Quan điểm của nhà hóa sinh học: lên men là quá trình sản sinh
năng lượng. Các hợp chất hữu cơ hoạt động với vai trò vừa là
chất cho, vừa là chất nhận điện tử. Lên men là quá trình yếm
khí, năng lượng được sản xuất không cần có oxy hoặc các chất
nhận điện tử vô cơ khác.
Quan điểm của Pasteur: 1857, Ông công bố quá trình lên men
không phải “công trình của sự chết” như những nhà hóa học
nghĩ mà là “công trình của sự sống”. Ông đưa ra khái niệm tính
kỵ khí và ái khí của VSV và sự lên men là hệ quả của “cuộc
sống không có không khí”
195 trang |
Chia sẻ: lylyngoc | Lượt xem: 1943 | Lượt tải: 5
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Công nghệ lên men - Nguyễn Minh Hiền, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
4/20/2011
1
Công nghệ lên men
CDGD: Bùi Hồng Quân
Biên soạn: Nguyễn Minh Hiền
Tài liệu tham khảo
Công nghệ vi sinh vật tập 2, 3. PGS-TS Nguyễn Đức Lượng
Công nghệ vi sinh ứng dụng, PGS-TS Trần Minh Tâm
Công nghệ lên men ứng dụng trong CNTP, Bùi Ái
Công nghệ sản xuất malt và bia, Hoàng Đình Hòa
Công nghệ sản xuất và kiểm tra cồn etylic, PGS – TS Nguyễn
Đình Thưởng, Nguyễn Thị Thanh Hằng
Enzyme vi sinh vật, PGS – TS Lê Ngọc Tú
Food microbiology, William C.Frazier
Applications of biotechnology to traditional fermented foods
(
…………………..
4/20/2011
2
Tài liệu tham khảo (tt)
• Bamforth C.W. Food, Fermentation and Micro-organisms,
Blackwell Publishing, USA, 2005.
• Hutkins R.W. Microbiology and Technology of Fermented
Foods, Blackwell Publishing, USA, 2006.
• Elmer H. Marth, Applied dairy microbiology, Second edition
• Springer, Wine microbiology practical and procedures, 2007
• Springer, Modern techniques in the microbial ecology of
fermented foods, 2008
• Elsevier, Handbook of culture media for food microbiology,
2003
• The microbiology of safe food, Blackwell Publishing, USA,
2000
• Practical food microbiology, 3rd edition, Blackwell
Publishing, USA, 2003
ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP CỦA SV
1. ĐIỂM QUÁ TRÌNH (30%)
1.1. KIỂM TRA 15 PHÚT (15%)
1.2. BÁO CÁO SEMINAR (15%): chọn 1 trong 3 phương án sau
1.2.1. Chọn 1 bài báo tiếng Anh, dịch sách liên quan tới môn học
để đọc hiểu và thuyết trình power point (4sv/nhóm)
1.2.2. Chọn 1 bài báo tiếng Việt liên quan tới môn học để đọc
hiểu và thuyết trình power point (2sv/nhóm)
1.2.3. Chọn 1 đề tài đã được thực hiện liên quan tới môn học để
đọc hiểu và thuyết trình power point (4sv/nhóm).
2. ĐIỂM THI KÊT THÚC MÔN HỌC (70%)
Thi viết tự luận
4/20/2011
3
NỘI DUNG CHI TIẾT HỌC PHẦN 2
Phần 1. Mở đầu
Phần 2. Kỹ thuật lên men
Phần 3: Công nghệ lên men ứng dụng
3.1. Lên men ethanol và các ứng dụng
3.2. Công nghệ sản xuất acid hữu cơ thực phẩm
3.3. Công nghệ sản xuất acid amin
3.4. Công nghệ sản xuất sinh khối vi sinh vật
3.5. Công nghệ sản xuất polysaccharide từVSV
3.6. Công nghệ enzyme
3.7. Công nghệ sx các sp lên men truyền thống
www.gbd.edu.vn
PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1.1. CÔNG NGHỆ LÊN MEN
1.1.1. Khái niệm về lên men (fermentation)
1.1.2. Khái niệm về CNLM (fermentation technology)
1.2. PHÂN LOẠI CÁC SẢN PHẨM LÊN MEN
www.gbd.edu.vn
4/20/2011
4
(From latin “fervere”)
1.1.1. Khái niệm về lên men (fermentation)
www.gbd.edu.vn
Quan điểm của nhà hóa sinh học: lên men là quá trình sản sinh
năng lượng. Các hợp chất hữu cơ hoạt động với vai trò vừa là
chất cho, vừa là chất nhận điện tử. Lên men là quá trình yếm
khí, năng lượng được sản xuất không cần có oxy hoặc các chất
nhận điện tử vô cơ khác.
Quan điểm của Pasteur: 1857, Ông công bố quá trình lên men
không phải “công trình của sự chết” như những nhà hóa học
nghĩ mà là “công trình của sự sống”. Ông đưa ra khái niệm tính
kỵ khí và ái khí của VSV và sự lên men là hệ quả của “cuộc
sống không có không khí”
Theo nghĩa mở rộng: lên men là quá trình nuôi cấy VSV (có oxy
hoặc không có oxy) để thu nhận sinh khối, các sản phẩm trao đổi
chất, thực hiện sự chuyển hóa cơ chất.
1.1.1. Khái niệm về lên men (tt)
4/20/2011
5
First Fermentation concept, or Pasteur concept in 1857,
“Fermentation is the transformation process of the sugar to
alcohol in presence of "la vie sans l'air" (means life without air).
Louis Pasteur (27.12.1822 – 28.9.1895)
the father of the Microbiology
1.1.1. Khái niệm về lên men (tt)
www.gbd.edu.vn
Conclusions of Pasteur from its study of wines:
The alcoholic fermentation of grape juice occur only in
presence of yeasts.
The wine acidification occur in presence of bacteria.
When the grape juice is heated the fermentation do not
take place.
When the wine (the sugar) is heated the acidification do
not occur.
Fermentation is the change of the substrate
(sugars) by the action of the ferments
1.1.1. Khái niệm về lên men (tt)
4/20/2011
6
The fermentation technology is the combined
application of the knowledge of process
engineering, biochemistry and microbiology for
designing or evaluation a fermentation process.
1.1.2. Khái niệm về CNLM (fermentation technology)
Sản phẩm Sản lượng (tấn/năm)
Acid foods (citric, lactic) 100,000
Alcohol 1,000,000
Amino acids 10 – 100,000
Antibiotics 10 – 30,000
Enzymes 0.1 – 3,000
Pharmaceutical proteins 0.001 - 3
SCIENTIFIC KNOWLEDGE
Biochemistry
Microbiology
Molecular Biology
Process engineering
Informatics
Statistic
Immunology
Physiology
TOOLS / TECHNICAL ADVANCES
Biosensors
Bioinformatics
Bioprocess
Protein engineering
Experimental design
Process analysis
ENVIRONMENT
Bioremediation
Environmental monitoring
Pollution control
Useful
Applications
FARMINGYield
Animal health
Feed stocks
PHARMACY
Diagnostics
Vaccines
Therapeutics
FOOD
4/20/2011
7
What I should do to do fermentation?
Media preparation
Fermenter preparation
Sterilization
Adjusting parameters
Inoculation
Cultivation
Taking samples
D
ev
el
o
pm
en
t t
he
pr
o
du
ce
r
st
ra
in
Harvest
Medium design
Physiology
Kinetics
Agitation/Aeration
Scale-up
conservation
Optimization
Fermenter types
Operation modes
CÁC SP TRAO ĐỔI CHẤT
SP TĐC BẬC 1: acid amin,
vitamin, acid citric …
SP TĐC BẬC 2: enzyme VSV,
kháng sinh…
SP lên men: rượu, acid lactic…
(lên men kỵ khí)
Cơ chất Tế bào (biomass)
1.2. PHÂN LOẠI CÁC SẢN PHẨM LÊN MEN TỪ VSV
SINH KHỐI VSV
(biomass): protein đơn bào
(SPC), men bánh mì, giống
khởi động (starter)
Cơ chất Sản phẩm + Tế bào
(SP TĐC)
4/20/2011
8
Phân loại sản phẩm lên men theo quan điểm kinh tế
Bio-products
High value – Low
product volume
(Mostly depends on
the substrate price)
Medium value – High
product volume (The
process is relatively
expensive and some
complexity)
Low value – High
product volume
(Most of the production
correspond to
purification process)
• Antibiotics
• Vitamins
• Enzymes
• Vaccines
• Steroids
• Hormones
• Other
pharmaceutics
• Amino acids
• Organic acids
• Biopolymers
• Baker yeast
• Microbial
polysaccharides
• Ethanol
• Biomass
• Methane
• Acetone
• Butane
• Fructose syrups
• Feeding products
Cost distribution
High volume and Low value product Low volume and High value product
High investment cost (phí đầu tư cao) High investment cost
High raw material cost (phí nguyên liệu
cao)
Cost are distributed in all
production stages
High conversion efficiency (hiệu quả
chuyển đổi thấp)
High recovery of the product in
the fermentation stage
Low recovery cost (Phí quay vòng thấp) High purification cost
Low margin profit (lợi nhuận thấp) High margin profit
Only few regulatory problems (phải
theo quy định pháp luật)
Too much regulatory and
legyslation restrictions, and high
plant hygiene
Required not much R&D expenditures
(không tốn nhiều tiền cho RD Required too much R&D Cost
Low qualification of the labor force is
acceptable (Người lao động có thể ko
cần trình độ chuyên môn cao)
Very high qualification of the
labor force is nedeed
4/20/2011
9
PHẦN 2. KỸ THUẬT LÊN MEN
2.1. VSV TRONG CÔNG NGHỆ LÊN MEN TP
2.2. ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH LÊN MEN
2.3. PHƯƠNG PHÁP & THIẾT BỊ LÊN MEN
2.4. CẢI TiẾN QUÁ TRÌNH LÊN MEN
www.gbd.edu.vn
2.1. VSV TRONG CÔNG NGHỆ LÊN MEN TP
2.1.1. CÁC YÊU CẦU VỀ GIỐNG VSV
2.1.2. KỸ THUẬT TẠO GIỐNG
2.1.3. KỸ THUẬT NHÂN GIỐNG VÀ SX GIỐNG
2.1.4. KỸ THUẬT KIỂM TRA GIỐNG VSV
2.1.5. KỸ THUẬT NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG GIỐNG
2.1.6. KỸ THUẬT BẢO QUẢN GIỐNG
4/20/2011
10
VSV TRONG CÔNG NGHỆ LÊN MEN TP
TP lên men với sự tham gia
của VSV trong tự nhiên (TP
lên men truyền thống)
TP lên men với sự tham gia
của VSV thuần khiết (TP
lên men công nghiệp)
Sx thủ công, quy mô nhỏ,
năng suất không cao
Không kiểm soát được
quá trình, chất lượng chưa
ổn định và chưa đồng đều.
Mang bản sắc ẩm thực,
kinh nghiệm, văn hóa của
mỗi dân tộc
Sx quy mô lớn, năng suất cao
Chủ động cấy 1 lượng VSV
vào nguyên liệu
Kiểm soát được quá trình lên
men, chất lượng ổn định &
đồng đều
Phải có tốc độ sinh trưởng và phát triển mạnh, thuần
Phải tạo ra sản phẩm có năng suất sinh tổng hợp cao, chất
lượng tốt
Phải có tính thích nghi nhanh trong điều kiện sx CN
Phải có khả năng chống chịu lại VSV tạp nhiễm
Phải có kích thước đủ lớn, thuận tiện cho quá trình lắng,
lọc, tinh chế sau này. Sản phẩm sinh khối dễ tách ra khỏi
môi trường nuôi cấy
Chủng VSV được bảo quản dễ dàng, tồn tại các đặc tính
trong suốt thời gian sử dụng
Có khả năng thay đổi các đặc tính bằng kỹ thuật di truyền
để cải thiện, nâng cao năng suất
Không hoặc ít tạo thành sản phẩm không mong muốn
2.1.1. Yêu cầu giống VSV trong CNLM
4/20/2011
11
2.1.2. Kỹ thuật tạo giống
Phân lập trong
tự nhiên
PL trong đk sx
công nghiệp
Tạo giống VSV
mới (áp dụng kỹ
thuật di truyền)
PP Nguyên tắc Ưu điểm Nhược
PL trong
tự nhiên
có cơ chất, có VSV
phân giải cơ chất
nguồn VSV phong
phú đa dạng
Tốn thời gian,
hoạt lực VSV
còn thấp
PL trong
sx CN
Tính thích nghi cao Hiệu quả cao, VSV
đã quen với điều
kiện sx công nghiệp
/
Tạo
VSV =
KTDT
Tiếp hợp, tái tổ hợp Tạo được giống
VSV có đặc tính
mong muốn
Yêu cầu trình
độ cao, thiết
bị hiện đại
Các trung tâm lưu trữ giống trên thế giới và Việt Nam
ABBOTT: Abbott Lab, North Chicago, III.60064, USA
ATCC: America Type Culture Collector, 12301, Parklaw
Drive Rockvill Md20852, USA
HIR: Food and Fermentation Divisio, Hokkatdo Profectural
Industrial Research Institute Saporo, Japan
FERM: Fermentation Research Institute, Agency of
Industrial Science and Technology Ministry of Industrial
Trade and Industry, Chiba, Japan
VTCC, IMBT, National University, HaNoi, VietNam
vtcc@vnu.edu.vn; www.biotechvnu.edu.vn (Ngân hàng giống
quốc gia, HN)
Bảo tàng giống: www.bacteriummuseum.org
4/20/2011
12
2.1.3. Kỹ thuật nhân giống
Nhân giống trong PTN Nhân giống trong quy mô sx lớn
PPnhân giống khởi động
truyền thống và hiện đại
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nhân giống
Thành phần các chất trong MT nhân giống (không
chứa chất kháng sinh, chất ức chế). Penicillin,
chloramphenycol … ức chế sinh trưởng của VK lactic.
Nồng độ các chất trong MT nhân giống. Nồng độ
đường hoặc muối cao tăng p thẩm thấu ức chế VSV
pH: chọn pH của MT nhân giống = pHop của VSV.
pH ảnh hưởng trực tiếp lên bề mặt tế bào tích điện khác
nhau làm cho hoạt độ các loại enzyme VSV thay đổi.
pH ảnh hưởng đến sự phân ly của các chất dinh dưỡng
có trong MT
Nhiệt độ: chọn To nhân giống = Toop của VSV
4/20/2011
13
Quan sát đại thể
Quan sát vi thể
Kiểm tra hoạt lực giống VSV (thoái hóa)
Giống VSV bị tạp nhiễm, thoái hóa phải
phân lập lại hoặc thay giống khác
2.1. 4. Kỹ thuật kiểm tra chất lượng của giống VSV
Kiểm tra độ thuần của giống
thường xuyên (bị nhiễm từ ống gốc)
Khử trùng MT dinh dưỡng; với các
MT có bào tử cần khử trùng triệt để
hơn. Ví dụ diệt bào tử Bac. subtilis
1800C/60’ - 90’ (Bị nhiễm trong qt
nhân giống)
Giống VSV bị thoái
hóa: do tác động
của môi trường bên
trong và tác động
của những sản
phẩm TĐC do
chính VSV tiết ra
2.1.5.1. Huấn luyện thích nghi giống vi sinh vật
Mọi VSV đều có khả năng thích nghi rất cao với môi trường.
Những tác động môi trường được lặp đi lặp lại nhiều lần tạo nên
tính thích nghi bền vững.
Khi tạo được tính thích nghi của VSV phải luôn duy trì tác động
ở mức độ đã tạo ra tính thích nghi. Đặc điểm này không bền.
Yêu cầu: người thực hiện phải có tính kiên trì.
2.1.5. Kỹ thuật nâng cao chất lượng giống
Khuẩn lạc nấm men trên Hansen Agar có hàm lượng
đường 26, 28% (phương pháp huấn luyện giống)
4/20/2011
14
2.1.5.2. Đột biến VSV
Đột biến bằng tác nhân vật lý ( tia U.V):
Tia U.V được sử dụng rộng rãi trong công nghệ chọn giống
VSV. Tia U.V có khả năng tạo ra các đột biến có chất lượng cao
hơn chủng loại ban đầu hàng trăm lần.
Tia U.V ở λ=260nm thường gây ra những đột biến điểm cao
nhất. Đây là loại bức xạ không ion hóa và gây ra những biến
đổi base chứa nitơ trong gen.
Đột biến bằng tác nhân hóa học (kháng kháng sinh):
Dùng môi trường có kháng sinh để tìm các dạng đột biến bền
vững (kháng kháng sinh). Trên môi trường này, các tế bào mẫn
cảm với kháng sinh sẽ bị giết chết, chỉ còn các tế bào đột biến
đối kháng là tồn tại
Số lượng khuẩn lạc/ nồng độ kháng sinh trong MT nuôi cấy
Nhóm
10-7 (không bổ
sung kháng sinh)
0,01mg/ml 0,1mg/ml 0,5mg/ml
1 34 8 2
Không
xuất hiện
khuẩn
lạc
2 58 5 3
3 107 7 5
4 Nhiễm Nhiễm 5
TN tiến hành với vk E.coli. Nuôi cấy E.coli ở nồng độ pha
loãng 10 -1 trong các môi trường bổ sung kháng sinh
4/20/2011
15
2.1.5.3. Lai giống nấm men
Nguyên tắc:
Từ 2 giống nấm men giống nhau ta có thể tạo ra được giống
nấm men mới có những đặc tính của cả 2 loài ban đầu bằng
cách cho chúng tiếp xúc với nhau trong điều kiện thí nghiệm.
Nhược điểm:
•Tỷ lệ thành công không cao.
•Sự pha trộn đặc tính di truyền chỉ trong một lòai nhất định.
•Các giống VSV khác nhau thì không thể tiến hành quá trình
lai giống được.
Ưu điểm: đơn giản, dễ thực hiện
Cách thực hiện lai giống nấm men
1. Cấy 2 giống men vào môi trường đầy đủ M1(môi trường
lỏng). Ủ 24h.
2. Cấy giống hỗn hợp vào môi trường thạch tối thiểu M2 và
M1 (thạch bằng). Ủ ít nhất 5 ngày
3. Hai giống nấm men đã lai với nhau nếu trên M2 xuất hiện
khuẩn lạc
4. Kiểm tra giống thu nhận có phải là lưỡng bội thể bằng
cách: Cấy khuẩn lạc trên môi trường M2 vào môi trường
Thạch acetat (M3). Ủ 48h
5. Làm tiêu bản, quan sát dưới kính hiển vi, nếu thấy nang
chứa 4 bào tử (tế bào lưỡng bội thể) chứng tỏ lai thành
công.
6. Kiểm tra tính trạng cần quan tâm.
4/20/2011
16
2.1.5.4 Sử dụng kỹ thuật di truyền hiện đại
Kỹ thuật biến đổi gen để tạo ra các sinh vật có tính trạng đích
theo ý muốn
Súng
bắn
gen
4/20/2011
17
Mục đích: đảm bảo được tính chất của giống (duy trì gần như
nguyên vẹn đặc tính ban đầu của giống VSV trước lúc cất
giữ) đủ tiêu chuẩn cho quá trình sản xuất.
Nguyên tắc: làm chậm quá trình hô hấp và trao đổi chất ở VSV,
đồng thời ngăn cản sự sinh sản của chúng.
Phương pháp:
Bước 1: Tiền bảo quản (thuần hóa giống). Chọn chủng VSV ở
điều kiện và giai đoạn tối ưu cho bảo quản.
Bước 2: Chọn phương pháp thích hợp cho bảo quản.
2.1.6. Kỹ thuật bảo quản giống VSV
2.1.6.1 Bảo quản giống trong thạch nghiêng (cấy truyền định kỳ)
Nguyên tắc: luôn đổi mới tế bào, không gây ra bất thường.
Biện pháp: môi trường tối thiểu, nếu môi trường giàu dinh
dưỡng, VSV phát triển nhanh sẽ thoái hóa nhanh.
Ưu: đơn giản, dễ thực hiện, ít tốn kém, thích hợp ở quy mô nhỏ
Nhược điểm: tốn thời gian, thời gian BQ ngắn (1- 2 tháng)
Vô tình đã huấn luyện VSV sống ở điều kiện lạnh, làm biến đổi
giống VSV ban đầu.
2.1.6.2. Bảo quản giống trong lớp dầu khoáng
Nguyên tắc: ức chế quá trình hô hấp ở VSV trong cả VSV yếm
khí và hiếu khí, hạn chế tiếp xúc với oxy, ngăn hiện tượng
mất nước của môi trường và VSV.
Biện pháp: đổ 1 lớp dầu khoáng hoặc parafin lỏng
Ưu điểm: đơn giản, hiệu quả cao, thời gian BQ dài (1 năm)
Nhược điểm: Có lẫn dầu
4/20/2011
18
2.1.6.3. Bảo quản giống trong cát, đất sấy khô
Nguyên tắc: Sử dụng đất, cát như những giá thể mang. Khi độ
ẩm môi trường giảm tối thiểu, VSV không phát triển nữa. (Đất
và cát là môi trường tối thiểu)
Cách thực hiện: Xử lý đất, cát (rây đều, ngâm trong HCl hoặc
H2SO4 đậm đặc 8-12h. Rửa dưới vòi nước cho đến pH trung tính,
sấy đất, cát > 1000C. BQ ở điều kiện vô trùng.
VSV được nuôi ở môi trường thạch. Đổ cát, đất đã vô trùng vào
ống nghiệm, lắc đều, sau đó rót qua ống nghiệm khác. Hàn kín
miệng ống
Ưu điểm: thích hợp để BQ các giống VSV trong xử lý môi
trường, trong nông nghiệp (phân bón) không đòi hỏi mức độ
tinh khiết cao. Sử dụng bảo quản giống VSV tạo bào tử.
Thời gian bảo quản dài (2 năm)
Nhược điểm: không dùng trong sản xuất công nghệ thực phẩm
2.1.6.4 Bảo quản giống trong các hạt ngũ cốc
Nguyên tắc: sử dụng hạt ngũ cốc như giá thể mang
Thường sử dụng BQ các nấm sợi và VSV trong thực phẩm
Mục đích: giữ VSV ở trạng thái tiềm sinh.
Cách thực hiện: Hạt ngũ cốc rời, hấp chín, nuôi nấm mốc trực
tiếp (3 – 5 ngày), sấy ở t0 < 500C đạt độ ẩm W <15%.
Nhiệt độ bảo quản: 15 – 200C
Thời gian bảo quản: 2 năm (châu Âu), 1 năm (Việt nam)
4/20/2011
19
2.1.6.5 Bảo quản giống trong giấy lọc
Nguyên tắc: áp dụng với VSV có bào tử. Ngoài giấy lọc, có thể
sử dụng B.C (bacterium cellulose)
Cách thực hiện:
1. Chuẩn bị giấy lọc vô trùng:Cắt giấy lọc 1 – 3 cm. Cho giấy
lọc đã cắt vào ống nghiệm, đậy nút bông, sấy 1600 C/ 2h hoặc
khử trùng 1210 C/30’.
2. Nuôi VSV trong môi trường lỏng đến khi tạo thành bào tử
3. Dùng pi pet vô trùng hút 1 giọt Vi khuẩn vào giấy lọc. Sấy ở
400 C dến khi thấy miếng giấy lọc khô thì chuyển giấy lọc vào
ống nghiệm.
Thời gian BQ: 5 năm
2.1.6.6 Bảo quản giống trong gelantine
Cách thực hiện:
1. Chuẩn bị môi trường: Môi trường N.B bổ sung 10%
gelantin và 5% acid ascorbic. Khử trùng 1210C/ 15’
2. Chuẩn bị giống VSV: nuôi giống VSV
3. Trộn VSV với môi trường.
4. Dùng ống nhỏ giọt vô trùng tạo thành từng giọt
gelantine nhỏ. Sấy khô trong tủ hút chân không
4/20/2011
20
2.1.6.7 Bảo quản giống bằng phương pháp lạnh đông
Nguyên tắc: Sự phát triển của VSV sẽ bị ức chế ở nhiệt
độ lạnh sâu. Cần sử dụng chất bảo vệ VSV (glycerin
15%, saccharose 10% + gelantin 10%... Giúp VSV
không bị chết ở nhiệt độ lạnh sâu
Thời gian BQ:
ở -300 C: 9 tháng
ở - 400 C: 1 năm
ở - 700 C: 10 năm
2.1.6.8 BQ giống bằng pp đông khô (được sử dụng trong
các ngân hàng giống, cơ quan nghiên cứu lớn)
Nguyên tắc: sấy ở nhiệt độ thấp trong điều kiện chân không,
không ảnh hưởng đến chất lượng giống và có thể tạo ra các
ống giống theo quy mô công nghiệp.
Cách thực hiện: giống, nhân giống trong môi trường lỏng, kiểm
tra giống (đặc điểm sinh hóa, sinh lý), nếu đạt tiêu chuẩn,
máy đông khô 24h, hàn nắp lại.
Thời gian bảo quản: 20 năm
Ưu điểm: chất lượng giống không đổi, bảo quản ở nhiệt độ
thường, thời gian bảo quản dài
Nhược điểm: chi phí lớn
4/20/2011
21
2.2. ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH LÊN MEN (the kinetics of
the fermentation processes)
2.2.1. PHƯƠNG TRÌNH MONOD
2.2.2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU SUẤT LM
Mục đích nghiên cứu động học
•Thiết kế 1 quá trình lên men mới
•Đánh giá hiệu quả của qt lên men đang thực hiện
•Cải tiến quá trình (chất lượng, năng suất, giảm chi phí)
•Nâng cấp hoặc giảm quy mô sx
cells
biomass
CO2
H2O
Products
nutrients
¿How to describe a fermentation process?
Conversion process of nutrients to products
of the microbial metabolism
CHmOl + aNH3 + bO2 → cCHpOnNq + dCHrOsNt + eCO2 + fH2O
(1)
(source of N& O2) (biomass)
Metabolic by
products or
Interest product
Substrate
Rest of the nutrients
Yield – is an indicator of the efficiency of the process.
From “chemical engineering”: the Yield is stoichiometry of the reaction.
YX/S: biomass-substrate yield = c· Mr(Biomass) / Mr(Substrate)
YP/S: product-substrate yield, is calculated through “d”
YP/X: product-biomass yield, is calculated through “d/c”
4/20/2011
22
Carbon &
Energy source
+ O2
Nitrogen
source
+
Other
required
nutrients
+ Cells Products+ + CO2 Heat+ H2O+
Monitor the consumption
of the carbon source:
• Chemical analysis
• Chromatography
Determine O2 consumption:
Paramagnetic O2 analyzer
Mass spectrometer
Dissolved O2
Monitor the consumption
of the nitrogen source:
Chemical analysis
NH3 electrode
pH-stat
Nitrate electrode
Monitor the consumption of
essential nutrients:
Chemical analysis
Ion selective electrodes
Measure cell
components:
Protein
DNA and RNA
Carbohydrates
& Lipids
Enzymes
Monitor product formation:
Chemical analyses
Mass spectrometer
pH and viscosity
Chromatography (gas and HPLC)
Enzyme electrode
Monitor CO2
production:
IR analysis
Mass spectrometer
Energy balance
Heat evolution
Direct estimation of cell mass:
• Cell dry or wet weight
• Optical