Đang tải... (xem toàn văn)
Cung cấp cho sinh viên sinh học, công nghệ sinh học các kiến thức cơ sở về cácứng dụng công nghiệp quan trọng của vi sinh vật: sự khác biệt giữa công nghệ sinhhọc vi sinh vật hiện đại và vi sinh vật học công nghiệp truyền thống, phân biệt đượccác nhóm sản phẩm và quá trình công nghiệp, vai trò của vi sinh vật trong tuyểnkhoáng, vai trò của vi sinh vật trong xử lý nước thải bằng con đường sinh học.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ĐỀ CƯƠNG MÔN HỌC VI SINH VẬT HỌC CƠNG NGHIỆP Thơng tin giảng viên: − Họ tên: Bùi Thị Việt Hà − Chức danh, học hàm, học vị: Giảng viên, TS − Thời gian, địa điểm làm việc: Giờ hành ngày tuần, Bộ môn Vi sinh vật học, P122, nhà T1, Trường ĐH Khoa học Tự nhiên − Địa liên hệ: Khoa Sinh học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, 334 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội − Điện thoại, email: habtv@vnu.edu.vn − Các hướng nghiên cứu chính: Các sản phẩm bậc từ vi sinh vật, đấu tranh sinh học, vi sinh vật học công nghiệp − Thơng tin trợ giảng (nếu có) (họ tên, địa liên hệ, điện thoại, email): Thông tin môn học: − Tên môn học: Vi sinh vật học công nghiệp − Mã môn học: − Số tín chỉ: − Giờ tín hoạt động học tập: + Nghe giảng lý thuyết lớp: 10 + Làm tập lớp: + Thực hành phịng thí nghiệm: + Thảo luận: + Tự học: − Đơn vị phụ trách môn học: − Bộ môn: Vi sinh vật học − Khoa: Sinh học − Môn học tiên quyết: Vi sinh vật học sở − Môn học kế tiếp: Không Mục tiêu môn học: − Mục tiêu kiến thức: Sau học giáo trình này, sinh viên cần hiểu ứng dụng quan trọng vi sinh sinh vật đời sống người − Mục tiêu kĩ năng: Có khả tự bố trí thựuc thí nghiệm q trình lên men truyền thống… − Các mục tiêu khác (thái độ học tập….): Yêu cầu sinh viên chăm chỉ, sáng tạo Tóm tắt nội dung mơn học: Cung cấp cho sinh viên sinh học, công nghệ sinh học kiến thức sở ứng dụng công nghiệp quan trọng vi sinh vật: khác biệt công nghệ sinh học vi sinh vật đại vi sinh vật học công nghiệp truyền thống, phân biệt nhóm sản phẩm q trình cơng nghiệp, vai trị vi sinh vật tuyển khống, vai trò vi sinh vật xử lý nước thải đường sinh học Trang bị cho sinh viên phương pháp trình lên men quy mơ phịng thí nghiệm, quy mơ pilot quy mô công nghiệp Nội dung chi tiết môn học Chương 1: CÁC QUÁ TRÌNH TRAO ĐỔI CHẤT CƠ SỞ CÓ QUAN HỆ CHẶT CHẼ VỚI VI SINH VẬT HỌC CÔNG NGHIỆP 1 Con đường Pentozo-Photphat ý nghĩa Con đường KDPG (ED) Enzym dị lập thể, Trạng thái tích luỹ lượng (E.C.) Hiệu ứng Pasteur Typ dinh dưỡng Typ hô hấp Sự cố định CO tự dưỡng Chương 2: SỰ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 2.1 Phân loại theo tính chất thương mại 2.2 Phân loại theo sinh lý trao đổi chất Chương 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP VÀ KĨ THUẬT LÊN MEN 3.1 Các công đoạn 3.2 Vi sinh vật 3.3 Cơ chất dinh dưỡng 3.4 Sự thơng khí 3.5 Khử trùng 3.6 Các hình thức lên men 3.7 Đặc điểm trình lên men lớn Chương 4: SỰ THU NHẬN SINH KHỐI TẾ BÀO 4.1 Các tiêu chuẩn chủng vi sinh vật dùng để thu nhận sinh khối 4.2 Mối quan hệ sinh trưởng tạo thành sản phẩm 4.3 Chất lượng sản phẩm 4.4 Các nguồn cacbon lượng 4.5 Sự thu nhận tế bào dùng làm giống khởi động 4.6 Protein đơn bào 4.7 Thu nhận sinh khối từ vi sinh vật quang hợp 4.8 Nuôi trồng nấm ăn Chương 5: CÁC SẢN PHẨM LÊN MEN 5.1 Lên men etylic 5.2 Lên men lactic 5.3 Lên men axit hỗn hợp 5.4 Sự chuyển hoá hợp chất xenluloza-linhin lên men axetonbutanol-etanol (ABE) Chương 6: CÁC CHẤT TRAO ĐỔI BẬC MỘT 6.1 Nguyên lí tổng hợp thừa 6.2 Các phương pháp tạo thể đột biến thừa 63 Các axitamin 6.4 Axit xitric axit hữu khác 6.5 Các 5’- nucleotit 6.6 Các vitamin coenzym Chương 7: CÁC SẢN PHẨM CHUYỂN HỐ VÀ OXY HỐ KHƠNG HỒN TOÀN 7.1 Các sản phẩm vi khuẩn axetic 7.2 Sự chuyển hoá sinh học steroid sterol 7.3 Dextran polysaccarit khác Chương 8: CÁC SẢN PHẨM TRAO ĐỔI CHẤT BẬC HAI 8.1 Các chất kháng sinh 8.2 Giberelin, chất sinh trưởng, chất thơm chất màu 8.3 Các alcaloit nấm cựa gà 8.4 Các độc tố nấm Chương 9: XỬ LÝ SINH HỌC NƯỚC THẢI 9.1 Các phương pháp xử lý sinh học chất thải 9.2 Xử lý hiếu khí Xử lý kị khí Chương 10: SỰ TUYỂN KHỐNG NHỜ VI SINH VẬT 10.1 Các ngun lí chung 10.2 Vi sinh vật 10.3 Các kỹ thuật tuyển khoáng 10.4 Vai trị vi sinh vật hình thành mỏ khai thác quặng Học liệu: Ghi học liệu bắt buộc: Kiều Hữu Ảnh, Giáo trình Vi sinh vật học cơng nghiệp, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 1999 Fritsche, W, (1983), Cơ sở hóa sinh vi sinh vật học công nghiệp, Kiều Hữu Ảnh Ngô Tự Thành dịch NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Học liệu tham khảo: Bauman Robert W, 2004, Microbiology, Pearson Benjamin Cummings Prescott Lansing M, Harley, John P, Klein, Donald A, 2005, Microbiology, sixth edition, Mc Graw-Hill Thomas D Brock, Michael T Madigan, John M.Martinko, Jack Parker, (2006), Biology of Microbiology, Prentice Hall, Englewood Cliff, New Jersey Hình thức tổ chức dạy học: 7.1 Lịch trình chung: Hình thức tổ chức dạy học mơn học Lên lớp Nội dung Lý thuyết Bài tập Thảo luận Thực hành thí nghiệm, điền dã Tự học, tự nghiên cứu Tổng Chương 0 Chương 0 Chương 1 Chương Chương Chương 1 Chương Chương 1 Chương 1 Chương 10 Tổng 10 4 0 3 30 7.2 Lịch trình tổ chức dạy học cụ thể Tuần Yêu cầu sinh viên chuẩn bị Nội dung - Giới thiệu đề cương mơn học - Giới thiệu tổng quan môn học - Giới thiệu chủ đề seminar, tập, kiểm tra kỳ cuối kỳ - Chia nhóm học tập - Đọc đề cương môn học Các đường trao đổi chất vi sinh vật - Chuẩn bị kế hoạch học tập mơn học Trình bày cấu trúc enzyme dị lập thể, trạng thái tích lũy lượng hiệu ứng Pasteur - Chuẩn bị học liệu Typ dinh dưỡng, cố định CO tự dưỡng - Giao chủ đề seminar Chương 1: - Ghi chép nhiệm vụ tuần sau Chương 2: Nêu quan niệm phân loại sản phẩm vi sinh vật học công nghiệp Hiểu nắm rõ phương pháp kỹ thuật lên men quy mô công nghiệp Quá trình tinh sản phẩm sau lên men Đọc giáo trình [1], [2] Đọc sách tham khảo Brock [3], chương 30 Chương 3: Các phương pháp kỹ thuật lên men vi sinh vật Các công đoạn lên men Vi sinh vật Cơ chất dinh dưỡng Sự thơng khí Khử trùng Các phương pháp lên men Chương Sự thu nhận sinh khối tế bào 4.1 Các tiêu chuẩn chủng vi sinh vật dùng để thu nhận sinh khối 4.2 Mối quan hệ sinh trưởng tạo thành sản phẩm 4.3 Chất lượng sản phẩm 4.4 Các nguồn cacbon lượng Đọc giáo trình Các nhóm họp, thảo luận phân cơng người báo cáo theo nội dung lý thuyết lớp Đọc tài liệu Brock, chương 33 Làm tập Sinh viên chuẩn bị theo nội dung thảo luận Quy trình lên men quy mơ pilot Các hình thức lên men (lên men liên tuc, lên men theo mẻ, lên men rắn…) Chương Các sản phẩm lên men 5.1 Lên men etylic 5.2 Lên men lactic 5.3 Lên men axit hỗn hợp 5.4 Sự chuyển hoá hợp chất xenluloza-linhin lên men axetonbutanol-etanol (ABE) Nêu hiểu quy trình sản phẩm lên men từ vi sinh vật: Lên men etanol từ nấm men từ vi khuẩn Quy trình sản xuất rượu vang Sản xuất bia Sản xuất rượu mạnh rượu truyền thống nước Đọc giáo trình [1,2] -Serminar trình lên men etanol: trình sản xuất rượu vang, sản xuất bia, sản xuất rượu mạnh Làm chữa tập chương 1,2,3,4 - Sinh viên làm tập chuơng 1, 3, Bài Thí nghiệm lên men etanol Phân lập nấm men Tuyển chọn chủng nấm men có khả lên men rượu cao 3.Soi, nhuộm nấm men vừa phân lập Chưng cất rượu Sinh viên phải hiểu phần l thuyết trình lên men, đường lên men rượu Các đặc điểm sinh học nấm men Đọc giáo trình [1, 2] Ôn tập chương 1, 2, 3, 4, Chương 6: Các chất trao đổi bậc 6.1 Nguyên lí tổng hợp thừa 6.2 Các phương pháp tạo thể đột biến thừa 6.3 Các axit amin 6.4 Axit xitric axit hữu khác 6.5 Các 5’- nucleotit 6.6 Các vitamin coenzym Đọc giáo trình [1,2] Bài Thí nghiệm sản xuất rượu vang từ hoa Xác định lực lên men phương pháp đo lượng CO tạo thành Lên men loại dịch Báo cáo kết thí nghiệm Sinh viên phải nắm bắt quy trình sản xuất rượu vang (về mặt lí thuyết) Các sản phẩm trao đổi bậc 1.Các nhóm họp, thảo luận phân cơng người trình bày seminar theo nội dung lý thuyết lớp: quy trình sản xuất axit amin LLizin, Lglutamic, axit xitric, Vitamin B12 R R Đọc tài liệu [1, 2] Kiểm tra kỳ Bài Thí nghiệm lên men axit lactic Làm môi trường nuôi cấy vi khuẩn lactic Soi vi khuẩn lactic Lên men sữa nhờ vi khuẩn lactic Sinh viên phải hiểu sản phẩm chuyển hóa từ vi sinh vật Chương 7:Các sản phẩm chuyển hóa khơng hoàn toàn 7.1 Các sản phẩm vi khuẩn axetic 7.2 Sự chuyển hoá sinh học steroid sterol 7.3 Dextran polysaccarit khác Các nhóm họp, thảo luận phân cơng người trình bày semina theo nội dung lý thuyết lớp: Sự chuyển hoá sinh học cá steroid sterol Dextran polysaccari khác Đọc tài liệu [1, 2] 10 Sự chuyển hoá sinh học steroid sterol Dextran polysaccarit khác Bài Thí nghiệm tạo thành enzyme ngoại bào từ vi sinh vật Phân lập vi sinh vật có khả sinh enzyme ngoại bào phân giải số chất: tinh bột, xenluloza, protein Thí nghiệm đo vịng phân giải chất Sinh viên phải hiểu đặc điểm enzyme Làm môi trường chuẩn bị phân lập chủng xạ khuẩn sinh kháng sinh cho thực tập tới Chương 8: Các sản phẩm trao đổi chất bậc 8.1 Các chất kháng sinh 8.2 Giberelin, chất sinh trưởng, chất thơm chất màu 8.3 Các alcaloit nấm cựa gà 8.4 Các độc tố nấm 11 Bài Thí nghiệm: Tuyển chọn chủng xạ khuẩn có hoạt tính kháng sinh từ đất Phân lập chủng xạ khuẩn từ đất Tuyển chọn chủng có hoạt tính kháng sinh Thử khả kháng vi sinh vật kiểm định ngoại bào vi sinh vật Báo cáo kế thực tập Yêu cầu sinh viên đọc chương sản phẩm trao đổi chất bậc vi sinh vật Làm tập chương Sinh viên phải nắm bắt tạo thành sản phẩm bậc vi sinh vật, đặc biệt khả sinh kháng sinh mộ số xạ khuẩn Sinh viên chuẩn b seminar thảo luận nhóm theo nộ dung Quy trình sản xuất số chất kháng sinh từ vi sinh vật: 12 Chất kháng sinh nhóm beta-lactam: penixilin, cephalosporin Chất kháng sinh nhóm amynozit 10 chương Bài tập chương 5, 6, 7, 13 Chương 9: Xử lý sinh học nước thải 9.1 Các phương pháp xử lý sinh học chất thải 9.2 Xử lý hiếu khí Xử lý kị khí - Làm chữa tập Sinh viên đọc giáo trình tài liệu tham khảo 14 Xử lý sinh học nước thải Chương 10: Sự tuyển khoáng nhờ vi sinh vật 10.1 Các nguyên lí chung 10.2 Vi sinh vật 10.3 Các kỹ thuật tuyển khoáng Làm tập chương 9, 10 15 Sinh viên thảo luận phương pháp sinh học ứng dụng xử lý nước thải Sinh viên đọc giáo trình tài liệu tham khảo Yêu cầu giảng viên môn học − Các tín lý thuyết, thảo luận tập phải ưu tiên thực phòng học có máy tính phương tiện trình chiếu (phịng học chuẩn) − Từng sinh viên phải thực làm tập thực hành theo lịch trình − Phần tự học sinh viên phải tổng kết tài liệu giáo viên quy định − Học viên phải tích lũy đủ điểm kiểm tra đánh giá theo quy định mơn học Phương pháp hình thức kiểm tra đánh giá môn học: 9.1 Các loại điểm kiểm tra trọng số loại điểm - Phần tự học, tự nghiên cứu, tập, seminar theo nhóm thực hành: 20% - Kiểm tra – đánh giá kỳ: 30% - Kiểm tra – đánh giá cuối kỳ: 50% 9.2 Lịch thi kiểm tra (kể thi lại) 11 - Thi kỳ: tuần thứ - Thi cuối kỳ: sau 15 tuần - Thi lại: sau thi từ 3-5 tuần 9.3 Tiêu chí đánh giá loại tập nhiệm vụ mà giảng viên giao cho sinh viên - Nộp tập, tường trình thực tập thời gian quy định - Đánh giá phần seminar theo nhóm tường trình thực tập theo yêu cầu chấm theo thang điểm 10/10 - Phần tự học sinh viên phải tổng kết tài liệu giáo viên đánh giá 12 ... khác biệt công nghệ sinh học vi sinh vật đại vi sinh vật học công nghiệp truyền thống, phân biệt nhóm sản phẩm q trình cơng nghiệp, vai trị vi sinh vật tuyển khống, vai trị vi sinh vật xử lý... (thái độ học tập….): Yêu cầu sinh vi? ?n chăm chỉ, sáng tạo Tóm tắt nội dung môn học: Cung cấp cho sinh vi? ?n sinh học, công nghệ sinh học kiến thức sở ứng dụng công nghiệp quan trọng vi sinh vật: khác... Giáo trình Vi sinh vật học công nghiệp, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 1999 Fritsche, W, (1983), Cơ sở hóa sinh vi sinh vật học công nghiệp, Kiều Hữu Ảnh Ngô Tự Thành dịch NXB Khoa học Kỹ thuật,