CHƢƠNG V
PHƢƠNG PHÁP VÀ ỨNG DỤNG
CỦA CÔNG NGHỆ SINH HỌC VI
SINH VÀ MÔI TRƢỜNG
I.Khái niệm chung về CNSH vi
sinh vật
1.1.KHÁI NIỆM
 Là ngành công nghệ nhằm khai thác tốt nhất khả năng của
vi sinh vật, tạo ra đƣợc điều kiện để vi sinh vật hoạt động
với hiệu suất cao nhất phục vụ việc làm tăng của cải vật
chất của xã hội, đáp ứng nhu cầu của con ngƣời và cân
bằng sinh thái môi trƣờng
 Công nghệ sinh học vi sinh đƣợc phát triển trên cơ sở các
kiến thức về giới vi sinh vật cũng nhƣ các kỹ thuật và quy
trình công nghệ đặc trƣng
 Đây là bộ phận lớn nhất, ra đời sớm nhất, có quá trình
phát triển lâu dài và doanh số lớn nhất của CNSH. Đến nay
doanh số của lĩnh vực này đạt gần 100 tỷ dola/năm
1.2.Khả năng ứng dụng của
công nghệ vi sinh
1.2.1.Trong y tế
 Sản xuất vac xin
 Sản xuất kháng sinh
 Sản xuất các protein tái tổ hợp dùng trong
phòng, chữa bệnh: hoc môn tăng trƣởng,
insulin, interferon, …
1.2.Khả năng ứng dụng của
công nghệ vi sinh (tiếp)
1.2.2.Trong nông nghiệp
 Sản xuất phân bón vi sinh vật
 Sản xuất thuốc bảo vệ thực vật

 Lên men với quy mô lớn: 10- 10
6
lit thƣờng
đƣợc gọi là lên men công nghiệp.
 Công nghiệp lên men đƣợc hình thành từ cuối
thế kỷ 19 và phát triển mạnh mẽ. Đến nay
doanh số của lĩnh vực này đạt gần 100 tỷ
dola/năm
1.3.2. Ƣu thế của vi sinh vật
công nghiệp
 Nhờ kích thƣớc nhỏ, vi sinh vật có tỷ lệ bề mắt/thể tích lớn
nên hấp thu dinh dƣỡng nhanh và đồng hoá ở tốc độ cao
 Nguồn nguyên liệu ban đầu cho sản xuất đơn giản, rẻ
 Vi sinh vật thích ứng với nhiều loại môi trƣờng và điều kiện
nuôi cấy khác nhau
 Chúng có thể thực hiện nhiều phản ứng hoá sinh khác
nhau nên đễ dàng biến đổi sản phẩm cuối của quá trình
sản xuất
 Dễ dàng dùng kỹ thuật di truyền để tạo nòi, chủng mới
mang đặc tính mong muốn và tăng sản lƣợng sản phẩm
1.3.3. Các kiểu lên men và
nhu cầu oxy
 Lên men bề mặt (lên men tĩnh) có hai
cách:
 Môi trƣờng lỏng đƣợc chứa trong khay có
chiều sâu không quá 5cm,tế bào mọc
thành lớp trên bề mặt môi trƣờng và tiếp
xúc trực tiếp với không khí.
 Lên men bán rắn: Cơ chất rắn, ẩm trải
thành lớp mỏng trên khay

 Lên men trong bioreactor: trong dịch lên men diễn ra
quá trình tăng sinh khối tế bào và điều chỉnh hoạt
tính sinh học để tạo sản phẩm đích
 Sau lên men: Tách sinh khối tế bào, tủa, tinh sạch
các chất, thực hiện phản ứng bổ sung để tạo thƣơng
phẩm, tinh chế , bảo quản dạng thƣơng phẩm hoàn
chỉnh, đóng gói, tận dụng phế liệu…
a) Nguồn dinh dƣỡng và
nguyên liệu ban đầu
 Cần tạo môi trƣờng thích hợp cho sự sinh trƣởng của vi
sinh vật hoặc cho sản xuất các sản phẩm mục tiêu
 Môi trƣờng nuôi cấy thƣờng ở dạng lỏng, trong một số
trƣờng hợp có thể sử dụng môi trƣờng rắn
 Trong sản xuất chủ yếu dùng môi trƣờng tổng hợp.
Nguyên liệu tạo môi trƣờng ảnh hƣởng đến chất lƣợng của
sản phẩm
 Thành phần chủ yếu của môi trƣờng lên men gồm: nƣớc,
nguồn các bon hữu cơ, nguồn nitơ, các nguyên tố khoáng
và vitamin, các chất phá bọt khí
b) Hệ thống thiết bị
Thiết bị trƣớc lên men gồm :
 Bồn hay bể chứa các cơ chất ban đầu (hàng chục
nghìn m
3
) là nguyên liệu sản xuất
 Thiết bị làm vụn, nghiền nguyên liệu thô
 Thiết bị xử lý nguyên liệu (đƣờng hoá bột)
 Thiết bị phối trộn nguyên liệu và pha chế môi trƣờng
 Thiết bị khử trùng môi trƣờng (nồi hơi)
 Các thiết bị thƣờng đƣợc làm bằng vật liệu chống tác

 Hệ thống sắc ký dùng tinh chế sản phẩm
 Thiết bị sấy
 Thiết bị bảo quản sản phẩm
c)Vận hành quá trình lên men
Nhân giống
 Khâu đầu của quá trình lên men bằng bioreactor
là tẩy rửa sạch, khử trùng bioreactor và cho môi
trƣờng vô trùng vào
 Tiếp theo là cho giống vi sinh vật vào với tỷ lệ 1-
10% tổng khối lƣợng của môi trƣờng nuôi. Để có
đủ giống cho bồn lên men lớn cuối cùng ngƣời ta
sử dụng một chuỗi các bồn lên men với thể tích
tăng dần (sơ đồ sau)
Tiến trình nhân giống thƣờng tiến hành nhƣ sau :Ống giống giữ ở nhiệt độ thấp
nuôi 10ml nuôi 200ml nuôi 3lit nuôi 30 lit nuôi 300lit và có
thể tiếp tục đến hàng chục, hàng trăm khối. Thời gian nhân giống nhanh hay chậm
phụ thuộc và chủng vi sinh vật sử dụng
c)Vận hành quá trình lên men
Các thông số kỹ thuật của bioreactor
 Sau khi cấy giống phải theo dõi và kiểm
soát hoạt động của bioreactor và các
thông số của quá trình nuôi cấy :
 Hàm lƣợng oxy hoà tan
 Nhiệt độ
 pH tối ƣu
 Khuấy trộn đều môi trƣờng nuôi cấy
c)Vận hành quá trình lên men
Các phƣơng thức lên men trong
bioreactor
 Lên men gián đoạn

t-ơng đ-ơng với tổng số
môi tr-ờng cũ đã bị
dùng hết.
Lên men liên tục
Trong ph-ơng pháp này sau 1
giai đoạn đều đặn cả tế bào và
một phần môi tr-ờng đ-ợc lấy
ra khỏi hệ thống nuôi cấy. Sau
đó một l-ợng môi tr-ờng t-ơi
đ-ợc bổ sung để tổng l-ợng
môi tr-ờng vẫn giữ nguyên
nh- ban đầu. Phần tế bào còn
lại tiếp tục sinh tr-ởng và lại
tăng số l-ợng
Lợi thế của ph-ơng pháp
này là 1 phần sinh khối đ-ợc
tái sử dụng khi cấy chuyển .

Trích đoạn e)Xử lý ụ nhiễm mụi trƣờng bằng

---