tröng döôùi taùc duïng cuûa vi sinh vaät. Rieâng caùc coâng ngheä: saûn xuaát coàn; saûn xuaát bia; saûn xuaát röôïu; saûn xuaát caùc saûn phaåm leân men töø söõa; saûn xuaát traø, caø pheâ, cacao; saûn xuaát caùc saûn phaåm leân men truyeàn thoáng ta seõ cuøng tìm hieåu trong “ Coâng ngheä leân men”. Trong phaàn hai seõ goàm caùc chöông sau: - Chöông 7: Sinh khoái teá baøo - Chöông 8: Caùc saûn phaåm leân men - Chöông 8: Saûn xuaát enzym ............................................................................................................................................................... Trang 121
  • 2. Vi sinh thöïc phaåm ........................................................................................................................................ CHÖÔNG 7 SINH KHOÁI TEÁ BAØO Moät trong nhöõng thaønh phaàn khoâng theå thieáu ñöôïc trong böõa aên haøng ngaøy cuûa con ngöôøi chính laø protein. Con ngöôøi thöôøng söû duïng nguoàn protein töø ñoäng vaät vaø thöïc vaät. Tuy nhieân, do söï phaùt trieån nhanh veà daân soá vaø toác ñoä phaùt trieån choùng maët cuûa caùc ñoâ thò khieán ñaát noâng nghieäp ngaøy caùng giaûm nguoàn löôïng thöïc cho loaøi ngöôøi cuõng giaûm nhanh. Theo nhieàu soá lieäu ñaõ ñöôïc coâng boá thì khoaûng 2/3 nhaân loaïi ñang soáng trong naïn ñoùi protein ôû caùc möùc ñoä khaùc nhau. Ñeå taêng löôïng protein, moät trong caùc phöông thöùc ñang ñöôïc nhieàu nhaø khoa hoïc nghieân cöùu vaø aùp duïng trong saûn xuaát laø saûn xuaát protein töø vi sinh vaät ñeå taïo protein cho gia suùc vaø thöùc aên cho ngöôøi. Öu ñieåm cuûa coâng ngheä saûn xuaát protein töø vi sinh vaät: - Deã thu hoaïch - Chieám ít dieän tích trong quaù trình saûn xuaát. - Toác ñoä saûn xuaát nhanh, hieäu suaát cao.. - Khoâng phuï thuoäc vaøo thôøi tieát. - Thaønh phaàn caáu taïo vaø giaù trò dinh döôõng coù theå thay ñoåi ñöôïc Caùc loaøi taûo, naám men, vi khuaån, naám moác coù nhieàu chuûng khoâng gaây beänh vaø laø nguoàn protein hoaøn thieän coù giaù trò dinh döôõng cao goàm caùc chaát nhö : - protein chieám khoaûng 40 – 60% troïng löôïng khoâ; - caùc acid amin töï do nhö: Alanin, Valin, Histidin, Lysin,…. ................................................................................................................................................................. Trang 122
  • 3. Chöông 7: Sinh khoái teá baøo. ........................................................................................................................................ - lipid; glucid; vitamin; …. Coù theå coi sinh khoái teá baøo cuûa vi sinh vaät laø cheá phaåm nhieàu protein vaø caùc chaát khaùc phuïc vuï cho con ngöôøi. Protein cuûa vi khuaån vaø naám men coù raát nhieàu tính chaát hoaù lyù vaø thaønh phaàn gaàn vôùi casein cuûa söõa vaø actin cuûa thòt, laø caùc loaïi protein toát nhaát. Vaäy ñaây chính laø nguoàn protein coù giaù trò dinh döôõng cao. Tuy nhieân do taâm lyù vaø thoùi quen söû duïng neân loaøi ngöôøi chæ bieát söû duïng protein töø ñoäng vaät vaø thöïc vaät. Ñieàu naøy ñaõ gaây nhieàu khoù khaên cho quaù trình saûn xuaát protein töø vi sinh vaät. Do ñoù, song song vôùi vieäc nghieân cöùu, saûn xuaát vaø öùng duïng protein sinh vaät laø vieäc chöùng minh vaø tuyeân truyeàn veà caùc tính chaát cuûa protein vi sinh vaät. Song song vôùi vieäc saûn xuaát protein töø vi khuaån, naám men vaø naám moác laø ngaønh coâng nghieäp saûn xuaát vaø khai thaùc taûo. Ñaây laø moät loaïi thöïc phaåm ñaõ ñöôïc söû duïng töø raát laâu vaø ñaõ ñöôïc chöùng minh veà haøm löôïng dinh döôõng vaø söï haáp thuï cuûa cô theå con ngöôøi. Döôùi ñaây laø baûng moâ taû khaû naêng saûn xuaát protein töø vi sinh vaät treân theá giôùi töø naêm 1976 – 1980 (ngoaïi tröø taûo) STT Loaïi vi sinh vaät Loaïi nguyeân lieäu Coâng suaát (taán / naêm) 1 Naám men etanol 65.000 n – paraphin 800.000 Sulfit loûng 10.000 Khí – daàu hoûa 100.000 metanol 100.000 2 Vi khuaån etanol 1.000 metanol 201.000 cellulose 20.000 ............................................................................................................................................................... Trang 123
  • 4. Vi sinh thöïc phaåm ........................................................................................................................................ 3 Naám moác N - paraphin 200.000 Glucid 14.000 Tuy nhieân trong thöïc teá hieän taïi, protein vi sinh vaät ñöôïc saûn xuaát nhieàu nhaát laø töø naám men vôùi nguoàn nguyeân lieäu laø ræ ñöôøng hoaëc tinh boät vaø töø taûo I. SÖÏ ÑOÀNG HOÙA NGUYEÂN LIEÄU I.1. Söï ñoàng hoùa carbua hydro: Nhieàu vi sinh vaät coù khaû naêng söû duïng caùc loaïi alkan (paraphin) baäc cao vaø metan laøm nguoàn C. Hieän nay nguoàn nguyeân lieäu naøy vaãn coøn nhieàu. Chæ caàn khoaûng 10% saûn löôïng daàu moû haøng naêm laø ñuû ñeå saûn xuaát moät löôïng protein phuïc vuï cho soá daân hieän taïi cuûa theá giôùi. Tuy nhieân chæ nhöõng phaàn daàu moû nhaát ñònh môùi söû duïng ñöôïc trong coâng ngheä saûn xuaát protein vi sinh vaät. Thoâng thöôøng, caùc alkan vôùi chieàu daøi C töø 10 – 20 ñöôïc naám men söû duïng nhieàu nhaát. Vieäc nuoâi naám men vôùi nguoàn nguyeân lieäu laø alkan ñaõ ñöôïc thöïc hieän ôû quy moâ coâng nghieäp. Caùc saûn phaåm ñöôïc söû duïng cho gia suùc. Khaû naêng söû duïng cho ngöôøi ñang ñöôïc nghieân cöùu. Thoâng thöôøng naám men chæ phaùt trieån treân moâi tröôøng n – alkan vaø alken. Naám moác phaùt trieån treân n – alkan. Vi khuaån phaùt trieån toát treân alkan maïch thaúng vaø alkan maïch nhaùnh, treân caû khí thieân nhieân vaø hydrocarbon thôm. Coù treân 60 loaøi vi khuaån khaùc nhau coù khaû naêng söû duïng khí thieân nhieân ñeå taïo sinh khoái. I.1.1. Söï ñoàng hoùa alkan: Vi sinh vaät thöôøng söû duïng: Naám men: hoï Candida (C. utilis, C. tropicalis, C. guilliermindii). Vi khuaån: Pseudomonas, Flavobacterium, Mycobacterium, Norcadia, Corynebacterium,.. Nguyeân lieäu: caùc alkan ( C6 – C18) vaø caùc hydrocarbua thôm khaùc. ................................................................................................................................................................. Trang 124
  • 5. Chöông 7: Sinh khoái teá baøo. ........................................................................................................................................ Cô cheá : chöa ñöôïc nghieân cöùu roõ. Teá baøo vi sinh vaät trong moâi tröôøng nuoâi caáy naøy coù maøng teá baøo daøy hôn vaø coù neáp nhaên, do ñoù cô chaát khoâng tan thöôøng ñöôïc boå sung vaøo moâi tröôøng giöõ noàng ñoä ôû 2 – 4%, giuùp cho söï haáp thuï cuûa vi sinh vaät. Con ñöôøng chính cuûa vieäc phaân huûy alkan laø oxy hoùa noù thaønh caùc acid beùo töông öùng. Trong ñoù nhoùm metyl taän cuøng ñöôïc oxy hoùa thaønh nhoùm cacboxyl.. Phaûn öùng naøy ñöôïc khôûi ñaàu bôûi alkanoxygenase vaø reductase chuyeån ñieän töû töø NADH2 ñeán heä thoáng chuyeån vaän ñieän töû coù phaân töû löôïng nhoû tham gia vaøo söï oxy hoùa. Sau ñaây laø moät trong nhöõng sô ñoà döï kieán laø cuûa quaù trình chuyeån bieán alkan thaønh caùc vaät chaát teá baøo (protein) cuûa moät soá loaïi vi sinh vaät nhö: naám men vaø moät soá vi khuaån (Corynebacterium, Pseudomonas oleovarans, Pseudomonas putida,..). Söï oxy hoùa naøy dieãn ra chæ ôû moät ñaàu, do ñoù caùc alkan ñöôïc chuyeån hoùa thaønh caùc acid beùo coù ñoä daøi töông ñöông. Sau ñoù caùc acid beùo naøy ñöôïc oxy hoùa tieáp tuïc thaønh acetyl CoA, tham gia vaøo chu trình acid tricacboxylic taïo ra caùc chaát trung gian vaø naêng löôïng. ............................................................................................................................................................... Trang 125
  • 6. Vi sinh thöïc phaåm ........................................................................................................................................ O2 H2O NADH2 NAD NAD(P) NAD(P)H2 NAD(P) NAD(P)H2 H2O CoA-SH CH3 (CH2)n CH3 CH3 (CH2)n CH2OH CH3 (CH2)n CHO CH3 (CH2)n COOH Acetyl - CoA Vaät lieäu teábaøo alkan - oxygenase Xytocrom P450 Xytocrom P450 - reductase alcohol - dehydrogenase aldehyd - dehydrogenase Chu Trình acid tricacboxylic vaøsöïtaùi taïo glucose Con ñöôøng chínhcuûa söïphaân huûy n - alkan nhôøsöïoxy hoùa taän cuøng vaøcaùc phaûn öùng trao ñoåi chaât trung gian Beta - oxy hoùa cuûa acid beùo Acid beùo baäc khoâng chaün Propionyl - CoA COOH CHH3C C OHHOOC CH2 COOH Metylcitrat Metyl - cis - aconilat Metylisocitrat Succinat Pyruvat Fumarat Malat Oxaloacetat 2H 2H Vaät lieäu teábaøo Chutrìnhmetylcitrat - Giaûthuyeát cuûa söï chuyeån hoùa propionyl - CoA thaønhpyruvat qua con ñöôøng acid tricacboxylic Vôùi caùc alkan maïch nhaùnh cuõng coù theå söû duïng ñöôïc, tuy nhieân cô cheá chöa ñöôïc nghieân cöùu kyõ. Quaù trình sinh tröôûng: Caùc hydro cacbua laø nhöõng cô chaát raát giaøu naêng löôïng. Töø 1g alkan coù theå thu ñöôïc 0.7 – 1g chaát khoâ teá baøo. Thôøi gian theá heä hôi daøi töø 2 – 6 giôø. Coù theå ñaây laø thôøi gian ñeå taïo thaønh caùc enzym boå sung (söï taùi taïo glucose). Söï cung caáp oxy: Löôïng oxy neáu ñöôïc cung caáp ñaåy ñuû seõ giuùp cho quaù trình leân men dieãn ra nhanh hôn, kinh teá hôn. Ñeå taïo ra 1g chaát teá baøo naám men töø 1g alkan, caàn khoaûng 1.972g oxy. Coøn neáu ñeå taïo ra 1g chaát teá baøo naám men töø 2g ñöôøng caàn 0.670g oxy. Töø ñaây ta nhaän thaáy, löôïng oxy caàn söû ................................................................................................................................................................. Trang 126
  • 7. Chöông 7: Sinh khoái teá baøo. ........................................................................................................................................ duïng trong quaù trình saûn xuaát protein töø alkan nhieàu gaáp 3 laàn so vôùi quy trình saûn xuaát töø ñöôøng. Do ñoù caàn phaûi thoâng khí maïnh. Quaù trình sinh tröôøng cuõng saûn sinh ra löôïng nhieät gaáp 2 laàn so vôùi duøng nguyeân lieäu laø hydrat carbon, do ñoù caàn phaûi chuù troïng ñeán vieäc ñieàu hoøa nhieät ñoä vaø vieäc söû duïng caùc chuûng chòu nhieät. I.1.2. Söï ñoàng hoùa metan vaø metanol: Coù nhieàu loaøi vi sinh vaät söû duïng metan baét buoäc vaø cuõng coù nhöõng loaøi ngoaøi metan coøn coù theå söû duïng caû caùc nguoàn carbon khaùc nhö metanol, dimetyleter vaø ñöôøng. Nhöõng vi sinh vaät söû duïng metan, metylamin hoaëc dimetyleter ñöôïc goïi laø methylotroph (dinh döôõng metyl). Döôùi ñaây laø moät soá loaïi vi sinh vaät methylotroph: - Söû duïng metan baét buoäc: Methylomonas methanica, Methylococcus capsulatus. - Söû duïng metanol: Candida boidinii, Pichio pinus, ….. Söï trao ñoåi chaát cuûa caùc cô theå methylotroph chöa ñöôïc tìm hieåu ñaày ñuû, bôûi chæ môùi gaàn ñaây ngöôøi ta môùi phaân laäp ñöôïc vi khuaån thuaàn khieát coù khaû naêng ñoàng hoùa metan vaø metanol. Chu trình chuyeån hoùa ñöôïc giaû thieát laø xaûy ra nhö hình döôùi ñaây. Söï oxy hoùa ñöôïc duøng vaøo vieäc taïo naêng löôïng vaø caùc saûn phaåm höõu cô trung gian. Hieäu suaát thu ñöôïc khaù cao: 1g vaät chaát teá baøo thu ñöôïc töø 1g metan. 20 – 30% metan ñöôïc oxy hoùa ñeán CO2 ñeå thu naêng löôïng. Metan laø nguoàn nguyeân lieäu reû tieàn, deã tìm. Tuy nhieân ñaây laø chaát ôû daïng khí chính vì vaäy, vieäc cung caáp cô chaát cho caùc teá baøo ôû daïng nuoâi chìm laø raát khoù khaên. Theâm vaøo ñoù laø vieäc nhu caàu cao veà oxy ñeå phuïc vuï cho quaù trình oxy hoùa metan (coù tính khöû maïnh), ñaõ laøm cho quaù trình saûn xuaát protein theo phöông phaùp duøng cô chaát laø metan theâm khoù khaên. Vi khuaån söû duïng metan coù thôøi gian theá heä töø 3 – 5 giôø, hieäu suaát ñaït khoaûng 100%. Do khaû naêng ñöa oxy vaøo dòch huyeàn phuø teá baøo ............................................................................................................................................................... Trang 127
  • 8. Vi sinh thöïc phaåm ........................................................................................................................................ ñaäm ñaëc laø raát khoù khaên, vì theá ñaõ coù nhöõng coâng trình nghieân cöùu söû duïng hoãn hôïp oxy – metan (coù boå sung theâm CO2 vaø N2) ñeå ñöa oxy vaøo dòch leân nuoâi caáy deã daøng hôn. Tuy nhieân caàn traùnh khaû naêng taïo thaønh hoãn hôïp gaây noå. Theâm vaøo ñoù, neân tuaàn hoaøn doøng khí suïc vaøo dung dòch ñeå naâng cao möùc ñoä söû duïng cô chaát. Ngoaøi ra, coù theå duøng metanol, Tuy nhieân metanol ñaét hôn nhieàu laàn so vôùi metan, hieäu suaát teá baøo thu ñöôïc cuõng thaáp hôn. Tuy nhieân do khaû naêng hoøa tan nhanh vaø deã daøng trong nöôùc neân coù theå söû duïng ôû noàng ñoä cao (2 – 3%). Nhu caàu oxy trong quaù trình saûn xuaát cuõng thaáp hôn, do ñoù giaûm bôùt ñöôïc khoù khaên trong vieäc ñöa oxy vaøo dòch huyeàn phuø ñaäm ñaëc teá baøo. Trong quaù trình söû duïng metanol, vi sinh vaät ñoàng hoùa chuû yeáu thuoäc gioáng naám men. Ñaây laø nhöõng gioáng vi sinh vaät coù kích thöôùc teá baøo lôùn hôn vi khuaån, do ñoù vieäc taùch teá baøo trôû neân deã daøng hôn. O2 H2O NADH2 NAD NAD(P) NAD(P)H2 NAD(P) NAD(P)H2 H2O Metan - oxygenase Xytocrom metanol - dehydrogenase aldehyd - dehydrogenase Sô ñoåphaân giaûi metan (con ñöôøng giaûñònh) CH4 CH3OH HCHO HCOOH CO2 NAD(P) NAD(P)H2 söïñoàng hoùa metan (coáñònh HCHO) qua chu trình ribulozomonophosphat Fructozo - 6 - phosphat Fructozo - 1,6 - diphosphat Triozo - phosphat vaät chaát teábaøo söïñoàng hoùa metan (coáñònh HCHO vaøCO2) qua chu trình serin serin Serin - hydroxymetyl - transferase phosphoenolpyruvat (PEP Malat Malyl - CoA Glyoxylat Glyxin Acetyl CoA PEP - Cacboxylase CO2 ................................................................................................................................................................. Trang 128
  • 9. Chöông 7: Sinh khoái teá baøo. ........................................................................................................................................ Ngoaøi ra, vieäc söû duïng caùc alkan daïng khí chuoãi ngaén coù trong khí moû nhö etan, propan, butan dieãn ra khoâng thoâng qua caùc vi khuaån ñoàng hoùa metan maø qua caùc quaàn theå hoãn hôïp coù khaû naêng ñoàng hoùa nhö: Mycobacterium, Nocardia, Pseudomonas,… 1 I.1.3. Sô ñoà saûn xuaát naám men: Quy trình saûn xuaát naám men töø hydrocacbua goàm caùc giai ñoaïn sau: - Chuaån bò moâi tröôøng dinh döôõng - Nhaân gioáng vaø leân men - Taùch vaø röûa sinh khoái naám men. - Saáy khoâ Caùc chuûng gioáng ñöôïc choïn löïa theo nguyeân lyù sau: - Coù khaû naêng söû duïng toát nguoàn hydrocarbon duøng laøm nguyeân lieäu saûn xuaát - Sinh tröôûng nhanh trong thôøi gian ngaén, cho saûn löôïng cao, khoâng ñoøi hoûi caùc yeáu toá sinh tröôûng boâ sung. - Coù thaønh phaàn hoùa hoïc vaø ñieàu kieän nuoâi caáy oån ñònh, coù haøm löôïng protein cao, chöùa ñaày ñuû caùc acid amin caàn thieát, khoâng coù ñoäc toá. - Ñöôïc ñoäng vaät ñoàng hoùa toát. Trong ñoù caùc chuûng naám men thuoäc gioáng Candida ñöôïc löu yù nhieàu nhaát: Candida tropicalis, Candida guilliermondii, Candida robusta, Candida pellidulose,….Khi nuoâi caùc chuûng naøy trong phoøng thí nghieäm trong ñieàu kieän suïc khí, ngöôøi ta nhaän thaáy raèng treân moâi tröôøng n – parafin, caùc chuûng naøy cho hieäu suaát sinh khoái ñeán 85 – 100% (troïng löôïng khoâ cuûa naám men so vôùi löôïng parafin ñöôïc duøng), haøm löôïng protein trong sinh khoái khoâ vaøo khoaûng 50%. Moâi tröôøng söû duïng trong nuoâi caáy naám men laø : ............................................................................................................................................................... Trang 129
  • 10. Vi sinh thöïc phaåm ........................................................................................................................................ - n – parafin : 12,5 kg - superphosphat: 2,7 kg - amonisunphat: 0,45 kg - dd NH3 25%: 4 kg - KCl: 0,56 kg - MgSO4 : 0,28 kg - Nöôùc cho tôùi 1000 kg Cuøng vôùi moâi tröôøng n – parafin tinh khieát, coù theå söû duïng daàu moû thoâ laøm nguyeân lieäu saûn xuaát protein töø naám men. Maëc daàu ñaây laø nguoàn nguyeân lieäu töông ñoái reû, tuy nhieân laïi ñoøi hoûi quy trình taåy röûa phöùc taïp do coù nhieàu chaát naám men khoâng ñoàng hoùa ñöôïc coù laãn trong nguyeân lieäu. Sô ñoà sau giôùi thieäu quy trình saûn xuaát naám men töø daàu moû thoâ vaø töø parafin tinh khieát: • Saûn xuaát naám men töø daàu moû: 1. Daàu thoâ ñaõ loaïi boû heát parafin ñöôïc söû duïng laøm nguyeân lieäu: tieàn xöû lyù nguyeân lieäu 2. Cho naám men vaøo vaø leân men 3. Ly taâm, röûa baèng nöôùc. 4. Laøm khoâ 5. Xöû lyù baèng dung moâi (sau ñoù caàn thu hoài dung moâi) 6. Röûa baèng nöôùc. 7. Laøm khoâ, ñoùng goùi. • Saûn xuaát naám men töø parafin tinh khieát: 1. Parafin ñöôïc ñem ñi leân men. 2. Ly taâm, röûa baèng nöôùc 3. Laøm khoâ, ñoùng goùi ................................................................................................................................................................. Trang 130
  • 11. Chöông 7: Sinh khoái teá baøo. ........................................................................................................................................ I.2. Söï ñoàng hoùa hydrat carbon: Trong thöïc teá saûn xuaát hieän taïi, nguoàn nguyeân lieäu ñöôïc söû duïng nhieàu nhaát trong coâng ngheä saûn xuaát protein töø vi sinh vaät laïi laø hydrat carbon. Chuû yeáu laø caùc loaïi hydrat carbon sau: - Pheá phaåm cuûa ngaønh coâng nghieäp ñöôøng: ræ ñöôøng, baõ mía, caën ræ ñöôøng, nöôùc röûa thoâ. - Caùc loaïi quaû chöùa nhieàu ñöôøng : chaø laø - Nöôùc thaûi cuûa xí nghieäp söõa coù chöùa lactose - Dòch kieàm sunfit chöùa pentose, hexose, dòch thuûy phaân goã vaø caën - Caùc thöïc vaät giaøu tinh boät: khoai lang, saén khoai taây,.. - Caùc thöïc vaät giaøu cellulose: rôm raï Ñaây laø nhöõng cô chaát coù baûn chaát phöùc taïp. Trong ñoù coù chöùa caùc acid höõu cô, caùc nguoàn N, P, S,.. , caùc yeáu toá sinh tröôûng. Thaønh phaàn chính taát nhieân laø caùc nguoàn carbon khaùc nhau. Do thaønh phaàn carbon ña daïng, neân quaù trình sinh tröôûng cuûa vi sinh vaät trong caùc moâi tröôøng naøy thöôøng laø sinh tröôûng keùp hoaëc ña sinh tröôûng . Ñeå ñaït hieäu quaû cao thöôøng neân keùo daøi thôøi gian löu cô chaát trong quaù trình leân men (4 – 8 giôø) vaø neáu coù theå thì boå sung cô chaát nhieàu laàn. I.2.1. Ñoàng hoùa ræ ñöôøng: Quaù trình ñoàng hoùa naøy ñöôïc öùng duïng nhieàu trong saûn xuaát naám men baùnh mì vaø leân men röôïu. Saûn phaåm naám men taïo thaønh hoaøn toaøn khoâng ñoäc ñoái vôùi cô theå con ngöôøi. Caùc vi sinh vaät ñöôïc söû duïng: Candida utilis, Candida tropicalis, Saccharomyces. I.2.2. Ñoàng hoùa dòch kieàm sunfit vaø dòch thuûy phaân goã: Ñaây laø nguyeân lieäu chöùa caùc pentose, laø caùc pheá phaåm cuûa ngaønh coâng nghieäp cellulose (taïi Vieät Nam : trong coâng ngheä saûn xuaát giaáy). Trong quaù trình saûn xuaát, goã ñöôïc naáu vôùi cancibisunfit. Luùc naøy lignin ............................................................................................................................................................... Trang 131
  • 12. Vi sinh thöïc phaåm ........................................................................................................................................ chuyeån hoùa thaønh muoái canci cuûa acid lignin sunforic vaø caùc hemicellulose bò phaân giaûi thaønh caùc monosaccharid. NADH2 NADNAD(P) NAD(P)H2 Söïñoàng hoùa xylose bôûi Candidautilis Xylitol D- Xylulose D- Xylulose 5- phosphat D - Ribulose 5-phosphat D - Xylose ATP ADP D - Ribose 5-phosphat Glycerinaldehyd - 3- phospho C3Fructose - 6 - phosphat Fructose - 6 - phosphat C7C4 C2C3 C2 Trung bình cöù saûn xuaát töø khoaûng 100 taán goã thì seõ thaûi ra 1000m 3 dòch kieàm sunfit. Trong dòch naøy chöùa khoaûng 40 taán ñöôøng vaø 60 taán acid ligninsunforic. Thaønh phaàn cuûa dòch kieàm ôû moãi loaïi caây khaùc nhau cuõng khaùc nhau. Caùc caây laù baûn seõ taïo ra dòch kieàm sunfit chöùa nhieàu pentose, coøn caùc caây laù kim taïo ra dòch kieàm sunfit chöùa nhieàu hexose. Caùc pentose khoù coù theå duøng leân men röôïu, do ñoù dòch kieàm cuûa caùc caây laù baûn ñöôïc söû duïng ñeå saûn xuaát protein vi sinh vaät. Coøn caùc hexose do deã leân men, neân tröôùc tieân ñöôïc söû duïng ñeå leân men röôïu, vaø phaàn baõ röôïu môùi ñöôïc duøng ñaå saûn xuaát sinh khoái teá baøo. Caùc vi sinh vaät ñöôïc löïa choïn kyõ ñeå coù theå deã daøng ñoàng hoùa caùc pentose coù trong dòch kieàm sulfit. Trong caùc thaønh phaàn cuûa dòch kieàm sunfit coù moät chaát chieám tyû leä raát cao nhöng laïi khoâng ñöôïc naám men söû duïng ñoù laø acid ligninsunforic. (chieám khoaûng 60% trong toång soá caùc chaát höõu cô). Ñoàng thôøi trong dòch kieàm sunfit cuõng chöùa moät löôïng lôùn SO2 – laø chaát kieàm haõm hoaït ñoäng cuûa vi sinh vaät. Do ñoù dòch kieàm sulfit noùng caàn phaûi ñöôïc thoâng khí ................................................................................................................................................................. Trang 132
  • 13. Chöông 7: Sinh khoái teá baøo. ........................................................................................................................................ tröôùc khi nuoâi caáy ñeå loaïi boû yeáu toá kieàm haõm. Song song ñoù cuõng caàn phaûi boå sung theâm muoái amon vaø PO4 3- , ñieàu chænh pH veà 5 tröôùc khi leân men. Vi sinh vaät söû duïng trong saûn xuaát sinh khoái teá baøo trong moâi tröôøng naøy laø: Candida utilis, Candida tropicalis – Ñaây laø nhöõng loaïi coù khaû naêng ñaëc bieät laø phaân giaûi pentose. Hieäu suaát vaøo khoaûng 50%. I.2.3. Ñoàng hoùa tinh boät vaø cellulose: Caùc naám men khoâng coù chöùa caùc enzym coù khaû naêng phaân giaûi caùc polysaccharid daïng naøy, thoâng thöôøng caùc loaïi naám sôïi ñöôïc söû duïng cho muïc ñích naøy. Do naám sôïi coù chöùa amylase vaø cellulose. Thôøi gian sinh tröôûng cuûa naám moác chaäm hôn so vôùi naám men. Thôøi gian nhaân ñoâi laø 10 giôø hoaëc laâu hôn. Haøm löôïng protein thaáp hôn (khoaûng 30%). Saûn phaåm thuûy phaân cuûa naám moác thöôøng ñöôïc naám men söû duïng, do ñoù naám men vaø naám moác thöôøng ñöôïc nuoâi phoái hôïp vôùi nhau. Vieäc cheá ngöï sih tröôûng oån ñònh cuûa caùc quaàn heå hoãn hôïp coøn gaëp raát nhieàu khoù khaên. Caùc cô theå phaûi toàn taïi ôû moät tyû leä xaùc ñònh ñoái vôùi nhau ñeå ñaûm baûo quaù trình phaân giaûi vaø taïo thaønh saûn phaåm môùi. Moät soá loaïi naám moác thöôøng söû duïng: - Taïo vò: Morchella (M. crassipes, M. esculenta,..) - Taïo protein nhôø nuoâi phoái hôïp giöõa Trichoderma viride vôùi Candida utilis hoaëc Saccharomyces treân nguyeân lieäu chöùa cellulose (rôm raï ñöôïc xöû lyù baèng NaOH) - Taïo protein nhôø nuoâi phoái hôïp giöõa Endomycopsis fibuliger vôùi Candida utilis treân nguyeân lieäu chöùa nhieàu tinh boät. - Taïo protein nhôø nuoâi phoái hôïp giöõa Cellulomonas vôùi vi khuaån Alcaligenes spec. treân nguyeân lieäu chöùa nhieàu cellulose (ví duï : baõ mía) ............................................................................................................................................................... Trang 133
  • 14. Vi sinh thöïc phaåm ........................................................................................................................................ I.3. Söï coá ñònh CO2 töï döôõng: Trong quaù trình coá ñònh CO2 coù hai quy trình coù yù nghóa ñoái vôùi vi sinh vaät hoïc coâng nghieäp: - Söï coá ñònh CO2 hoùa toång hôïp vôùi hydro laø nguoàn naêng löôïng döôùi taùc duïng cuûa vi khuaån hydro - Söï coá ñònh CO2 quang hôïp nhôø taûo. I.3.1. Söï oxy hoùa hydro: Caùc loaøi vi khuaån coù khaû naêng oxy hoùa hydro coøn ñöôïc goïi laø vi khuaån noå do coù khaû naêng oxy hoùa hydro ôû daïng khí vaø töø ñoù taïo ra naêng löôïng. Chuùng söû duïng naêng löôïng naøy ñeå ñoàng hoùa CO2. Caùc loaøi vi khuaån tieâu bieåu: - Hydrogenomonas : H. facilis, H. eutropha - Norcadia opaca Quaù trình saûn xuaát protein baèng phöông phaùp naøy ñang ñöôïc nghieân cöùu Quy trình nuoâi caáy caàn chuù yù caùc ñieàu sau: - Hình thaønh dung dòch dinh döôõng vôùi haønh phaàn nhö sau: H2 70%; O2 20% ; CO2 10%. Trong ñoù H2 vaø O2 coù theå sinh ra nhôø ñieän phaân nöôùc trong noài leân men. - Thôøi gian theá heä laø khoaûng 3,5 ñeán 6 giôø. - Vieäc nuoâi caáy lieân tuïc chöa ñaït ñöôïc theo yù muoán. - Löôïng O2 cho vaøo ñöôïc giôùi haïn.. ................................................................................................................................................................. Trang 134
  • 15. Chöông 7: Sinh khoái teá baøo. ........................................................................................................................................ I.3.2. Söï quang hôïp: OHC HC OH H2C Trioza - 3 phosphat Fructoza - 6- phosphat Ribuloza - 1,5 - diphosphat Pyruvat Acid 3 - phosphogliceric Vaät lieäu teábaøo Nhöõng phaûnöùng chínhcuûa quang hôïp O P OHHC HC OH H2C O P CHHO C O H2C OH OHHC HC OH H2C O P C O H2C O P COOH HC OH H2C O P ATP CO2 ATP NADPH2 Fd- Reductaza NADP Feredoxin (Fd) Chlorophil P700 Heäthoáng saùng I AÙnh saùng 700 nm Chlorophil aII Heäthoáng saùng II <680 nm2e- H+ 1/2O2 H2O e- Nhaän e- vaøQ e- Plastoquinon Cytocrom f Plastocyanin ADP ATP ADP ATP Söï quang hôïp ñöôïc öùng duïng trong quaù trình nuoâi taûo. Thoâng thöôøng saûn löôïng protein taûo treân 1 hecta coù theå ñaït ñöôïc 10 – 15 taán moät naêm. Ñieàu kieän moâi tröôøng: caàn phaûi coù aùnh saùng maët trôøi maïnh, keùo daøi ñeå taïo ñuû naêng löôïng aùnh saùng cho taûo.Caùc loaïi taûo thöôøng söû duïng: Chlorella, Scenedesmus, Spirulina maxima. Quaù trình nuoâi taûo khoâng chæ taïo thaønh protein maø coøn hình thaønh quaù trình laøm saêch nöôùc thaûi moät caùch töï nhieân, do ñoù coøn ñöôïc öùng duïng trong kyõ thuaät moâi tröôøng. Quaù trình nuoâi taûo khoâng ñöôïc öùng duïng trong noài leân men do vieäc chieáu saùng nhaân taïo quaù ñaét tieàn vaø quaù phieàn phöùc veà maët kyõ thuaät. Cô cheá cuûa quaù trình quang hôïp naøy laø chu trình Calvin. Nhôø caùc saéc toá coù treân taûo maø caùc teá baøo caûm nhaän ñöôïc söï böùc xaï cuûa aùnh ............................................................................................................................................................... Trang 135
  • 16. Vi sinh thöïc phaåm ........................................................................................................................................ saùng, chuyeån hoùa vaø coá ñònh CO2 , khöû CO2 thaønh caùc saûn phaåm höõu cô. II. COÂNG NGHEÄ SAÛN XUAÁT SINH KHOÁI TEÁ BAØO: II.1. Saûn xuaát naám men töø ræ ñöôøng: Ræ ñöôøng laø moät trong nhöõng nguyeân lieäu ñöôïc öùng duïng nhieàu nhaát treân theá giôùi ñeå saûn xuaát naám men. Chuûng naám men ñöôïc söû duïng nhieàu nhaát laø Saccharomyes cerevisiea. Trong thaønh phaàn naám men thöôøng coù tro chieám 6 – 9% (trong ñoù khoaûng 50% laø P2O5.; 40% laø K2O coøn laïi laø MgO; CaO; SiO2; Na2O ; SO3). Do ñoù trong thaønh phaàn cuûa dung dòch dinh döôõng nuoâi caáy naám men cuõng phaûi coù caùc löôïng muoái khoaùng töông öùng. Trong saûn xuaát khi söû duïng ræ ñöôøng mía thöôøng boå sung theâm caùc muoái kali vaø muoái amon nhö: amoni sunfat, ure, amoni hydroxyt, (NH4)2HPO4 . Dung dòch muoái khoaùng caàn boå sung taêng daàn trong quaù trình leân men, nhöng caàn boå sung heát tröôùc khi keát thuùc leân men 3 – 4 giôø. Ngoaøi caùc muoái khoaùng, glucid, hôïp chaát nitô, coøn caàn phaûi theâm moät löôïng vitamin nhaát ñònh ñeå kích thích quaù trình sinh tröôûng cuûa naám men nhö: biotin, acid pantotenic, inositon,… Trong quaù trình nuoâi caáy caàn ñaûm baûo caùc yeáu toá khaùc nhö: nhieät ñoä, pH, noàng ñoä ñöôøng, noàng ñoä caùc chaát khaùc vaø löôïng oxy hoøa tan. - Thoâng thöôøng naám men phaùt trieån toát ôû pH khoaûng 4,5 – 5. Neáu söû duïng amonisunphat laøm nguoàn nitô, naám men seõ söû duïng NH4 + vaø giaûi phoùng HSO4 - laøm giaûm pH cuûa dòch leân men. Coøn khi söû duïng ure laøm nguoàn nitô, pH seõ taêng daàn giuùp vi sinh vaät phaùt trieån toát. Thoâng thöôøng trong giai ñoaïn ñaàu cuûa quy trình saûn xuaát ngöôøi ta khoáng cheá pH ô 4,2 – 4,5 ñeå haïn cheá bò nhieãm, cuoái giai ñoaïn leân men thaønh phaåm caàn taêng ñoä pH leân 4,8 – 5,2 ñeå taïo maøu saùng ñeïp. ................................................................................................................................................................. Trang 136
  • 17. Chöông 7: Sinh khoái teá baøo. ........................................................................................................................................ - Löôïng ræ ñöôøng ñöôïc boå sung töø töø ñeå haïn cheá quaù trình hình thaønh röôïu, naâng cao hieäu suaát teá baøo sinh khoái. - Löôïng oxy hoøa tan caàn cung caáp 1m 3 khoâng khí cho 1m 3 dòch leân men trong 1 phuùt, do ñoù caàn boá trí giaøn suïc khí coù ñuïc loã nhoû döôùi ñaùy thuøng. Nhieàu xí nghieäp ñaõ taêng aùp suaát khoâng khí thoåi vaøo thuøng leân men vôùi muïc ñích taêng löôïng oxy cung caáp cho naám men; tuy nhieân phöông thöùc naøy ñoøi hoûi thieát bò chòu aùp, toán nhieàu naêng löôïng cho vieäc neùn khoâng khí. Ngoaøi ra cuõng coù theå söû duïng H2O2 do naám men coù enzym catalase, nhöng phöông phaùp naøy coù giaù thaønh raát cao. Kyõ thuaät saûn xuaát: N u o âi c a áy t r o n g P T N N h a ân g io án g t h e á h e ä B L y t a âm L a øm la ïn h d u n g d òc h m u o ái k h o a ùn g P h a c h e á m o âi t r ö ô øn g C h ö ùa m o âi t r ö ô øn g N h a ân g io án g t r u n g g ia n T h u øn g le ân m e n t h a øn h p h a åm L y t a âm L a øm la ïn h Ñ o ùn g g o ùi B a ûo q u a ûn la ïn h m e n e ùp S ô ñ o à q u y tr ì n h s a ûn x u a át m e n b a ùn h m ì L o ïc k h u n g b a ûn L o ïc c h a ân k h o ân g R ö ûa t r o än m e n • Tieàn xöû lyù ræ ñöôøng: Muïc ñích: loaïi boû taïp chaát, dieät caùc vi sinh vaät taïp nhieãm vaø ñieàu chænh noàng ñoä thích hôïp. ............................................................................................................................................................... Trang 137
  • 18. Vi sinh thöïc phaåm ........................................................................................................................................ Ræ ñöôøng thöôøng coù noàng ñoä 75 – 90 0 Brix. Ñöôïc pha loaõng ñeán noàng ñoä 40 – 50 0 Brix. Söû duïng acid H2SO4 ñeå haï pH xuoáng 4,5, ñun noùng ôû 90 0 C trong 30 phuùt vaø khuaáy troän . Sau ñoù laøm laïnh. Loïc trong. Quaù trình loïc söû duïng thieát bò loïc khung baûn. • Nhaân gioáng trong phoøng thí nghieäm: Muïc ñích : taïo moät löôïng gioáng ñaït veà chaát löôïng vaø soá löôïng ñeå phuïc vuï cho saûn xuaát coâng nghieäp. Quaù trình naøy dieãn ra qua nhieàu giai ñoaïn. Giai ñoaïn ñaàu coù tieán trình nhö sau: + Töø oáng gioáng thaïch nghieâng nhaân gioáng voâ truøng sang moâi tröôøng loûng, nuoâi caáy ôû nhieät ñoä 25 – 28 0 C trong 24 – 48 h. + Sau ñoù tieáp tuïc nhaân gioáng ôû quy moâ lôùn hôn. + Luùc ñaàu nuoâi tónh, sau nuoâi treân maùy laéc. + Moâi tröôøng dinh döôõng ñöôïc boå sung theâm nitô. Sau chuyeån gioáng sang caùc fermentor chöùa caùc moâi tröôøng ñaõ ñöôïc thanh truøng, laøm nguoäi. Quaù trình nuoâi caáy luùc naøy ñöôïc suïc khí nheï, tuy nhieân khoâng boå sung theâm moâi tröôøng dinh döôõng. Trong quaù trình nhaân gioáng thu ñöôïc men gioáng theá heä A. Men naøy ñöôïc nhaân leân thaønh men gioáng theá heä B (men naûy choài, men döï tröõ,..). Men gioáng theá heä B ñöôïc ly taâm taùch ra söõa men vaø baûo quaûn laïnh ôû 2 – 4 0 C ñeå chuaån bò saûn xuaát men thöông phaåm. • Leân men trong ñieàu kieän saûn xuaát: - Men thöông phaåm ñöôïc phaùt trieån trong nhöõng thuøng nuoâi caáy lôùn. Thuøng ñöôïc thanh truøng, cho nöôùc, ræ ñöôøng vaø dung dòch muoái ................................................................................................................................................................. Trang 138
  • 19. Chöông 7: Sinh khoái teá baøo. ........................................................................................................................................ khoaùng. Caùc chaát naøy seõ ñöôïc boå sung taêng daàn trong quaù trình leân m en ñeå ñaûm baûo löôïng ræ ñöôøng ñaït 30 0 Baume. - Trong suoát quaù trình leân men, khí ñöôïc suïc vaøo lieân tuïc. Thoâng thöôøng 1kg men ñöôïc cung caáp khoaûng 16m 3 khoâng khí. Vaäy caàn 4000m 3 khoâng khí trong 1 giôø cho 7000kg ræ ñöôøng. - Khi keát thuùc dòch leân men thöôøng ñaït 2,5 – 3,5 0 Balling, pH laø 5 – 5,5 ; noàng ñoä röôïu laø 0,03 – 0,05%. Möùc ñoä suïc khí giaûm xuoáng trong giôø noâi caáy cuoái cuøng. - Thôøi gian nuoâi caáy men thöông phaåm phuï thuoäc vaøo nhieàu nhaân toá khaùc nhau, nhöng noùi chung vaøo khoaûng 12 giôø. - Sau khi ñaït ñöôïc men thöông phaåm, dòch leân men ñöôïc laøm laïnh nhanh xuoáng khoaûng 8 – 9 0 C, ly taâm vaø röûa nöôùc vaøi laàn. Trong coâng nghieäp thöôøng söû duïng heä thoáng ly taâm taùch vôùi coâng suaát 20 – 30m 3 /h ñeå taùch men döôùi daïng söõa men. Söõa men ñöôïc röûa theâm vaøi laàn cho saïch roài eùp qua loïc khung baûn hoaëc maùy loïc chaân khoâng hình troáng quay. - Cuoái cuøng men ñöôïc eùp khuoân (haøm löôïng chaát khoâ khoaûng 27 – 30%), ñoùng goùi, baûo quaûn laïnh; hoaëc ñöôïc saáy khoâ (ñoä aåm khoaûng 8 – 10%). - Men eùp toát coù maøu xaùm nhaït, muøi vò ñaëc tröng, khoâng ñaéng, caáu taïo chaët cheõ, deã beû gaõy, khoâng chaûy nhaõo trong 40 giôø. II.1. Saûn xuaát vaø thu nhaän taûo: Hieän nay treân theá giôùi taûo ñaõ trôû thaønh thöông phaåm vaø ñöôïc öùng duïng roäng raõi trong chaên nuoâi, trong thöïc phaåm vaø trong coâng ngheä vi sinh vaät. Trong taûo coù chöùa nhieàu vitamin A, vitamin B, trong taûo töôi coøn coù vitamin C, vitamin B, vitamin K, acid nicotinic, acid pantoneic, biotin,….Tröôùc ñaây ngöôøi ta söû duïng nhieàu Chlorella, nhöng sau naøy Spirulina ñaõ chieám daàn öu theá do noù coù nhöõng öu ñieåm sau: ............................................................................................................................................................... Trang 139
  • 20. Vi sinh thöïc phaåm ........................................................................................................................................ - Voøng ñôøi ngaén: trong phoøng thí nghieäm khoaûng 1 ngaøy, trong ñieàu kieän baùn töï nhieân khoaûng 3 – 5 ngaøy. Do ñoù coù theå thu hoaïch quanh naêm. - Toác ñoä sinh tröôûng cao. - Hieäu suaát söû duïng naêng löôïng cao. - Naêng suaát nuoâi troàng cao: coù theå ñaït saûn löôïng trung bình 25.000 kg/ ha/ naêm trong ñoù löôïng protein laø 15.000kg. - Coù xu höôùng noåi leân treân maët nöôùc, tuï taäp laïi moät choã. Ñoàng thôøi coù kích thöôùc lôùn (daøi khoaûng 0,25 – 0,5 mm) neân deã daøng thu hoaïch baèng caùch vôùt vaø loïc. Trong khi ñoù Chlorella coù kích thöôùc khoaûng 0,0001 mm, neân phaûi thu hoaïch baèng phöông thöùc ly taâm.. - Chöùa nhieàu protein vaø caùc acid amin khoâng thay theá hôn caùc loaïi taûo khaùc; giaøu vitamin , nhaát laø vitamin B12 ; Heä soá tieâu hoùa laø 84% (so vôùi Chlorella laø 50%). Chöa thaáy coù bieåu hieän cuûa ñoäc toá. Phöông phaùp nuoâi caáy: Tuøy theo hoaøn caûnh cuûa töøng nöôùc maø coù phöông thöùc nuoâi caáy khaùc nhau. Moät soá ví duï: - ÔÛ Nhaät Baûn: nuoâi thuû coâng ñôn giaûn taïi ao hoà nhö sau: troän phaân, nöôùc tieåu suùc vaät vôùi baõ caù, theâm canciphosphat, ñaát. Ñaäy kín, uû töø 10 – 20 ngaøy. Gaïn laáy nöôùc trong, pha theâm 20 – 30 laàn nöôùc laøm moâi tröôøng nuoâi caáy taûo. - Taïi Myõ, nuoâi Chlorella theo phöông thöùc coâng nghieäp nhö sau: Taûo ñöôïc nuoâi trong caùc oáng baèng chaát deûo hình chöõ U coù ñöôøng kính 1,2 m, daøi 21 m. Ñoä cao toái ña cuûa moâi tröôøng trong oáng laø 6,25cm. Khí CO2 ñöôïc bôm vaøo moâi tröôøng. Khoái moâi tröôøng luoân ñöôïc tuaàn hoaøn nhôø bôm khaùc. Naêng löôïng maët trôøi ñöôïc bieán thaønh nhieät ................................................................................................................................................................. Trang 140
  • 21. Chöông 7: Sinh khoái teá baøo. ........................................................................................................................................ naêng ôû trong oáng ñeå duy trì nhieät ñoä laø 26 0 C. Vôùi thôøi tieát toát coù theå ñaït naêng suaát laø 11g / m 3 / ngaøy. - Taïi Ñöùc, taûo Scenedesmus ñöôïc nuoâi trong nhöõng beå troøn ngoaøi trôøi. Moâi tröôøng ñöôïc khuaáy troän baèng cô khí. - Taïi Phaùp, Mehico nuoâi caáy taûo Spirulina trong beå coù laép caùc heä thoáng oáng khí. Thieát bò naøy cho pheùp coù theå khuaáy troän ñeàu vaø boå sung CO2 baèng nhöõng oáng daãn töø nguyeân lieäu xoáp. Noùi chung, caùc phöông thöùc nuoâi taûo ñang ñöôïc nghieân cöùu vaø xaây döïng sao cho ngaøy moät hoaøn thieän hôn , ñeå coù theå ñöa vaøo phöông thöùc coâng nghieäp phuïc vuï cho con ngöôøi. Quy trình coâng ngheä nuoâi caáy vaø thu nhaän taûo coù theå toùm taét laïi caùc böôùc nhö sau: - Nuoâi caáy. - Laøm ñaëc sô boä: söû duïng löôùi ñaëc bieät laøm ñaäm ñaëc sinh khoái töø 0,1g / lít ñeán 10g / lít - Loïc baèng troïng löïc vaø chaân khoâng - Phaù vôõ teá baøo giuùp cho ñoä dính cuûa saûn phaåm giaûm, neân deã taïo thaønh doøng sinh khoái maø ta coù theå vaän chuyeån baèngnhöõng bôm thoâng thöôøng. - Saáy khoâ baèng maùy saáy thuøng quay. - Nghieàn nhoû - Ñoùng goùi. Thoâng thöôøng caùc beå nuoâi taûo ñöôïc laøm phaúng, troøn hoaëc laø nhöõng nhöõng maùng phaúng uoán khuùc. Nhöõng thieát bò nuoâi taûo coù caùc heä thoáng laät ñaûo nhaèm haïn cheá söï laéng cuûa teá baøo vaø ñöa teá baøo luoân luoân trôû laïi beà maët ñöôïc chieáu saùng. Dòch huyeàn phuø taûo ñöôïc cho chaûy qua nhöõng maët phaúng thích hôïp trong beå nuoâi vaø ñöôïc bôm ............................................................................................................................................................... Trang 141
  • 22. Vi sinh thöïc phaåm ........................................................................................................................................ ngöôïc trôû laïi. Theâm vaøo ñoù, phaûi ñaûm baûo söï chieáu saùng thích hôïp vaø löôïng CO2 toái öu khoaûng 4 – 5%. Taïi Vieät Nam, taûo môùi chæ baét ñaàu ñöôïc nuoâi vôùi muïc ñích xöû lyù moâi tröôøng vaø hieän môùi chæ ñöôïc nghieân cöùu ñeå ñöa vaøo coâng ngheä thöïc phaåm theo quy moâ phoøng thí nghieäm. Ngoaøi ra , trong quaù trình thu nhaän sinh khoái teá baøo ta khoâng theå khoâng tính ñeán söï hieän dieän cuûa rong. Rong bieån ñöôïc nuoâi trong moâi tröôøng töï nhieân vôùi soá löôïng khaù lôùn vôùi muïc ñích cung caáp agar – agar, acid alginat, manitol,.. cho coâng nghieäp thöïc phaåm cuõng nhö cho caùc ngaønh coâng nghieäp khaùc. Tuy nhieân ñoù laø caùc sinh vaät ña baøo neân ta seõ khoâng nhaéc ñeán ôû phaïm vi baøi naøy. ................................................................................................................................................................. Trang 142