Môi trường lên men - Môi trường nuôi cấy vi sinh vật

MÔI TRƯỜNG LÊN MEN Ths. Bùi Hồng Quân 09.09.25.24.19/09.17.27.26.25 Email: buihongquan@hui.edu.vn Website: www.buihongquan.tk GBD giữ gìn màu xanh cho quê hương, xây dựng tương lai từ chất lượng cuộc sống MÔI TRƯỜNG NUÔI CẤY VI SINH VẬT • Môi trường tổng hợp: – Môi trường xác định mọi thành phần được biết và xác định rõ – Môi trường xác định được sử dụng rất nhiều trong nghiên cứu để xác định những chất mà vi sinh vật có khả năng chuyển hóa • Môi trường phức tạp: – Là môi trường mà thành phần không được biết rõ – Có chứa các thành phần phức tạp như: pepton, cao thịt, cao nấm men • Môi trường chọn lọc: – Là môi trường thuận lợi cho sự phát triển của các vi sinh vật đặc biệt – Các môi trường chứa phẩm màu để ức chế nhóm vi khuẩn G(+) hoặc G(-) MÔI TRƯỜNG NUÔI CẤY VI SINH VẬT • Môi trường phân biệt: – Cho phép phân biệt những nhóm vi khuẩn khác nhau – Xác định các vi sinh vật dựa trên những đặc tính sinh học của chúng • Môi trường đặc hiệu và không đặc hiệu: – Mội trường đặc hiệu: là môi trường phù hợp với một chủng vi sinh vật để tạo ra môi trường này phải hiểu sinh lý vi sinh vật và sản phẩm quan tâm – Môi trường không đặc hiệu: là môi trường dùng nuôi các vi sinh vật trong cùng loài, không hoặc rất hiếm khi sử dụng môi trường này • Môi trường tự nhiên: – Không đầy đủ và mất cân đối – Điều kiện vật lý, hóa học thay đổi liên tục
không phù hợp cho ta thu sản phẩm mong muốn – Tuy nhiên, trong quá trình xử lý môi trường (không quan tâm đến sản phẩm) do đó, môi trường tự nhiên có ý nghĩa vô cùng quan trọng MÔI TRƯỜNG NUÔI CẤY VI SINH VẬT • Môi trường nhân tạo: – Đảm bảo đầy đủ, cân đối chất dinh dưỡng
tạo môi trường hù hợp cho vi sinh vật phát triển – Có tác động của con người – Kiểm soát của quá trình: thanh trùng môi trường, tránh nhiễm tạp – Tạo ra môi trường vừa đầy đủ vừa cân đối – Ứng dụng: môi trường nhân tạo ứng dụng cho sản phẩm cụ thể trong quá trình lên men, môi trường tự nhiên ứng dụng trong xử lý chất thải CHẤT DINH DƯỠNG • Chất đa lượng • Chất trung lượng • Chất vi lượng: quyết định tính đặc hiệu của môi trường • Dung dịch chất vi lượng để điều chỉnh môi trường đặc hiệu CHẤT DINH DƯỠNG • Dinh dưỡng điều chỉnh: là dinh dưỡng cần cung cấp thêm để thu được sản phẩm 1, 2 theo mong muốn. Phụ thuộc vào sản phẩm cần thu • Dinh dưỡng cơ bản: – Nitơ: có thể lấy từ vô cơ, hữu cơ. Nitơ là thành phần cơ bản của acid amin – Carbon: từ vô cơ, khí, hữu cơ. Carbon là khung cho các cấu tạo tế bào – Oxy: cung cấp trực tiếp hoặc nhận từ các hợp chất hữu cơ chứa oxy hay nhận từ các phản ứng xảy ra. Đóng vai trò quan tọng cần cho tất cả vi sinh vật – Hydro: từ nước – Lưu huỳnh: enzyme, có thể lấy từ các hợp chất vô cơ, hữu cơ – Phopho: acid nucleic, có thể từ các hợp chất vô cơ, hữu cơ NGUỒN NGUYÊN LIỆU CUNG CẤP CARBON • Hợp chất carbon có ý nghĩa hàng đầu đối với tế bào vi sinh vật (cấu trúc tế bào chất, thành tế bào, enzyme, acid nucleic) • Dạng tinh khiết: glucose, sucrose • Dạng tạp chất: rỉ đường • Xu hướng : sử dụng nguồn nguyên liệu rẻ tiền, dễ kiếm • Ảnh hưởng đến sức sinh trưởng và hiệu suất tạo sản phẩm của chủng giống • Phải sản xuất thử - khâu trung gian phòng thí nghiệm và nhà máy
giúp vi sinh vật làm quen từ từ với điều kiện mới và xác định các thông số phù hợp NGUỒN NGUYÊN LIỆU CUNG CẤP CARBON • Rỉ đường: – Là hợp chất khá phức tạp, hàm lượng đường khá cao, chứa các hợp chất nitơ, vitamin, các hợp chất vô cơ, chất kích thích sinh trưởng, chất keo, vi sinh vật tạp nhiễm, chất kiềm hãm sinh trưởng vi sinh vật – Màu nâu sẫm khó bị phân hủy trong quá trình lên men, màu bám vào sinh khối và sản phẩm
tách màu khó khăn và tốn kém – Hệ keo trong mật rỉ có khả năng hòa tan oxy va trao đổi chất vi sinh vật kém – Vi sinh vật tạp nhiễm NGUỒN NGUYÊN LIỆU CUNG CẤP CARBON • Tinh bột và cellulose –Hạt hoặc bột của khoai, sắn, lúa, bắp –Cellulose: rơm, rạ, giấy, mạc cưa –Phải qua xử lý và đường hóa
những tiến bộ của cải tạo giống vi sinh vật có khả sử dụng tinh bột sống NGUỒN NGUYÊN LIỆU CUNG CẤP CARBON Thủy phân các loại tinh bột thường theo 2 cách: • Thủy phân bằng acid với áp lực dư: – Dung dịch thủy phân thu được qua trung hòa bằng Na2CO3 hoặc NaOH. Sau đó đem lọc qua lọc ép khung bản với than hoạt tính khử màu – Dung dịch thủy phân này chứa chủ yếu đường glucose, một lượng nhỏ các acid amin, khóang được dung để chuẩn bị môi trường nuôi cấy hoặc đem cô đặc tới 60 – 70% chất khô để sử dụng dần • Thủy phân bằng enzyme: – Các chế phẩm enzyme chủ yếu là nấm mốc được nuôi cấy bầ mặt hoặc sâu – Sản phẩm thu được là hỗn hợp maltose và glucose – Phương pháp thủy phân các loại bột bằng các chế phẩm enzyme được dung trong công nghiệp sản xuất rượu cồn NGUỒN NGUYÊN LIỆU CUNG CẤP CARBON • Dầu thực vật: –Vừa là nguồn carbon vừa là chất phá bọt –Nguồn carbon: khi vi sinh vật sinh tổng hợp lipase
glycerin và acid béo –Chú ý: phải phù hợp với mức độ tạo bọt của môi trường, tăng độ nhớt NGUỒN NGUYÊN LIỆU CUNG CẤP CARBON • Dung dịch kiềm sunfit: – Dung dịch thủy phân từ gỗ - dung dịch kiềm sunfit (là phế thải của công nghiệp giấy) – Thành phần chính: linhosunfonate và các đường pentose – Thường sử dụng nuôi cấy thu sinh khối nấm men – Dung dịch kiềm sunfit gỗ cây lá kim, hexose chiếm ưu thế
lên men rượu – Tiền xử lý chất thải này trước lên men, điều chình pH, bổ sung các chất dinh dưỡng chứa N, P Nguồn Nitơ kỹ thuật • Bột đậu nành: – Được dung như một nguồn nitơ kỹ thuật tương đối phổ biến trong nhiều môi trường dinh dưỡng – Trong bột đậu nành có gần tới 40% protein, ~ 19% chất béo, có đủ các acid amin – Đối với sinh tổng hợp nhiều chất kháng sinh không những chỉ có những hợp chất protein mới có tác dụng mà còn phải kể đến các chất béo có trong đậu nành Nguồn Nitơ kỹ thuật • Nước chiết bắp: – Là sản phẩm phụ trong công nghiệp chế biến bột bắp – Trước khi xay, bắp được ngâm với dung dịch natri sunfit, trong khi ngâm, các acid amin, vitamin được chiết ra và hòa tan vào dung dịch – Cô trong điều kiện chân không tới 50% chất khô ở dạng sệt gọi là cao bắp – Trong cao bắp có chứa 6,4 – 8% nitơ tổng số Nguồn Nitơ kỹ thuật • Nước chiết nấm men và cao nấm men: – Sinh khối men bia hoặc men rượu được rửa sạch và cho tự phân ở 48 – 52oC trong 2 -3 ngày, lọc bỏ bã, thu được dịch thủy phân gọi là nước chiết nấm men, cô đặc có cao nấm men – Các sản phẩm này giàu acid amin, peptide cùng nhiều vitamin nhóm B vá các khóang chất – Trong cao nấm men có 40 -50% chất khô, 0,6 – 1,5 nitơ tổng số, 0,3 – 0,5 nitơ amon