báo cáo tìm hiểu quá trình lên men do vi sinh vật

Tìm hiểu quá trình lên men do
vi sinh vật
GVDH: Trần Hậu Vương
SVTH: Nguyễn Thị Ngọc Ánh
Nguyễn Hữu An
Trường ĐH Lạc Hồng
Khoa CNSH-môi trường
Đề tài:
1. Giới thiệu:
Lên men là gì?
•
Lên men là một quá trình sinh học, mà ở đó phản
ứng oxy hóa khử xảy ra trong tế bào vsv, trong
đều kiện không có chất oxy hóa nào. Một phần
chất hữu cơ bị phân giải thành chất khử, phần
còn lại bị phân giải thành chất oxy hóa
•
Lên men là phương thức chủ yếu của vsv yếm
khí,đặc điểm của lên men là không thể nhận điện
tử bên ngoài, oxy hóa không triệt để, năng lượng
sinh ra không nhiều.
•
Trong công nghiệp, quá trình lên men nhân tạo dù
là vsv hiếu khí hay kị khí đều gọi là lên men.
2. Cơ chế quá trình lên men
•
Quá trình lên men tự nhiên là một quá trình phức tạp với
thực phẩm và tế bào phản ứng với nhau một cách hỗn
độn.
*Ta xét 2 trường hợp đơn giản sau:
•

Một loại vi khuẩn C tác động, thường gọi là tế bào hay vi
khuẩn.
•
Một loại cần thực phẩm A, được gọi là cơ chất.
•
Nếu thực phẩm phù hợp, vi khuẩn sẽ ăn, sinh sản và
sản xuất ra chất R.
A
C + R
2. Cơ chế của quá trình lên men
•
Trong một số trường hợp sự hiện diện của sản phẩm R
ức chế hoạt động của vi khuẩn bất kể thực phẩm còn
nhiều hay không. Ví dụ:
•
Khi nồng độ rượu tăng, sự sinh sản tế bào sẽ chậm dần,
và khi nồng độ rượu đạt 12% thì các vi khuẩn ngừng
hoạt đông.
Nho,trái cây,
Vi khuẩn
Thêm vi khuẩn +
Rượu
2. Cơ chế quá trình lên men
•
Xử lý bùn hoạt tính của nước thải là quá trình lên men
không chịu ức chế do sản phẩm. Ví dụ:
•
Trong quá trình lên men, chúng ta không chỉ quan tâm
đến sự phân hủy chất A (trong xử lý nước thải) mà còn
chú trọng đến quá trình sản xuất thêm C như là sản xuất

protein đơn bào để làm thực phẩm. Cuối cùng là những
trường hợp ta cần chất thải R của vk, như trong quá
trình sản xuất pennicillin và các chất kháng sinh khác.
Chất thải hữu cơ
(Vi khuẩn sinh thêm) +
CO
2
, H
2
O…
Nuôi cấy
Sơ đồ tổng quát quá trình lên men
vi sinh vật
Hệ lên men
Phát triển nguyên vật
liệu sinh vật
Pha chế
môi trường
Dịch nuôi cấy
Tách chiết
sản phẩm
Sản phẩm
Nguyên liệu
Xử lý
chất thải
3. Phân loại lên men
1. Dựa vào kỹ thuật nuôi cấy:
Dựa vào cách nạp liệu + thu sản phẩm ta có các
loại lên men:
•

Gián đoạn
•
Liên tục
•
Bán liên tục
Dựa vào thành phần đồng nhất của môi trường
tacó các loại lên men:
•
Bề mặt (nổi)
•
Bề sâu (chìm)
•
Bán rắn
3. Phân loại lên men
2. 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
1. Lên men gián đoạn
•
Vi sinh vật được nuôi cố định trong bình lên men với một
thể tích môi trường xác định.
•
Trong các thiết bị này, tế bào vsv sinh ra, thành cơ chất
thay đổi, và sản phẩm có thể ức chế sự thành lập tế
bào.
•
Vi sinh vật phát triển theo các giai đoạn sau:
+ Giai đoạn tiềm tàng
+ Giai đoạn phát triển.
+ Giai đoạn ổn định
+ Giai đoạn suy thoái
1. Lên men gián đoạn
Giai đoạn tiềm tàng:
•
Khi các tế bào vsv trong bình sử dụng hết nguồn thực
phẩm, nó sẽ ngừng sinh sản, hoạt động ezim cũng giảm,
các hóa chất phân tử lượng khuyếch tán ra, tế tào vsv
thay đổi tính chất và chúng trưởng thành.
•
Khi các tế bào vào môi trường mới, thời gian tiềm tàng
mới xãy ra, các tế bào sản xuất các chất cần thiết cho
sự sinh sản và phát triển.
1. Lên men gián đoạn
Giai đoạn phát triển và ổn định:
•
Số lượng tế bào vsv phát triển theo dạng lũy thừa trong

môi trường đồng nhất.
•
Nhưng khi trong một hệ gián đoạn, môi trường thay đổi
nên tốc độ phát triển cũng thay đổi.
Giai đoạn suy thoái:
+ Giai đoạn này tế bào vsv bị chi phối bởi một trong hai
yếu tố sau:
•
Cạn kiệt nguồn dinh dưỡng
•
Tích tụ các chất độc hại cho tế bào
Kết thúc quá trình, người ta tiến hành các công
đoạn cần thiết để thu 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.
2. Lên men liên tục
- rC =
K C
A
C
C
C
A
+ C
M
•
Trong giai đoạn này nguyên liệu liên tục vào và sản
phẩm lên men liên tục đi ra.
•
Tế bào vsv trong môi trường đồng nhất không cần giai

đoạn thích nghi và quá trình sinh sản., tốc độ lên men
được xác định theo thành phần của hỗn hợp trong bình.
•
Quá trình được biểu diễn theo pt Monod:
•
Giá trị k phụ thuộc và nhiệt độ, sự hiện diện của các
nguyên tố dưới dạng vết, các vitamin, các chất độc hại
cuờng độ ánh sáng…
3. Lên men trong môi trường bán liên tục
•
Lên men bán liên tục là quá trình lên men vsv trong điều
kiện xác định. Khi vsv phát triển trong một thời gian đủ
để tạo ra nồng độ sinh khối cần thiết người ta lấy bớt đi
mộ t 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 truyề n giống một lần
vẫn có thể thu hoạch sản phẩm nhiều lần.
3. Lên men trong môi trường bán liên tục
•
vi khuẩn sẽ mất một thời gian ban đầu để thích nghi với
môi truờng lên men. Tốc độ phát triển của tế bào được
biểu diễn theo phương trình Monod như sau:
•
C
M
là nồng độ của A tại đó tế bào sinh ra với tốc độ bằng
½ tốc độ cực đại
rC =
K C

A
C
C
C
A
+ C
M
2. Các ứng dụng sản phẩm lên men
•
Con người ứng dụng tiềm năng của VSV sản
xuất các sản phẩm khi còn chưa nhận thức
được sự tồn tại của chúng trong tự nhiên :
•
Sản xuất đồ uống chứa rượu như: rượu, rượu
vang, bia, …
•
Sản xuất nước tương, nước mắm…
•
Sản xuất thực phẩm lên men như: muối chua
rau quả, ủ chua thức ăn cho gia súc…
•
Ngoài ra, trong kỹ thuật người ta ứng dụng quá
trình lên men để xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ
khó phân hủy.
Một số ứng dụng lên men vsv
Một số ứng dụng lên men vsv
Kết luận
•
Như vậy, vi sinh vật có khả năng sinh trưởng và
phát triển trên nhiều loại cơ chất (môi trường dinh

dưỡng) khác nhau và có thể sản xuất nhiều sản
phẩm lên men khác nhau. Các sản phẩm này
ngày càng đáp ứng được nhiều nhu cầu của con
người.
•
Trong khoa học và y học, người ta ứng dụng lên
men vi sinh vật để sản xuất nhiều loại thuốc chữa
bệnh và các sản phẩm sinh học khác.
•
Đặc biệt, ngày nay môi trường đang ngày càng bị
suy thoái và ô nhiễm nghiêm trọng, việc ứng dụng
vi sinh vật để xử lý chất thải do con người gây ra
ngày càng được phất triển mạnh mẽ.
Tài liệu tham khảo
•
Vũ Bá Minh .Kỹ thuật phản ứng. Tập 4. nhà xuất bản
đại học quốc gia tp. Hồ Chí Minh
•
Bùi Ái, 2008. Công nghệ lên men ứng dụng trong công
nghệ thực phẩm. Nhà xuất bản Đại học Quốc gia
Thành Phố Hồ Chí Minh.
•
Kiều Hữu Ảnh, 1999. Vi sinh vật học công nghiệp, Nhà
xuất bản KH&KT, Hà Nội.
•
Lương Đức Phẩm, 1998. Công nghệ Vi sinh. Nhà xuất
bản Nông Nghiệp
Cám ơn thầy và các bạn đã chú ý
lắng nghe