QUI TRÌNH SẢN XUẤT CHUNG: VI SINH VẬT

CHƯƠNG 1. QUI TRÌNH SẢN XUẤT CHUNG
•
Không tạo độc tố

Các chủng VSV dùng để sản xuất phải tuân theo luật quốc tế.

Danh sách các chủng được phép sử dụng trong bảng “Generally
recognized As Safe”.

Không sinh độc tố thậm chí trong điều kiện thuận lơị cho QT này.
•
Khả năng tách chiết
Kết thúc quá trình lên men, tiêu diệt VSV này mà vẫn giữ nguyên hoạt độ
enzim mong muốn.

1. Các tiêu chí lựa chọn vi sinh vật
ξ1. VI SINH VẬT

•
Ổn định gen
Chủng giống phải được bảo quản và tái tạo mãi mà không có bất cứ
lạc hướng nào trong quá trình nuôi cấy liên tục.
2. CÁC VI SINH VẬT VÀ ENZIM CHỦ YẾU SỬ
DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP
Danh mục các vi sinh vật và enzim được liệt kê trong bảng
•
Sản lượng

Có khả năng chịu được điều kiện của quá trình lên men công nghiệp.


Đạt được những mức thể hiện gen cao trong môi trường nuôi cấy.

Về mặt sinh lý học VSV không gây ra sự tăng độ nhớt đáng kể trong
quá trình tăng trưởng của tế bào.

3.Phân lập, tuyển chọn và cải tạo giống VSV
•
Phân lập và tuyển chọn giống VSV

Được phân lập từ đất, nước, không khí, từ một số thực vật...
hoặc từ bộ sưu tập giống VSV có sẵn

Tuyển chọn chủng VSV có khả năng sinh trưởng phát triển
nhanh, sinh tổng hợp enzim mong muốn cao và ổn định...

Với mục đích sử dụng trong CNTP, chế phẩm cần phải
được kiểm tra kỹ trên phương diện Độ độc.
•
Cải tạo giống VSV

mục đích:

Tăng hiệu suất tăng trưởng và hoạt động đặc hiệu liên quan
tới tổng hợp protein enzim.

Gây đột biến cấu trúc khi enzim là enzim cảm ứng.

Cải thiện sức đề kháng tốt với các sản phẩm chuyển hoá.



Đột biến bằng các tác nhân vật lý hoặc hoá học
•
Các tác nhân vật lý: gồm có tia cực tím (tia tử ngoại) tia X
(rơnghen), tia γ, hoặc bắn phá bằng hạt nơtron, electron. Trong
đó thường sử dụng nhất là tia cực tím (UV).
•
Các tác nhân hoá học: các hợp chất chứa nitơ như:
nitrozometylguanidin, metyldicloroetylamin, nitrithydroxylamin,
etylmetylsulfonat.

Đột biến bằng phương pháp sinh học phân tử
•
Phương pháp biến nạp: là sự truyền ADN từ tế bào cho đến tế
bào nhận có thể xảy ra trong ống nghiệm khi cho tế bào nhận tiếp
xúc với dịch chiết từ tế bào cho mà không cần có sự tiếp xúc trực
tiếp giữa các tế bào.
•
Phương pháp tiếp hợp gen: vật liệu di truyền (ADN) chỉ được
truyền từ tế bào cho đến tế bào nhận khi hai tế bào tiếp xúc với
nhau, do vậy các VSV có khả năng biến nạp thì không có khả năng
tham gia tiếp hợp gen
•
Phương pháp tải nạp: vật liệu di truyền ADN được chuyển từ tế
bào cho đến tế bào nhận nhờ vai trò trung gian của thực khuẩn thể
(Phage). Trong quá trình tải nạp các đoạn ADN được chuyển từ tế
bào cho đến tế bào nhận tiếp hợp với ADN của tế bào nhận do đó
làm biến đổi tính chất di truyền của tế bào nhận.

ξ2. MÔI TRƯỜNG NUÔI CẤY
1. Các tiêu chí lựa chọn nguyên liệu


Đáp ứng được các luật hiên hành ở các nước tiên tiến: không có các chất
sát trùng, kháng sinh, thuốc trừ sâu, kim loại nặng …

Nguồn cung cấp ổn định về số lượng và chất lượng suốt trong năm.

Giá cả rẻ nhất có thể được bao gồm cả bảo quản và vận chuyển.

Trong thực tế tất cả các sản phẩm được sử dụng làm môi trường thường
được lấy từ các nhà máy nông sản thực phẩm. Nguyên liệu của môi trường
lên men bao gồm :
•
Nguồn cacbon: bột ngũ cốc, bột đậu, bột ngô, khoai tây, cám mì hoặc
cám gạo, tinh bột, maltodextrin, xenluloza, glucoza, sacaroza, … nguồn
phi gluxit như glyxerol, axit béo...
•
Nguồn nitơ: tách chiết nấm men, casein (13% nitơ), bột cá, khô lạc, khô
đậu, sản phẩm thuỷ phân của casein (nguồn nitơ hữu cơ). Các muối
amôn và nitrat … (nguồn nitơ vô cơ).
•
Các muối vô cơ: mang lại một lượng tối thiểu các kim loại như Mg, Ca,
K, Fe, Mn, Zn … Photpho dưới dạng muối photphat và lưu huỳnh dưới
dạng muối sulfat.
•
Các chất tăng trưởng và các chất kích thích tăng trưởng: chất cảm
ứng; các coenzym (thiamin tăng sản xuất pyruvat cacboxylase); sản
phẩm của phản ứng enzym (maltodextrin đối với a-amylase, maltoza đối
với pullulanase).

2. Chuẩn bị và thanh trùng môi trường


Nguyên tắc chung
•
Vệ sinh môi trường nuôi cấy phải được duy trì cho tới thời điểm
thu hồi VSV, xử lý tách enzim
•
Không nên thanh trùng tạo ra các sản phẩm bất lợi cho sự tăng
trưởng của VSV và tổng hợp enzim (phản ứng Maillard).

Đối với phương pháp nuôi cấy bề mặt
•
Gồm các nguyên liệu tự nhiên: cám gạo, khô cám, cám mỳ, tấm
gạo, ngô (chiếm 90 – 95%).
•
Bổ sung trấu nhỏ hoặc mùn cưa (5 – 10%) để làm xốp canh trường.
•
Trước khi gieo VSV, môi trường cần được làm ẩm đến 50 – 65% và
thanh trùng 1 at ở 120
o
C để diệt VSV lạ, sau đó hạ nhiệt độ xuống
30 – 40
o
C và tiến hành gieo cấy VSV.

Đối với phương pháp nuôi cấy chìm
•
Dịch dinh dưỡng được cho vào thùng lên men. Sau đó đưa trực tiếp
hơi nước nống vào thanh trùng ở nhiệt đô 118 – 125
o
C trong 45 – 60

phút.
•
Hạ nhiệt độ và bổ sung VSV.

ξ3. QUÁ TRÌNH LÊN MEN
1. Các phương pháp lên men được sử dụng

Ph­¬ng ph¸p lªn men bÒ mÆt
•
Nguyên tắc: sử dụng một chất mang rắn, trên đó nuôi cấy VSV (thường
là nấm sợi)). Quá trình nuôi cấy diễn ra trong thiết bị dạng giàn làm ẩm
hay dạng thùng quay.
•
Ưu điểm: cho phép nâng cao hoạt lực enzim trong sản phẩmlên men.
Canh trường sau khi sấy khô vận chuyển được dễ dàng. Tránh được
nhiễm trùng toàn khối canh trường và ít tốn điện năng.
•
Nhược điểm: năng suất thấp, không nâng cao được năng suất thiết bị.
Tốn nhiều công lao động thủ công. Khó điều chỉnh thành phần môi
trường. Khó cơ giới hoá và tự động hoá.

Ph­¬ng ph¸p lªn men bÒ s©u
•
Nguyên tắc: sử dụng môi trường lỏng trong thiết bị phản ứng để nuôi
cấy VSV. Tất cả các thông số của quá trình lên men được kiểm tra và
điều chỉnh trong suốt quá trình.
•
Ưu điểm: Chủ động điều khiển quá trình lên men. Dễ cơ giới hoá, tự
động hoá. Năng suất cao. Có tính liên tục tiết kiệm được diện tích sản
xuất. Sử dụng hợp lý các chất dinh dưỡng của môi trường. độ đồng nhất

trong môi trường lên men tốt, thuận lợi cho quá trình tách chiết.
•
Nhược điểm: Nồng độ enzim trong canh trường thấp. Phải cô đặc nên
giá thành cao. Tốn điện năng do sục khí liên tục. Khi không đảm báo vô
trùng tuyệt đối dễ bị nhiễm toàn bộ môi trường.