Đề cương môn công nghệ vi sinh

Câu1: em hãy cho biết sơ đồ công nghệ (nguyên lý) trong sx VSV
(giải thích)
*Sơ đồ công nghệ
Nguyên liệu xử lý nguyên pha mt thanh trùng
Giống VSV nhân giống lên men

Hoàn thành phẩm
(chiết tách, cô, chưng cất sấy)
-Nguyên liệu: 0
+Các hợp chất có chứa nguồn C hữu cơ để đảm bảo nguồn năng lượng
trong quá trình hoạt động của giống VSV dị dưỡng và làm khung C tgrong
các hợp chất sản phẩm bao gồm: rỉ đường, tinh bột ( chủ yếu ) ngoài ra còn
có các loại đường: glucose, saccarose, mantose…
+Nguồn N có thể là các hợp chất hữu cơ (pepton, nước thịt, cao nấm
men…)or vô cơ, các nguồn chất khoáng đa lượng or vi lượng
(P,K,Mg,Fe,Zn…) và các nguồn chất kích thích sinh trưởng ( các a.a, VTM,
peptit…)
Trong nuôi cấy bề mặt thường sử dụng: bột ngô, bột sắn, bột mỳ,
cám…
-Giống VSV:
+ Giống VSV là các giống thuần chủng đã được chọn lọc kĩ và được
giữ trong các bảo tàng sao cho khỏi giảm or mất hoạt tính. Các chủng này
thường được bảo quản trong môi trường rắn ở nhiệt độ thấp (4-10
0
C). trước
khi sử dụng cần phải cấy chuyển lại và kiểm tra hoạt lực. Các giống VSV
thường dùng: VK, nấm mốc, nấm men và xạ khuẩn…
+VSV dị dưỡng có thể cả yếm khí và kị khí nên trong môi trường cần
các chất hữu cơ làm thức ăn, nguồn C, nguồn N(…)
-Lên men: tùy thuộc tính chất của chủng sản xuất ta có thể thực hiện
theo pp nuôi cấy hiếm khí or kị khí. Nếu trường hợp lên men hiếu khi thì

phải có hệ thống cung cấp khí vô trùng, các nồi lên men phải chế tạo sao cho
việc cấp oxi như khuấy trộn, phân tán bọt khí… đáp ứng được nhu cầu khác
của nuôi cấy
-Hoàn thành phẩm: đối với sản phẩm các dung môi hữu cơ hòa tan
trong H
2
O như etanol, butanol thì cần phải có tháp chưng cất phân đoạn. Đối
với sản phẩm là các chất hòa tan trong dịch nuôi cấy thì cẩn phải ly tâm tách
lấy phần dịch, rồi cho kết tủa, làm sạch có thể kết tinh trở lại. Hoặc sản
phẩm nằm trong vỏ tb thì phải phá vỡ vỏ tb, rồi xử lý tiếp theo. Bản chất hóa
học của sản phẩm quy định các biện pháp xử lý tiếp theo: chiết rút, hấp phụ,
sáng phân tử or kết tủa
+Sản phẩm được thu nhận với chất lượng và hiệu suất cao có ý nghĩa
quyết định về mặt kinh tế của 1 pp. vì vậy việc hoàn thành phẩm phải chú ý
từ khi chọn giống, chọn môi trường dinh dưỡng
-Sản phẩm: các sản phẩm của quá trình lên men gồm
+ Sinh khối VSV như lên men bánh mỳ, làm thức ăn chăn nuôi, chế
phẩm sinh học( thuốc trừ sâu Bt)
+Các loại đồ uống có rượi
+Các chế phẩm enzym: thường là các enzym thủy phân anpha, beta,
gama… amylase, protease…
+Các axit hữu cơ: axit lac tic
Axit axetic
+Các axit amin: lyzim, tryptophan, metianin…
+VTM: B1, caroten, C, B2…
+Các chất kháng sinh: streptomixin, tetracilin, penicillin…
Câu3: có bao nhiêu pp nuôi cấy VSV? Em hãy mô tả 2 pp chính
và ss 2 pp này trong thực tế
Các pp nuôi cấy VSV:
Pp nuôi cấy bề mặt

Pp lên men chìm
Pp lên men trực tiếp với lượng lớn sinh khói or với hệ enzym của tb
Pp nuôi cấy liên tục
Pp cố định enzym
Mô tả 2 pp chính
1. Pp nuôi cấy bề mặt
-Giống VSV: VSV hiếu khi như nấm mốc, một số trường hợp là xạ
khuẩn, những nhóm VSV sinh trưởng thành hệ sợi, cũng có 1 vài trường hợp
nuôi cấy VK theo pp này.
-Môi trường nuôi cấy là mt rắn và xốp, nhưng cũng có thể là mt lỏng
như nuôi cấy nấm mốc để thu axit xitric.
-Nguyên liệu dùng làm môi trường xốp: cám mì, cám gạo, ngô mảnh,
bột đậu tương… có thể sd thêm chât độn: trấu, mùn cưa, bã mía nghiền nhỏ (
làm tăng độ xốp, đóng vai trò chất cảm ứng của xenluloza,
hemixenluloza…). Môi trường lỏng: dịch rỉ đường, dịch thủy phân từ thóc
mầm, nước bã rươi có pha muối khoáng
-Các bước nuôi cấy:
+Chuẩn bị mt: các loại hạt như ngô gạo, mì, đậu tương.. được nghiền
vỡ thành mảnh có kích thước 1-3mm cùng với cám gạo, cám mì và vỏ trấu:
trộn các thành phần cho đều với nước sao cho độ ẩm khoảng 55-60%, và
được thanh trùng.
+Cấy VSV từ dịch nhân giống hoặc rắc các bào tử vào khối môi
trường đã thanh trùng và để nguội, ủ thành đống vào giờ sau đó tãi ra khay
với chiều dài khoảng 2-5 cm. trong quá trình VSV pt có thải CO
2
, toả nhiệt
nên cần thông gió phun mù. Tùy thuộc loài mà nuôi cấy trong thời gian bao
lâu
Vd: mốc aspergillus oryzae nuôi trong khoảng 36-40h
Mốc A. awamori: 26h

VSV khi đã nuôi cấy bắt đầu hình thành bào tử tùy theo mục đích sử
dụng ta có thể có pp bảo quả khác nhau
+Nếu để nhân giống: để cho bào tử già, có nhiều màu đặc trưng. Sau
2-3 ngày bào tử khô dần, nấm mốc sẽ kết thành bánh trong đó: sợi khí sinh
hút khí + sinh khsi còn sợi cơ chất sẽ làm nhiệm vụ hút dinh dưỡng từ cơ
chất -> sấy đến độ ẩm 10%, đóng gói dùng làm # sản xuất dần
+Nếu để sinh enzym: khi bắt đầu tạo thành bào tử, từ sợi bắt đầu tạo
ra những nhóm nhỏ thì dừng lại vì đây là thời điểm nấm mốc sinh nhiều eym
nhất. Yêu cầu độ ẩm khoảng 30-50% để thu chế phẩm khô
- Ưu điểm của pp:
+ Đơn giản, dễ thực hiện
+Ko đòi hỏi quá cao về trang thiết bị
+Ko đòi hỏi vô trùng tuyệt đối
- Nhược điểm:
+Tốn diện tích mặt bằng
+Khó cơ khí hóa, đặc biệt là rất khó tự động hóa được toàn bộ quá
trình
+Chi phí nhân công, điện nước… cho 1 sp cao
+Sản phẩm tạo thành không được tinh sạch
2. Phương pháp lên men chìm
- Phương pháp này dùng cho cả SV kị khí và hiếu khí: đối với nuôi cấy VSV
kị khí trong quá trình nuôi ko cần sục khí chỉ thỉnh thoảng khuấy trộn còn
với VSV hiếu khi phải sục khí liên tục
- Sử dụng mt dd lỏng (mt dịch thể): chủng VSV được gieo cấy vào mt phân
tán khắp mọi điểm và chung quanh bề mặt tb được tiếp xúc với dịch dung
dịch. Trong suốt quá trình nuôi cấy phải khuấy và cung cấp oxi bằng cách
sục khí liên tục
- Thường nuôi cấy xạ khuẩn trên mt lỏng khí
- Được dùng phổ biến trong công nghiệp sản xuất men bánh mì, pr đơn bào
tử từ nấm men các chế phẩm vi sinh làm phân bón cố định đạm, làm thuốc

trừ sâu, các enzym, các aminoaxit, VTM, các chất kháng sinh các chất kích
thích sinh học… ngoài ra người ta còn áp dụng nguyên lý lên men chìm vào
quá trình xử lý nước thải theo pp hiếu khsi đã rút ngắn được thời gian làm
sạch, theo pp kị khí thu metan làm chất đốt hay thu chế phẩm VTM B12
dùng cho chăn nuôi
- Ưu điểm: + Tốn ít mặt phẳng trong xây dựng và lắp đặt dây chuyền
+ Chi phí điện năng, nhân lực và các khoảng phụ cho 1 đơn vị
+ Dễ tổ chức được xí nghiệp có sản lượng lớn
+ Các thiết nị lên men dễ cơ khí hóa, tự động hóa cho toàn bộ
quá trình
- Nhược điểm:
+ Đòi hỏi trang thiết bị kĩ thuật cao
+ Dễ bị nhiễm trùng toàn bộ -> đòi hỏi vô trùng gần như tuyệt đối
Câu 4: E cảm ứng là gì? Muốn phân huỷ bột đậu tương làm nước chấm
thì ta làm như thê nào?
• ĐN E cảm ứng: Một quá trình sinh tổng hợp được goi là cảm ứng nếu
như nó chỉ xảy ra với mức độ đáng kể khi trong môi trường có cơ
chất. Các E thuộc loại này gọilà E cảm ứng. Các cơ chất kích thích
quá trinh tổng hợp này gọi là chất cảm ứng.
• Ví dụ: Khi nuôi cấy nấm mốc A. oryzae trên môi trường cám mỳ theo
phương pháp bề mặt có hang chục E tự do được hình thành, trong đó
co amylase, protease, mantaza, ribonucleaza… nếu nuôi cấy trên môi
trường Kzapek với tinh bột và nitrat thì chỉ có anphalamylaza được
tạo thành còn các E chỉ có vết. Nhưng nếu thay natrinitrat bằng cazein
ở dạng sữa đã tách chất béo thì Proteaza được tạo thành cùng với
anphaamylaza…. Hiện tượng này được giải thích bằng lí thuyết sinh
tổng hợp cảm ứng E. Khi trong môi trường nuôi cấy có một chất khó
đồng hoá, vsv phải tiết vào môi trường 1 hoặc những E tương ứng để
phân huỷ nó thành những chất có thể đồng hoá được
• Phân huỷ bột đậu tương làm nước chấm:

+B1: Chọn giống:
Chọn giống Asperglillus oryzae thuần chủng
-Nhân giống trên mảnh ngô hoặc gạo
+B2: Nguyên liệu: là khô đậu tương hoặc khô lạc.
- Các loại nguyên liệu này đã được ép dầu.
-Nguyên liệu được xay nhỏ thành mảnh và bột, đồ chín trộn với giống
mốc, nuôi bề mặt đến khi mốc phát triển đều và bắt đầu sinh bào tử
+B3: Đem ủ
- Ủ ấm, trích ly. Ủ khối nguyên liệu đã có mốc phát triển ở 48 - 50
0
C (nhiệt
độ tối thích hợp cho proteaza hoạt động) khoảng vài giờ rồi chiết rút. Dịch
lọc trong cho muối để hãm hoạt động của vi sinh vật và enzym.
Nước chấm thu được có vị ngọt đạm của các axitamin, còn được gọi là xì
dầu hay nước tương (theo cách gọi của miền Nam).
Câu 5: muốn sản xuất men bánh mì hay men thức ăn chăn nuôi và lên
men từ rỉ đường ta phải làm thế nào ?
Sản xuất men bánh mì từ rỉ đường:
Men bánh mì là sinh khối của 1 số nòi men rượi sachanomyces,
cereviside vẫn còn sống khi trộn với bột nhào sẽ lên men rượi sinh CO
2
làm
nở bánh mì
-Nguyên liệu:
Rỉ đường trong sx nấm men bánh mì cần có những yêu cầu: hàm
lượng chất khô không thấp hơn 75%, đường 40-45%, hàm lượng chất không
thấp hơn 7,5%, tổng lượng N không thấp hơn 1,4%, số lượng các VSV
không quá 15000 tb trong 1g rỉ đường.
-Giống men bánh mì: dùng các nấm men thuộc họ sacharomycestacea,
giống sacharomyces, loài cerevisiae. Trong công nghiệp thường dùng loài

này với nhiều nòi (chủng) khác nhau thuộc men nổi. Mỗi nòi có một vài đặc
tính riêng biệt, chúng cần có những t/c sau:
+Sinh sản nhanh
+Chịu được trong môi trường rỉ đường
+Có lực làm nở bột cao
+Ít bị thay đổi trong bảo quản
+Có khả năm lên men được nhiều loại đường như: sacarosa, maltoza.
Glucoza
+Có hoạt lực enzim zime và maltazaca
+Có kích thước tế bào nòi men cần tương đối lớn.
Tế bào nấm men bánh mì có hình ovan, đôi khi tròn kích thước tb (8-
10)*(4-6) micro mét. Không bào phát triển trong quá trình nuôi cấy, không
bào chứa đầy dịch, trong đó có chất điện giải, protein, chất béo, hydrat
cacbon và enzyme.
-Phương pháp sản xuất:
+Pha loãng rỉ đường theo tỉ lệ 1:1-1:4, axits hóa =h
2
SO
4
tới pH=5, rồi
làm sạch theo phương pháp hóa học (=các chất kết lắng để tủa các chất keo)
đun nóng rỉ đường tới 80-100
0
C để giết tạp khuẩn. hoặc phương pháp cơ học
( dùng máy li tâm đĩa để tách cặn rỉ đường
+Pha môi trường từ rỉ đường để nuôi nấm men: rỉ đường + nguồn dinh
dưỡng:N,P, các nguyên tố khoáng #, nguồn các chất sinh trưởng: cao n tố,
cao nấm men
+Quá trình nuôi nấm men có thể chia làm 3 giai đoạn:
Nhân giống thuần khiết trong phòng thí nghiệm (g đ A)

Nhân giống thuần khiết tự nhiên trong sản xuất (g đ B)
Nuôi men lớn (g đC)
ở các nhà máy lớn g đ A và B phải tiến hành qua nhiều cấp để có đủ
lượng tb men nuôi cấy ở g đ C trong các thùng tới vài trăm m
3
+Nhiệt độ nuôi cấy là 29-30
0
C. Trong suốt quá trình nuôi ở gđ B và C
cần phải sục khí. Men C được tách = hệ ly tâm đĩa và lọc ép chân không.
Men sữa (men thu được ở gđB) được qua sấy phun thành men bột có thể bảo
quản được lâu dài.
Quá trình sấy men có thể chia thành 3 gđ:
Loại nhanh độ ẩm ngoài tế bào đếm đppk ẩm 52-53%, nhiệt độ 70-80
Làm bay hơi chậm nước ở trong tb nấm men tới độ ẩm 16-20%, nhiệt
độ 55-50
Làm bay hơi rất chậm đên khi cân bằng độ ẩm, nhiệt độ 45-40
Yêu cầu ở cả 3 gđ: nhiệt độ trong khối men không được quá 38 (tránh
chết men) sấy men có thể được thực hiện ở máy sấy băng chuyền, buồng
sấy, trong máy sấy hình trống trộn liên tục
Trong quá trình sấy, hoạt tính nấm men có bị giảm 1 phần do bất hoạt
một số enzyme và protein tự phân
Sanr xuất men thức ăn chăn nuôi từ rỉ đường
Sinh khối làm nguồn pr dùng trong dinh dưỡng động vật là những tb
nấm men đã sấy khô và chết, giàu pr (50-60%), VTM nhóm B và chất
khoáng.
Nguồn sinh khối này được gọi là pr đơn bào hay men thức ăn chăn
nuôi
-Nguyên liệu: chủ yếu là rỉ đường (mía và củ cải đường). Tp chính là
đường saccaroza(35-40%). Trong rỉ đường mía lượng đường khử rất cao
(30%), giàu các chất sinh trưởng giàu các chất khoáng và các a.a

-Nấm men trong sx men thức ăn chăn nuôi : yêu cầu về những chuẩn
nấm men
+Tg nhân đôi ngắn
+Có k/n tạo thành 40-70% pr
+Tiêu hóa tối đa các chất dinh dưỡng của môi trường
+Không được gây bệnh và tách vào môi trường những độc tố
+ Có sức bền cao và chịu được ở đk mt nuôi cấy ko vô trùng
+Dễ dàng tách khỏi dịch nuôi cấy trong đk tuyển nổi và ly tâm tách
Tùy thuộc vào nguồn C trong môi trường sử dụng các chủng nấm men
khác nhau, thường dùng chủng nấm men thuộc giống candida, hoặc có thể
dùng nấm men sachanomyces, serevisiae, cryptococus diffluens
-PP sx men thức ăn chăn nuôi
+Xử lý nguyên liệu và chuẩn bị môi trường
N liệu được xử lý sơ bộ: rỉ đường pha loãng 1:1, axit hóa từ pH 2,8-
3,0, gia nhiệt tới 75 độ, giữ ít nhất 45p để lắng bỏ cặn
Tiến hành pha chế môi trường: dùng rỉ đường mía cần loại bỏ 1 phần
các chất sinh trưởng, đồng thời bổ xung các muối khoáng cần thiết: N, P, K,
Mg
+Tiến hành nuôi cấy nấm men: nuôi cấy nhân giống để có đủ lượng
giống đea vào lên men
Nuôi cấy nhân guống được thực hiện trong phòng thí nghiệm: giống
ống nghiệm được nuôi cấy chuyển vào bình tam giác có môi trường vô
trùng, nuôi trên máy lắc với nhiệt độ từ 25-30 đến độ tuổi sinh lý thích hợp
sẽ cấy vào mt nhân giống ở phân xưởng nhân giống cấp 2 trong các bình
thép kín có sục khí đến khi đạt 3,5-4g sinh khối trong 1l dịch nuôi cấy quá
trình sẽ kết thúc sau 12-15h. trong quá trình nhân guống dùng amoniac để
giữ pH, thổi khí liên tục.
+Lên men: là nuôi men mở rộng ở phân xưởng ko cần vô trùng
Tiến hành lên men với các nồi lên men kín or hở, với thể tích vài chục
m

3
, có thể đạt tới 500 m
3
. khi men đạt lượng sinh khối có trong dịch nuôi
cấy sẽ lấy dần ra và cho thêm mt mới vào nồi lên men có hàm lượng đường
khoảng 1-2%.
+Tách các tb của chủng nuôi theo pp tạo thành bọt cùng với sinh khối
trào ra ngoài rồi đưa vào ly tâm tách . bọt và sinh khối trào ra được thu gom
lại đưa đi xử lý = pp “tuyển nổi “ rồi đưa đi ly tâm qua các máy sephator, cô
đặc ở chân không
+Sau đó đem gia nhiệt men với mục đích: giết men và tất cả VSV tạp
nhiễm, phá vỡ tb nấm men nhăm tăng hệ số hấp thu men, giúp cho quá trình
sấy đồng đều hơn. Giảm tổn thất trong quá trình sấy và bảo quản. nhiệt phân
bằng cách gia nhiệt và giữ nhiệt trong thiết bị ở 75
o
C trong 45p khi gia nhiệt
có khuấy đảo cho đều nhiệt.
+Sấy men: men được xấy đến độ ẩm ko quá 10%, làm khô men rồi
đưa đi đóng bao
Nhiệt độ ở buồng sấy: 280-300, sáng trong khoảng tg vài giây. Nấm
men được đưa nóng lên ko quá 95
0
làm cho chất lượng của các chất hợp
phần của nấm men như pr, VTM, màu sắc và cấu trúc được hoàn thiện hơn,
dễ tiêu hóa hơn.
Lên men rượi từ rỉ đường:
-Nguyên liêu: trong rỉ đg có 60-70% đg, phần lớn saccaroza, giàu chất
khoáng nhưng thiếu P, rỉ đg mía khá giàu biotin
-Nấm men trong lên men rượi từ rỉ đg: thường dùng những nòi nấm
men thuộc gống sacchanomyces cerevisiae, giữa các nòi có các đ đ khác

nhau, nhưng đều cần phải có những t/c:
+Có sức pt mạnh trong dịch đg lên men
+Có k/n tiết ra hệ enzym zyma để lên men nhanh chóng và hoàn toàn
+Có thể lên men được ở nhiệt độ tương đối cao của mùa hè
+Có khả năng chịu được độ cồn cao trong quá trình lên men
+Chịu được mt có độ axit cao
Nhiệt độ sinh trưởng thích hợp:25-30
-Đặc điểm sản xuất
*Sử lý rỉ đường : pha loãng (rỉ đg, nước) theo tỉ lệ 1:1
+Axit hóa bằng H
2=
SO
4
+Bổ xung nguồn N và P cùng các chất kháng khuẩn, khuấy đều
+Gia nhiệt có thể tới 120
o
trong 10p, 110
0
trong 30p , or 80-95
0
trong
45-60p. Khi gia nhiệt khuấy đều
+Để yên khoảng 4h để lắng cặn
*Chuẩn bị dịch nuôi cấy nhân giống và lên men
Có thể pha 2 loại mt làm dich: (chất khô): 20-22%
+Dịch lên men 1 dòng (1 nồng độ) (tương đương 15-10% đg), pH 4,5-
5, bổ xung ure, supephotphas, chất kháng khuẩn
+Dịch lên men 2 dòng: pH:4,5-5, có chất sát khuẩn và cb dd và P
Dòng 1: chất khô 11-13% or 12-10%
Dòng 2: 33-35%

*Nhân giống trong sx rượi từ rỉ đường: quy trình nhân giống ở 2 công
đoạn: phòng thí nghiệm và trong sx. Trong phòng thí nghiệm: nuôi trong
ống nghiệm sau đó cấy chuyển vào bình tam giác, sau đố chuyển sang nình
cầu. Trong sx: sinh khối nấm men được chuyển dần từ các bình cầu vào các
thùng có kích thước lớn dần theo các cấp khác nhau ( cấp 1, 2, 3, 4) rồi
chuyển vào thùng lên men
*Lên men: thực hiện qt CN lên men gián đoạn và lên lem liên tục bán
liên tục
+Lên men gián đoạn từ rỉ đường theo bp CN 1 dòng: dịch lên men có
(chất khô) hòa tan 22-24% được bổ xung 10% dịch nhân giống, thời gian lên
men 40-48h ở 30-32
0