Chương III Công nghệ sinh học vi sinh vật

CÔNG NGHỆ SINH HỌC VI SINH VẬT Nguyễn Vũ Phong Chương III Sản phẩm lên men truyền thống Đặc điểm chung của VSV Kích thước Dinh dưỡng - Hấp thụ trực tiếp (absorbtion) qua bề mặt tế bào. - Kiểu dinh dưỡng đa dạng: Đặc điểm chung của VSV Phân bố và vai trò Đặc điểm chung của VSV Hoạt động trao đổi chất Sự đa dạng của các phản ứng hóa học Đặc điểm chung của VSV Hoạt động trao đổi chất Sự đa dạng của các phản ứng hóa học Thiết bị Các phương pháp - Nhiệt độ cao - Lọc - Bức xạ - Hóa học Kỹ thuật vô trùng Công nghệ lên men Khái quát Khái niệm lên men: “tất cả các quá trình biến đổi do vi sinh vật thực hiện trong điều kiện yếm khí hay hiếu khí” Ưu thế của VSV công nghiệp Hấp thu dinh dưỡng nhanh và đồng hóa ở mức độ cao Nguyên liệu nuôi đơn giản, rẻ tiền Thực hiện nhiều phản ứng hóa sinh khác nhau Dễ ứng dụng công nghệ di truyền tạo chủng VSV mới năng suất cao Công nghệ lên men Khái quát Sơ đồ tổng quát và các công đoạn chính Trước lên men Lên men Sau lên men Xử lý, chế biến Phối trộn Khử trùng Truyền khối, truyền nhiệt Tăng sinh khối Điều chỉnh hoạt tính Tách Tủa Tinh sạch Nguồn dinh dưỡng và nguyên liệu ban đầu Môi trường tự nhiên và tổng hợp: Nước Nguồn carbon Nguồn nitrogen Nguyên tố khác và vitamin Các chất phá bọt Công nghệ lên men Hệ thống thiết bị Thiết bị trước lên men: dùng pha chế và khử trùng nguyên liệu Công nghệ lên men Hệ thống thiết bị Thiết bị trước lên men: dùng pha chế và khử trùng nguyên liệu Nhu cầu oxigen và các kiểu lên men: Tùy thuộc đặc điểm tế bào và môi trường nuôi Oxigen khó tan trong môi trường lỏng và nhiệt độ môi trường tăng Nhu cầu Oxigen tăng cao khi mật độ tế bào tăng cao Công nghệ lên men Hệ thống thiết bị Các kiểu nuôi cấy lên men + Lên men bề mặt (lên men tĩnh) + Nuôi cấy lắc + Lên men bán rắn + Lên men chìm Công nghệ lên men Hệ thống thiết bị Bioreactor: Công nghệ lên men Hệ thống thiết bị Thiết bị trước lên men: dùng pha chế và khử trùng nguyên liệu Nhu cầu oxigen và các kiểu lên men Bioreactor Các thiết bị sau lên men Tách tế bào Phá vỡ tế bào Cô đặc Kết tinh Sấy Chế biến và bảo quản Công nghệ lên men Quy trình lên men Vận hành quy trình lên men Nhân giống 1-10% tổng khối lượng môi trường nuôi Dùng một chuỗi các bồn lên men để tạo nguồn giống cho SX công nghiệp. Công nghệ lên men Vận hành quy trình lên men Khử trùng môi trường nuôi cấy Công nghệ lên men Quy trình lên men Vận hành quy trình lên men Nhân giống Các thông số kỹ thuật của bioreactor Oxygen hòa tan Nhiệt độ pH tối ưu Khuấy trộn đều Môi trường chung quanh Công nghệ lên men Vận hành quy trình lên men Nhân giống Các thông số kỹ thuật của bioreactor Các phương thức lên men * Lên men gián đoạn (Batch fermentation) * Lên men gián đoạn bổ sung (fed-batch fermentation) * Lên men liên tục (Continuous fermentation) Công nghệ lên men Quy trình lên men Vận hành quy trình lên men Điều khiển phản ứng sinh học Thu sản phẩm và tinh chế Công nghệ lên men Vận hành quy trình lên men Điều khiển phản ứng sinh học Thu sản phẩm và tinh chế Công nghệ lên men Sản phẩm Sản xuất sinh khối Enzyme vi sinh vật Sản phẩm trao đổi chất Sản phẩm tái tổ hợp gene Sản phẩm chuyển hóa sinh học Biopolymer và biosurfactant Công nghệ lên men Sản phẩm Sản xuất sinh khối * Giống: men bia, giống nấm trồng và dược liệu * Men bánh mì * Phân vi sinh (Microbial Fertilizer) * Insecticides * Probiotic Công nghệ lên men Sản phẩm Vaccin Vaccin cổ điển Vaccin công nghệ gene Quy trình sản xuất vaccin Công nghệ lên men Sản phẩm Rượu bia và cồn nguyên liệu Công nghệ lên men Dây chuyền sản xuất rượu vang Sản phẩm Rượu bia và cồn nguyên liệu Sản xuất ethanol * Các giống vi sinh vật: nấm men (S. cerevisiae), vi khuẩn Zymommonas mobilis, vi nấm chịu nhiệt... * Sự tham gia của Kỹ thuật di truyền: phân lập và cải tiến các chủng VSV có khả năng sử dụng các loại đường từ các nguồn phụ phẩm khác như sữa, xylose, pentose. * Sản xuất cellulase giá rẻ Chuyển sinh khối thực vật thành ethanol đang được tập trung nghiên cứu và sản xuất. Công nghệ lên men Nhà máy sản xuất ethanol cỡ nhỏ Sản phẩm Metabolite sơ cấp * Tổng hợp amino acid sử dụng trong thực phẩm: L – glutamic acid Công nghệ lên men * Sản xuất các acid hữu cơ: citric acid, lactic acid .... * Các vitamin: B2, B12, biotin, ascorbic acid... Sản phẩm Metabolite sơ cấp * Các chất kháng sinh Công nghệ lên men Sản phẩm Biopolymer và biosurfactant Công nghệ lên men Sản phẩm Chuyển hóa sinh học: sử dụng enzyme hay tế bào thực hiện các phản ứng hóa học có tính chuyên biệt về vị trí và cấu trúc không gian Protein đơn bào Vi sinh vật ứng dụng trong khai khoáng Công nghệ lên men