chuong 1 gioi thiêu mon hoc

Chương trình mơn Cơng Nghệ Lên Men

1.Chương mở đầu:Giới thiệu mơn cơng nghệ lên men.
2.Ngun lý cơ bản về q trình lên men.
3.Kỷ thuật căn bản trong cơng nghệ lên men.
4.Cơng nghệ lên men sản xuất sinh khối VSV.
CN sản xuất SCP, men bánh mì, thuốc bảo vệ thực vật, phân
bón VS.
5.Cơng nghệ lên men sản xuất a. amin, a. hữu cơ,
nucleotid.
6. Cơng nghệ lên men sản xuất enzim,kháng sinh
7.Cơng nghệ lên men các thực phẩm truyền thống
như: fromage,sữa chua,sauerkraust,nem chua, tempeh,miso,
tương, chao…..
8 .Công nghệ sản xuất các sản phẩm
sinh học bằng VSV tái tổ hợp .


Chương mở đầu
GIỚI THIỆU MÔN CÔNG
NGHỆ LÊN MEN
(FERMENTED TECHNOLOGY)
I/ Đònh nghóa môn học
Công nghệ lên men là môn khoa học nghiên
cứu ứng dụng các hoạt động của VSV vào các qui
trình sản xuất các sản phẩm thực phẩm hay các
sản phẩm sinh học ở qui mô công nghiệp với
hiệu suất cao nhất .
CNLM bao gồm cả 2 quá trình sản xuất :
1. CNLM cổ điển : ( lên men truyền thống ). Xuất
hiện rất lâu đời từ thời tiền sử Áp dụng một

cách vô thức các hoạt động lên men kò khí hay
hiếu khí ( thường là ủ kò khí ) của hệ VSV có sẳn
trong tự nhiên để sản xuất là các thực phâm lên
men truyền thống như: yaourts, kefir, dưa chua, rượu ,
bia, nước chấm lên men ….
2. CNLM hiện đại ( lên men kỷ nghệ): Xuất hiện
vào thập niên 60. p dụng các hoạt động sinh
tổng hơp của chủng VSV thuần khiết (Starters-có
thể đã được cải tạo gen để nâng cao năng suất)
nhầm tạo các sản phẩm sinh học có giá trò cao


• Vi sinh vật (microorganisms) là những sinh vật
nhỏ bé đến mức chỉ có thể thấy được chúng dưới
kính hiển vi quang học hay kính hiển vi điện tử. Vi
sinh vật gây ra rất nhiều bệnh hiểm nghèo cho
người, cho gia súc, gia cầm. Tuy nhiên số vi sinh
vật gây bệnh chỉ chiếm một phần rất nhỏ trong
thế giới vi sinh vật. Từ xa xưa người ta đã biết
ứng dụng các vi sinh vật có ích (tuy chưa hề biết
tới sự tồn tại của chúng) để chế biến thực phẩm
( như  nấu rượu, làm tương, mắm, nước mắm,
giấm, sữa chua, chao, muối dưa, muối cà, ...), ủ
phân, ngâm vỏ cây lấy sợi, xếp ải đất, trồng luân
canh với cây họ Đậu...; hoặc sử dụng các biện
pháp để ngăn chặn tác hại của vi sinh vật (như
ướp muối thịt, cá, làm mứt, phơi khô củ cải, tôm,
cá...).
• Sau việc Leeuwenhoek phát hiện ra vi sinh vật  và
việc Louis Pasteur phát hiện ra bản chất của các

vi sinh vật- từ đó khai sinh ra ngành Vi sinh vật
học (Microbiology)- thì nhân loại bắt đầu quan
tâm rất nhiều đến lĩnh vực khoa học mới mẻ này.


Vi sinh vật học trở thành nền tảng cho sự phát
triển của Công nghệ sinh học(CNSH). Người ta
chia sự phát triển của CNSH ra thành 3 giai đoạn:
•  * CNSH truyền thống là các quá trình dân dã
nhằm chế biến , bảo quản các loại thực phẩm, xử
lý đất đai, phân bón để phục vụ nông nghiệp...
• * CNSH cận đại  là quá trình sử dụng các nồi lên
men công nghiệp để sản xuất ở quy mô lớn các
sản phẩm sinh học như mỳ chính (bột ngọt), lizin
và các axít amin khác, các acid hữu cơ, các dung
môi hữu cơ, chất kháng sinh, một số vitamin (như
vitamin B2, B12, C...), nhiều loại enzym...
• CNSH hiện đại chia ra các lĩnh vực như CN di
truyền (genetic engineering), công nghệ tế bào
(cell engineering), công nghệ enzym và protein
(enzyme/protein engineering), CN vi sinh vật/ CN
lên men  (microbial engineering / fermentation),
CN môi trường (environmental engineering).
CNSH hiện đại thường gắn liền với các cơ thể
mang gen tái tổ hợp ( recombination gene).


• II/ Tính chất của VSV dùng trong công Nghệ lên men:
Với các điều kiện tối ưu hoá của thiết bò lên men ,
mỗi tế bào vi sinh vật là những nhà máy hoá học

hoàn chỉnh có khả năng chuyển hoá từ những nguyên
vật liệu rẻ tiền thành những sản phẩm sinh học có
giá trò cao trong thời gian rất ngắn .
Sản xuất sản phẩm sinh học bằng con đường lên men
của VSV có nhiều ưu điểm hơn so với con đường chăn
nuôi và trồng trọt, vì:
•
1.VSV có kích thước rất nhỏ, cơ thể đơn bào, nên
tổng bề mặt tiếp xúc của sinh khối VSV với môi
trường ngoài rất lớn, do đó VSV có khả năng trao đổi
chất, sinh tổng hợp , khả năng sinh sản gấp hàng ngàn
lần so với các sinh vật thượng đẳng.
•
2.VSV có tính thích nghi cao với môi trường nuôi cấy,
nên dễ dàng chuyển từ cuộc sống hoang dại sang cuộc
sống trong các nồi lên men (fermentor).Các yếu tố môi
trường sống được kiểm soát dễ dàng bằng máy móc
thiết bò, do đó việc sản xuất sản phẩm sinh học của
VSV có thể được công nghiệp hoá và tự động hoá. .
•
3. Các nguyên liệu để VSV sử dụng cho hoạt động
sinh tổng hợp là những phụ phẩm của các ngành nông
công nghiệp thải ra nên rất rẻ tiền, sản lượng phong
phú. Việc tận dụng các phụ phẩm này ngoài ý nghóa
kinh tế, còn có ý nghiã trong việc bảo vệ môi trường ,
chống gây ô nhiễm .


•

•

•
•

Một số nhược điểm của VSV :
1.VSV có khả năng biến dò cao, nên dễ
dàng bò thoái hoá các đặc tính sinh lý của
chúng trong quá trình nhân giống cấy chuyền
nhiều lầ, vì vậy phải có biện pháp cải thiện
chất lượng giống và bảo quản giống thật
hiệu quả.
2.Khả năng đấu tranh sinh tồn, khả năng
canh tranh chống sự tạp nhiễm của chủng VSV
dùng trong sản xuất thường không cao , cho
nên trong sản xuất ở qui mô công nghiệp
phải bảo đảm điều kiện vô trùng.
3.Sự thay đổi điều kiện môi trường
dầu nhỏ cũng ảnh hưỡng lớn đến năng suất
( nhiệt dộ , pH, độ thông khí, hàm lượng chất
dinh dưỡng ….), cho nên quá trình lên men
thường phải được kiểm soát chặt chẻ , các
thông số kỷ thật phải bảo đảm ổn đònh
trong suốt quá trình lên men . Việc điều
khiển tự động hoá hoạt động fermentor là rất
cân thiết trong sản xuất ở qui mô công
nghiệp.


II.Các giai đoạn quan trọng trong

Công nghệ lên men
Công nghệ lên men là một quá trình
phức tạp bao gồm nhiều công đọan :

–
–
–
–

Tuyển chọn chủng VSV.
Sản xuất thử nghiệm .
Sản xuất ở qui mô công Nghiệp.
Thu hoạch và tinh chế sản phẩm.

Mỗi công đoạn đều đòi hỏi phải có kiến
thức cơ bản của nhiều lảnh vực khoa học
khác.


II.Các giai đoạn quan trọng trong Công
nghệ lên men
1. Q trình tạo giống

Bao gồm phân lập, tuyển chọn, tạo khả
năng thích nghi, nâng cao năng suất
bằng ky thuật di truyền , bảo quản
giống

2. Q trình
sản xuất thử nghiệm

Nghiên cứu các yếu tố tơi ưu cho giống
phát triển tốt nhất trong phòng thí
nghiệm

3. Q trình sản xuất
cơng nghiệp

4. Q trình thu hoạch
và tinh chế sản phẩm

Tơi ưu hố các yếu tố mơi trường trong
sản xuất cơng nghiệp

Tập hợp các phương pháp hố lý sinh
học để hu nhận sản phẩm cuối


III.Mối quan hệ của Công nghệ lên men với các
lảnh vực khoa học khác
•
1.Giai đọan tuyển chọn chủng VSV:cần có
kiến thức về Sinh học tế bào, Sinh lý vi sinh, Di
truyền phân tử, Công nghệ gen
•
2.Giai đoạn lên men thử nghiệm : phải có
kiến thức về Vi sinh, Sinh hoá Sinh hoá, Hóa
phân tích.
•
3.Giai đoạn lên men công nghiệp : phải có

kiến thức về Cơ khí công nghệ để thiết kế, và
kiến thức về bioprocess technology để vận
hành các thiết bò lên men, thiết bò khử
trùng.Các kiến thức về Tin học và toán học
rất cần thiết cho nhà nghiên cứu trong việc
tính toán, thiết lập các thông số kỷ thuật để
tạo điều kiện tối ưu cho quá trình lên men công
nghiệp (Tối ưu hóa).
•
4.Giai đọan thu hoạch và tinh chế sản phẩm
: đòi hỏi kiến thức về sinh hoá và hoá phân
tích .
•
Đặc biệt kiến thức về các hệ thống
quản lý chất lượng như: HACCP, SSOP, GMP phải
được áp dụng nghiệm ngặc trong quá trình sản
xuất.


Các lảnh vực khoa học có liên quan
đến CN lên men

Sinh hóa

Công
nghệ gen

HACCP,
GMP, SSOP

Sinh lý Vi
sinh

Công
Nghệ
Lên Men

Toán
học
Tin học

Công
nghệ
cơ khí

Sinh học
tế bào

Hoá phân
tích

Bioprocess
Technology
(Công nghệ các quá
trình sinh học


VI. Vai trò của môn CN lên men với các
lảnh
vực

sản
xuất
Công
nghệ
lên
men sản xuất các sản phẩm
•
•
•
•
•
•

có giá trò ở qui mô công nghiệp, các sản
phẩm này phục vụ cho các ngành sản xuất như
Nông nghiệp: thuốc trừ sâu sinh học , phân vi
sinh, phân vi sinh phân giải lân…
Chăn nuôi: Sản xuất vaccin, các chế phẩm bổ
sung vào thức ăn gia súc để kích thích tăng
trọng như: vitamin, acid amin, enzim, hormon.
Thuỷ sản- Môi trường : chế phẩm VSV làm
sạch môi trường nước, chế phẩm VS phân hủy
chất hữu cơ..
Y học : sản xuất các sinh phẩm dùng trong chẩn
đoán bệnh , phòng bệnh ( kháng thể đơn
dòng , vaccin, enzim, vitamin ..)
Công nghệ thực phẩm : các thực phẩm lên
men , sản xuất các chất phụ gia ( a. hữu cơ),
chất điều vò ( a. amin)
Kỷ nghêï hoá học : sản xuất các dung môi

hữu cơ, nhiên liệu chất đốt thay thế xăng dầu
bằng con đường lên men…


•

V. Sơ lược lòch sử phát triển môn học :
Gồm 4 giai đoạn tương ứng với 4 kỷ nguyên :
1. Kỷ nguyên trước Công nguyên : (trước khi môn
VSV ra đời, tính từ thời thượng cổ), con người đã
biết lên men để bảo quản thực phảm. Giai đọan
lên men không kiểm soát vì chưa có nhận thức
về sự hiện diện của VSV và hoạt động sinh ly
của chúng.Lên men với mục đích kéo dài thời
gian bảo quản , chủ yếu dựa vào kinh nghiệm, tin
tưỡng vào thần linh.
2. Kỷ nguyên sau Pasteur ( tính đến nửa sau của thế
kỷ 19): đã hiểu biết về bản chất của quá trình
lên men, con người đã kiểm soát được quá trình
lên men nhờ sự dụng dòng VSV thuần khiết
(startrs). Tuy nhiên thiết bò lên men còn thô sơ,
chủ yếu là lên men bán vô trùng : sản phẩm
của quá trình lên men bán vô trùng này thường
là dung môi hữu cơ, rượu, bia….Các chủng VSV
tạo ra sản phẩm trên thường có sức đề kháng
cao với sự tạp nhiễ


1. Kỷ nguyên thứ III- Sau thế chiến thứ I ( giữa
thế kỷ 20). Từ khi khám phá ra Penicillin. Nhu cầu

sản xuất chất kháng sinh càng cao phục vụ trong
quân y đòi hỏi điều kiện vô trùng tuyệt đối,
năng suất cao. Đã thiết kế các thiết bò lên men
có hệ thống sựt khí vô trùng . Giai đoạn này được
đánh dấu bằng quá trình tối ưu hoá điều kiện và
thiết bò lên men .
2. Kỷ nguyên thứ VI- Giai đoạn hiện đại :Con người
đã biết áp dụng các thành tựu của công nghệ di
truyền: kỷ thuật lấp ghép gen , lai AND, kỷ thuật
gây đột biên để tạo các chủng VSV biến đổi gen (
starters) có khả năng sinh tổng hợp các sản phẩm
sinh học có giá trò rất cao dùng trong điêu trò, chẩn
đoán bệnh,như: insulin, loại hormon, interferon, kháng
thể đơn dòng ….


Tóm tắt lich sủ phát triển môn học