CHƯƠNG 2: GIỐNG VI SINH VẬT VÀ CÁC KỸ THUẬT THAO TÁC TRÊN GIỐNG NỘI DUNG 2.1 Vai trò giống vi sinh vật 2.2 Yêu cầu giống 2.3 Phương pháp phân lập, cải tạo bảo quản giống Quy trình lên men vi sinh vật cổ điển Chế tạo môi trường Khử trùngmôi trường Giống Nhân giống Cấp 1,2,3 Lên men Thu hồi sản phẩm Kiểm tra tạo thành sản phẩm 2.1 VAI TRÒ CỦA GIỐNG VI SINH VẬT • Giống ảnh hưởng đến: – Chất lượng sản phẩm – Hiệu suất thu hồi sản phẩm – Giá trị kinh tế quy trình công nghệ sản xuất 2.2 YÊU CẦU VỀ GIỐNG VSV Thế giống VSV tốt? • Cho suất cao, chất lượng tốt, sản phẩm phụ không mong muốn • Nuôi cấy dễ dàng, sử dụng nguyên liệu sẵn có, rẻ tiền • Thời gian lên men ngắn • Dễ tách sinh khối hay sản phẩm sau lên men 2.2 YÊU CẦU VỀ GIỐNG VSV • Giống phải chủng, không chứa vi sinh vật lạ, đặc biệt không chứa bacteriophage ký sinh, mẫn cảm với tạp nhiễm • Dễ bảo quản ổn định đặc tính sinh lý, sinh hóa thời gian sử dụng Không phải tất tiêu chuẩn phải có lên men loại VSV cụ thể VD: Nấm mốc dễ dàng thu nhận hoạt tính trao đổi chất không cao 2.3 PHƯƠNG PHÁP PHÂN LẬP, CẢI TẠO, BẢO QUẢN GIỐNG PHÂN LẬP GIỐNG VSV • Các phương pháp để phân lập VSV có đặc tính mong muốn tự nhiên • Quy trình phân lập VSV có hoạt tính mong muốn tự nhiên PHÂN LẬP GIỐNG VSV • Phân lập, thu nhận VSV từ tự nhiên Thu mẫu Tiền tăng sinh Tăng sinh chọn lọc Thử nghiệm sinh hóa bước quy trình phân lập VSV Đối với loại mẫu khác nhau, cách thu khác Cho Môi trường vào mẫu Chỉ cho phép loại VSV mong muốn phát triển Dựa vào đặc tính sinh hóa riêng biệt cho loại theo khóa phân loại Bergey Thu nhận từ trung tâm giữ giống Ngoài việc tự phân lập từ môi trường tự nhiên địa phương, chủng vsv thu nhận từ trung tâm giữ giống giới + Mỹ: ABBOTT, ATCC, NRRL… + Canada: CANAD - 212 + Nhật: FERM, HIR… + Úc: CC + Trung Quốc: IMASP + Việt Nam: Bảo tàng giống chuẩn vi sinh vật (VTCC) thuộc Viện Vi sinh vật Công nghệ sinh học Trung tâm Giống Bảo tồn nguồn gen Vi sinh vật (CCGM) 2.3 PHƯƠNG PHÁP PHÂN LẬP, CẢI TẠO, BẢO QUẢN GIỐNG CẢI TẠO GIỐNG VSV Lý cải tạo giống: • Cần giống cho suất cao • Thời gian lên men ngắn tạo bọt lên men 2.3 PHƯƠNG PHÁP PHÂN LẬP, CẢI TẠO, BẢO QUẢN GIỐNG CẢI TẠO GIỐNG VSV Lý cải tạo giống: • Ít tạo sản phẩm phụ trình lên men • Tạo nhiều sản phẩm quý mà chủng khác sản xuất insulin người, kháng nguyên Hbs người, … • Khả chống chịu với điều kiện bất lợi môi trường cao 2.3 PHƯƠNG PHÁP PHÂN LẬP, CẢI TẠO, BẢO QUẢN GIỐNG CẢI TẠO GIỐNG VSV Phương pháp cải tạo giống: • Đột biến nhân tạo – Sử dụng tác nhân vật lý, hóa học – Phương pháp tái tổ hợp gene • Lựa chọn thường xuyên – vsv dễ biến dị nên theo thời gian, chủng vsv biến đổi xấu tốt hơn, cần lựa chọn thường xuyên để thu nhận chủng vsv mang đặc tính tốt 2.3 PHƯƠNG PHÁP PHÂN LẬP, CẢI TẠO, BẢO QUẢN GIỐNG CẢI TẠO GIỐNG VSV Nhược điểm phương pháp cải tạo giống: – Yêu cầu kỹ thuật cao – Trong trình sản xuất xuất hiện tượng hồi biến Hồi biến: đột biến từ kiểu đột biến quay kiểu hình hoang dại 2.3 PHƯƠNG PHÁP PHÂN LẬP, CẢI TẠO, BẢO QUẢN GIỐNG BẢO QUẢN GIỐNG VSV *Ý nghĩa: Giữ đặc tính quý (không bị thoái hóa) vi sinh vật sống bảo đảm cung cấp giống cho trình sản xuất *Nhiệm vụ việc giữ giống: Sử dụng kỹ thuật cần thiết để giữ cho vsv có tỷ lệ sống cao, đặc tính di truyền không bị biến đổi không bị tạp nhiễm CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN GIỐNG Bảo quản môi trường thạch nghiêng định kỳ cấy chuyển: – Bảo quản tủ lạnh với nhiệt độ – 60C, thời gian tối đa tháng – Ưu điểm: Đơn giản sử dụng phổ biến – Nhược điểm: Thời gian bảo quản ngắn, tính chất chủng dễ bị thay đổi qua lần cấy chuyển CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN GIỐNG Bảo quản giống cát đất sét vô trùng – Đất cát xử lý để đạt đến độ mịn vô trung tuyệt đối, sau trộn với vi sinh vật đem bảo quản không gian kín – Có thể sử dụng hạt ngũ cốc silicagen – Phương pháp bảo quản giống chủ yếu áp dụng cho vsv: ….? CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN GIỐNG Giữ giống phương pháp lạnh đông – Nguyên tắc: Ức chế phát triển vi sinh vật điều kiện lạnh sâu (-25 đến - 750C) – Các chất bảo quản: Glycerin 15%, Huyết ngựa, Dung dich glucose lactose 10% sorbitol,… – Quá trình làm lạnh từ từ: 1-20C/phút – Thời gian cấy chuyển định kỳ: T0 = -15 đến -200C: tháng/lần T0 = -300C : tháng/lần T0 = -400C: 12 tháng/lần T0 = -500C: 36 tháng/lần T0 = -700C: 120 tháng/lần Phương pháp đạt hiệu cao sử dụng phổ biến CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN GIỐNG Giữ giống phương pháp lạnh khô (đông khô): Trong chất mang giữ giống có chất bảo vệ: Glutamate: 3% Lactose: 1,2% + pepton 1,2% Saccharose 8% + 5% sữa + 1,5% gelatin Đây phương pháp giữ giống tối ưu nhất, Giữ giống qua hàng chục năm với tỷ lện sống cao, không bị biến tính chiếm diện tích bảo quản Giữ giống ngân hàng gene Chỉ giữ gen tổng hợp nên đặc tính có lợi NHÂN GIỐNG VI SINH VẬT Giống vsv sau phân lập bảo quản cần nhân giống để sản xuất Trường hợp tế bào sinh dưỡng: - Nhân giống làm tăng số lượng tế bào thời gian ngắn - Thường nhân giống môi trường dịch thể (nuôi cấy chìm) Trường hợp bào tử (đối với xạ khuẩn nấm mốc): - Thường nhân giống môi trường bán rắn thu bào tử máy hút bụi chổi quét NHÂN GIỐNG VI SINH VẬT * Giai đoạn phòng thí nghiệm Giai đoạn hoạt hóa giống: cấy từ giống bảo quản sang môi trường dinh dưỡng Giai đoạn cấy chuyền số lần từ thể tích nhỏ sang thể tích lớn (nhân giống cấp 1, 2, 3…) Hoạt hóa Nhân giống cấp Nhân giống cấp NHÂN GIỐNG VI SINH VẬT * Giai đoạn xưởng - sở sản xuất • Kết trình nhân giống: vsv sống tốt, không nhiễm, tỷ lệ giống thu giao động từ 1-10% so với thể tích môi trường dinh dưỡng (của cấp nhân giống cao hơn) Chú ý: Kết thúc khâu nhân giống cần phải kiểm tra chất lượng, số lượng giống trước cấy vào nồi lên men NHÂN GIỐNG VI SINH VẬT * Nhân giống sản xuất –lên men Nhân giống sản xuất, thể tích bình nhân giống cấp 1,2,3 lớn Sơ đồ nuôi cấy giống 1.Thùng gây men 150 l cấp chứa 100 l dịch; 2.Thùng đường hóa thêm xử lý dich đường; Hai thùng gây men cấp có dung tích dung tích thùng đường hóa thêm 10% so với thùng lên men • Bài tập: – Mô tả quy trình giải thích bước quy trình phân lập VSV mang đặc tính có lợi cho thu nhận enzyme amylase từ môi trường – Mô tả quy trình giải thích bước quy trình phân lập VSV có khả sản xuất acid citric ôn tập • Nêu vai trò giống vi sinh vật quy trình sản xuất có ứng dụng vi sinh vật • Liệt kê yêu cầu giống vi sinh vật giải thích yêu cầu • Vẽ quy trình phân lập giống vi sinh vật theo yêu cầu • Nêu phương pháp cải tạo giống, đặc điểm phương pháp • Các bước nhân giống cấp 1, 2, gì? Tại lại nhân giống bước mà không lên men ngay? • Đề xuất quy trình đầy đủ bước để cải tạo giống vsv mua từ sở sản xuất nhỏ [...]... NHÂN GIỐNG VI SINH VẬT Giống vsv sau khi phân lập và bảo quản cần nhân giống để sản xuất Trường hợp là tế bào sinh dưỡng: - Nhân giống là làm tăng số lượng tế bào trong một thời gian ngắn - Thường nhân giống trong môi trường dịch thể (nuôi cấy chìm) Trường hợp là bào tử (đối với xạ khuẩn và nấm mốc): - Thường nhân giống trên môi trường bán rắn và thu bào tử bằng máy hút bụi hoặc chổi quét NHÂN GIỐNG VI. .. vi sinh vật • Liệt kê các yêu cầu đối với giống vi sinh vật và giải thích yêu cầu đó • Vẽ được quy trình phân lập một giống vi sinh vật theo yêu cầu • Nêu các phương pháp cải tạo giống, đặc điểm từng phương pháp • Các bước nhân giống cấp 1, 2, 3 là gì? Tại sao lại nhân giống từng bước mà không lên men ngay? • Đề xuất một quy trình đầy đủ các bước để cải tạo giống vsv được mua từ một cơ sở sản xuất nhỏ... (của cấp nhân giống cao hơn) Chú ý: Kết thúc mỗi khâu nhân giống cần phải kiểm tra chất lượng, số lượng giống trước khi cấy vào nồi lên men NHÂN GIỐNG VI SINH VẬT * Nhân giống trong sản xuất –lên men Nhân giống trong sản xuất, thể tích của các bình nhân giống cấp 1,2,3 đều lớn Sơ đồ nuôi cấy giống 1.Thùng gây men 150 l cấp 1 chứa 100 l dịch; 2.Thùng đường hóa thêm và xử lý dich đường; 3 và 4 Hai thùng... những lần cấy chuyển CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN GIỐNG 2 Bảo quản giống trong cát hoặc trong đất sét vô trùng – Đất và cát được xử lý để đạt đến độ mịn và vô trung tuyệt đối, sau đó trộn với vi sinh vật và đem bảo quản trong không gian kín – Có thể sử dụng các hạt ngũ cốc hoặc trên silicagen – Phương pháp bảo quản giống này chủ yếu áp dụng cho vsv: ….? CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN GIỐNG 3 Giữ giống bằng phương... tạo giống: – Yêu cầu kỹ thuật cao – Trong quá trình sản xuất có thể xuất hiện hiện tượng hồi biến Hồi biến: đột biến từ kiểu đột biến quay về kiểu hình hoang dại 2.3 PHƯƠNG PHÁP PHÂN LẬP, CẢI TẠO, BẢO QUẢN GIỐNG BẢO QUẢN GIỐNG VSV *Ý nghĩa: Giữ được những đặc tính quý (không bị thoái hóa) của vi sinh vật sống và bảo đảm cung cấp giống cho các quá trình sản xuất *Nhiệm vụ của vi c giữ giống: Sử dụng các. .. thêm và đều bằng 10% so với thùng lên men • Bài tập: – Mô tả quy trình và giải thích các bước trong quy trình phân lập VSV mang đặc tính có lợi cho thu nhận enzyme amylase từ môi trường – Mô tả quy trình và giải thích các bước trong quy trình phân lập VSV có khả năng sản xuất acid citric ôn tập • Nêu vai trò của giống vi sinh vật trong một quy trình sản xuất có ứng dụng vi sinh vật • Liệt kê các yêu... GIỐNG VI SINH VẬT * Giai đoạn phòng thí nghiệm Giai đoạn hoạt hóa giống: cấy từ giống được bảo quản sang môi trường dinh dưỡng mới Giai đoạn cấy chuyền một số lần từ thể tích nhỏ sang thể tích lớn (nhân giống cấp 1, 2, 3…) Hoạt hóa Nhân giống cấp 1 Nhân giống cấp 2 NHÂN GIỐNG VI SINH VẬT * Giai đoạn ở xưởng - cơ sở sản xuất • Kết quả quá trình nhân giống: vsv sống tốt, không nhiễm, tỷ lệ giống thu... được sử dụng rất phổ biến CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN GIỐNG 4 Giữ giống bằng phương pháp lạnh khô (đông khô): Trong chất mang giữ giống có các chất bảo vệ: Glutamate: 3% Lactose: 1,2% + pepton 1,2% Saccharose 8% + 5% sữa + 1,5% gelatin Đây là phương pháp giữ giống tối ưu nhất, Giữ giống qua hàng chục năm với tỷ lện sống cao, không bị biến tính và chiếm ít diện tích bảo quản 5 Giữ giống bằng ngân hàng gene... sinh vật sống và bảo đảm cung cấp giống cho các quá trình sản xuất *Nhiệm vụ của vi c giữ giống: Sử dụng các kỹ thuật cần thiết để giữ cho vsv có tỷ lệ sống cao, các đặc tính di truyền không bị biến đổi và không bị tạp nhiễm CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN GIỐNG 1 Bảo quản trong môi trường thạch nghiêng và định kỳ cấy chuyển: – Bảo quản trong tủ lạnh với nhiệt độ 4 – 60C, thời gian tối đa là 3 tháng – Ưu điểm:... TẠO, BẢO QUẢN GIỐNG CẢI TẠO GIỐNG VSV Phương pháp cải tạo giống: • Đột biến nhân tạo – Sử dụng tác nhân vật lý, hóa học – Phương pháp tái tổ hợp gene • Lựa chọn thường xuyên – vsv rất dễ biến dị nên theo thời gian, chủng vsv sẽ biến đổi xấu đi hoặc tốt hơn, do đó cần lựa chọn thường xuyên để thu nhận những chủng vsv mang đặc tính tốt 2.3 PHƯƠNG PHÁP PHÂN LẬP, CẢI TẠO, BẢO QUẢN GIỐNG CẢI TẠO GIỐNG VSV Nhược