Bài giảng chương 1 công nghệ sinh học thực phẩm

CÔNG NGHỆ SINH HỌC
THỰC PHẨM
CHƢƠNG I: MỞ ĐẦU
I. Giới thiệu Công nghệ sinh học thực
phẩm
1.1 Một số khái niệm về công nghệ
sinh học
1.2 Công nghệ sinh học thực phẩm
II. Lịch sử phát triển và triển vọng
I. Giới thiệu
Công nghệ sinh học thực phẩm
1.1 Một số khái niệm về công nghệ sinh học
1.1.1 CÔNG NGHỆ SINH HỌC LÀ GÌ ?
Giống nhƣ nhiều ngành khoa học công nghệ
khác, thuật ngữ Công nghệ sinh học (Biotechnology)
có nhiều định nghĩa khác nhau và hiểu nó cũng
không thống nhất.
Công nghệ sinh học có thể hiểu theo 2 nghĩa
rộng và hẹp :
– Theo nghĩa rộng bao gồm cả các ứng dụng lâu đời
nhƣ lên men rƣợu, bia, phomat, và cả các kĩ thuật
cao cấp ngày nay. Theo nghiã này, CNSH xuất hiện
cách đây hơn 100 thế kỉ (10000 năm).
– Theo nghĩa hẹp: CNSH liên quan đến kĩ thuật hiện đại
nhất nhƣ công nghệ di truyền và các kĩ thuật cao
cấp khác nhƣ cố định enzyme, tạo dòng vi khuẩn
tổng hợp protein người, tạo các kháng thể đơn
dòng Theo nghiã này CNSH đƣợc tính từ 1970.
 Công nghệ sinh học (Biotechnology) là một
thuật ngữ khoa học do kĩ sƣ ngƣời Hungary là
Karl Ereky nêu ra vào năm 1917 để chỉ quá trình

nuôi heo (lợn) với quy mô lớn bằng thức ăn là củ
cải đƣờng lên men. Tuy nhiên, thuật ngữ này ít
đƣợc nhắc đến trong hơn 50 năm và chỉ đƣợc sử
dụng rộng rãi sau phát minh ra kĩ thuật di truyền
(KTDT) vào đầu thập niên 1970, nên có lúc đƣợc
coi là sự bùng nổ CNSH.
 Trƣớc 1970, CNSH đƣợc hiểu là Công nghiệp
lên men (Industrial fermentation) vi sinh vật để tạo
thƣơng phẩm. Trong các thập niên 1960 và 1970,
công nghệ lên men đã phát triển thành một ngành
công nghiệp lớn trên thế giới với doanh số gần
trăm tỉ USD/năm.
Công nghệ sinh học (Biotechnology) và Công
nghệ thông tin (Informatic technology)
đƣợc coi là làn sóng thứ năm trong lịch sử
phát triển của khoa học và công nghệ. Công
nghệ sinh học (CNSH) có 3 cấp độ khác
nhau:
CNSH truyền thống nhƣ các hoạt động chế
biến thực phẩm (rƣợu, giấm , sữa chua, dƣa
chua, cà muối, pho-mát, tƣơng, nƣớc mắm,
men bánh mì ), ủ phân, diệt khuẩn và ức
chế vi sinh vật có hại


CNSH cận đại với việc sản xuất ở quy mô công
nghiệp các sản phẩm của công nghệ lên men, công
nghệ vi sinh vật (cồn, bia, dung môi hữu cơ, bột
ngọt và các acid amin khác, acid citric và các acid
hữu cơ khác, chất kháng sinh, nhiều vitamin, các

loại vaccin, kháng độc tố, các kit chẩn đoán bệnh
truyền nhiễm, thuốc trừ sâu sinh học, phân bón
sinh học ).
CNSH hiện đại chỉ mới xuất hiện trong vài thập kỷ
gần đây. CNSH hiện đại sử dụng các kỹ thuật trao
đổi, sửa chữa, tổ hợp hoặc cải tạo vật chất di
truyền ở mức độ phân tử để tạo ra những loại vi
sinh vật mới hoặc bắt các sinh vật này tạo ra các
protein hay các sản phẩm khác mà vốn dĩ chúng ta
không tạo ra đƣợc.
CNSH hiện đại bao gồm các lĩnh vực
Công nghệ di truyền (Genetic
engineering, Công nghệ tế bào (Cell
engineering), Công nghệ vi sinh
vật/Công nghệ lên men (Microbial
engineering/Fermentation engineering),
Công nghệ enzym/protein
(Enzym/Protein engineering) và CNSH
môi trƣờng (Environmental
biotechnology)

Sự ra đời của Cách mạng sinh học mới làm
cho thuật ngữ Công nghệ sinh học trở nên
thông dụng vào nửa sau cuả thập niên 70.
Trƣớc 1973, ngƣời ta thƣờng dùng các từ Vi
sinh công nghiệp, Công nghệ lên men, Kĩ
thuật sinh hoá, Công nghệ sinh học là một
thuật ngữ rất đạt, đã bao hàm trong nó tất cả
những tên đã gọi các lĩnh vực ứng dụng
trƣớc đây và với nội dung mới. Nó phản ánh

những thành tựu hết sức to lớn của sự phát
triển sinh học trong nhiều thập niên trƣớc đó.
Cách mạng sinh học mới cao hơn hẳn về
chất so với Cách mạng xanh vào những năm
của thập niên 1960.
1.1.2 CÁC LĨNH VỰC CỦA CNSH
Từ những năm 1970 đến nay, CNSH đƣợc ứng
dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau và
đƣợc phân loại theo các đối tƣợng hoặc
ngành ứng dụng.
a) CNSH phân loại theo các đối tượng
 Công nghệ sinh học phân tử (Molecular
biotechnology) gồm công nghệ gen và các
ứng dụng kĩ thuật di truyền.
Sản phẩm : các protein, vaccin tái tổ hợp;
các chế phẩm dùng chẩn đoán và trị liệu; các
vi sinh vật, động thực vật chuyển gen; …
 Công nghệ sinh học protein và enzyme
(Biotechnology of proteins and enzymes).

Sản phẩm :
+ Các protein của máu; vaccin và kháng thể;
hormone và nhân tố tăng trƣởng; interferon,
interleukin; protein dùng cho phân tích;
protein không xúc tác;
+ Các enzyme công nghiệp (industrial
enzymes) nhƣ protease, amylase,
pectinase…; các enzyme cố định
(immobilized enzymes); các enzyme từ vi
sinh vật cực đoan (extremophiles); ….

+ Cảm biến sinh học (biosensor).
 Công nghệ sinh học vi sinh vật (Microbial
biotechnology).
Sản phẩm : các loại thực phẩm lên men cổ
truyền ( rƣợu, bia, phomat, tƣơng, chao ),
các enzyme, các acid hữu cơ, các amino acid,
các thuốc kháng sinh, các biopolymer, hay
sinh khối tế bào vi sinh làm nguồn protein,
kể cả nấm trồng
 Công nghệ sinh học thực vật (Plant
biotechnology).
Sản phẩm : Các cây vi nhân giống trong
ống nghiệm (in vitro), các dòng tế bào từ
nuôi hạt phấn, các dòng tế bào thực vật
đƣợc nuôi in vitro ứng dụng trong nhân và
chọn giống,
 Công nghệ sinh học động vật (Animal
biotechnology).
Sản phẩm : Các interferon, hormone
chiết tách từ nuôi tế bào động vật,
vaccin virus, các kháng thể đơn dòng,
các tế bào gốc (stem cell) đƣợc nuôi
tạo dòng (cloning) động vật, kĩ thuật
mô tế bào, chẩn đoán nhanh đực cái,
chuyển phôi ghép phôi,
Năm 1997, Wilmut
công bố tạo dòng
hay nhân bản vô
tính (cloning) cừu
Dolly gây chấn

động dư luận thế
giới.

Cừu Dolly trắng và mẹ đẻ
đầu đen giống Blackface
Cho đến cuối tháng giêng năm 1996, có ít
nhất 277 phôi đã được tạo ra, đưa vào
ống dẫn trứng của các cừu cái khác
nhau và thu lại 247 phôi. Trong số đó có
29 phôi đã phát triển đến giai đoạn phôi
nang hoặc phôi vò và chúng được đưa
vào tử cung của 13 cừu mang thai. Chỉ
một trong số đó phát triển thành thai và
cừu con sống có biểu hiện các tính trạng
bình thường là Dolly.
Cừu Dolly nổi tiếng vì nó là động vật có vú đầu
tiên được nhân bản và phát minh này có ý
nghĩa lớn về mặt khoa học, đồng thời nhạy
cảm về xã hội, vì nó mở ra khả năng nhân
bản người. Tuy nhiên, cho đến nay kết quả ở
cừu chưa lặp lại được do phần lớn chết non
và cừu Dolly chóng già cũng đã chết. Các
nhà khoa học cho rằng cần nghiên cứu lại từ
đầu quá trình tái hoạt hoá nhân tế bào soma
đã biệt hoá. Phát minh tế bào gốc tiếp theo
mở ra triển vọng mới cho tạo dòng vô tính
bằng cách sử dụng nhân tế bào gốc.

b) CNSH gọi theo các lĩnh vực kinh tế xã hội
Căn cứ các lĩnh vực kinh tế xã hội, CNSH
gồm chủ yếu :
 Công nghệ sinh học y học (Medical
biotechnology).
 Công nghệ sinh học thực phẩm (Food
biotechnology).
 Công nghệ sinh học năng lượng (Energetic
biotechnology).
 Công nghệ sinh học trong hóa học và vật liệu
(Biotechnology in chemistry and materials).
 Công nghệ sinh học nông nghiệp
(Agricultural biotechnology).
 Công nghệ sinh học môi trường
(Environmental biotechnology).
Ngoài những lĩnh vực này, nhiều
hƣớng nghiên cứu chuyên sâu về
nhiều vấn đề đã hình thành nhƣ CNSH
hƣơng liệu (Aroma biotechnology),
CNSH khoáng chất (Mineral
biotechnology),…

2200 năm trước
Archimede nói rằng:
“Hãy cho tôi
một điểm tựa ”
Hôm nay, CNSH
có thể nói rằng:
“Hãy cho tôi một
tế bào gốc ”

Có một nàng công chúa xinh đẹp,
tài hoa và đức hạnh
đã thức dậy
Chàng Hiệp sỹ dũng cảm
BIOTECHNOLOGY
“Được hiểu là một công nghệ mạnh, can thiệp
trực tiếp vào gen và TB, nhằm cải biến sự sống
phục vụ lợi ích chính đáng của con người…”
-Phương pháp mạnh
-Kỹ thuật mạnh
-Tài chính mạnh
-Trí tuệ mạnh
Các loài giun dẹp
bị cắt hàng chục
mảnh, trong 12 ngày
sau, chúng phát triển
thành hàng chục
cơ thể mới
(Khối lượng các
TBG chiếm 30%)
Một số loài
sao biển
có khả năng
tái tạo
các xúc tu
và dạ dày