Báo cáo môn Quá trình và thiết bị trong công nghệ sinh học
Đề tài: Sản xuất thuốc trừ sâu sinh học từ vi khuẩn
Bacillusthuringiensis (Bt)
A/ Dàn ý
I/ Mở đầu
II/ Tổng quan về thuốc trừ sâu sinh học:
1/ Thuốc trừ sâu sinh học là gì?
2/ Ưu và nhược điểm của thuốc trừ sâu sinh học
III/ Sản xuất thuốc trừ sâu sinh học bằng vi khuẩn Bt:
1/ Giới thiệu về Bt
2/ Cơ chế gây độc của Bt đối với sâu hại
3/ Môi trường nuôi cấy chủng Bt
4/ Phương pháp sản xuất chế phẩm thuốc trừ sâu Bt
5/ Quy trình công nghệ sản xuất thuốc trừ sâu Bt
6/ Một số tác nhân ảnh hưởng đến quá trình sản xuất
IV/ Tổng quan về các thiết bị được sử dụng trong sản xuất thuốc trừ sâu sinh học Bt
V/ Những ưu điểm và hạn chế của thuốc trừ sâu Bacillus thurigiensis
VI/ Tài liệu tham khảo
GVHD : Phạm Trần Vĩnh Phú Page 1
Báo cáo môn Quá trình và thiết bị trong công nghệ sinh học
MỞ ĐẦU :
Từ những năm 50 của thế kỉ trước, người ta đã sử dụng thuốc trừ sâu hóa học – là những hợp
chất clo và phosphor hữu cơ, có tác dụng tiêu diệt sâu bệnh, tiêu diệt muỗi rất hữu hiệu và có
tính kinh tế. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, khi sử dụng loại thuốc này đã gây ra những
ảnh hưởng to lớn đến xã hội và sức khỏe con người như : sau một thời gian sử dụng thuốc,
không những không tiêu diệt được hết sâu hại mà còn có nhiều thêm do sâu hại quen dần và có
dấu hiệu “ nhờn thuốc ”. Từ đó, tồn dư các chất độc hại trong đất ngày càng cao, đất đai bị
thoái hóa dần, dinh dưỡng bị mất cân đối, mất cân bằng hệ sinh thái trong đất, hệ vi sinh vật
trong đất bị phá hủy, dẫn đến tồn dư chất độc trong sản phẩm lương thực- thực phẩm, ảnh
hưởng đến sức khỏe đến con người và vật nuôi : tình trạng bị ngộ độc thực phẩm tăng cao,
sinh ra nhiều bệnh tật và ảnh hưởng tới thế hệ sau.

- Ngăn chặn sâu, bệnh, côn trùng hại một cách hiệu quả mà không làm ảnh
hưởng tới cây trồng.
- Đồng hóa các chất dinh dưỡng góp phần tăng năng suất và đạt hiệu quả chất
lượng nông sản phẩm.
- Không làm hại kết cấu đất, không làm chai đất, thoái hóa đất mà còn góp phần
tăng độ phì nhiêu cho đất.
- Không gây ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe con người, vật nuôi, cây trồng,
đảm bảo cân bằng sinh thái.
- Hiệu quả của thuốc vi sinh vật thường kéo dài vì chúng không chỉ tiêu diệt
được lứa sâu đang phá hoại mà còn lan truyền cho thế hệ tiếp theo
- Sử dụng hợp lý đúng phương pháp, đúng kĩ thuật trong điều kiện khí hậu thích
hợp sẽ mang lại hiệu quả kĩ thuật cao.
b. Nhược điểm :
- Tác dụng của thuốc trừ sâu sinh học lên sâu bệnh tương đối chậm hơn so với
thuốc trừ sâu hóa học.( phải có thời gian ủ bệnh)
- Việc bảo quản yêu cầu nghiêm ngặt hơn.
- Giá thành cao, thời gian tác dụng lâu hơn , dẫn đến hiệu lực không nhanh như
thuốc hóa học nên người dân không nhìn thấy ngay nên chậm đưa vào sản
xuất trên diện rộng.
Nhưng so với các ưu điểm to lớn th́ì các nhược điểm trên đây của thuốc sinh học là rất nhỏ
và hoàn toàn có thể khắc phục được. V́ì vậy, thuốc trừ sâu sinh học ngày càng được khai thác
sử dụng nhiều. Ở nước ta, ngoài các chế phẩm Bt đă được biết đến tương đối lâu, hiện nay có
nhiều chế phẩm mới đă được đăng kí sử dụng. Yêu cầu ngày càng có nhiều nông sản và thực
phẩm an toàn phục vụ đời sống cũng là điều kiện quan trọng thúc đẩy sự phát triển của các
thuốc sinh học.[10,11]
II/ SẢN XUẤT THUỐC TRỪ SÂU SINH HỌC BẰNG VI KHUẨN BACILLUS
THURINGIENSIS
1/Giớithiệu về Bt:
Bt là một trực khuẩn gram dương, hiếu khí không bắt buộc , có kích thước 3-6µm, có
phủ tiêm mao không dày, tế bào đứng riêng lẽ và xếp thành từng chuỗi. Nhu cầu dinh

xâm nhập vào huyết tương và máu tới các cơ quan gây thay đổi sinh lý và dẫn tới cái
chết nhanh chóng đối với ấu trùng.
Ngoại độc tố γ: là một loại phospholipase tác động lên phospholipid giải phóng ra axit béo,
phá hủy mô tế bào, loại độc tố này tan trong nước.
 Tinh thể độc: Nội độc tố δ (delta-endotoxin) : gồm chủ yếu là glutamic,
asparaginic ( 20%)
Tinh thể độc Cry được tạo ra với liều lượng lớn hơn nhiều so với chất độc Cyt, là tác nhân
hiệu quả gây độc cho côn trùng. Tinh thể độc không thể hòa tan trong, các chất hữu cơ
nhưng có thể hòa tan trong dung dịch kiềm. Có hơn 50 gen mã hóa cho các protein tinh
thể độc
Nội độc tố δ có 3 vùng chức năng:
- Vùng I: là một bó gồm 7 chuỗi xoắn α, một vài chuỗi hoặc tất cả các chuỗi có thể cài
vào màng tế bào ruột, tạo ra các lỗ -> các ion qua lại tự do.
GVHD : Phạm Trần Vĩnh Phú Page 4
Báo cáo môn Quá trình và thiết bị trong công nghệ sinh học
- Vùng II: chứa 3 dãi β không song song tương tự như vùng gắn kháng nguyên globulin
miễn dịch, vùng này có chức năng gắn với thụ thể trên bề mặt tế bào biểu mô ruột.
- Vùng III: bảo vệ độc tố đã được hoạt hóa khỏi bị phân hủy bởi protease
ruột.
b) Cơ chế gây độc của Bt: [5]
A: Sâu ăn lá có vi khuẩn tinh thể độc và bào tử xâm nhập vào cơ thể sâu, trong
điều kiện bình thường thì bào tử không tan trong nước.
B: Quá trình hòa tan tinh thể và hoạt hóa chất độc xảy ra ở giữa ruột nơi có pH kiềm,
tinh thể độc tan ra tạo ra tiền độc tố làm cho protease trong ruốt giữa của
sâu hoạt hóa thành dạng hoạt động là độc tố δ.
C: Độc tố liên kết với các thụ thể trên tế bào mô ruột đâm qua màng tạo thành lỗ
xuyên màng mất cân bằng ion nội bào của biểu bì mô tế bào nội mô bị phân
giải sâu ngừng ăn chết đói.
D: Lỗ xuyên màng xuất hiện trên thành ruột pH trong ruột giảm xuống bằng pH nội
mô trong huyết tương cho phép bào tử nảy mầm, xâm chiếm vật chủ gây chết.

4
: 0,5g
Nước cất: 1000mlpH = 7,2
thanh trùng 121˚C/ 30 phút.
4/ Phương pháp sản xuất (lên men) chế phẩm thuốc trừ sâu sinh học Bt:[7,8]
Hiện nay có các dạng lên men để sản xuất sinh khối cho việc tạo chế phẩm thuốc trừ sâu sinh
học đó là: lên men bề mặt, lên men chìm.
sau đây là bảng so sánh các phương pháp lên men nhằm chọn lựa phương pháp lên men tối ưu
cho việc sản xuất chế phẩm thuốc trừ sâu bằng Bt.
Lên men chìm Lên men bề mặt
Đòi hỏi trang thiết bị kĩ thuật cao, dễ bị
nhiễm trùng toàn bộ. Vì vậy, những thiết
bị lên men chìm cần phải chế tạo đặc
biệt cẩn thận, chịu áp lực cao, đòi hỏi kín
và làm việc với điều kiện vô trùng tuyệt
đối, nếu bị nhiễm thì hư hỏng toàn bộ và
có thể phải bỏ đi hoàn toàn.
Không cần các thiết bị phức tạp, chủ yếu nuôi
trên khay và buồng nuôi giữ ở nhiệtđộ và
độ ẩm thích hợp. Không đòi hỏi vô trùng
tuyệt đối, có thể loại bỏ phần đã nhiễm
trùng, các phần khác vẫn còn dùng được.
Tốn ít mặt phẳng trong xây dựng và lắp đặt
dây chuyền.
Tốn diện tích bề mặt
Các thiết bị lên men dể cơ khí hóa, tự động
hóa cho toàn bộ quá trình.
Khó cơ khí hóa, đặc biệt là khó tự động hóa
được toàn bộ quá trình.
Dể tổ chức được xí nghiệp có sản lượng lớn

độ cơ chất cũng thay đổi theo. Thời gian nuôi cấy cũng là một yếu tố quan trọng cần được chú
ý để có thể thu được lượng sinh khối lớn nhất có thể. Vì vậy cần phải có biện pháp điểu chỉnh
phù hợp các yếu tố trên để thu được chế phẩm như mong đợi.
GVHD : Phạm Trần Vĩnh Phú Page 7
Các chất dinh dưỡng
Xử lí nguyên liệu Chuẩn bị môi trường
Giống VK thuần chủng
B.thuringiensis
Thanh trùngNguyên liệu
Nhân giống cấp I
(Nồi men 10-50l)
Kích thích lên men
Thu sinh khối
Đóng chai bảo quản Ly tâm
1. Thiết bị nghiền 4 trục
2. Băng tải
3. Nồi trung hòa – đảo
trộn
4. Thiết bị thanh trùng
dạng tấm
5. Thùng chứa
6. Thiết bị lên men chìm
7. Thiết bị siêu lọc
8. Thiết bị ly tâm dạng đĩa
9. Thiết bị đóng chai
Nhân giống cấp II
(Nồi men 500-5000l)
Báo cáo môn Quá trình và thiết bị trong công nghệ sinh học
IV/ Tổng quan về các thiết bị được sử dụng trong sản xuất thuốc trừ sâu sinh học Bt
Theo quy trình sản xuất thì nhóm đã chọn các thiết bị : thiết bị nghiền trục, băng tải, nồi trung hòa

c.Nhược:
Phụ thuộc vào công suất của nhà máy.
4. Thiết bị thanh trùng dạng tấm
GVHD : Phạm Trần Vĩnh Phú Page 9
Báo cáo môn Quá trình và thiết bị trong công nghệ sinh học
a. Mục đích
- Quá trình thanh trùng sẽ làm ðông tụ và tách bỏ một số hợp chất keo kém bền nhiệt,
những hợp chất này dễ gây nghẹt trong quá trình siêu lọc (UF) tiếp theo, ðồng thời tiêu
diệt hoặc ức chế các vi sinh vật nhiễm
b. Biến đổi của nguyên liệu:
-Hóa lý: Một số hợp chất keo kém bền nhiệt sẽ bị đông tụ
- Vi sinh: Các vi sinh vật nhiễm trong bán thành phẩm sẽ bị tiêu diệt hoặc ức chế.
c. Thiết bị và thông số kỹ thuật:
Cấu tạo:
- Bộ phân chính của thiết bị là những tấm bảng hình chữ nhật có độ dày rất mỏng được làm
bằng thép không gỉ được ghép lại với nhau, mỗi tấm có 4 lỗ ở 4 góc, hệ thống có các rảnh ở
khắp bề mặt để tạo sự chảy rối, tăng diện tích truyền nhiệt.
GVHD : Phạm Trần Vĩnh Phú Page 10
Báo cáo môn Quá trình và thiết bị trong công nghệ sinh học
5. Thiết bị lên men
a.Nguyên tắc hoạt động:
Dạng thiết bị lên men này là một xilanh đứng được chế tạo bằng thép hay kim loại kép có nắp
và đáy hình nón (hình 4.1).Trên nắp có bộ dẫn động cho cơ cấu chuyển đảo và cho khử bọt
bằng cơ học; ống nối để nạp môi trường dinh dưỡng, vật liệu cấy, chất khử bọt, nạp và thải
không khí; các cửa quan sát; cửa để đưa vòi rửa; van bảo hiểm và các khớp nối để cắm các
dụng cụ kiểm tra.
Cơ cấu chuyển đảo gồm có các tuabin 8 có đường kính 600 ÷1000 mm với các cánh rộng
150 ÷ 200 mm được định vị ở 2 tầng, còn tuabin hở thứ ba được gắn chặt trên bộ sủi bọt 13 để
phân tán các bọt không khí. Bộ sủi bọt có dạng hình thoi được làm bằng những ống đột lỗ. Ở
phần trên của bộ sủi bọt có khoảng 2000 ÷ 3000 lỗ theo kiểu bàn cờ.

- Sản xuất ra những chế phẩm sinh học phức tạp.
6. Thiết bị siêu lọc
a/ Mục đích :
_Làm sạch, nâng cao chất lượng sản phẩm
_Khai thác và thu hồi sản phẩm từ hỗn hợp bao gồm pha rắn và pha lỏng
GVHD : Phạm Trần Vĩnh Phú Page 12
Báo cáo môn Quá trình và thiết bị trong công nghệ sinh học
_Tách bỏ sinh khối và các phần tử có khối lượng và kích thước lớn.
Nguyên tắc hoạt động: sử dụng thiết bị siêu lọc với màng siêu lọc tách được các phân tử có
kích thước 1- 100 nm,pH=7.
b/ Hoạt động:
_Sản phẩm của quá trình lên men được chứa trong thùng 6. Bình 4 tạo áp lực đẩy sản
phẩm lên men đi theo đường ống vào buồng lọc. Dưới sức ép của áp lực, hỗn hợp được lọc
bởi màng siêu lọc. Phần chất lỏng chảy xuống máy khuấy từ bên dưới, còn vi sinh vật sẽ
được giữu lại ở buồng lọc
7. Thiết bị ly tâm
a.Nguyên tắc hoạt động:
Bộ phận chủ yếu của máy là roto gồm các dĩa chồng lên nhau với một khoảng cách thích
hợp,trên mỗi dĩa đều có khoan các lỗ, ở dĩa giữa các lỗ phải nằm trên đường thông thẳng
đứng,qua đó sản phẩm ban đầu đi vào khe hở giữa các dĩa. Khoảng cách giữa các đĩa là 0.4-1.5
mm. Dĩa trên được giữ nhờ các gân mặt ngoài của dĩa dưới. Độ nghiêng của dĩa nón phải đảm
bảo để vật liệu trượt xuống tự do. Máy làm việc gián đoạn hay liên tục,gián đoạn khi tháo bã
bằng tay.
b.Ưu : mức độ phân li cao,tốc độ roto lớn.
c.Nhược: cấu tạo và lắp ráp khó đặc biệt với môi trường ăn mòn.
8. Thiết bị đóng chai ([13])
GVHD : Phạm Trần Vĩnh Phú Page 13
Báo cáo môn Quá trình và thiết bị trong công nghệ sinh học
a. Công dụng: Máy định lượng đóng gói chất lỏng được dùng để đóng gói các sản phẩm,
vật liệu dạng lỏng, dạng bán lỏng của các loại sản phẩm dùng trong nghành thực phẩm,

- Một số loài côn trùng có khả năng kháng Bt ( vd: bộ 2 cánh Diptera :kháng
được ngoại đôc tố β – exotoxin).
VI/ Tài liệu tham khảo:
[1] Các quá trình và thiết bị công nghệ sinh học trong công nghiệp- PGS.TSKH Lê Xuân
Hoàng.
[2] Cơ sở công nghệ sinh học,tập 4 – Công nghệ vi sinh – Lê Văn Nhương, Nguyễn Văn Cách,
Quản Lê Hà, NXB Giáo Dục, năm 2009
[3] -Nhận dạng các gen Cry-type của các chủng Bacillus thurigiensis bằng phản ứng PCR-
Nguyễn Thị Hoài hà, Ngô Giang Liên- Khoa Sinh, Đại học KHTN-ĐHQG Hà Nội.
[4] Tiêu diệt ấu trùng muỗi bằng vi khuẩn Bacillus thuringiensis- Ngô Thị Ngọc Thủy- lớp
08SH-Đại học Bách Khoa Đà Nẵng.
[5] -Tìm hiểu công nghệ vi sinh sản xuất thuốc trừ sâu- Trần Thị Thu Hiền, thực vật K17.
[6] -Ứng dụng công nghệ vi sinh trong sản xuất thuốc trừ sâu sinh học- khoa nông nghiệp và
tài nguyên, trường đại học An Giang.
[7]- http://s4.zetaboards.com/BioFood_Tech/topic/8468077/1/
[8]- http://luanvan.co/luan-van/de-cuong-mon-cong-nghe-vi-sinh-750/
[9]- http://vi.scribd.com/doc/97567763/BAI-%E1%BB%A8NG-D%E1%BB%A4NG-CH
%E1%BA%BE-PH%E1%BA%A8M-SINH-H%E1%BB%8CC-TRONG-THU%E1%BB
%90C-TR%E1%BB%AA-SAU-Autosaved
[10]- http://vi.scribd.com/doc/97567763/BAI-%E1%BB%A8NG-D%E1%BB%A4NG-CH
%E1%BA%BE-PH%E1%BA%A8M-SINH-H%E1%BB%8CC-TRONG-THU%E1%BB
%90C-TR%E1%BB%AA-SAU-Autosaved
[11]-http://thuoctrusausinhhoc.com/
[12] http://congnghethucpham1112.blogspot.com/2012/12/thiet-bi-trong-san-xuat-sua.html
[13] http://www.alibaba.com/product-gs/581404881/DXDG_50_100_Paste_state_Packing.html
GVHD : Phạm Trần Vĩnh Phú Page 15