bỘgiÁo dỤc vÀ ĐÀo tẠo ĐẠ Ọ Ạ Ồ khoa cÔng ngh sinh …vi sinh vật trong điều...

1

MÔN HỌC

CÔNG NGHỆ LÊN MEN

GV: ThS. ĐOÀN THỊ TUYẾT LÊ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOĐẠI HỌC LẠC HỒNG

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG

MÔ TẢ MÔN HỌCMôn học cung cấp các kiến thức cơ bản về

Các quá trình trao đổi chất cơ bản ở vi sinh vật

(là cơ sở của các quá trình lên men)

Điều kiện và ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau lên quátrình lên men

Điều hòa quá trình lên men

Một số quá trình lên men phổ biến trong thực tế sản xuất

2

MỤC TIÊU MÔN HỌCSau khi học xong môn này, sinh viên có khảnăng hiểu được:- Các bước chính trong một quá trình lên men

- Nhu cầu và các yếu tố ảnh hưởng lên một quátrình lên men xét về khía cạnh kỹ thuật và kinh tế.

YÊU CẦU ĐỐI VỚI SINH VIÊN

- Dự lớp đầy đủ để nắm vững các nội dung quan trọng của môn học

- Đọc tài liệu ở nhà để trang bị thêm kiếnthức môn học

PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ MÔN HỌC

• Dự lớp: 10%• Làm bài nhóm, phát biểu xây dựng bài: 30%• Thi cuối kỳ: 60%

3

TÀI LIỆU THAM KHẢO1. Bùi Ái, 2008. Công nghệ lên men ứng dụng trong công

nghệ thực phẩm. Nhà xuất bản Đại học Quốc gia ThànhPhố Hồ Chí Minh.

2. Kiều Hữu Ảnh, 1999. Vi sinh vật học công nghiệp, Nhàxuất bản KH&KT, Hà Nội.

3. Lương Đức Phẩm, 1998. Công nghệ Vi sinh. Nhà xuấtbản Nông Nghiệp.

4. Nguyễn Đức Lượng, 2002. Công nghệ vi sinh. Nhà xuấtbản Đại học Quốc gia Thành Phố Hồ Chí Minh.

5. Standbury P. F, Whitaker A., Hall S. J., 1994. Principles of fermentation technology. Reed Educational and Professional Publishing Ltd.

NỘI DUNG CHI TIẾT MÔN HỌC

Công nghệ sản xuất các sản phẩm từvi sinh vật4

Kỹ thuật và phương pháp chung3

Những nguyên lý cơ bản trong côngnghệ lên men2

Mở đầu1

Nội dungChương

ĐỀ TÀI LÀM TIỂU LUẬN1. Công nghệ sản xuất protein đơn bào2. Công nghệ sản xuất enzyme3. Công nghệ sản xuất cồn4. Công nghệ sản xuất rượu vang5. Công nghệ sản xuất thuốc trừ sâu sinh học6. Công nghệ sản xuất phân sinh học7. Công nghệ sản xuất các chất kháng sinh8. Công nghệ sản xuất axit axetic9. Công nghệ sản xuất axit lactic10. Công nghệ sản xuất axit xitric11. Công nghệ sản xuất bột ngọt12. Công nghệ sản xuất chao13. Công nghệ sản xuất nem chua14. Công nghệ sản xuất nước mắm15.Công nghệ sản xuất một số sản phẩm lên men từ thủy sản trên thế giới16. Công nghệ sản xuất rau, quả muối chua Việt Nam17.Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ rau, quả ở các nước châu Á

4

YÊU CẦU LÀM TIỂU LUẬN

1. Bài báo cáo gồm: mục lục, lời mở đầu, nộidung đề tài, kết luận, tài liệu tham khảo, phụlục (nếu có)

2. Tối thiểu 15 trang A4 (file word); font chữTime New Roman, cỡ chữ 14

3. Thời gian nộp bản báo cáo seminar (dạngword) vào tuần thứ 6

4. SV báo cáo seminar vào tuần thứ 8

BÁO CÁO ĐỀ TÀI

• SV tự chuẩn bị laptop• Báo cáo trình bày dạng powerpoint, mỗi

nhóm có 10 phút trình bày và 20 phút đểtrả lời câu hỏi của các nhóm khác và củagiảng viên.

CHƯƠNG 1Mở đầu

1. Khái niệm2. Lịch sử ra đời và sự phát triển của

công nghệ lên men3. Phân loại lên men

5

1. KHÁI NIỆM- Lên men?- Công nghệ lên men?

1. KHÁI NIỆM

• Thuật ngữ “lên men” có nguồn gốc từ động từtrong tiếng Latin “fervere” có nghĩa là “làm chín”để mô tả hoạt tính của nấm men trong dịch tríchcủa trái cây hay dịch đường hóa ngũ cốc.

• Louis Pastuer đã gọi sự lên men là "sự sốngthiếu không khí" ("kị khí", "thiếu oxi”)

• Tuy nhiên, thuật ngữ lên men đến nay đượchiểu là tất cả các quá trình biến đổi do vi sinh vậtthực hiện trong điều kiện yếm khí (thiếu oxi) hay hiếu khí (có oxi)

1. KHÁI NIỆM• Công nghệ lên men là công nghệ phát triển

các tế bào trong quy mô lớn với hiệu quảcao. Nó cũng bao gồm quá trình phục hồisản phẩm

6

Cơ chế chung của một số quá trình lên men quan trọng

2. Lịch sử ra đời và sự phát triểncủa công nghệ lên men

8

2. Lịch sử ra đời và sự phát triển củacông nghệ lên men

Giai đoạn 1: Giai đoạn trước Pasteur (đến 1865). Con người ứng dụng tiềm năng của VSV sảnxuất các sản phẩm khi còn chưa nhận thứcđược sự tồn tại của chúng trong tự nhiên :

+ Sản xuất đồ uống chứa rượu như rượu, rượuvang, bia, …

+ Sản xuất tương, nước mắm…+ Sản xuất thực phẩm lên men như muối chua

rau quả, ủ chua thức ăn cho gia súc…


• Tuy một số quá trình được thực hiện ởquy mô rộng rãi, nhưng những sự thànhcông đó còn phụ thuộc vào sự ngẫu nhiênhay kinh nghiệm của những người thợ giỏitruyền cho các thế hệ sau.

• Vai trò của VSV trong sự chuyển hoá cácchất hữu cơ chưa được con người biếtđến.


• Giai đoạn 2: Giai đoạn phát triển của công nghiệp lênmen tính đến 1940, bao gồm các công trình của Pasteur (1865) về lên men và học thuyết về mầm bệnh, Pasteur cũng đã đề ra phương pháp thanh trùng Pasteur để tiệttrùng rượu nho, bia mà không làm hỏng phẩm chất. Phương pháp này hiện nay có ứng dụng rất lớn. Bởi vậyPasteur được coi là người sáng lập ra công nghệ vi sinh; Sự phát triển của hóa sinh học với các kiến thức về traođổi chất trung gian, sự làm chủ ngày càng nhiều hơn đốivới các enzyme.

9


• Việc nghiên cứu và sử dụng các chủng nấmmen thuần khiết Saccharomycescarlsbergensis trong sản xuất bia (Emil Christian Hansen, 1883) có thể xem là bướcmở đầu cho công nghiệp lên men dựa trêncơ sở khoa học.


Hình 1.1: Các nhà vi sinh vật học công nghiệp tiền bối1. Louis Pasteur (1822-1895)2. Emil Christian Hansen (1842 - 1909)3. Eduard Buchner (1860- 1917)


• Năm 1898 Eduard Buchner cũng đã nghiên cứutác dụng men của nhiều nấm men, đã vạch ra mốiliên hệ giữa nấm men và hoá học về men, và ứngdụng hoạt động của nấm men vào sản xuất tiếpgiống ngoài. Ông đã nghiền nấm men lấy ra dung dịch có men zymase và cho lên men rượu. Như vậy giai đoạn thứ hai là giai đoạn sửdụng các hoạt tính của VSV- giai đoạn nàyđược đánh dấu bằng việc đặt cơ sở khoa họccho quá trình sản xuất đồ uống chứa rượu.

10


• Giai đoạn thứ ba: Giai đoạn công nghiệp kháng sinh, hóachất và sinh tổng hợp điều khiển được tính 1941- 1970,

Bao gồm sự xuất hiện của các chất kháng sinh, những tiếnbộ về di truyền học trong việc chọn lọc các thể đột biến vi khuẩn, sự nghiên cứu các điều kiện lên men tối ưu, kỹthuật học lên men, việc tách và tinh chế sản phẩm...

• Giai đoạn thứ ba được đặc trưng bởi sự phát triển của mộtnền công nghiệp VSV độc lập. Người ta đã điều khiểnđược các quá trình siêu tổng hợp ở VSV và tạo ra đượchàng loạt các chủng đột biến ở VSV. Nhờ các thành tựunày mà người ta đã sản xuất ở quy mô lớn mì chính, lysine và nhiều loại amino acid khác.



• Giai đoạn thứ tư: (giai đoạn hiện nay) được đánh dấu bằng sự phát hiện ra cácenzyme cắt giới hạn restrictase và cácplasmid với sự gắn các gene lạ mang cácthông tin tổng hợp các protein đặc biệt vàomột cơ thể đã trở thành một phương phápthông dụng và sự kiểm soát ngày càng tốthơn sự biểu hiện của các gene này.

11

3. Phân loại lên menDựa vào kỹ thuật nuôi cấy

Dựa vào cách nạp liệu + thu sản phẩmGián đoạnLiên tụcBán liên tục

Dựa vào thành phần đồng nhất của canh trườngBề mặt (nổi)Bề sâu (chìm)Bán rắn

Dựa vào sản phẩm chính

3. Phân loại lên men(Dựa vào kỹ thuật nuôi cấy)

• Lên men gián đoạn: Vi sinh vật được nuôi cố định trong bình lên men với một thể tích môi trường xác định. Vi sinh vật phát triển theo giai đoạn (pha tiềm phát, pha nhân lên chậm, pha logarit, pha cân bằng, pha suy vong) và tạo ra các sản phẩm. Kết thúc quátrình, người ta tiến hành các công đoạn cần thiết đểthu lấy sản phẩm. Phương pháp lên men chu kỳ được ứng dụng để sản xuất nhiều hoạt chất quan trọng như amino acid, các chất kháng sinh

• Thực hiện theo từng mẻ nên thường có năng suấtthấp và chu kỳ sản xuất bị kéo dài


• Lên men liên tục: nguyên liệu liên tục vào và sản phẩm lên men liên tục đi ra

Lên men liên tục là quá trình nuôi vi sinh vật trong thiết bị được cấu tạo đặc biệt để sao cho khi vật nuôi đã phát triển đến một giai đoạn nào đó thích hợp cho việc lấy đi một thể tích môi trường lên men cùng tế bào và các sản phẩm trao đổi chất của chúng, lại bổ sung đúng một thể tích môi trường dinh dưỡng mới vào bình nuôi cấy, lúc đó ta có được trạng thái cân bằng động. Vi sinh vật trong bình nuôi luôn luôn ở pha logarit. Phương pháp lên men liên tục được ứng dụng để sản xuất protein đơn bào (nấm men) sản xuất acid acetic, ethanol và xử lý nước thải của một số nhà máy. Tuy nhiên do nhiều nguyên nhân nên phương pháp lên men chu kỳ vẫn hay được ứng dụng hơn.

12

Lên men liên tục


Nuôi cấy vi tảo theo phương pháp liên tục


Lên men bán liên tục là quá trình lên men vi sinh vật trong điều kiện xác định. Khi vi sinh vật phát triển trong một thời gian đủ đểtạo ra nồng độ sinh khối cần thiết người ta lấy bớt đi một thể tích môi trường bao gồm cả sinh khối, đồng thời bổ sung thêm một thể tích môi trường đã lấy đi. Bằng cách làm như vậy chỉ cần truyền giống một lần vẫn có thể thu hoạch sản phẩm nhiều lần.

13


Lên men bề mặt: vi sinh vật phát triển trênbề mặt của môi trường. Phương pháp nàythường sử dụng để sản xuất axit citric vàmột số enzym. Nhược điểm lớn nhất củaphương pháp này là tốn kém bề mặt. Tuynhiên, do đầu tư ít nên chừng mực nào đóvẫn còn sử dụng.


• Lên men bán rắn là phương pháp trung giangiữa lên men bề mặt và bề sâu. Hàm lượngnước trong môi trường chiếm khoảng 70% chấtkhô. Một số enzym hiện nay được sản xuất theophương pháp này. Người ta cải tiến phươngpháp này bằng thiết bị thùng quay nhằm cungcấp đủ oxy cho quá trình lên men và thực hiệnluôn khâu sấy khô sau lên men. Điều khó khănlà do sự truyền nhiệt kém của các chất độn nênkhó thực hiện tốt khâu thanh trùng


• Lên men chìm là phương pháp được sửdụng nhiều nhất. Nó có thể cho phép kiểmsoát được toàn bộ quá trình lên men mộtcách thuận lợi, ít tốn kém mặt bằng. Do hệthống khuấy trộn tốt nên toàn bộ môitrường nuôi cấy là một hệ thống nhất

14

Thiết bị nuôi cấy chìm

3. Phân loại lên men(Dựa vào sản phẩm chính)

• Cơ chế chung của một số quá trình lênmen quan trọng

Cơ chế chung của một số quá trình lên men quan trọng

15

3. Phân loại lên men(Dựa vào sản phẩm chính)

• Lên men etilic• Lên men lactic• Lên men propionic• Lên men formic• Lên men butiric và lên men axeton-butanol• Lên men metan• Lên men axetat• Lên men xenlulozo

bỘgiÁo dỤc vÀ ĐÀo tẠo ĐẠ Ọ Ạ Ồ khoa cÔng ngh sinh …vi sinh vật trong điều...

Documents