Ảnh hưởng của một số yếu tố vật lý lên sinh trưởng, phát triển của VSV

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TPHCM
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
----------

Ảnh hưởng của một số yếu tố vật lý
lên sinh trưởng, phát triển của VSV
GVHD: Cô Nguyễn Thị Quỳnh Mai
SVTH:
Lê Thị Ngọc Hạnh
Nguyễn Đức Huy
Đoàn Thành Duy


1 SỐ YẾU TỐ VẬT LÝ ẢNH HƯỞNG
LÊN SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN
CỦA
• Độ VSV
ẩm
• Nhiệt độ
• Áp lực, áp suất thẩm thấu và áp suất
thủy tĩnh
• Âm thanh
• Sức căng bề mặt
• Các tia bức xạ


ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ ẨM
• Hầu hết các quá trình sống của vi
khuẩn có liên quan đến nước.
• Đa số vi khuẩn ưa nước → cần nước ở
dạng tự do, dễ hấp thụ.

• Một số xạ khuẩn: ưa khô (xerophilic) →
sử dụng cả nước hidroscopic gắn trên
bề mặt các hạt đất ở dạng phân tử.
• Thiếu nước → loại nước khỏi tế bào vi
khuẩn → trao đổi chất bị giảm → tế
bào chết.
Mycobacterium tuberculosis


ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ ẨM
Làm lạnh

Làm khô
trong chân không

Bảo quản thời gian dài
Nguyên tắc đông khô VK
Phơi khô hoặc sấy khô → bảo quản lâu dài nhiều loại sản
phẩm (hoa quả khô, cỏ khô, ruốc thịt khô).


NHIỆT ĐỘ ẢNH HƯỞNG SÂU SẮC ĐẾN
QUÁ TRÌNH SỐNG
Trao đổi chất

Kết quả các phản ứng hóa học

€
Nhiệt độ

Môi trường
bên ngoài

Cơ thể
thải ra

Vùng sinh động học: vùng nước ở dạng có thể hấp thụ
từ 2o → 100o


ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ
• Nhiệt độ cao:

protein biến tính

hàng loạt enzyme bất hoạt
bất hoạt hóa ARN
Phá hoại màng tế bào
• Nhiệt độ thấp:
bất hoạt quá trình vận
chuyển các chất hòa tan qua màng do:
• thay đổi hình không gian của một số permeaza chứa
trong màng
• ảnh hưởng đến việc hình thành và tiêu thụ ATP cần
cho quá trình vận chuyển chủ động.


ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ THẤP
• Ở nhiệt độ dưới điểm băng hoặc thấp hơn
→ không thể hiện hoạt động trao đổi chất

rõ rệt.
• Làm lạnh khá nhanh → yếu tố ức khuẩn.
• Làm lạnh dần dần xuống dưới điểm băng
→ cấu trúc của tế bào bị tổn hại
• Làm lạnh trong chân không → các tinh
thể băng sẽ thăng hoa. Đó là phương
pháp đông khô để bảo quản vi sinh vật.


Nhóm vi VÙNG NHIỆT
NhiSINH
ệt độ TRƯỞNG
sinh trưởng
khuẩn
Cực tiểu
Tối thích
Cực đại

• Rộng ở vi khuẩn hoại sinh.
a lạnh
0-5
5-15
15-20
• ƯHẹp
ở vi khuẩn gây bệnh.
Ư a ấm
10-20
20-40
40-45
Ưa nóng

25-45
45-60
60-80
• Vi khuẩn ưa lạnh (psychrophilic) dưới
20oC
• Vi khuẩn ưa ấm (mesophilic) 20 oC – 40oC
• Vi khuẩn ưa nóng (thermophilic) +75 oC –
+80oC.

Cellulomonas

E.coli


NHÓM VK ƯA ẤM
• 2 nhóm:
Nhinhiệt
ệt độ sinh
Nhiệt độ
nhóm ưa
độ phòng
Vi sinh v25
ật oC)
trưởng
lên men
(khoảng
o
o
(
C)

(
C)
nhóm ưa thân nhiệt (khoảng 37oC)
Streptococcus thermophilus
37
47
S. lactis
34
40
Streptomyces griseus
37
28
Corynebacretium pekinense
32
33 - 35
Clostridium acetobutylicum
37
33
Penicillium chrysogenum
30
25


NHÓM VSV CHỊU NHIỆT (THERMTOLERENT)
• Sinh trưởng thích hợp ở nhiệt độ trung
bình nhưng có thể chịu được nhiệt độ
cao hơn.
• VD: vi khuẩn Methylococcus
capsulatus sinh trưởng thích hợp ở
37oC nhưng còn sinh trưởng được ở

+55oC.


Tác dụng của: áp lực, áp suất thẩm thấu,
áp suất thủy tĩnh lên vi khuẩn.
Màng tế bào chất là bán thấm, các hiện tượng
thẩm thấu và việc điều chỉnh thẩm áp qua hệ
thống permeaza đều có liên quan tới màng này.

Cấu trúc thành tế bào.


Tác dụng của: áp lực, áp suất thẩm thấu,
áp suất thủy tĩnh lên vi khuẩn.
+Áp suất thẩm thấu:
Môi trường ưu trương

Môi trường nhược trương

- Tế bào mất khả năng rút
nước và chất dinh dưỡng.
- Tế bào sẽ khô sinh lý, bị co
sinh chất và nếu thời gian
kéo dài -> chết.

- Nước từ môi trường sẽ xâm
nhập vào tế bào.
- Áp lực bên trong tế bào
tăng lên, do thành tế bào vi
khuẩn cứng nên không xảy

ra hiện tượng vỡ sinh chất

Ứng dụng tác dụng co sinh chất ở các nồng độ:
muối cao (10 – 15%) hoặc đường (50 – 80%) để
bào quản thực phẩm và làm mứt…vì vi khuẩn
sinh trưởng tốt ở môi trường ít hơn 2% muối.


Tác dụng của: áp lực, áp suất thẩm thấu,
áp suất thủy tĩnh lên vi khuẩn.
+ Áp suất thủy tĩnh :
- Áp suất cao + thể tích tế bào giảm + độ nhớt
nội chất tăng -> bất hoạt 1 số enzym, nhất là
enzym trong quá trình phân chia -> giảm tốc độ
hoặc ngừng phản ứng sinh hóa.
- Áp lực thủy tĩnh cao -> 1 số chức phận của
màng tế bào tổn thương.
=> Gây tác hại làm chậm hoặc mất khả năng di
động, làm ngừng sinh trưởng, làm thay đổi quá
trình trao đổi chất.


Tác dụng của: áp lực, áp suất thẩm thấu,
áp suất thủy tĩnh lên vi khuẩn.
Một số vi khuẩn lại sinh trưởng tốt ở những môi
trường có áp suất cao:
- Vi khuẩn ưa muối (halophilic) ( >30% muối).
- Vi khuẩn ưa đường (saccharophilic).
- Vi khuẩn thẩm áp (osimophilic).
- Vi khuẩn ưa áp (baraphilic) (astt 200-300 atm).

Tác dụng của: sức căng bề mặt lên vi khuẩn.
- Môi trường dịch thể trong phòng thí nghiệm

thường có sức căng bề mặt 0,57-0,63 mN/cm.
- Thay đổi sức căng bề mặt có thề làm ngừng
sinh trưởng hay gây chết tế bào vi khuẩn.
- Khi sức căng bề mặt thấp -> màng tế bào bị
tổn thương -> thành phần tế bào bị tách ra
khỏi tế bào.
- Sức căng bề mặt thấp còn ngăn cản vi khuẩn
gắn lên bề mặt cứng, tránh sự cạnh tranh sinh
trưởng.


Tác dụng của: sức căng bề mặt lên vi khuẩn.
Thay đổi sức căng bề mặt môi trường dịch thể:


Tác dụng của: sức căng bề mặt lên vi khuẩn.
Các chất hoạt tính bề mặt tác dụng làm thay đổi
đặc tính bề mặt của vi khuẩn:
- Nâng cao tính thấm của thế bào.
Sử dụng nuôi cấy vi khuẩn kháng acid. Vì vi
khuẩn kháng aicd có bề mặt khị nước. Giảm sức
căng bề mặt kích tích sinh trưởng của chúng.
- Ngăn cản vi khuẩn gắn lên vật cứng.
Thêm 1 lượng nhỏ chất hoạt tính bề mặt Tween
80 vào môi trường giúp vi khuẩn khuếch tán đều.

- Sử dụng sát trùng hay tẩy uế.
Vi khuẩn Gram dương rất mẩn cảm với chất này.


Tác dụng của: âm thanh lên vi khuẩn.
 Sóng âm thanh, đặc biệt là sóng siêu âm (>20kHz) ảnh

hưởng lớn đến vi khuẩn.
 Dưới tác dụng của siêu âm, môi trường truyền âm bị xô

đi đẩy lại, bị ép và tạo chân không liên tiếp sinh ra
nhiều khoảng trống.
 Lúc đó, các chất hòa tan và hơi của chất lỏng lập tức

dồn vào các khoảng trống ấy, gây ra tác dụng cơ học
làm chết vi sinh vật ở trong môi trường (sức căng bề
mặt tăng lên).
 Mặt khác, trong quá trình ấy một phần chất khí hoà tan

bị ion hóa tạo ra nước oxi già, nitro oxid là những chất
độc đối với vi sinh vật, nhất là vi khuẩn.


Tác dụng của: âm thanh lên vi khuẩn.
 Các tế bào sinh dưỡng chết nhanh chóng.
 Tế bào non mẫn cảm hơn tế bào già.
 Các loài vi khuẩn khác nhau có sức chịu đựng khác

nhau với sóng siêu âm:

Vi khuẩn kháng acid

Mức độ mẫn cảm của vi khuẩn với sóng siêu âm.


Ứng dụng siêu âm
 Thu nhận các chế phẩm vô bào.
 Tách các enzyme nội bào.
 Phân lập một số thành phần của tế

bào: riboxom, thành tế bào, màng tế
bào chất.


ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC TIA BỨC XẠ

Gây biến đổi hóa học
Bước sóng (khoảng 10.000 Å)

ánh sáng Mặt Trời

mức năng lượng trong lượng tử

tia tử ngoại
tia X

Mức độ gây hại

tia ɣ
tia vũ trụ

Bức xạ ion hóa: tia vũ trụ, tia ɣ, tia X
(năng lượng rất lớn)


Phổ của các bức xạ điện từ


ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC TIA BỨC XẠ

Không gây biến đổi hóa học
• Tia hồng ngoại.
• Bước sóng lớn
nhỏ.

năng lượng

• Tác dụng biểu hiện trước hết ở dạng
nhiệt.


ẢNH HƯỞNG CỦA ÁNH SÁNG MẶT TRỜI

• Phá hủy tế bào vi khuẩn (trừ các vi
khuẩn quang hợp).
• Làm biến đổi môi trường → tác động
gián tiếp lên tế bào.

VD: Staphylococcus không sinh trưởng được trên
môi trường thạch đã bị chiếu sáng vài giờ.

Staphylococcus aureus


ẢNH HƯỞNG CỦA ÁNH SÁNG MẶT TRỜI
• Yếu đi khi tế bào chứa sắc tố hay có các
vỏ nhầy.

Acetobacter xylinum
• Tăng cường khi xử lý tế bào bằng 1 số
thuốc nhuộm (metilen, eritrozin, xanh
toluidin) ← tác dụng quang động của ánh
sáng.

Leuconostoc mesenteroides