KỸ THUẬT lên men,(fermentation technology)

L/O/G/O

KỸ THUẬT LÊN MEN
FERMENTATION TECHNOLOGY

LỚP ĐH DƯỢC 01 - NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN :

1.
2.
3.
4.
5.

Phan Thị Hà Duyên
Nguyễn Anh Huy
Trương Thị Nhung
Nguyễn Thị Thanh Thủy
Võ Thị Phương Thùy
GVHD: Ths.DS Trần Lưu Phương Thùy


Trình bày được phương pháp lên men

Các quá trình cơ bản của công nghệ lên men (CNLM)

Mục tiêu

Kể tên được các thiết bị cơ bản của CNLM

Nêu được tầm quan trọng của kỹ thuật nuôi cấy tế bào động, thực
vật

Một số ứng dụng của CNLM trong đời sống – công nghệ lên men rượu.


MỞ ĐẦU

Công nghệ sinh học
(CNSH)

CNSH truyền thống

CNSH cận đại

CNSH hiện đại

Sử dụng các kỹ thuật:
Hoạt động chế biến thực phẩm (rượu, giấm , sữa
chua, dưa chua, cà muối, pho-mát, tương, nước
mắm, men bánh mì…), ủ phân, phơi ải đất, diệt
khuẩn và ức chế vi sinh vật có hại

Sản xuất ở quy mô công
nghiệp các sản phẩm của
công nghệ lên men, công
nghệ vi sinh vật

•
•
•
•

trao đổi,
sửa chữa,
tổ hợp
cải tạo vật chất di truyền ở mức độ
phân tử

tạo ra VSV mới, các protein hay các sản
phẩm khác mà vốn dĩ chúng ta không tạo ra
được


Giới thiệu chung về CNLM

 Thuật ngữ “lên men” có nguồn gốc từ động từ trong tiếng Latin “fervere” có nghĩa là “làm chín” để
mô tả hoạt tính của nấm men trong dịch trích của trái cây hay dịch đường hóa ngũ cốc.

 Louis Pastuer đã gọi sự lên men là "sự sống thiếu không khí" ("kị khí", "thiếu oxi”)
 Tuy nhiên, thuật ngữ lên men đến nay được hiểu là tất cả các quá trình biến đổi do vi sinh vật thực
hiện trong điều kiện yếm khí (thiếu oxi) hay hiếu khí (có oxi)

Cơ chất

Vi sinh vật

Sản phẩm


Lịch sử ra đời.

Lịch sử ra đời.

Năm 1675 Leeuwenhoek, đã quan sát

Năm 1919, thuật ngữ công nghệ sinh

Năm 1940, peniniciline, chất kháng sinh

được vi sinh vật và các hoạt động của

học, "biotechnology“.

đầu tiên được sản xuất ở quy mô công
nghiệp bằng phương pháp lên men

chúng.

Năm 1917 James Currie tìm ra rằng chủng

Năm 1957, bột ngọt (monosodium

Năm 1836, Theodore Schwann, đã tìm ra

nấm mốc Aspergillus niger có khả năng tạo

glutamat) được Ajinomoto đưa vào sản

nguyên nhân của lên men rượu là do sinh

axit citric.

xuất ở quy mô lớn bằng phương pháp lên

vật đơn bào sử dụng đường.

men.

Năm 1897, Eduard Buchner đã khám phá ra
Năm 1854, Louis Pasteur, tìm ra mối

rằng chất do nấm men có bản chất là protein và

Từ những năm 1960, ứng dụng của lên

liên hệ giữa lên men và nấm men 

ông gọi đó là “zymase” và từ đó tiếp vĩ ngữ “ase”

men được mở rộng và sản phẩm của lên

công nghệ sinh học đã ra đời từ đó.

được dùng để chỉ enzyme.

men trở nên rất đa dạng.




SƠ ĐỒ LÊN MEN CỦA MỘT SỐ QUÁ TRÌNH QUAN TRỌNG

MỘT SỐ VI SINH VẬT TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN


PHÂN LOẠI LÊN MEN ™
Số lượng lớn:
Protein đơn bào, vaccin động

Ethanol, aceton, butanol

vật,ủ thức ăn gia súc, phân bón,
VSV có lợi, nhân giống cây
trồng

Số lượng nhỏ: acid hữu

Nông nghiệp

cơ,enzyme,

Hóa học

các chất dùng cho mỹ phẩm, các
polymer.

Phân loại sản

uống, men nở, các chất

Kháng sinh, vitamin, kit chẩn

phẩm lên men

Sản phẩm từ sữa,đồ

Thực phẩm

theo lĩnh vực
công nghiệp

Dược phẩm

phụ gia, các sản phẩm
đặc biệt

Năng lượng

Ethanol (gasohol), methan
(biogas)

đoán, vaccin


PHÂN BIỆT LÊN MEN VÀ KỸ THUẬT LÊN MEN

Lên men

Kỹ thuật lên men

(lên men truyền thống)

•

Phương pháp hóa học

•

Phương pháp sinh tổng hợp

•

Sản xuất ra những sản phẩm thiết yếu đáp ứng

•

Lên men trong quy mô lớn, thiết bị hiện đại, tự

cho những nhu cầu của xã hội.

động hóa, giá thành hạ


Enzyme nội bào (invertase,asparaginase,
endonucleas). Enzyme ngoại bào (amylase,
pectinase, protease)
Sự hình thành các chất kháng sinh (peniclline,
streptomycin), kích tố sinh trưởng cây (giberellin)
…

Các chất

Acid acetic, acid lactic, glycerol,alcol butylic,
aminoacid, vitamin và các polysaccharid

chuyển hóa
Các chất

bậc 2

Các enzyme
sử dụng trong
công nghiệp

chuyển hóa
bậc 1

c quá trình lên men hiện đại
Được tạo thành gần vào lúc kết thúc
quá trình sinh trưởng (vào gần hoặc
Tạo thành ở pha sinh trưởng đầu tiên của

chính pha cân bằng)

VSV

Kể từ khi công nghệ lên men chìm sản xuất peniciline ra đời (1947) thì công nghệ lên men mới thực sự phát triển
và trở thành một ngành khoa học thực sự - ngành công nghệ lên men

PHÂN BIỆT LÊN MEN VÀ KỸ THUẬT LÊN MEN


Một số sản phẩm lên men quan trọng

Product

Organism

Use

Ethanol

Saccharomyces cerevisiae

Industrial solvents, beverages

Glycerol

Saccharomyces cerevisiae

Production of explosives

Lactic acid

Lactobacillus bulgaricus

Food and pharmaceutical

Acetone and butanol

Clostridium acetobutylicum

Solvents

α-amylase

Bacillus subtilis

Starch hydrolysis


GIAI ĐOẠN PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH VẬT


GIAI ĐOẠN PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH VẬT

Khi nghiên cứu quá trình sinh trưởng của VSV trong bình lên men, người ta cần
chú ý đến các quá trình trong đó sản phẩm mong muốn là một sản phẩm trao đổi
chất của VSV.
Hai loại chất đổi chủ yếu là sản phẩm bậc 1 và bậc 2.
Nghiên cứu qtrình sinh trưởng và phát triển của VSV trong bình lên men để điều
khiển quá trình sao cho VSV phát triển tốt nhất và tạo ra được sản phẩm tối đa sản
phẩm mà ta mong muốn.


GIAI ĐOẠN PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH VẬT

 Để theo dõi sự phát triển của VSV trong bình lên men, cần phân tích một số chỉ
tiêu cơ bản:

Trọng lượng sinh khối trong một đơn vị thể tích
Hàm lượng protein hoặc AND trong tế bào
Số lượng tế bào/đơn vị thể tích.
 Để đạt được tốc độ sinh trưởng VSV như mong muốn và tạo ra hiệu suất tối đa
cần nghiên cứu thêm các điều kiện khác :

Các chất kích thích sinh trưởng,
Các tiền chất.


PHÂN LOẠI CÁC KIỂU LÊN MEN ™

Dựa vào cách nạp liệu +
thu sản phẩm

•
•
•

Giánđoạn ƒ
Liên tục
Bán liên tục

Dựa vào kỹ thuật nuôi
cấy

Dựa vào thành phần đồng
nhất của canh trường ™

•
•
•

Bề mặt (nổi) ƒ
Bề sâu (chìm) ƒ
Bán rắn ƒ

• Lên men etilic
• Lên men lactic
Dựa vào sản phẩm chính

• Lên men propionic
• Lên men formic
• Lên men butiric và lên men axeton-butanol
• Lên men metan
• Lên men axetat
• Lên men xenlulozo


PHÂN LOẠI CÁC KIỂU LÊN MEN



Lên men liên tục: nguyên liệu liên tục vào và sản phẩm lên men liên tục đi ra



Lên men liên tục là quá trình nuôi vi sinh vật trong thiết bị được cấu tạo đặc biệt để sao cho khi vật nuôi đã phát
triển đến một giai đoạn nào đó thích hợp cho việc lấy đi một thể tích môi trường lên men cùng tế bào và các sản

phẩm trao đổi chất của chúng, lại bổ sung đúng một thể tích môi trường dinh dưỡng mới vào bình nuôi cấy, lúc
đó ta có được trạng thái cân bằng động. Vi sinh vật trong bình nuôi luôn luôn ở pha logarit.



Phương pháp lên men liên tục được ứng dụng để sản xuất protein đơn bào (nấm men) sản xuất acid acetic,
ethanol và xử lý nước thải của một số nhà máy. Tuy nhiên do nhiều nguyên nhân nên phương pháp lên men chu
kỳ vẫn hay được ứng dụng h ơn.


PHÂN LOẠI CÁC KIỂU LÊN MEN

 Lên men bán liên tục :
 Là quá trình lên men vi sinh vật trong điều kiện xác định. Khi vi sinh vật phát triển
trong một thời gian đủ để tạo ra nồng độ sinh khối cần thiết người ta lấy bớt đi
một 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 truyền giống một lần
vẫn có thể thu hoạch sản phẩm nhiều lần.


PHÂN LOẠI CÁC KIỂU LÊN MEN

 Lên men bề mặt :
 vi sinh vật phát triển trên bề mặt của môi trường. Phương pháp này thường sử
dụng để sản xuất axit citric và một số enzym. Nhược điểm lớn nhất của phương
pháp này là tốn kém bề mặt. Tuy nhiên, do đầu tư ít nên chừng mực nào đó vẫn
còn sử dụng.


PHÂN LOẠI CÁC KIỂU LÊN MEN

 Lên men chìm
 là phương pháp được sử dụng nhiều nhất. Nó có thể cho phép kiểm soát được
toàn bộ quá trình lên men một cách thuận lợi, ít tốn kém mặt bằng. Do hệ thống
khuấy trộn tốt nên toàn bộ môi trường nuôi cấy là một hệ thống nhất


PHÂN LOẠI CÁC KIỂU LÊN MEN

 • Lên men bán rắn
 Là phương pháp trung gian giữa lên men bề mặt và bề sâu. Hàm lượng nước
trong môi trường chiếm khoảng 70% chất khô. Một số enzym hiện nay được sản
xuất theo phương pháp này. Người ta cải tiến phương pháp này bằng thiết bị
thùng quay nhằm cung cấp đủ oxy cho quá trình lên men và thực hiện luôn khâu
sấy khô sau lên men. Điều khó khăn là do sự truyền nhiệt kém của các chất độn
nên khó thực hiện tốt khâu thanh trùng


PHÂN LOẠI CÁC KIỂU LÊN MEN