CHƯƠNG IIILÊN MEN CÁC SẢN PHẨM TỪ

SINH KHỐI TẾ BÀO VI SINH VẬT

SẢN XUẤT PROTEIN ĐƠN BÀO

MỤC TIÊU

• Nắm được ưu và nhược điểm của protein đơn bào từ vi sinh vật

• Nắm được các vi sinh vật tham gia vào quá trình sản xuất protein đơn bào.

• Hiểu rõ Quy trình chung để sản xuất protein đơn bào.

NỘI DUNG

1.Ưu và nhược điểm của protein từ vi sinh vật.

2. Các yêu cầu cơ bản của việc sản xuất protein đơn bào.

3. Vi sinh vật dùng trong sản xuất protein đơn bào.

4. Quy trình sản xuất protein đơn bào từ vi sinh vật.

SẢN XUẤT PROTEIN ĐƠN BÀO

1. Ưu và nhược điểm của sản xuất protein từ vi sinh vật

1.1. Ưu điểm:

+ Ít tốn diện tích

+ Tốc độ sinh trưởng cao: gấp 100 – 1000 lần so với đại gia súc + Không phụ thuộc vào khí hậu

+ Thành phần và giá trị dinh dưỡng của sinh khối có thể điều

chỉnh được bằng cách thay đổi thành phần môi trường, điều kiện

nuôi cấy hoặc tạo giống mới+Sử dụng nguyên liệu sẵn có và rẻ tiền.

1.2. Nhược điểm

+ Trong sinh khối của vi sinh vật chứa nhiều axit nucleic (10-20%)

không có lợi cho sức khỏe của con người.

+ Protein vi sinh vật có hương vị chưa cao

+ Cần phải nắm bắt được kỹ thuật, thiết bị nuôi cấy vi sinh vật

+ Khó áp dụng sản xuất ở quy mô nhỏ

2. Các yêu cầu cơ bản của việc sản xuất protein đơn bào

2.1. Sử dụng nguyên liệu rẻ tiền

2.2. Tốc độ sinh trưởng cao

2.3. Hàm lượng protein cao

2.4. Chất lượng protein cao

2.5. Khả năng tiêu hóa của protein

2.6. Sự an toàn về độc tố

2.7 + Vi sinh vật phải dễ tách, dễ xử lý. + Tính không mẫn cảm với sự tạp nhiễm.

* Các giải pháp kỹ thuật làm giảm lượng acid nucleic

• Giảm mạnh tốc độ sinh trưởng.

• Chiết rút ARN bằng NaOH 10% nóng.

• Thủy phân ARN bằng kiềm và tách protein hòa tan trong đó

bằng kết tủa

• Phân hủy ARN bởi enzym nucleaza đưa vào hoặc của bản

thân tế bào.

3.Vi sinh vật dùng trong sản xuất protein đơn bào

3.1. Nấm men:

Nấm men giàu protein (40 – 60%)

Giàu vitamin (nhất là vitamin nhóm B)

Sử dụng rộng rãi nhất là Candida, Torulopsis, Saccharomyces …

3.2. Nấm sợi:

• Hàm lượng protein thấp (30%)

• Rất dễ tách sinh khối và tạo hương vị đặc biệt.

• trong thực phẩm người ta sử dụng các loại

Morchella và các hỗn hợp giống

3.3 Vi khuẩn

Vi khuẩn dùng để sản xuất protein đơn bào thường được nuôi

cấy trên cacbuahydro

+ Thường sử dụng các giống Pseudomonas, Flavobacterium,

Mycobacteriuum, Nocardia.

+ Đối với nguyên liệu là metan người ta thường sử dụng

Methylomonas methania, Methylococens capsulatus

3.4. Vi khuẩn lam và vi tảo

• Hàm lượng protein chiếm khoảng 40 - 60%

• Hàm lượng aminoaxit của hai loại này khá cân đối

• Chứa nhiều vitamin: A, B, K, C, B12

• Trong sinh khối của vi khuẩn lam còn có chứa kháng sinh

nên bảo quản tốt.

4. Quy trình sản xuất protein đơn bào từ vi sinh vật

Nguyên liệu

chuẩn bị môi trường dinh dưỡng

Xử lý môi trường

Vi sinh vật thuần khiết Lên men

tách sinh khối

xử lý Hoàn thiện Sản phẩm

* Nguyên liệu:

+ Rỉ đường

+ Nước thải của nhà mấy sữa

+ Tinh bột, dịch gỗ thủy phân, dextrin, cacbuahydro…

* Xử lý:+ Làm sạch+ Nghiền nhỏ+ Thủy phân

*Nguồn dinh dưỡng bổ sung:

+ N, P, k,…

+ Các nguyên tố vi lượng và kích thich sinh trương (cao ngô, cao nấm men.

+ Các chất điều chỉnh pH: NH4+, NaOH….

*Khử trùng môi trường

• Thiết bị tiệt trùng liên tục YHC • 1-Thùng chứa; 2-Bơm; 3- Bộ đun nóng; 4- Bộ giữ; 5- Bộ lấy mẫu; 6-

Thiết bị trao đổi nhiệt- thu hồi; 7- Thiết bị trao đổi nhiệt- thiết bị làm mát; 8- Thiết bị lên men.

* Công tác chuẩn bị giống

+ Cấy giống trong phòng thí nghiệm

Lượng dịch trong bình Nồng độ,%

pH Nhiệt độ, oC Thời gian,h

Trong ống nghiêm 10ml 13-14 - 25 – 32 24

90 ml trong bình 250 ml 13-14 - 25 – 32 18-24

900 ml trong bình 2 lít 13-16 - 25 – 32 18-24

9 lít trong thùng 10 lít 15-18 - 25 – 32 15-18

Sơ đồ nuôi cấy giống.1.Thùng gây men 150 l cấp 1 chứa 100 l dịch; 2.Thùng đường hóathêm và xử lý dich đường; 3 và 4. Hai thùng gây men cấp II có dungtích bằng dung tích thùng đường hóa thêm và đều bằng 10% so với thùng lên men.

+ Nhân giống trong sản xuất

* Các phương pháp lên men

+ Lên men gián đoạn:

Thùng lên men gián đoạn.1.ruột gà làm lạnh cần 0,4-

0,5m2/m3 thùng; 2.Ống dẫn dịch đường và men giống; 3.Ống tháo

giấm chín; 4.Ống thoát CO2; 5.Cửa quan sát và vệ sinh; 6.Đầu

ống nối hệ thống vệ sinh 7 với phía trong thùng; 8. Van lấy mẫu; 9. Đầu ống nối hệ thống sục khí hoặc CO2 và hơi thanh trùng.

+ Lên men liên tục

Sơ đồ lên men liên tục

+ Lên men cải tiến (bán liên tục)

Sơ đồ lên men bán liên tục

* Tách sinh khối

+ Lọc

+ Lắng

+ Ly tâm…

*Xử lý sinh khối

+ Rửa

+ Chiết rút protein (Loại bớt ARN – sấy)…

CÂU HỎI

• Bài 1: trong thực tế sản xuất protein đơn bào người ta thường sử dụng loại vi sinh vật nào? Phân tích lấy ví dụ?

• Bài 2: Bạn hãy phân tích yêu cầu về chủng vi sinh vật để sản xuất protein đơn bào?

TÀI LIỆU THAM KHẢO

• Trần Thị Thanh. Công nghệ vi sinh. Tái bản lần thứ ba. Nhà xuất bản Giáo dục.

• Nguyễn Xuân Thành, Nguyễn Bá Hiên, Hoàng Hải, Vũ Thị Hoan. Giáo trình vi sinh vật học công nghiệp. Nhà xuất bản Giáo dục.

• Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Đình Quyến, Phạm Văn Ty. Vi sinh vật học. Nhà xuất bản Giáo dục.

• Lương Đức Phẩm. Nấm men công nghiệp. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.

• Các webside