Bài giảng công nghệ vi sinh

PGS. TS. Lê Văn Hiệp
Chương 1. Mở đầu
Chương 2. Lịch sử và phân loại
Chương 3. Cơ sở sinh học
Chương 4. CNVS công nghiệp
Chương 5. CNVS nông nghiệp
Chương 6. CNVS y học
Chương 7. CNVS xử lý môi trường
Phụ lục 1 và 2
CHƯƠNG I. MỞ ĐẦU

Định nghĩa:
1.1. Theo các nhà khoa học Nhật đó là sử dụng cơ thể hoặc hệ thống sống của vi sinh vật trong chế biến các sản phẩm phục vụ con người.
1.2. Theo Liên đoàn CNSH Châu A�u thì sự ứng dụng tổng hợp VSV và các khoa học về công nghệ để đạt sự ứng dụng công nghiệp các năng lực của VSV và các thành phần của chúng.
2. Mối liên quan đến các ngành khoa học khác:
2.1. Là một ngành mũi nhọn trong ba ngành cấu thành CNSH: hai ngành kia là công nghệ nuôi cấy mô và ghép mô trên các đối tượng động vật và thực vật.
2.2. Công nghệ vi sinh kế thừa thành tựu khoa học của các ngành khoa học sinh học cơ bản như vi sinh đại cương, di truyền học, sinh hóa học cũng như hóa học và vật lý học bao gồm cả điện tử, tin học, công nghệ học.
3. Giá trị kinh tế và ý nghĩa xã hội:
Có thể tóm gọn trong một câu "CNVS góp phần quan trọng đẩy lùi nạn đói và bệnh tật, nâng cao chất lượng cuộc sống".
Theo dự tính đến năm 2000 các sản phẩm CNVS nói chung đạt 80.000 triệu Euro (trong đó các sản phẩm thực phẩm và năng lượng 42,5%, sản phẩm hóa học 16,25% và y học 13,75% còn lại các sản phẩm khác như tuyển khóang, bảo vệ môi sinh .).

Giáo sư Robert Hayner trong lời khai mạc đại hội Di truyền học quốc tế lần thứ 16 năm 1988 khẳng định rằng: " Ngày nay gen đã có thể được xác định, cân, đếm được thao tác, sao chép và gây đột biến trong các ống nghiệm. Gen có thể chuyển vận như con thoi từ tế bào này sang tế bào khác, vượt qua những hàng rào ngăn cản giữa các loài".
Bảng 1. Ứng dụng các quy trình vi sinh vật vào các lĩnh vực kinh tế xã hội

CHƯƠNG II. LỊCH SỬ VÀ PHÂN LOẠI

LỊC H SỬ PHÁT TRIỂN BỐN THỜI KỲ:
Trước Pasteur: Con người sử dụng VSV không tự giác
Kỷ nguyên Pasteur (1860 - 1940): Sử dụng VSV một cách chủ động với các chủng giống thuần khiết trong lên men cổ điển
Kỷ nguyên kháng sinh (1940 - 1970): Sản xuất các chất hoạt động sinh học nhờ VSV bằng lên men công nghệ
Kỷ nguyên kỹ thuật gen: Sử dụng vào sản xuất nhiều loại VSV đã thay đổi cẩu trúc di truyền.
II. PHÂN LOẠI HỌC:
Công nghệ vi sinh trong công nghiệp:
Sản xuất protein, axit amin, enzyme, thực phẩm, nước chấm, rượu bia, hóa chất và tuyển quặng.
2. Công nghệ vi sinh trong nông nghiệp:
Sản xuất thuốc trừ sâu vi sinh, chất kích thích sinh trưởng, phân hữu cơ vi sinh, thức ăn gia súc, cố định đạm sinh học, vacxin và kháng sinh trong thú y.
3. Công nghệ vi sinh y học:
Sản xuất kháng sinh, vitamin, vacxin - huyết thanh sinh phẩm y học và các dược phẩm mới.
4. Công nghệ vi sinh xử lý môi trường:
Xử lý ô nhiễm môi trường (nước thải, khí độc, rác, phân .)
CHƯƠNG III. CƠ SỞ SINH HỌC CỦA CÔNG NGHỆ VI SINH
Sinh trưởng của VSV: Dinh dưỡng C - N - Khoáng
Các sản phẩm sinh tổng hợp: Enzympe - Kháng sinh và độc tố - Axit amin và Vitamin - Các chất kích thích sinh trưởng
Quá trình nuôi cấy: nguyên lý 5 giai đoạn - Lên men 2 giai đoạn - Các phương pháp lên men
Nguyên lý 5 giai đoạn:
Chủng giống
Quá trình nhân giống
Nuôi cấy (lên men)
Thu hoạch
Chế biến

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men: pH - O2 - to - chủng giống/tỉ lệ giống cấy - thiết bị lên men

CHƯƠNG IV. CNVS CÔNG NGHIỆP
Đại cương
Rượu bia
Thực phẩm
Xan than gum
Khai thác mỏ
CHƯƠNG V. CNVS NÔNG NGHIỆP
Làm giàu đạm cho thức ăn gia súc
Sản xuất phân đạm vi sinh azotobacterln và phân lân hữu cơ vi sinh
Thuốc trừ sâu vi sinh vật

CHƯƠNG VI. CNVS Y HỌC

Sản xuất vitamin
Kháng sinh
Sản xuất vacxin
Kháng thể đơn dòng
Cách nuôi tế bào
Kỹ thuật màng lọc
Kỹ thuật cố định tế bào



CHƯƠNG VII. CNVS XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG

Đại cương
Công nghệ làm sạch không khí
Xử lý nước thải
Phụ lục 1: Lịch sử hiện trạng và dự báo phát triển công nghệ gen trong y tế
Phụ lục 2: Các sản phẩm công nghiệp của VSV