ĐAỊ HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA SINH HỌC
BÀI TIỂU LUẬN
VI SINH VẬT HỌC CÔNG NGHIỆP
Đề bài: So sánh 3 hệ thống lên men.
Ưu nhược điểm của từng hệ thống
Lấy VD ứng dụng của 1 trong 3 hệ thống trên
Họ và tên: Nguyễn Thị Hồng Nhung
Ngày sinh: 04/08/1989
Lớp: K52b- Công nghệ sinh học
Hà Nội 2009
CÁC HỆ THỐNG NUÔI CẤY VI SINH VẬT
I. KHÁI QUÁT CHUNG
Ngày nay, khái niệm sinh khối vi sinh vật hay các sản phẩm của quá
trình lên men đã khá quen thuộc với nhiều người. Công nghệ thu sinh khối vi
sinh vật là các quá trình nuôi cấy các chủng thuần khiết hoặc hỗn hợp vài
chủng để thu được khối lượng tế bào sau khi sinh trưởng với các mục đích
sử dụng sản phẩm thu được trong công nghiệp thực phẩm, y tế, công nghiệp,
nông nghiệp và môi trường
Sinh trưởng của vi sinh vật có thể tạo ra sự trao đổi chất, nhưng để sản
xuất một chất trao đổi như mong muốn thì cơ thể của chúng phải được sinh
trưởng dưới những điều kiện nuôi cấy đặc biệt với một tốc độ sinh trưởng
đặc trưng. Vi sinh vật phải trải qua một quá trình nuôi cấy trong các hệ
thống nuôi cấy vi sinh được cung cấp đầy đủ dinh dưỡng, oxi và các điều
kiện cần thiết khác phục vụ cho quá trình sinh trưởng
Tùy vào mục đích sử dụng, cách thức thu sản phẩm mà người ta nuôi
cấy vi sinh vật trong các hệ thống khác nhau. Có 3 hệ thống nuôi cấy vi sinh
quy mô công nghiệp chính thường được sử dụng đó là:
- Nuôi cấy theo mẻ (bath culture )
- Nuôi cấy liên tục (continuous culture – chemostat )

bình nuôi. Như vậy, chemostat là hệ thống nuôi cấy tự cân bằng được giới
hạn chất dinh dưỡng, có thể duy trì trạng thái ổn định trong một phạm vi
rộng của các tốc độ sinh trưởng cực đại đặc trưng.
3. Nuôi cấy mẻ có cung cấp dinh dưỡng (fed-batch culture) được xem
là hệ thống trung gian giữa quá trình nuôi cấy mẻ và nuôi cấy liên tục. Thuật
ngữ nuôi cấy mẻ có cung cấp dinh dưỡng được dùng để mô tả các nuôi cấy
mẻ được cung cấp dinh dưỡng liên tục (hoặc nối tiếp nhau) bằng môi trường
mới mà không loại bỏ dịch nuôi cấy cũ. Như vậy, thể tích của loại nuôi cấy
này tăng lên theo thời gian
III. MỘT SỐ ĐIỂM KHÁC NHAU CƠ BẢN
Dòng chảy môi trường qua hệ thống điều chỉnh để vào bình nuôi được
mô tả bởi thuật ngữ tốc độ pha loãng , ký hiệu là D, bằng tốc độ bổ sung môi
trường trên thể tích làm việc của bình nuôi. Sự cân bằng giữa sinh trưởng
của tế bào và sự hao hụt của chúng từ hệ thống này có thể được mô tả như
sau:
dx/dt = μx – Dx
Trong đó: μx là tốc độ sinh trưởng đặc trưng
Dx là tốc độ pha loãng
Ở điều kiện ổn định, dx/dt =0 hay μ=D
Kể từ đây, tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật được điều chỉnh bằng tốc
độ pha loãng, và đây là một biến thực nghiệm. Điều này lưu ý rằng dưới các
điều kiện nuôi cấy mẻ, một cơ thể sẽ sinh trưởng ở tốc độ sinh trưởng cực
đại đặc trưng của nó. Vì thế, nuôi cấy liên tục chỉ có thể hoạt động ở các tốc
độ pha loãng phía dưới tốc độ sinh trưởng cực đại đặc trưng. Như vậy, trong
các giới hạn nhất định, tốc độ pha loãng có thể được dùng để điều chỉnh tốc
độ sinh trưởng của nuôi cấy chemostat.
Sự khác nhau giữa trạng thái ổn định của chemostat và trạng thái gần
như ổn định của fed-batch ở chỗ trong chemostat thì tốc độ pha loãng D là
hằng số còn ở fed-batch thì D lại giảm theo thời gian
Batch Continuous Fed-batch

Hệ
thống
Ưu điểm Nhược điểm
Mẻ - Đảm bảo tốc độ sinh trưởng
cực đại đặc trưng
- Thích hợp trong sản xuất các
sản phẩm vi sinh thu sản phẩm
1 lần (không yêu cầu lượng
sinh khối vi sinh lớn)
- Trong suốt thời gian lên men
mẻ, sản lượng nhiệt, sự sản xuất
kiềm hoặc acid, và sự tiêu thụ
oxygen sẽ biến thiên từ các tốc
độ rất thấp ở lúc bắt đầu tới các
tốc độ rất cao trong suốt pha log
muộn. Vì vậy, điều chỉnh môi
trường của một hệ thống như
thế khó hơn nhiều so với quá
trình liên tục
Liên
tục
- Đối với sản xuất sinh khối ưu
điểm kỹ thuật là có khả năng
điều chỉnh để cải thiện quá
trình lên men. Do đó,ở trạng
thái ổn định các tốc độ sản xuất
- Nhược điểm thường xuyên của
hệ thống nuôi cấy liên tục là sự
mẫn cảm của chúng với sự
nhiễm bẩn bởi các cơ thể bên

được mô tả ở trên
- Ưu điểm chính của cung cấp
thành phần môi trường vào
nuôi cấy là chất dinh dưỡng có
thể được duy trì ở nồng độ rất
thấp trong suốt quá trình lên
men. Nồng độ chất dinh dưỡng
thấp có thể thuận lợi để:
+ Duy trì các điều kiện nuôi cấy
trong phạm vi khả năng thông
khí của hệ lên men.
+ Loại bỏ các ảnh hưởng khắc
nghiệt của các thành phần môi
trường, ví dụ như sử dụng
nhanh các nguồn N,P,C.
+ Tránh các hiệu quả độc của
thành phần môi trường.
- Vẫn giữ 1 số nhược điểm của
batch do tế bào phải được khởi
động như batch,sinh trưởng phải
đạt tới nồng độ tế bào xác định
mới bắt đầu vận hành được
+ Cung cấp một mức độ giới
hạn chất dinh dưỡng cần thiết
cho các chủng dị dưỡng.
HỆ THỐNG LÊN MEN LIÊN TỤC TRONG SẢN XUẤT
CỒN QUY MÔ CÔNG NGHIỆP
Bản chất của phương pháp lên men liên tục là rải đều các giai đoạn
lên men mà mỗi giai đoạn đó được thực hiện trong một hoặc nhiều thiết bị
lên men có liên hệ với nhau. Hệ thống lên men liên tục thường có 11-12