LÊN MEN BỀ SÂU- ĐỘNG HỌC CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN GIÁN ĐOẠN

MÔN: KĨ THUẬT THỰC PHẨM 3
ĐỀ TÀI:
LÊN MEN BỀ SÂU- ĐỘNG HỌC CỦA QUÁ TRÌNH LÊN
MEN GIÁN ĐOẠN
QUÁ TRÌNH LÊN MEN???
1
Lên men là một quá
trình sinh học, mà ở đó
phản ứng oxy hóa khử
xảy ra trong tế bào vsv,
trong điều 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
2
Nghiên cứu quá
trình lên men là
NC đặc điểm sinh
lý-hóa sinh và hoạt
động sống của một
chủng VSV
3
Tùy thuộc vào
đặc điểm sinh lý
của VSV đối với
oxy, ta coi quá
trình đó là hiếu
khí hay kỵ khí

không bắt buộc
CÁC PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN
1
Đối với lên men kỵ khí thực hiện theo phương
pháp nuôi cấy chìm
2
Lên men hiếu khí được thực hiện nhờ hai phương
pháp cơ bản: nuôi cấy bề mặt và nuôi cấy bề sâu
(nuôi cấy chìm)
PHÂN LOẠI QUÁ TRÌNH 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 ta có các loại
lên men:

Bề mặt (nổi)

Bề sâu (chìm)

Bán rắn
PHÂN LOẠI QUÁ TRÌNH 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 BỀ SÂU TRONG MÔI TRƯỜNG LỎNG
Ưu
điểm
Tốn ít mặt bằng
trong xây dựng và
lắp đặt dây chuyền
Chi phí điện năng, nhân
lực và các khoản phụ
cho một đơn vị sản phẩm
thấp.
Dễ tổ chức được
xí nghiệp có sản
lượng lớn.
Các thiết bị lên

men chìm dễ cơ
khí hoá, tự động
hoá
LÊN MEN BỀ SÂU TRONG MÔI TRƯỜNG LỎNG
Nhược
điểm
Đòi hỏi trang
bị kĩ thuật
cao, dễ bị
nhiễm trùng
toàn bộ
Trong lên
men chìm
cần phải
khuấy và sục
khí liên tục
Là quá trình nuôi cấy
VSV mà môi trường
dinh dưỡng chỉ được
cho vào lúc đầu và
không thêm chất dinh
dưỡng cho đến khi
kết thúc quá trình
nuôi cấy
Sản phẩm của quá trình lên men được
tích lũy dần dần và chỉ lấy ra khi quá
trình lên men kết thúc
VSV sinh trưởng đến chừng
nào một thành phần chủ yếu
của môi trường dinh dưỡng bị

giới hạn
LÊN MEN GIÁN ĐOẠN
ĐẶC
ĐIỂM
LÊN MEN GIÁN ĐOẠN
GIAI ĐOẠN TIỀM PHÁT
GIAI ĐOẠN LOGARIT
GIAI ĐOẠN ỔN ĐỊNH
GIAI ĐOẠN TỬ VONG
Trong quá
trình nuôi
cấy, VSV
sinh trưởng
và phát triển
theo một quy
luật gồm 4
giai đoạn
ĐƯỜNG CONG SINH TRƯỞNG

Thể hiện sự sinh trưởng của quần thể vi sinh
vật trong một môi
trường nuôi cấy theo phương pháp nuôi cấy theo mẻ (batch
culture) hoặc trong một hệ thống kín
GIAI ĐOẠN TIỀM PHÁT (Lag phase)
Trong giai đoạn này tế bào chưa có sự tăng lên về số lượng
nhưng thể tích và khối lượng tăng lên rõ rệt do có sự tăng các
thành phần mới của tế bào.
Do có sự thay đổi về môi trường sống nên tế bào cần một
thời gian nhất định để tổng hợp các enzyme mới nhằm sử dụng
được các chất dinh dưỡng mới.

 Giai đoạn tiềm phát dài hay ngắn liên quan đến bản thân
từng loại vi sinh vật và tính chất của môi trường. Nếu tính chất
hóa học của môi trường mới sai khác nhiều với môi trường cũ
thì giai đoạn tiềm phát sẽ kéo dài và ngược lại.
GIAI ĐOẠN TIỀM PHÁT (Lag phase)
CÁC
YẾU TỐ
ẢNH
HƯỞNG
Tuổi giống cấy. Ví dụ: pha lag sẽ không có nếu
dùng ống cấy gồm các TB đang ở pha sinh
trưởng logarit
Lượng giống cấy: nói chung lượng giống cấy
nhiều thì pha lag ngắn và ngược lại. Trong công
nghiệp lên men tỉ lệ cấy giống thường ở mức
1/10
Thành phần môi trường: môi trường có thành
phần dinh dưỡng phong phú thì pha lag ngắn.

Trong giai đoạn này vi sinh vật sinh trưởng và phân cắt với
nhịp độ tối đa nếu gặp môi trường và điều kiện nuôi cấy
thích hợp.

Do các tế bào sinh ra chỉ khác nhau rất ít cho nên đường
cong sinh trưởng là một đường trơn nhẵn chứ không gấp
khúc

Quần thể tế bào trong giai đoạn này có trạng thái hóa học và
sinh lý học cơ bản là như nhau => thường được sử dụng để
nghiên cứu sinh hóa học và sinh lý học của vi sinh vật.

Giai đoạn logarit (Log Phase) hay Pha Chỉ số
(Exponential Phase)
Giai đoạn logarit (Log Phase) hay Pha Chỉ số
(Exponential Phase)

Sinh trưởng logarit là sinh trưởng đồng đều nếu các thành
phần tế bào được tổng hợp với tốc độ tương đối ổn định.
Mặt khác, nếu cân bằng dinh dưỡng hay điều kiện môi
trường thay đổi sẽ dẫn đến sự sinh trưởng không đồng đều.

Sự sinh trưởng của vi sinh vật phụ thuộc nhiều vào nồng độ
chất dinh dưỡng.
Giai đoạn logarit (Log Phase) hay Pha Chỉ số
(Exponential Phase)
(a )- Ảnh hưởng của sự hạn chế chất dinh dưỡng đối với sản lượng chung
của vi sinh vật. Lúc nồng độ đủ cao thì sản lượng chung sẽ đạt tới ổn
định.
(b)- Ảnh hưởng của sự hạn chế chất dinh dưỡng tới tốc độ sinh trưởng.
Số lượng tế bào sinh ra bằng số tế bào chết đi
3
GIAI ĐOẠN ỔN ĐỊNH(Stationary Phase)
1
Đường cong sinh trưởng đi ngang
2
Nồng độ vi khuẩn trong giai đoạn ổn định
thường và khoảng 109/ml
ĐẶC ĐIỂM

Hạn chế chất dinh dưỡng.


Vsv hiếu khí thường bị hạn chế bởi nồng độ oxygen.

Tích lũy các sản phẩm trao đổi chất có hại.
GIAI ĐOẠN ỔN ĐỊNH(Stationary Phase)
NGUYÊN NHÂN
GIAI ĐOẠN ỔN ĐỊNH(Stationary Phase)
GIAI ĐOẠN TỬ VONG(Death Phase)

Số lượng tế bào có khả năng sống giảm theo lũy thừa

Sự chết của tế bào có thể nhanh hay chậm, có liên quan đến sự tự
phân hay không tự phân
NGUYÊN
NHÂN

Điều kiện bất lợi của môi trường: nồng độ
chất dinh dưỡng thấp dưới mức cần thiết
cho hậu quả làm giảm trao đổi chất , phân
hủy dần dần các chất dự trữ và cuối cùng
dẫn đến sự chết hàng loạt của tế bào

Quá trình bảo quản các chủng VSV
TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG
TÍNH
TOÁN
NHỊP ĐỘ
SINH
TRƯỞNG
Nghiên cứu về sinh lý học
Nghiên cứu về sinh thái học

VSV
Giải quyết một số vấn đề ứng
dụng trong sản xuất công nghiệp
TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG
•
Số lượng tế bào vi khuẩn tăng theo phương thức 2n
•
Ta hãy tưởng tượng trong một bình kín chứa một
lượng lớn môi trường dinh dưỡng, ta cấy vào đó
một tế bào vi khuẩn. Nếu thành phần môi trường
hoàn toàn phù hợp với nhu cầu của tế bào, vi khuẩn
sẽ sinh trưởng, tăng khối lượng và thể tích,…đến
kích thước nhất định rồi phân chia cho 2 tế bào. Hai
tế bào này tiếp tục sinh trưởng và phân chia để cho
4, 8, 16, 32,….
TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG
Thời
gian
Số lần
phân cắt
2n Số lượng
(N0×2n )
lg10Nt
0 0 20 = 1 1 0,000
20 1 21 = 2 2 0,301
40 2 22 = 4 4 0,602
60 3 23 = 8 8 0,903
80 4 24 = 16 16 1,204
100 5 25 = 32 32 1,505
120 6 26 = 64 64 1,806

TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG
Sinh
trưởng thế
hệ của
VSV
TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG
Số lượng tế bào ở thời gian t:
Nt = N0× 2n
Trong đó: Nt: số TB sau n lần phân chia trong thời
gian t
N0: là số lượng tế bào ban đầu.
n: là số thế hệ hay số lần phân chia.
Logarit
2 vế:
logNt = logN0 +
nlog2
Số thế hệ n:
TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG
Trong nuôi cấy gián đoạn, ở giai đoạn logarit:
Tốc độ
sinh trưởng
Tốc độ
sinh trưởng
bình quân k
=
k: số thế hệ sinh ra trong đơn vị thời gian