CÔNG NGHỆ SINH HỌC ĐỐI VỚI NGÀNH CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM ppt

CHƯƠNG 1
VAI TRÒ CỦA CÔNG NGHỆ SINH HỌC ĐỐI VỚI NGÀNH CÔNG
NGHIỆP THỰC PHẨM
1. Vai trò của Công nghệ sinh học trong việc tạo ra các giống cây trồng, vật
nuôi có năng suất, chất lượng cao
1.1. Vai trò của Công nghệ sinh học trong việc tạo ra các giống cây trồng
có năng suất, chất lượng cao
* Công nghệ di truyền thực vật
Sản phẩm của công nghệ di truyền thực vật là các cây trồng được tạo ra từ mô
hoặc tế bào của cây, các cây trồng chuyển gen có những tính trạng mới phù hợp với
lợi ích của con người. Công nghệ di truyền thực vật gồm 2 lĩnh vực cơ bản là công
nghệ nuôi cấy mô tế bào và kỹ thuật chuyền gen vào thực vật.
- Nuôi cấy mô tế bào thực vật: Là công nghệ sử dụng các kỹ thuật hiện đại thực
hiện trên tế bào và axit nuclêic để nghiên cứu cấu trúc và điều chỉnh về biến đổi gen
mong muốn vào tế bào nhằm tạo ra các cơ thể thực vật mang những đặc tính mới
cũng như sản phẩm mới.
+ Nuôi cấy đỉnh sinh trưởng, chóp rễ
+Nuôi cấy bầu noãn chưa thụ tinh hoặc bao phấn
+ Nuôi cấy phôi nhằm mục đích cứu phôi khi lai xa
+ Nuôi cấy mô sẹo ( callus)
+ Nuôi cấy tế bào.
 Tính đến nay công nghệ nuôi cấy mô tế bào thực vật trên thế giới đã có được
những thành công nhất định: Vào đầu những năm 1960, Morel là người đầu tiên áp
dụng thành công kỹ nghệ nuôi cấy mô tế bào thực vật trong nhân giống phong lan
trong ống nghiệm. Morel và Martin (1952) đã tạo ra được những cây thược dược sạch
virus bằng cách dùng đỉnh sinh trưởng để nuôi cấy. Hiện nay rất nhiều lòai phong lan,
dâu tây, hoa cẩm chướng và một số cây cảnh được nhân lên theo phương pháp này. Ở
Mỹ, Pháp , Đức, Trung Quốc, Bỉ và một số nước khác việc nhân giống thông qua con
đường này đã trở nên phổ biến trên một số đối tượng là cây cảnh nhằm mục đích
thương mại. Trên thế giới hiện có khoảng trên 300 phòng thí nghiệm nhân giống cây
cảnh để bán theo con đường này

* Kỹ thuật chuyển gen vào thực vật: Là kỹ thuật đưa một hay nhiều gen lạ đã được
thiết kế dạng plasmide tái tổ hợp, hoặc gắn vào hệ gen của tế bào chủ. Trong tế bào
chủ gen lạ hoạt động và tổng hợp lên protein đặc trưng, từ đó xuất hiện đặc tính mới
của cơ thể mang gen di truyền.
Muốn chuyển các gen lạ vào tế bào vật chủ, phải gắn gen muốn chuyển vào
vector. Vector phải có khả năng tự sao chép, nhờ đó gen lạ cũng được sao chép với
AND của vector. Đồng thời gen lạ phải được gắn gen chỉ thị hoặc chọn lọc.
* Mục tiêu và ý nghĩa của việc chuyển gen cải tạo cây trồng:
Mục tiêu Ý nghĩa
Chống bệnh
Tăng sản lượng và giảm mất mát do các tác nhân
sinh học
Chống thuốc diệt cỏ
Chống côn trùng
Chống virut
Chịu lanh
Cho phép trồng ở những vùng mà hiện không thích
hợp
Chịu hạn
Chịu muối
Giảm quang hô hấp Tăng hiệu quả chuyển hóa năng lượng
Cố định đạm
Mở rộng các loài có khả năng cố định Nitơ trong
không khí
Giá trị dinh dưỡng Tăng hà lượng protein, vitamin, khoáng chất…
Đặc tính bảo quản Tăng thời hạn sử dụng cho rau quả
Thu hút khách hành Hấp dẫn hơn bởi hình dáng, kích thước và màu sắc
1.1.1 Các phương pháp chuyển gen:
1.1.2.1 Các phương pháp chuyển gen gián tiếp:
* Nhờ vi sinh vật Agrobacterium:

Sử dụng vi sinh vật đất Agrobacterium để chuyển gen ở thực vật là phương
pháp hiệu quả và phổ biến nhất hiện nay nhờ vào khả năng gắn gen ngoại lai vào hệ
gen thực vật một cách chính xác và ổn định.
- Agrobacterium là vi khuẩn gram âm xâm nhập vào cơ thể thực vật qua
các chấn thương và kích thích tạo khối u tại đó hay bệnh túc rễ cõy.
Ngoài một NST của nó, vi khuẩn còn chứa thể di truyền ngoài NST đó là Ti
plasmide, đây là tác nhân gây nên khối u.
Khi lây nhiễm vào tế bào thực vật, một phần nhỏ của plasmide Ti khoảng 25kb
gọi là T- ADN được chuyển và gắn vào hệ gen của thực vật. Nhờ vậy đoạn T- ADN
tồn tại trong hệ gen của tế bào thực vật mà nó chuyển vào. Trong plasmid Ti, đoạn T-
ADN được giới hạn bởi bờ phải và bờ trái có các đoạn nucletit tương tự nhau. Đoạn T-
ADN chứa các gen tổng hợp auxin, cytokinin, đó là các gen gây khối u và chứa các
gen tổng hợp Opin (Opin là chất dinh dưỡng của vi khuẩn) . Ngoài đoạn T-ADN trên
plasmid còn có vùng vir chứa các gen E, D, C, G, B, A tạo ra các enzym tương ứng.
Các enzym này có chức năng cắt đứt bờ phải và bờ trái để giải phóng T-ADN, chịu
trách nhiệm lây nhiễm như có chức năng bọc T-ADN, vận chuyển và gắn T-ADN và tế
bào chủ thực vật.
 Phương pháp chuyển gen nhờ vi khuẩn Agrobacterium
Chuyển gen vào cây lúa nước nhờ Agrobacterium:
• Thân non, hoặc lá non của lúa được khử trùng bề mặt bằng dung dịch chlor,
trong 20 phút.
• Rửa bằng nước cất vô trùng 5 lần
• Agrobacterium đã mang vetor nhị thể và plasmid Ti được nuôi cấy trong môi
trường LB lỏng, nhiệt độ 25°C, có bổ sung các chất kháng sinh thích hợp.
• Đo độ đục của dung dịch nuôi đến khi đạt OD
600 nm
= 0,4 thì tiến hành ly tâm
tốc độ 26000 vòng/phút, trong 30 phút để thu được cặn Agrobacterium. Hòa
cặn Agrobacterium vào 4ml môi trương tạo mô sẹo IM rồi ủ ở nhiệt độ phòng,
có lắc nhẹ 50- 100 lần/phút trong khoảng 1h.

• Chuyển thân non, mô non đã chuẩn bị ở trên vào 4ml dung dịch có
Agrobacterium đã được chuẩn bị. Sau đó để trên máy lắc 1-2h.
• Chuyển mô vào môi trường tạo mô sẹo CIM rồi để vào bóng tối, ở nhiệt độ
19- 25°C trong 2- 3 ngày.
• Rửa mô bằng nước cất vô trùng 4- 5 lần, sau đó rửa bằng dung dịch rửa.
• Chuyển mô vào môi trường tạo mô sẹo có bổ sung các chất chọn lọc như
kháng sinh Kanamycin 50mg/l, cetotaxin 50mg/l, sau đó để trong tối 20-30
ngày.
• Chuyển mụ sẹo sang môi trường tạo chồi SIM có bổ sung 100mg/l
Kanamycin và nuôi trong 3- 4 tuần.
• Chuyển chồi sang môi trường tạo rễ với việc bổ sung 0,5 micro mol IBA,
cùng với 25mg/l Kanamycin. Thời gian tạo rễ kéo dài vài tháng thì tạo cây con.
* Chuyển gen gián tiếp nhờ virus:
Virus làm vetor chuyển gen phải có những tiêu chuẩn sau:
• Hệ gen của virus phải là ADN.
• Virus có khả năng di chuyển từ tế bào này sang tế bào khác qua các lỗ ở vách
tế bào.
• Có khả năng mang được đoạn gen mới, sau đó chuyển gen này vào tế bào
thực vật.
• Có phổ ký chủ rộng (trên nhiều loài cây).
• Không gây tác hại đáng kể cho thực vật.
Đối chiếu với các tiêu chuẩn trên, hiên nay có hai loại vetor được sử dụng làm
vetor chuyển gen là caulimovirus và geminivirus. Tuy nhiên, việc sử dụng virus làm
vetor chuyển gen còn ít vì ADN virut khó ghép nối với hệ gen thực vật.
Caulimovirus (MaMV- Cauliflower mosaic virus)
a. Genom: Khép vòng nhưng không sợi nào khép kín, 8Kbp, khối lượng phân tử 4-
5x106 dalton. Sợi âm có một chỗ đứt quãng, sợi dương có 2 chỗ đứt quãng.
b. Cấu tạo: Capsid dạng khối, đường kính 50nm.
c. Gắn và xâm nhập: Nhờ vectơr và rệp.
d. Biểu hiện genom: ARN polymeraza của vật chủ tạo ra 2mARN, trùng nhau ở đầu 3.

Sợi dài nhất dài hơn genom.
e. Sao chép genom: Phiên mã ngược sợi mARN dài hơn để tạo AND(-), rồi sợi âm làm
khuôn để tổng hơp sợi (+).
f. Lắp ráp trong tế bà chất, giải phóng nhờ vectơr là rệp.
g. Gây bệnh khảm hoa lơ, bệnh khảm ở các cây họ cải.
Geminivirus
a. Genom: Khép vòng, 2,7-2,9. Khối lượng phân tử 1x106 dalton. Mỗi virion chứa 1-2
phân tử, ADN đơn, dương.
b. Cấu tạo: Capsid dạng khối đa diện gắn với nhau thành đôi.
e. Xâm nhập: Nhờ côn trùng bộ cánh trắng và bộ ăn lá
d. Biểu hiện genom: Dùng ARN polymeraza của ký chủ. Phiên mã từ genom và từ sợi
bổ sung của genom
e. Biểu hiện genom: Có thể theo cơ chế vòng tròn xoay thông qua RF trung gian
f. Lắp ráp trong nhân. Lan truyền nhờ côn trùng bộ cánh trắng và bộ ăn lá.
g. Đại diện: Virus gây bệnh sọc lá ngô, khảm vàng đậu.
1.1.1.2 Các phương pháp chuyển gen trực tiếp
* Chuyển gen bằng súng bắn gen
Nguyên tắc chung của phương pháp này là ngâm các viên đạn nhỏ (vi đạn)
bằng vàng hoặc tungsten có kích thước cực nhỏ (d= 0,5- 1,5 micromet) với dung dịch
có chứa đoạn ADN ngoại lai cần chuyển vào tế bào thực vật. Các vi đạn này được làm
khô trên một đĩa kim loại mỏng có kích thước 0,5- 0,9cm. Đĩa kim loại này được gắn
vào đầu 1 viên đạn lớn bằng nhựa hoặc vật liệu nhẹ. Viên đạn lớn có kích thước vừa
khít đầu nòng súng bắn gen. Khi bắn áp suất hơi sẽ đẩy viên đạn lớn đi với tốc độ cao.
Tới đầu lòng súng viên đạn lớn bị cản lại bởi một lưới thép mịn, còn các vi đạn vẫn
tiếp tục di chuyển với tốc độ lớn 1300m/s đến đối tượng bắn rồi xuyên vào tế bào. Sau
khi bắn, tách các mô, tế bào và nuôi cấy invitro đê tái sinh cây. Các gen cần chuyển có
thể tái tổ hợp vào hệ gen của cây, từ đó tạo thành cây chuyển gen. Chỉ có một tỉ lệ nào
đó mang gen cần chuyển do đó phải chọn lọc.
Người ta thường dùng khí helium áp lực cao để bắn gen.
Phương pháp dùng súng bắn gen đã được sử dụng phổ biến trong chuyển gen

vào thực vật một lá mầm bao gồm: ngô, lúa, lúa mỳ, đại mạch, mía …
* Chuyển gen bằng xung điện (elctroporation)
Dùng thiết bị xung điện tạp điện thế cao (200- 400V/cm) trong khoảng thời
gian 4- 5 phần nghìn giây. Kết quả làm màng tế bào trần xuất hiện các lỗ thủng tạm
thời giúp cho plasmid tái tổ hợp có thể xâm nhập vào và gắn vào hệ gen của thực vật.
Quá trình được thực hiện trong cuvett chuyên dụng. Sau quá trình xung điện, đem nuôi
cấy protoplas trong môi trường thích hợp, môi trường chọn lọc để tách các protoplas
đã được biến nạp. Tiếp theo là nuôi cấy invitro, tái sinh cây và chọn lọc cây chuyển
gen.
Chuyển gen bằng xung điện có môt số trở ngại như:
• Tỉ lệ các tế bào được chuyển gen còn thấp.
• Sức sống của tế bào giảm đột ngột khi bị sốc điện.
• Việc tái sinh ở một số loài còn rất khó khăn.
Mặc dù còn có những hạn chế như trên nhưng phương pháp chuyển gen
bằng xung điện đã được sử dụng trong chuyển gen ở một số loài thực vật một lá
mầm như ngô, lúa …
* Chuyển gen nhờ kỹ thuật siêu âm
Kỹ thuật siêu âm dùng để chuyển gen vào tế bào trần protoplast. Sau khi tạo tế
bào trần protoplast, tiến hành trộn protoplast với plasmid tái tổ hợp mang gen mong
muốn để tạo hỗn hợp dạng huyền phù.
Cắm đầu siêu âm của máy siêu âm ngập trong hỗn hợp huyền phù sâu khoảng
3mm. Cho máy phát siêu âm với tần số 20KHz theo từng nhịp ngắn, mỗi nhịp khoảng
100 miligiây. Số nhịp khoảng từ 6- 9 nhịp với tổng thời gian tác động từ 600- 900 mili
giây.
Sau khi siêu âm, đem protoplas nuôi trong môi trường thích hợp, chọn lọc để
tách các protoplas đã được chuyển gen. Nuôi cấy invitro để tái sinh cây. Chọn lọc cây
và đưa ra môi trường ngoài.
* Chuyển gen bằng phương pháp hóa học
Chuyển gen bằng phương pháp hóa học là phương pháp chuyển gen vào tế bào
protoplas nhờ các chất hóa học như PEG. Khi có mặt của PEG, màng của protoplas bị

thay đổi và protoplas có thể thu nhận ADN ngoại lai vào trong tế bào. Phương pháp
này có thể áp dụng với nhiều loài thực vật nhưng khả năng chuyển gen với tần số
chuyển gen rất thấp. Tuy nhiên, với khả năng tạo ra số lượng lớn protoplas có thể
khắc phục được hạn chế của phương pháp này.
* Chuyển gen trực tiếp thông qua ống phấn (polle tube)
Là phương pháp chuyển gen không thông qua nuôi cấy mô invitro. Được các
nhà khoa học Mỹ đề xuất năm 1988 trên đối tượng là cây lúa. Nguyên tắc của phương
pháp này là ADN ngoại lai chuyển vào cây theo đường ống phấn, chui vào bầu nhụy
cái. Thời gian chuyển gen là vào lúc hạt phấn mọc qua vòi nhụy và lúc bắt đầu đưa
tinh tử vào thụ tinh. Theo các tác giả này, tốt nhất là sự chuyển gen xẩy ra đúng khi
quá trình thụ tinh ở noãn và cho tế bào hợp tử chưa phân chia. Như vậy, sự chuyển gen
chỉ xảy ra ở một tế bào sinh dục cái duy nhất và khi tái sinh cây sẽ không hình thành
thể khảm.
- Sau thời gian hoa nở 1- 2h, cắt ngang 2/3 hoặc 3/4 phần trên của hoa lúa.
- Sau khi cắt hoa, dùng ống mao quản nhỏ có d= 0,2 mm đưa dung dịch ADN
tái tổ hợp mang gen mong muốn vào đầu ống nhụy đã bị cắt. Nồng độ ADN tái tổ hợp
khoảng 50 microgam/ ml.
- Bao bông lúa lại chờ lúa chín thu hái.
- Phân tích và xác định kết quả chuyển gen ở thế hệ sau.
* Chuyển gen bằng vi tiêm
Chuyển gen bằng vi tiêm là chuyển gen trực tiếp vào tế bào protoplas nhờ thiết
bị vi thao tác và kim tiêm. Phương pháp này cần có thiết bị có độ chính xác cao, kỹ
thuật và kỹ năng của người chuyển phải chính xác.
1.1.2.3 Một số thành tựu đã đạt được
* Những mốc quan trọng trong sự phát triển kỹ thuật chuyển gen ở thực
vật:
- Năm 1980: Lần đầu tiên thực hiện chuyển ADN ngoại lai vào cây nhờ
Agrobacterium.
- Năm 1983: Tạo các marker chọn lọc như chỉ thị màu sắc, chỉ thị kháng với
kháng sinh. Thiết kế lại plasmid Ti (loại bỏ gen gây khối u, cài các gen mong muốn

vào plasmid Ti).
 Năm 1984: Thực hiện chuyển gen trực tiếp và gián tiếp vào tế bào
prôtoplast.
 Năm 1985: Tạo các giống cây trồng kháng virut, đưa cây chuyển
gen ra đồng ruộng.
 Năm 1987: Chuyển gen kháng sâu bằng súng bắn gen.
 Năm 1988: Tạo khoai tây chống nấm, cà chua chín chậm.
 Năm 1900: Chuyển gen bất dục cho ngô vào phôi nuôi cấy vô
tính.
 Năm 1992: Chuyển gen cho lúa mỳ.
 Năm 1994:Thương mại hóa cà chua chuyển gen. Đây là sản phẩm
chuyển gen đầu tiên được thương mại hóa.
 Năm 1998: Toàn thế giới có 48 giống cây trồng chuyển gen được
thương mại hóa.
 Năm 1999: Chuyển gen tạo giống lúa có giá trị dinh dưỡng và
hàm lượng vitamin A cao.
Từ năm 2000 tới nay, cây trồng chuyển gen không ngừng phát triển. Năm
2000 toàn thế giới có 44,2 triệu ha cây trồng chuyển gen thì đến năm 2003 tăng
lên 67,6 triệu ha.
* Một số thành tựu đạt được trong chuyển gen quy định độc tố Bt vào cây
trồng
- Thành tựu ở cây bông
Cây bông được biến nạp gen Bt- toxin mã hóa cho độc tố Bt được trồng ở quy
mô lớn tại Mỹ và úc, để kiểm soát sâu hại bông. Hạt cây bông được biến nạp gen đã
thu được năm 1995 ở Mỹ và đưa ra trồng năm 1996 bởi công ty Delta và Pineland.
Đến năm 2005, diện tích trồng bông mang gen Bt toàn cầu đạt 5,0 triệu ha.
- Thành tựu ở cây ngô
Cây ngô chuyển gen Bt kháng sâu đục thân được công bố tại Mỹ năm 1995.
Năm 1996 chỉ riêng Mỹ đã có 180.000 ha ngô chuyển gen kháng sâu đục thân, chiếm
0,61% tổng diện tích ngô cả nước. Đến năm 2005, diện tích trồng ngô mang gen Bt

toàn cầu đạt 11,3 triệu ha.
- Thành tựu ở khoai tây
Cây khoai tây chuyển gen kháng bọ cánh cứng thu được lần đầu tiên tại Mỹ
năm 1995 và ở Canada năm 1996. Hiện nay chúng được trồng tại Mỹ và Canada.
- Thành tựu ở cây lúa
Hiện nay đã tạo ra được các cây lúa chuyển gen Bt có khả năng giết chết 100%
sâu đục thân.
1.2 Vai trò của Công nghệ sinh học trong việc tạo ra các giống vật nuôi có
năng suất, chất lượng cao
Mục tiêu chính của công nghệ sinh học ở vật nuôi là nhằm tăng hiệu quả sinh
sản và cải thiện di truyền ở vật nuôi.
Cải thiện giống vật nuôi nội địa là một chiến lược phát triển chăn nuôi bền vững
ở các nước đang phát triển.
Công nghệ sinh học sinh sản ở thuỷ sản tạo cơ hội để tăng tỉ lệ nuôi trồng và
tăng cường quản lý các loài thuỷ sản nuôi trồng và hạn chế tiềm năng sinh sản của các
loài thuỷ sản biến đổi gen.
* Thụ tinh nhân tạo và truyền cấy phôi
- Tiến bộ trong thụ tinh nhân tạo và kỹ thuật rụng trứng kép để phục vụ cho
truyền cấy phôi đã có tác động đáng kể đến các chương trình cải tạo giống vật nuôi ở
các nước phát triển và nhiều nước đang phát triển vì các nước này đẩy nhanh được quá
trình cải tạo giống, giảm nguy cơ lây truyền bệnh, nhân nhanh số lượng giống vật nuôi
từ cá thể giống tốt hơn ví dụ như con đực trong thụ tinh nhân tạo và con cái trong
trường hợp truyền cấy phôi.
- Năm 1998 trên toàn thế giới có khoảng trên 100 triệu vật nuôi nhai lại được
thụ tính nhân tạo (chủ yếu là bò sữa và trâu), 40 triệu lợn, 3,3 triệu cừu và 0,5 triệu dê.
Việt Nam và Đông Nam châu Á có trên 60 triệu bò được thụ tinh nhân tạo trong khi
châu Phi chỉ có hơn một triệu.
Nuôi cấy phôi đã đi một bước xa hơn thụ tính nhân tạo kể cả trong thành tựu về
di truyền, trình độ kỹ thuật và tổ chức cần có. Nuôi cấy phôi là các công nghệ cơ bản
để áp dụng cho các công nghệ sinh học cao hơn trong sinh sản như sinh sản vô tính và

chuyển gen. Trong năm 2001, tổng số phôi được cấy thành công trên toàn cầu là
456.000, chủ yếu cho bò, trong đó Bắc Mỹ và châu Âu chiếm 62%, Nam Mỹ 16% và
châu Á là 11%. Khoảng 80% bò đực giống được sử dụng trong thụ tinh nhân tạo có
nguồn gốc từ nuôi cấy phôi. Lợi thế tiềm năng chính của công nghệ nuôi cấy phôi ở
các nước đang phát triển có thể là nhập khẩu phôi đông lạnh thay cho nhập động vật
sống, ví dụ để thành lập các đàn giống hạt nhân thích nghi được với điều kiện sở tại
và giảm thiểu rủi ro trong vệ sinh thú y
* Biến đổi bộ nhiễm sắc thể và chuyển đổi giới tính ở cá
Kiểm soát giới tính và khả năng sinh sản của cá có tầm quan trọng trong
thương mại và môi trường. Trong chăn nuôi thuỷ sản có thể giới tính này quan trọng
hơn giới tính khác, ví dụ chỉ có cá tầm cái đẻ trứng và cá đực Tilapia lớn nhanh hơn
cá cái. Vô sinh ở cá đôi khi là một tính trạng được con người quan tâm vì khi sinh sản
nó ảnh hưởng đến hương vị, ví dụ ở loài hầu hoặc các loài vật nuôi (chuyển gen hoặc
không chuyển gen) có thể được nuôi cùng với các quần thể tự nhiên. Biến đổi bộ
nhiễm sắc thể và chuyển đổi giới tính là một kỹ thuật đã được thiết lập để kiểm soát
các yếu tố này. Biến đổi bộ nhiễm sắc thể, xử lý nhiệt, hoá chất và sốc áp suất đối với
trứng cá để tạo ra các cá thể tam bội chứ không phải là lưỡng bội thông thường.
Những cá thể cá tam bội không tập trung năng lượng cho sinh sản và như vậy chúng là
dạng vô sinh. Sử dụng một số loại hóc môn cho cá ăn có thể chuyển đổi giới tính ở cá.
Ví dụ cá đực tilapia chuyển thành cá cái khi sử lý với oestrogen. Loại cá đực này khi
giao phối với cá cái bình thường sẽ đẻ ra toàn cá đực.
* Kỹ thuật di truyền trong chăn nuôi và thuỷ sản
Công nghệ gen ở vật nuôi có thể được sử dụng để đưa một gen lạ vào hệ gen
của vật nuôi hoặc vô hiệu hoá một gen nào đó được chọn. Phương pháp được sử dụng
phổ biến nhất là bắn đoạn AND vào tiền nhân của trứng đã thụ tinh. Hiện nay công
nghệ này đã thành công với phương pháp mới là truyền nhân và sử dụng virút Lenti
làm véc tơ truyền AND.
Trong các thí nghiệm sử dụng kỹ thuật gen cho vật nuôi, các gen chịu trách
nhiệm về tăng trưởng được cấy vào lợn để tăng trọng nhanh và tăng chất lượng thịt xẻ.
Các nghiên cứu hiện nay đang tiến vào lĩnh vực công nghệ gen kháng bệnh ở vật nuôi

như bệnh Marek ở gia cầm, Scrapie (bệnh truyền nhiễm), bệnh viêm vú bò và các bệnh
khác có thể lây sang người như Salmonella ở gia cầm. Công nghệ gen còn được ứng
dụng để tăng lượng cazein trong sữa bò, giảm chất tồn dư trong sữa và trong tinh
trùng. Mặc dù thuật ngữ thì đơn giản nhưng công nghệ gen đòi hỏi phải có nguồn lực
mạnh mới có thể áp dụng được. Cho đến nay chưa có ứng dụng công nghệ gen nào
thành công trong lĩnh vực thương mại nông nghiệp. Ứng dụng công nghệ gen trong
tương lai có thể chỉ giới hạn trong việc sản xuất các vật nuôi chuyển gen để sản xuất
các sản phẩm công nghiệp hoặc dược phẩm.
Công nghệ gen là một lĩnh vực năng động trong nghiên cứu và phát triển của
ngành thuỷ sản. Kích thước lớn và sức chịu đựng tốt của nhiều loại trứng cá cho phép
ứng dụng công nghệ truyền gen một cách thuận lợi bằng cách tiêm trực tiếp một gen lạ
vào trứng hoặc nhờ thiết bị truyền từ để trợ giúp truyền gen thông qua sự chênh lệch từ
trường. Truyền gen ở cá liên quan đến các gen sản xuất hóc môn sinh trưởng và các
hóc môn này thúc đẩy tăng trưởng nhanh ở cá chép, cá tilapia và các loài cá khác. Hơn
nữa, một gen của cá bơn mã hoá sản xuất loại prôtein chống băng giá được đưa vào cá
hồi với hy vọng kéo dài mùa vị nuôi cá hồi. Gen này không sản xuất đủ loại prôtêin để
kéo dài thời gian cá này sống trong vùng nước lạnh nhưng lại cho phép cá hồi tiến tục
tăng trưởng trong mấy tháng mùa đông, trong khi cá hồi bình thường không thể tăng
trưởng. Những ứng dụng này vẫn còn đang trong quá trình nghiên cứu và phát triển;
hiện nay các sản phẩm cá chuyển gen vẫn chưa có mặt trên thị trường.
* Công nghệ sinh học trong chuẩn đoán bệnh và dịch tễ
Bệnh ở thực vật và động vật khó chuẩn đoán vì các triệu chứng thường không
điển hình hoặc thậm chí hoàn toàn không thể hiện cho đến khi dịch bệnh đã lan rộng.
Các loại kít thử dựa trên nền tảng công nghệ sinh học cao cho phép xác định các nhân
tố gây bệnh và giám sát tác động của các chương trình kiểm soát bệnh ở mức độ chính
xác cao mà trước đây chưa hề có. Dịch tễ phân tử đặc trưng bởi các mầm bệnh (vi rút,
vi khuẩn, ký sinh và nấm) có thể xác định được nguồn lây nhiễm của chúng thông
quan phương pháp nhân gen. Chuẩn đoán sớm có vai trò quan trọng trong kiểm soát
dịch tễ vì nó giúp con người xác định được tâm điểm của vùng dịch để có phương thức
phòng chống phù hợp. Ví dụ, phân tích phân tử đối với vi rút gây bệnh dịch tả ở trâu,

bò (rinderpest) có ý nghĩa sống còn để xác định các chủng vi rút đang tồn tại trên thế
giới và là công cụ hỗ trợ đắc lực trong Chương trình trừ diệt bệnh rinderpest trên toàn
cầu. Kít thử ELISA (Thuốc thử enzim hấp phụ miễn dịch liên kết) đã trở thành một
phương pháp chuẩn và giám sát nhiều loại bệnh dịch ở vật nuôi và cá trên toàn thế
giới; kỹ thuật PCR (Chuỗi phản ứng đa phân tử) được sử dụng nhiều trong chuẩn đoán
của ngành bảo vệ thực vật và đang được ứng dụng ngày càng nhiều trong chuẩn đoán
bệnh ở vật nuôi và thủy sản. Hiệu quả của các chương trình bảo vệ thực vật và thú y
ngày cang được nâng cao là nhờ vào những tiến bộ trong công nghệ di truyền tiên
phong cho phép xác định các mầm bệnh ở dạng mô, dạng vật sống hoặc thậm chí là
mẫu nước hoặc mẫu đất.
* Nghiên cứu và phát triển vắc xin
Các loại vắc xin tạo ra nhờ công nghệ gen đang được phát triển để bảo vệ cá và
vật nuôi khỏi mầm bệnh và các loại ký sinh. Mặc dù, các loại vắc xin được sản xuất
theo cách thức truyền thống có tác động to lớn đến kiểm soát dịch Lở mồm long móng
và các bệnh do trực khuẩn, rinderpest và các bệnh khác ảnh hưởng đến vật nuôi nhưng
các vắc xin tái tổ hợp có thể đem lại những lợi ích vượt trội so với vắc xin sản xuất
theo phương thức truyền thống về tính an toàn, tính đặc thù và tính ổn định. Quan
trọng hơn, các vắc xin này thường đi kèm với kít chuẩn đoán tương ứng sẽ cho phép
phân biệt giữa động vật được tiêm vắc xin và động vật bị lây nhiễm tự nhiên. Điều này
rất quan trọng đối với các chương trình quốc gia phòng chống bệnh khi kỹ thuật này
có phép sử dụng vắc xin liên tục khi chuyển từ giai đoạn kiểm soát sang giai đoạn diệt
trừ.
Ngày nay vắc xin có chất lượng cho các bệnh như Niư cát xơn, bệnh sốt truyền
thống ở lợn và bệnh rinderpest. Hơn nữa, với tiến bộ kỹ thuật trong công nghệ sinh
học sẽ sản xuất ra vắc xin rẻ hơn và vì vậy có thể cung cấp cho các hộ chăn nuôi nhỏ.
* Dinh dưỡng vật nuôi
Công nghệ sinh học đã hỗ trợ tích cực cho lĩnh vực dinh dưỡng vật nuôi như
các loại enzim, các loại probiotics, các loại prôtein đơn bào và các chất phụ gia thức
ăn chăn nuôi có nguồn gốc kháng sinh mà được phép sử dụng rộng rãi trong hệ thống
chăn nuôi thâm canh trên toàn cầu nhằm nâng cao tính chủ động về dinh dưỡng trong

thức ăn chăn nuôi và tăng năng suất vật nuôi và thủy sản. Các công nghệ biến đổi gen
ngày càng được áp dụng rộng rãi nhằm cải thiện dinh dưỡng vật nuôi như thông qua
việc biến đổi thức ăn để vật nuôi dễ tiêu hoá hơn, hoặc là kích thích hệ thống tiêu hoá
và hô hấp của vật nuôi để chúng có thể sử dụng thức ăn hiệu quả hơn. Mặc dù vậy thì
tiến bộ trong trong phương pháp thứ 2 vẫn chưa giúp chúng ta hiểu đầy đủ về di
truyền, sinh lý và an toàn sinh học. Ví dụ, trong hệ thống sản xuất có mức độ đầu tư
cao như hệ thống quản lý chăn nuôi thâm canh có sử dụng tái tổ hợp tropin của tế bào
sô ma, một loại hóc môn có thể giúp tăng sản lượng sữa ở bò, khích thích tăng trưởng
và tăng tỉ lệ thịt nạc trong thịt xẻ ở vật nuôi hướng thịt.
 Công nghệ sinh học góp phần nâng cao hiệu suất chế biến thực phẩm
 Công nghệ sinh học làm đa dạng mẫu mã sản phẩm tạo ra sản phẩm có
chất lượng cao, giá thành hạ
 Công nghệ sinh học tạo ra những sản phẩm có chất lượng cao từ các
nguyên liệu tận dụng
CHƯƠNG 2
ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG
SẢN XUẤT THỰC PHẨM
2.1. Công nghệ lên men rượu, bia, nước giải khát
2.1.1. SẢN XUẤT RƯỢU
Rượu đã được con người sản xuất và sử dụng từ cách đây rất lâu - vào khoảng
6000 năm trước Công nguyên. Do nhu cầu và lợi ích của sản phẩm này nên cho đến
nay, việc nghiên cứu và mở rộng sản xuất chúng ngày càng được con người quan tâm.
Có rất nhiều loại rượu và mỗi loại đều có thành phần, quy trình sản xuất khác
nhau. Có thể tạm chia chúng làm các loại chủ yếu sau:
- Rượu trắng – hay còn gọi là rượu cất (etylic).
- Rượu vang
Cã 4 nhóm : .vang thường vang mùi vang mạnh và champagne
* Nhóm vang thường vang mùi và vang mạnh gồm có 3 màu trắng hồng và đỏ
* Vang mùi có tên chuyên ngành là vermouth có độ cồn trung bình từ 14 đến 20
% dùng để khai vi

* vang mạnh độ cồn từ 17 đến 21 % dùng để uống tráng miệng vì độ ngọt cao
* Champagne : có 4 nhóm
Nhóm chua dùng để khai vị
Nhóm hơi chua được uống suốt buổi tiệc
Nhóm hơi ngọt uống cuối buổi tiệc
Nhóm ngọt uống tráng miệng
* Những kí hiệu của rượu Vang
AOC : là loại số 1 rất ngon được sản xuất với số lượng giới hạn
VDQS : loại 2 được trộn từ loại 1 với 1 loại vang khác ra thành phẩm
VIN DE PAY ( tiếng pháp ) VIN DE TABLE ( tiếng anh ) : là loại 3
Vang màu đỏ và vang trắng đều làm từ nho đỏ nhưng vì Vang đỏ là lấy luôn cả
vỏ nên co màu đỏ và có vị chát còn vang trắng ko lấy vỏ nên có màu trắng
- Rượu mùi:
Là rượu được ngâm tẩm có nồng độ trung bình từ 17 đến 30%
Đặc trưng của dòng rượu này là :
* Amaretto : rượu hạnh nhân của Ý nồng độ 28 %
* Advocaat : rượu trứng kem của Đức
* Galliano : rượu thảo mộc được ngâm tẩm khoảng 30 loại lá thơm .rễ cây của
Ý
* Malibu : rượu dừa của Jamaica
* Midori : rượu dưa của Nhật
* Southern comfort : rượu trái mơ của Mĩ
* Kalua Tiamaria : rượu cafe của Jamaica
* Creme de cacao : mùi ca cao của venezuala
* Creme the menthe : mùi bạc hà của Pháp
+ Rượu mạnh mùi:
Được chưng cất có nồng độ từ 37 đến 40 %
* Cointreau ,Grand marnier , Triple sec : rượu mạnh mùi chưng cất từ cam
chanh
nồng đô 40 %

* Sambuca : rượu hồi của Ý
* Aneed ,Ricard ,Pernod : rượu chưng cất từ hồi và thảo mộc của Pháp 37%
* Benidictine : được tổng hợp trên 40 loại lá thơm thảo mộc .của Pháp
* Drambuie : rượu manh mùi thảo mộc .của Scotch
*Campari : rượu đắng làm từ vỏ cam chanh
- Rượu mạnh: được chưng cất nồng độ từ 37 đến 45 %:
Có 2 nhóm: Nhóm A: Whisky.
Nguyên liệu chính là lúa mạch sản phẩm nổi tiếng là Johnnie walker
,Chivas của Scotch Đặc trưng của Johnnie và chivas là có mùi khói Trên chai rượu
whisky có kí hiệu chữ Malt là được làm bằng 100 % lúa mạch và được chưng cất 2 lần
bằng nồi Trên chai rượu whisky có kí hiệu chữ Blended là được làm từ lúa mạch +
bắp + ngũ cốc và được chưng cất bằng cột.
Ngoài ra có 1 loại whisky của Mĩ được làm từ bắp có tên là Jim Bean
Nhóm B : Brandy
Đại diện cho Brandy là : Hennessy Remy Napoleon
Trong Brandy chia làm 4 loại : cognac, armagnac, fruit brandy, the other brandy
Nguyên liệu chính làm rượu Brandy là nho thực chất rượu Brandy được chưng cất
từ rượu vang và tuỳ thuộc vào tên vùng Cognac hay Armagnac mà đặt tên cho rượu .
* rượu rum làm từ mật mía sản phẩm của Cuba- Rượu mùi (liquor).
* rượu tequila chưng cất từ nhựa xương rồng, sản phẩm nổi tiếng của Mexicô (40 %)
* Rượu Gin chưng cất từ ngũ cốc có mùi bưởi đặc trưng, sản phẩm của Anh (43 %)
* Vodka chưng cất từ khoai tây (hặc lúa mì), sản phẩm của Nga (45 %), là rượu trung
tính. Thương hiệu nổi tiêng là Smirnoff. Trên chai rượu Smirnoff ghi nơi sản xuất là
Mĩ .Có 1 dòng tộc di dân từ Nga sang Mĩ và sản xuất ra rượu Smirnoff ở Mĩ, nhưng ai
cũng biết nó bắt nguồn từ Nga. Vodka là rượu trung tính vì không màu không mùi, có
thể pha trộn với bất kì loại rượu nào cũng ko làm mất di bản chất của loại rượu đó
2.1.1.1. Quá trình sản xuất rượu trắng (rượu cất).
Ở nước ta rượu được sản xuất ra theo nhiều phương pháp khác nhau, trong đó
phương pháp lên men rượu truyền thống bằng bánh men hiện nay vẫn được dân gian
sử dụng nhiều tuy nhiên hiệu suất lên men cũng như chất lượng ruợu ở nhiều vùng,

nhiều địa phương còn chưa ổn định. Vì vậy ta cần thiết phải tuyển chọn những chủng
vi sinh vật có hoạt lực đường hoá cao, hoạt lực lên men mạnh đồng thời bổ sung thuốc
bắc với hàm lượng hợp lý nhằm nâng cao hiệu suất lên men cũng như chất lượng rượu
thu được
Rượu trắng được sản xuất bằng hai phương pháp chính: phưong pháp lên men
bằng vi sinh vật và phương pháp tổng hợp hoá học.
Phương pháp lên men nhờ sinh vật là phương pháp chủ yếu.
Rượu trắng thu được là kết quả của quá trình lên men một số vi sinh vật, trong
đó nấm men là đối tượng chính được sử dụng để sản xuất rượu ở quy mô công nghiệp.
Lên men rượu là một quá trình sinh học phức tạp chuyển đường thành rượu, có
sự tham gia của nấm men trong điều kiện kị khí.
Phương trình tổng quát của sự lên men rượu:
C
6
H
12
O
6
2C
2
H
5
OH + 2CO
2
+ 27kcal
Trong quá trình lên men, dịch lên men thu được sau khi kết thúc quá trình lên
men ngoài sinh khối nấm men còn có các thành phần sau: sản phẩm chính là etylic,
cacbonic và các sản phẩm phụ như glycerin, acid succinic, các aldehyde, một số loại
rượu bậc cao ( isoamylic, isobutylic, propionic ).
Quy trình sản xuất etylic bằng phương pháp lên men bởi nấm men được thực

hiện theo các bước sau:
- Chế biến nguyên liệu thành dịch đường để có thể lên men bằng nấm men.
- Lên men biến đường thành rượu.
- Chưng cất và tinh chế cồn etylic.
Sơ đồ sản xuất rượu etylic
Nguyên liệu
Nấu nguyên liệu
Đường hoá dịch cháo
Lên men dịch đường
Chưng cất và tinh chế cồn etylic
Thành phẩm
* Chế biến các nguyên liệu thành dịch đường
a) Nguyên liệu: Trong sản xuất rượu người ta thường sử dụng các nguyên liệu
có sãn sau:
- Nguyên liệu có sẵn đường: mật rỉ đường (sản phẩm phụ của cụng nghiệp chế biến
đường; là chất lỏng đặc sánh cũn lại sau khi đó rỳt đường bằng phương pháp cô và
kết tinh, dùng làm thức ăn cho gia súc. Trong thành phần có: nước 7,4 - 19,4%,
protein 5,6 - 9,9%, gluxit 65 - 84,4%, chất khoáng 2,9 - 7,5% )
- Nguyên liệu có tinh bột: bắp, khoai mì, khoai lang, bột gạo
- Nguyên liệu có cellulose: gỗ vụn, mạt cưa, rơm rạ
Dùng phổ biến trong cụng nghiệp để sản xuất rượu hiện nay là hai loại nguyên
liệu có đường và tinh bột.
Trừ nguyên liệu từ đường, rỉ đường, các loại khác phải qua quỏ trỡnh đường
hoá.
b) Các phương pháp đường hoá:
Các nguyên liệu chứa cellulose, hemicellulose được đường hoá bằng acid và
nhiệt độ cao. Các nguyên liệu chứa tinh bột được đường hoá bằng nhiều phương pháp
khác nhau.
- Đường hoá bằng phương pháp bánh men thường hay bánh men thuốc bắc:
Đây là phương pháp phổ biến trong dân gian để đường hoá nguyên liệu chứa

tinh bột. Trong bánh men, nấm mốc được nuôi cấy và phát triển trên môi trường tinh
bột sống. Nếu là bánh men thuốc bắc thì có bổ sung thêm vị thuốc bắc (khoảng 10-20
vị). Nấm mốc trong bánh men có hệ enzym amylase phân giải tinh bột. Vị thuốc bắc
có tác dụng sỏt khuẩn và có tác dụng kích thích sinh trưởng các vi sinh vật trong bánh
men.
Quá trình đường hoá: Nguyên liệu chứa tinh bột chỉ cần làm chín như kiểu đồ
xôi ở nhiệt độ 100-140˚C để các cấu trúc phân tử tinh bột dễ bị phá vỡ, tinh bột
chuyển sang dạng dễ tan, giúp enzym amylase phân huỷ tinh bột dễ dàng. Tuy vậy, do
tinh bột không ở dạng dung dịch nên hạn chế tỏc dụng của amylase lên các mạch tinh
bột, làm cho hiệu suất đường hoá không cao. Dùng bỏnh men để đường hoá tinh bột
dễ bị nhiễm tạp khuẩn. Quá trình lên men tạo nhiều sản phẩm trung gian, hiệu suất thu
hồi thấp.
Hiện nay phương pháp này chủ yếu sử dụng để đường hoá tinh bột khi sản xuất
rượu theo phương thức thủ công.
- Phương pháp maltase:
Người ta sử dụng enzym của thóc đại mạch và tiểu mạch đã nảy mầm (malt) để
chuyển hoá tinh bột (đã được hồ hoá) thành đường lên men. ở Việt Nam ta từ lâu cũng
đã sử dụng thóc tẻ hay nếp, có khi cả bắp cho nảy mầm để sản xuất mạch nha theo
phương pháp trên.
Sử dụng phương pháp maltase có ưu điểm sau:
+ Thời gian hồ hoá tinh bột ngắn.
+ Chất lượng rượu không bị ảnh hưởng mà thường tạo ra những hương vị
đặc trưng dễ chịu.
+ Ít bị nhiễm khuẩn.
Tuy vậy, phương pháp này cũng có những nhược điểm lớn sau;
- Hiệu suất đường hoá không cao, không triệt để vì phức hệ amylase trong
mầm thóc không hoàn chỉnh.
- Thường chỉ ỏp dụng ở những nước xứ lạnh vì điều kiện trồng và nảy mầm
đại mạch đòi hỏi nhiệt độ thấp.
- Tỉ lệ malt sử dụng so với hàm lượng tinh bột có trong nguyên liệu tương

đối cao (8-20%) .
- Giá thành phẩm cao, nhất là ở những nước không sản xuất được thóc malt.
Chính vì vậy, người ta cố gắng nghiên cứu bổ sung hay thay thế phức hệ
amylase của mầm thóc malt bằng amylase của nấm mốc và vi khuẩn.
- Phương pháp myco – malt:
Đây là phương pháp được dùng phổ biến hơn ở cả trong và ngoài nước. Quá
trình đường hoá ở đây dùng enzym của vi sinh vạt, chủ yếu là của nấm mốc.
Nấm mốc được sử dụng có kha nhiều loài của chi Aspergillus như Asp. oryzae,
Asp. flavus, Asp. awamori. Gần đây có xu hướng dùng chi Endomycopsis.
Các chủng nấm mốc được sử dụng để đường hoá tinh bột được nuôi cấy theo
hai phương pháp: nuôi cấy bề mặt và nuôi cấy chìm.
Nuôi cấy bề mặt : Thường dùng các chủng của Asp. awamori và Asp. oryzae.
Người ta dùng mụi trường có sử dụng các loại nguyên liệu như cám mỳ, cám gạo, bột
ngô trộn với trấu theo tỷ lệ cân đối đã được quy định. Hàm lượng tinh bột trong
nguyên liệu không nhỏ hơn 20%. Ngoài ra còn có đầy đủ các chất dinh dưỡng khác
như nguồn nitơ (muối ammonium, amino acid), thành phần khoáng và vi lượng. Môi
trường sau khi chuẩn bị xong, tạo độ ẩm 53 – 65%, được tãi ra nong, nia có độ dày 3,0
– 5,0 cm có thụng khi hay tạo độ thoáng thích hợp. Cấy chủng nấm mốc vào.
Nuôi cấy chìm: Thường dùng các loài Asp. niger, Asp. batatae. Hiện nay trên
thế giới cũng như ở Việt Nam, sản xuất chế phẩm enzym từ nấm mốc có xu hướng sử
dụng kĩ thuật chính là dùng phương pháp nuôi cấy chìm. với phương pháp này, nồi lên
men có lắp hệ thống sục khí và khuấy đảo.
Thời gian thực hiện đường hoá dài hay ngán con tuỳ thuộc vào chủng giống
nấm mốc và nguyên liệu đươc sử dụng, thông thường 24h – 40h.
Chất lượng đường hoá được đánh giá theo hoạt lực của amylase, dextrinase,
gluco-amylase.
Kết quả quá trình đường hoá cho các sản phẩm gồm hỗn hợp dextrin, maltose,
glucose. Trong đó glucose chiếm tỉ lệ cao nhất.
* Lên men biến đường thành rượu
Đây là giai đoạn quan trọng nhất trong sản xuất rượu – quyết định chất lượng

sản phẩm tạo thành.
Sau khi có dịch đường hoá hay dịch rỉ đường đã được xử lý, người ta sẽ bổ
sung thêm một số thành phần để cung cấp thêm vitamin và amino acid như muối
ammonium, muối phosphat, dịch tự phân nấm men. Môi trường có thành phần như
trên có thể sử dụng để lên men.
a) Giống:
Giống sử dụng chủ yếu là các chủng của nấm men Sac charomyces cerevisiae.
Các chủng nấm men dùng trong sản xuất phải có những đặc điểm sau:
- Có đầy đủ đặc điểm đặc trưng của nấm men.
- Tốc đọ phát triển mạnh, hoạt lực lên men cao.
- Lên men được nhiều loại đường khác nhau và đạt được tốc độ lên men nhanh.
- Chịu được độ cồn cao: 10 – 12%.
- Thích nghi được với những điều kiện không thuận lợi của môi trường, đặc biệt
là đối với chất sát trùng.
Riêng đối với chủng nấm men ở Việt Nam đòi hỏi phải có khả năng lên men ở
nhiệt độ tương đối cao ≥ 35˚C, có khả năng hoạt động ở pH = 3,5 – 5(môi trường
acid).
b) Quá trình lên men: Môi trường lên men sau khi được khử trùng, kiểm tra độ
đường đạt 90 – 120g/l và pH = 3,5 – 5,0 có thể cấy giống vào.
Thời gian lên men từ 65 – 72h. Trong đó, 10h đầu sục khí để nấm men sinh sôi
nảy nở, sau đó lên men tĩnh (yếm khí).
Giải thích cơ chế: Đường và các chất dinh dưỡng của môi trường lên men
được hấp thụ và khuếch tán vào trong tế bào nấm men qua màng tế bào. Trong khi
nước ra vào tự do thì đường và các chất dinh dưỡng khác được màng tế bào chỉ cho đi
vào mà không cho quay ra. Trong tế bào nấm men, nhờ hoạt động sống của tế bào,
nhờ hoạt động xúc tác của hàng loạt enzym mà những phản ứng húa sinh phức tạp
xảy ra và dẫn đến tổng hợp chất này phân huỷ chất kia. Rượu etylic và CO
2
tạo thành
liền thoát ra khỏi tế bào. Rượu etylic tan tốt trong nước, do vậy nó khuếch tán rất

nhanh vào môi trường xung quanh.
Trong quá trình lên men, cần phải định kỳ lấy mẫu để kiiểm tra vi sinh vật tạp
nhiễm, trạng thái của tế bào nấm men.
Nấm men trong lên men phải đạt các chỉ số sau:
- Số lượng tế bào nảy chồi 10 – 15%.
- Lượng tế bào chết không quá 2%. Số tế bào chết tăng chứng tỏ có
những tác động gây kìm hãm hoạt động của nấm men.
- Số tế bào chứa glycogen không ít hơn 70%.
- Không cú loại vi khuẩn tạp nhiễm chuyển động , loại không
chuyển động có thể có nhưng không được quá 4 – 6 tế bào/ hiển vi trường.
- Số tế bào nấm men trong 1ml phải đạt 120 – 140 triệu.
* Chưng cất và tinh chế cồn
Khi kết thúc lên men rượu, sau khi đã loại bỏ tế bào men, muốn được rượu tinh
khiết cần chưng cất dịch lên men để loại bỏ tạp chất.
Kỹ thuật cất rượu ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng rượu thu được. Đồng thời tỉ
lệ tạp chất và chất lượng rượu lại chịu ảnh hưởng bởi nguyờn liệu nuôi cấy.
Quá trình chưng cất rượu diễn ra theo các giai đoạn sau:
• Khi kết thúc lên men, đem cất dịch lên men ta được rượu thụ
• Tiếp theo là quá trình tinh chế: tách các tạp chất ra khỏi cồn thụ để ta có
cồn tinh khiết. Trong cồn thụ ngoài rượu etylic cũn cú nhiều tạp chất. Dựa vào
trọng lượng phân tử, khả năng bay hơi ngươi ta chia làm 3 nhóm:
- Tạp chất đầu: Bao gồm các chất có độ sôi thấp hơn etylic như: alđehyde
acetic, ethyl acetate, methyl acetate, rượu metylic Các tạp chất đầu được lấy ra ở
giai đoạn đầu của quá trình tinh chế nàn cũng gọi là rượu đầu hay rượu kỹ nghệ.
- Tạp chất cuối: số này có nhiệt độ sôi cao hơn rượu etylic và khó bay hơi. Đấy
là các loại rượu cao phân tử như : isoamylic, isobutylic Số tạp chất này ít hoà tan
trong nước gọi là dầu fusel hay dầu rượu tạp chất.
- Tạp chất trung gian: Đặc tính của những tạp chất trung gian này là tuỳ thuộc
vào nộng độ rượu và tính chất vật lý của tạp chất mà nó sẽ bay hơi cùng với tạp chất
đầu hay ở lại với tạp chất cuối. Số tạp chất này khó tách khỏi rượu etylic khi tinh chế.

Đấy là các chất ethyl isobutyrate, ethyl isovalerianate.
Sau khi tinh chế, tách ba loại tạp chất nói trên, ta có rượu tinh khiết. Tuy nhiên,
muốn có rượu tinh khiết, loại dùng trong thực phẩm, người ta phải chưng cất rượu ở
những tháp chưng cất có thiết kế đúng quy cách.
Rượu tinh khiết dùng trong thực phẩm là rượu đảm bảo các chỉ tiêu sau
đõy:
+ Trong suốt, không màu, không mùi lạ.
+ pH: 6,5 – 7,0.
+ Hàm lượng etylic: 96,5% thể tách.
+ Furfurol: không có.
+ Alđehyde: 6 – 10 mg/l.
+ Ester: 30 – 35 mg/l.
+ Dầu fusel: 30 – 60 mg/l.
Hỗn hợp rượu – nước có điểm sôi chung nên với phương pháp này chưng cất
thông thường không thể tinh chế được rượu etylic có nồng độ rượu hơn 97,2% (thể
tích). Vậy muồn có cồn tuyệt đối, tức cồn lớn hơn 99% ta phải tinh chế thêm. Tuỳ ở
quy mô sản xuất lớn nhỏ sẽ có phương pháp tinh chế khác nhau.
- Ở phòng thí nghiệm người ta dùng các chất hút nước như: CaCO
3`
, KCl,
CuSO
4`
để tinh chế cồn 99,5 – 99,7%. Nhưng phương pháp này cho hiệu suất thu hồi
thấp, chỉ 60 – 65% so với rượu thụ ban đầu.
- Trong sản xuất lớn: người ta tinh chế bằng phương pháp chưng luyện với áp
suẩt thấp (p xấp xỉ 0,0525 atm) để hỗn hợp rượu – nước không cú điểm sụi chung và
cuối cùng sẽ thu được cồn tuyệt đối.
2.1.2. Sản xuất rượu vang
Rượu vang qủa là loại rượu lên men từ dịch ép trái cây (nho, dâu, dứa, lê ) của
một số chủng nấm men. Rượu vang thu được không qua chưng cất có hương vị thơm

ngon của trái cây có độ cồn nhẹ (10 – 15%) là loại nước giải khát thơm ngon giàu chất
bổ dưỡng, đặc biệt rất thich hợp với phụ nữ. Hiện nay có rất nhiều quy trình công
nghiệp sản xuất rượu vang từ hoa quả. Sau đây là một trong các quy trình đó:
Rượu vang nho:
Có từ trước công nguyên ở Châu âu. Một số nước ở Châu âu sản xuất loại rượu này
với số lượng lớn và các sản phẩm có tiếng như Pháp,ý, đến nay có hàng nghìn loại
rượu vang khác nhau trên thế giới.
* Quy trình:
Chọn quả
Xử lý
Nghiền, ép (Hoặc trích ly bằng đường)
Nước dịch quả
Nấm men Lên men
ủ chín
Làm trong
Đóng chai
Kiểm tra
Sản phẩm
* Nguyên liệu và chế biến nguyên liệu
- Lựa chọn quả nho để lên men rượu vang là thích hợp nhất:
+ Nho cho chất lượng tốt nhất, hương vị đậm đà, có vị ngọt, sản phẩm chứa
etylic cân đối với vị chua, chát của acid và tanin.
+ Thành phần nước quả thích hợp với việc lên men.
+ Nho cho sản lượng nước quả cao trên diện tích thâm canh tốt (1 ha có thể đạt
2 – 3 vạn lit nước quả).
- Phương pháp chế biến nguyên liệu:
Quả hái về không dập nát khi vận chuyển cũng như lúc bảo quản. Loại bỏ quả
hư dập, rửa, để ráo.
Bước xử lý tiếp theo sẽ khác nhau tuỳ quy mô sản xuất:
+ Trong sản xuất nhỏ: Quả đem dã dập bằng cối sành, cối đá (Tuyệt đối không

dùng dụng cụ bằng sắt, đồng). (vì nước quả chua sẽ công phá sắt, đồng làm các ion
này tan trong dịch quả, sau này gây kết tủa rượu, gây mất màu tự nhiên của rượu).
Sau đó vắt lấy nước bằng tay, hay qua túi lọc bằng vải. Trường hợp lên men cả vỏ quả
thì không cần lọc bỏ vỏ quả.
Quá trình xử lý trên được tiến hành khẩn trương vì thời gian xử lý kéo dài nước
quả sẽ bị oxi hoá, sẽ bị nhiễm tạp khuẩn, dẫn đến giảm chất lượng.
+ Trong sản xuất quy mô công nghiệp: Quả được ép bắng máy ép rồi lọc trong
phòng chứa CO
2
(với mục đích ngăn chặn dịch quả bị oxy hoá do tiếp xúc với O
2
).
Nước quả thu được sau khi tách ra từ quả không được tuỳ tiện bổ sung các chất
mà phải tuân theo những quy dịnh chung để đảm bảo chất lượng của rượu.
* Quá trình lên men tạo rượu vang
- Giống: Để lên men rượu vang, người ta có thể sử dụng hai nguồn giống sau:
 Nguồn giống đã được chuẩn bị sẵn dưới các dạng sau:
+ Dịch men giống: Cấy từ ống giống thuần khiết qua khâu nhân giống các cấp
cấy vào dịch lên men với tỷ lệ giống cấy từ 3 – 10%.
+ Bánh men khô: Cấy vào dịch lên men với tỷ lệ 15 – 20g/l dịch lên men.
Dịch lên men đang ở giai đoạn lên men mạnh với tỷ lệ 1/3 – 1/5 thể tích nồi lên
men (lấy từ lần lên men trước).
Người ta sử dụng nguồn giống này đối với các chủng nấm men: Saccharomyces
ellipsoideus, Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces oviformis, torulopsis.
 Dùng nấm men dính trên dịch quả rơi vào nước dịch quả một cách tự nhiên
để lên men.
Theo dõi quá trình lên men qua một số chỉ tiêu sau:
- Hàm lượng đường.
- Nhiệt độ: Quá trình lên men thích hợp với khoảng t˚ = 20˚C – 30˚C.
Tốt nhất nên giữ ở cùng một nhiệt độ trong suốt quá trình lên men.

- Hàm lượng O
2`
: Giai đoạn đầu cho nước quả tiếp xúc với O
2`
không khí
bằng cách sục khí. Giai đoạn sau cho lên men yếm khí.
- Trong lên men sản xuất quy mô nhỏ người ta cho lên men ở bình có
miệng to và nút bình bằng bông. Khi lên men ở quy mô lớn, người ta sử dụng
các nồi lên men hay các bể, khi đổ môi trường lên men vào phải để trống một
thể tích thích hợp khoảng 1/3 – 1/5 thể tích nồi hay bể lên men.
* Các giai đoạn lên men rượu vang
- Giai đoạn hình thành rượu: Là giai đoạn từ lúc cấy men giống vào, cho lên
men đến khi dịch lên men hết sủi bọt mạnh. Nếu giữ được nhiệt độ ổn dịnh, thời gian
lên men này kéo dài từ 4 – 5 ngày. Kết quả của giai đoạn này ta được “ Rượu non”.
Trong thời gian này nấm men hoạt động mạnh nhất, tiêu thụ nguyên liệu
(đường, đạm, vitamin) mạnh, biến đường thành rượu, giải phóng CO
2
. Kết thúc giai
đoạn này thành phần nước quả thay đổi rất lớn.
- Giai đoạn phát triển: Khi kết thúc lên men ở giai đoạn một , người ta tiến
hành gạn cặn, tách xác quả bằng biện pháp lọc (đối với vang đỏ – vang thu được do
lên men dịch quả có kèm xác quả). Trong các cơ sở lên men sang nồi hay bể lên men
khác, đây là lần gạn thứ nhất.
Khi được “rượu non”, ta tiếp tục cho len men, nhưng ở giai đoạn này quá trình
lên men xảy ra không ồ ạt – người ta còn gọi là lên men phụ, phân huỷ những gam
đường cuối cùng trong dịch lên men. Đồng thời ở giai đoạn này có quá trình lên men
malolactic. Kết quả của quá trình này, acid malic được chuyển thành acid lactic, làm
cho rượu được chuyển từ vị chua gắt sang vị chua nhẹ dễ chịu (của acid lactic), CO
2
còn được tiếp tục giải phóng nhưng có xu hướng ít dần. Dung dịch lên men ở trạng

thái tĩnh lặng, xác men lắng xuống đáy bình hay bể.
Tiếp theo gạn cặn lần 2 (sau lần 1 khoảng từ 20 – 30 ngày), lần 3 (sau lần 2
hơn 30 ngày). Nếu rượu còn đục ta lại gạn tiếp để có dung dịch trong suốt. Sau lần
gạn cuối cùng rượu cơ bản ổn dịnh về thành phần.
ở giai đoạn này nếu nếm thử ta thấy rượu chưa thể uống được, vì có vị cay,
đắng, hơi chua. Ta gọi là “rượu sống”.
- Giai đoạn vang chín:
Sau giai đoạn 2, “rượu non” đã ổn định thành phần nhưng rượu vẫn còn “sống”,
người ta phải áp dụng một số biện pháp kỹ thuật để làm tăng chất lượng của rượu, để
được rượu “chín”. Những biện pháp này rất đơn giản nhưng lại quyết định chất lượng
của rượu thành phẩm. Cụ thể cách tiến hành;
+ nút chai bình đựng “rượu non’ thật chặt.
+ Hạ thổ ở độ sâu 50 – 60 cm ở vùng đất cao, mát, không bị ngập nước. Vị trí
tốt nhất là dưới hầm ở trong nhà nơi nhiệt độ ít dao động.
Trong thời gian chuyển từ rượu vang “sống” sang rượu vang “chín” đã xảy ra
rất nhiều biến đổi sinh hoá phức tạp để chuyển từ rượu ít ngọt, ít thơm, có vị chua lấn
áp, có vị đắng của CO
2
và aldehyde sang rượu chín trong vắt, có màu đỏ (hoặc vàng),
có vị chua – ngọt cân đối của cồn - đường, vị đắng nhẹ của glycerin, vị chát của
polyphenol. Khi có đầy đủ những tính chất như vậy ta được rượu thành phẩm.
2.1.3. Sản xuất bia.
* Bia có từ bao giờ?
Thật đáng ngạc nhiên khi bia đã có từ cách đây 8.000 năm trước Công nguyên.
Lúc này người ta đã biết làm men để chế ra loại thức uống này, đó là những công dân
thành Babylone. Ðến 2000 năm sau, người Ai Cập cũng đã biết cách lên men bia và
chứa trong những bình lớn.
Nhà bác học Antonius Van Leeuvenkoek (1680) là người đầu tiên quan sát các
yếu tố cấu tạo nên bia. Nhà bác học Pháp Louis Pasteur (1822-1895) đã thành công
trong việc chứng minh sự lên men bia không phải chỉ là phản ứng hóa học, mà còn có

sự tham gia của các sinh vật cực nhỏ sống kỵ khí, đó chính là men bia. Những phản
ứng lên men rượu từ đường cần phải có sự xúc tác của các enzyme, đó là các loại men
sinh học. Men bia có tên khoa học là Saccharomyces cerevisia, là loại nấm đơn bào
đa công dụng dùng sản xuất bia, rượu, rượu vang, bánh mì
Trong công nghệ di truyền, nếu cho men bia vào gen tổng hợp albumin hay
hémoglobine của người thì các tế bào men bia cũng sản xuất ra albumine hay
hémoglobine người. Ngoài ra người ta còn đưa vào trong men bia một loại vaccin
chống bệnh viêm gan siêu vi B, nhằm tránh việc nhiễm virus, dù đã được làm yếu đi
vẫn có thể gây nguy hiểm cho bệnh nhân. Trong lĩnh vực di truyền, men bia cũng đóng
vai trò quan trọng khi được dùng làm nhân chuyển đổi gen tế bào.
* Tác dụng của men bia đối với sức khỏe
Men bia sống thường được sử dụng làm thuốc trong các trường hợp cơ thể mệt
mỏi, kiệt sức, thiếu máu, kém ăn, chậm tăng trưởng, stress, rối loạn thần kinh.
Kết hợp với selenium để tạo thành phân tử selenium hữu cơ, có tác dụng gia tăng hiệu
năng chống các gốc tự do, làm chậm quá trình lão hóa và là một yếu tố quan trọng
trong nhóm các chất chống oxy hóa cần thiết cho sức khỏe. Selenium là chất bảo vệ tế
bào gan, gia tăng biến dưỡng những chất mỡ thừa nên đồng thời cũng có tác dụng
bảo vệ tim mạch, cải thiện các bệnh ngoài da do gan suy yếu.
Men bia sống còn có tác dụng chống nhiễm trùng bằng cách tăng cường hệ miễn
nhiễm. Các loại thuốc uống chứa men bia thường kết hợp men bia 400mg với men bia
- selenium 75mg, silice 25mg, giúp tăng cường sức khỏe, chống nhiễm trùng (trong
các trường hợp bị cảm, ho, nóng sốt) làm hệ miễn nhiễm suy yếu. Men bia còn được
dùng làm thực phẩm bổ sung cho phụ nữ mang thai và cho con bú.
Men bia sống dùng làm thuốc thường có khoảng 20 tỷ tế bào sống Saccharomyces
cerevisiae/1g, chứa trong hai viên nang với hàm lượng 16 acid amin, 17 vitamin, 14
muối khoáng; Ðược xem như loại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao và là véc-tơ
dẫn đường cho sự hấp thu các loại vitamin khác vào cơ thể.
Men bia cũng giúp tái tạo những vi khuẩn cần thiết cho sự tiêu hóa ở đường ruột nên
thường được dùng cùng lúc hay sau một đợt điều trị bằng kháng sinh, hoặc khi bị rối
loạn các vi khuẩn hữu ích ở đường ruột. Men bia còn có tác dụng lên da, tóc và móng.

* Phân loại bia
Theo màu sắc của bia, người ta chia bia làm 3 loại: Light Color (màu nhạt),
Dark color (màu sẫm) và Black color (màu đen). Theo tiêu chuẩn rượu thành phẩm đã
sát khuẩn hay chưa, người ta phân loại ra 2 loại bia là: bia tươi và bia chai.
- Bia tươi không qua diệt khuẩn (Pasteurizer). Yeast sống trong bia cho vị thơm
ngon đặc biệt, hơn nữa còn giàu vitamin nhóm B. Nhưng bia tươi không để lâu được,
chỉ để được 7 ngày dưới nhiệt độ thường.
- Còn bia chai, trước khi đóng chai đã đi qua Pasteurizer (diệt khuẩn), yeast đã
bị diệt, tính ổn định tốt, để lâu được, dưới nhiệt độ thường có thể để được 60-120
ngày. Nhưng hương vị và giá trị dinh dưỡng không thể sánh với bia tươi.
Bia được làm bởi hai chất chính: Một là loại sản phẩm qua ngâm ủ, còn loại hai
là thành phần qua chưng cất. Loại ngâm ủ gồm có Carbohydrate, chất khoáng,
Polyphenols, chất bittering (vị đắng), acid hữu cơ và vitamine. Thành phần chưng cất
gồm có: Etlanol, carbon dioxide, khí, Fermentation liquid (chất lỏng) và loại alcohol
cao cấp.
Trong bia có 17 loại Acid Amine. Những Acid Amine này là Protein có từ
trong nguyên liệu, qua phân giải của enzyme mà thành rồi hoà tan trong bia. Đó là
những thứ không thể thiếu trong thành phần dinh dưỡng của cơ thể. Hiếm có loại thực
phẩm nào lại chứa nhiều loại Acid Amine đến thế.
Trong số Acid Amine nêu trên, chỉ có một loại gây ảnh hưởng xấu tới cơ thể
con người , đó chính là Histidine. Sau khi cơ thể hấp thu chất này, nếu lượng nhiều
một chút sẽ khiến người ta cảm thấy đau đầu và choáng váng, chóng mặt. Trong quá
trình sản xuất bia, do có sự xâm hại của khuẩn lactic acid mà sinh ra Histidine. Song
chỉ cần tăng cường quản lí trong quá trình sản xuất, tránh sản sinh ra khuẩn lactic là
có thể giảm đáng kể hàm lượng Histidine.
Điều cần được lưu ý là, trong số Acid Amine cần thiết cho cơ thể, có 8 loại mà
bản thân con người không thể tự tổng hợp được, thế nhưng có 7 loại trong số 8 loại đó
thì lại đều do bia cung cấp. Vì thế người ta coi bia là loại thực phẩm dinh dưỡng.
Ngoài ra, vitamine trong bia lại vô cùng phong phú, nhất là vitamine nhóm B, chẳng
hạn như vitamine B1, B2, B6, B12, nicotinic acid và folic acid.

* Vì sao chai bia thường là chai màu nâu?
Bất kể loại bia nào nhìn vào thấy trong veo, lóng lánh, không vẩn đục, không kết
tủa, khi rót ra cốc phải sủi bọt trắng mịn, khi uống có mùi vị thuần chất mát dịu, đậm
đà, và giữ một thời gian nhất định thì đó là loại bia đạt tiêu chuẩn về chất lượng. Nếu
là bia có chất sắt nhiều hoặc oxid quá mức thì bọt bia sẽ là màu nâu hoặc màu hồng.
Trong bia có thành phần Methyl-2, Butylenl-1, Thioalcoholl, nếu bia được đóng vào
những chai sáng màu và khi bị ánh nắng hay ánh đèn chiếu rọi vào, các thành phần
trên sẽ có sự phản ứng. Đó là phản ứng hóa quang Photochemistry do tia quang tuyến
có sóng dài 400~500 Nano gây nên và khi uống, bia sẽ có mùi hăng nồng. Bởi vậy,
những chai bia mà ta thấy hiện nay đều là chai màu nâu hoặc màu lục sẫm. Vì rằng,
quang tuyến với dải sóng này rất khó xuyên thấu loại chai có màu sắc tối.
* Quy trình sản xuất bia