Công nghệ sản xuất protein, acid amine và acid hữu cơ

biotechvn
Số bài viết:
447
Số tài liệu đã gửi:
288
Ngày đăng:
26-06-2012
Ngày cập nhật:
28-11-2012 | 07:15:19
Thể loại:
Giáo trình
Chuyên ngành:
Nhiều chuyên ngành
Số lần xem:
659
Số bình luận:
0
Ngôn ngữ tập tin:
Tiếng Việt
Bạn phải Đăng nhập để tải tập tin
Hình thức chia sẻ: 
Đường dẫn
Mô tả tài liệu: 
MỤC LỤC           
  PHẦN I: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PROTEIN TỪ VI SINH VẬT
Mở đầu
- Giới thiệu chung về đường hướng sản xuất protein
- Nhu cầu protein và khả năng sản xuất protein trên thế giới

Chương 1: Khái niệm chung về  vi sinh vật
1.1. Các vi sinh vật tổng hợp protein và a xit amin
            - Tảo
            - Nấm men và vi khuẩn
            - Nấm mốc và xạ khuẩn
1.2. Quá trình dinh dươĩng ở tế bào vi sinh vật
1.3. Cơ chế sinh tổng hợp protein
1.4.Các yếu tố t6ổng hợp protein
 
Chương 2: Sơ đồ dây chuyền công nghệ thu nhận các sản phẩm protein
2.1. Nguyên liệu và phương pháp xử lý
2.2. Nuôi cấy vi sinh vật
2.3. Tách protein, cô đặc và sấy
 
Chương 3: Sản xuất protein từ các nguồn hydrat cacbon
3.1. Nuôi cấy vi sinh vật trên dịch thủy phân các nguyên liệu thực vật
3.2. Nuôi cấy vi sinh vật trên dịch thủy phân than bùn
3.3. Nuôi cấy vi sinh vật trên dịch thủy phân gỗ
3.4. Nuôi cấy vi sinh vật trên nguyên liệu polysacarit chưa thủy phân
3.5. Nuôi cấy vi sinh vật trên bã rượu từ nguyên liệu hạt và rỉ đường
            - Đặc tính nguyên liệu
            - Xử lý nguyên liệu
            - Sơ đồ dây chuyền công nghệ
 
Chương 4: Công nghệ sản xuất protein từ nguồn cacbua dầu mỏ, khí đốt
4.1. Nuôi cấy vi sinh vật trên nguyên liệu cacbua hydro lỏng
4.2. Nuôi cấy vi sinh vật trên khí cacbua hidro
 
Chương 5: Sản xuất thức ăn protein từ vi sinh vật
5.1. Protein từ nấm men
5.2. Protein từ tảo và vi khuẩn
5.3. Protein từ nấm sợi
 
           PHẦN II: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CÁC AXIT AMIN
 
Chương 1: Khái quát chung về axit amin
1.1. Đặc tính của các axit amin, vai trò và ứng dụng
1.2. Cơ chế điều chỉnh sinh tổng hợp các axit amin
1.3. Các phương pháp sản xuất các axit amin
 
Chương 2: Sản xuất lizin
2.1. Tổng hợp lizin từ tế bào vi sinh vật
2.2.Nguyên liệu và phương pháp xử lý
2.3. Quá trình sinh tổng hợp lizin
2.4. Tách và sấy lizin
2.5. Sơ đồ công nghệ sản xuất lizin
 
Chương 3: Sản xuất axit glutamic
3.1. Một số phương pháp sản xuất axit glutamic
3.2. Tổng hợp axit glutamic từ vi sinh vật
3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sinh tổng hợp axit glutamic từ rỉ đường
 
Chương 4 : Sản xuất valin và triptophan
4.1. Nguồn nguyên liệu
4.2. Nguồn vi sinh vật tổng hợp
4.3. Sơ đồ dây chuyền công nghệ
 
 
           PHẦN III: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CÁC AXIT HỮU CƠ
 
Mở đầu
 
Chương 1: Axit xitric
1.1. Một số khái niệm chung
1.2. Cơ sở lý thuyết của quá trình lên men axit xitric
1.3. Giống vi sinh vật và phương pháp nuôi cấy
1.4. Chuẩn bị môi trường nuôi cấy
1.5. Lên men
   1.5.1. Phương pháp lên men bề mặt
   1.5.2. Phương pháp lên men bề sâu
1.6. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình
1.7. Xử lý dịch lên men bằng phương pháp hóa học và thu nhận sản phẩm L: Trung hòa -
Phân giải xitrat caxi - Lọc - Kết tinh - Sấy
 
Chương 2: Axit lactic
2.1.Khái niệm chung  
2.2.Vi sinh vật và nguyên liệu
2.3. Cơ sở lý thuyết của quá trình lên men lactic
2.4. Sơ đồ công nghệ sản xuất axit lactic
           2.4.1. Lên men lactic
           2.4.2.Xử lý dịch lên men - lọc
           2.4.3. Phân giải lactac canxi
           2.4.4. Cô đặc
 
Chương 3: Axit axetic
3.1. Mở đầu - Khái niêm chung
3.2. Nguyên liệu và vi sinh vật
3.3. Cơ sở lý thuyết của quá trình lên men axetic
3.4. Các phương pháp lên men axetic
3.5. Chưng cất axit axetic
3.6. Sơ đồ công nghệ sản xuất  axit axetic
 -------------------------------------------------------------------------------------------------
1. Vai trò của protein đối với con người:
- Cơ thể người và động vật thường xuyên đòi hỏi cung cấp các chất dinh dưỡng
có trong thức ăn để có thể tiến hành trao đổi chất, trước hết nhằm duy trì sự sống, tăng
cường sinh trưởng và phát triển.
- Thức  ăn, ngoài nước còn gồm những nhóm chất: protein, chất béo, gluxit,
vitamin, muối khoáng, các chất gia vị, trong đó phần quý hiếm nhất là protein.
- Protein là nguồn nitơ duy nhất cho người và động vật. Trong quá trình tiêu
hoá của người và động vật, protein phân giải thành khoảng 20 axit amin thành phần,
trong đó có 8 axit amin không thay thế (hoặc 9 đối với trẻ em, 10 đối với lợn và 11 đối
với gia cầm) cần phải có sẵn trong thức ăn. Nếu không nhận được các axit amin này cơ
thể sẽ bị bệnh hoặc chết.
- Thiếu protein sẽ dẫn đến nhiều bệnh tật hết sức hiểm nghèo:
+ Bệnh thiếu protein lần đầu tiên được phát hiện ở Châu Phi, có tên gọi quốc tế
là Kwashiokor, hiện này là bệnh phổ biến ở nhiều vùng trên thế giới. Trẻ em mắc bệnh
này chậm lớn, còi cọc, kém phát triển về trí tuệ. Bệnh này có thể điều trị bằng cách
thêm vào khẩu phần bệnh nhân một lượng thích đáng các loại protein có phẩm chất tốt
như cazein. Tuy nhiên nhiều tài liệu cho thấy sự kém phát triển về trí tuệ vì bệnh này
không phục hồi được và ảnh hưởng đến toàn bộ cuộc đời của bệnh nhân.
+ Về mặt sinh lý, thiếu protein dẫn đến giảm thể trọng. Hàng ngày cơ thể người
trưởng thành có tới 100 tỉ tế bào chết và cần thay thế. Thiếu protein thì trước hết
protein của gan, máu và chất nhày niêm mạc, ruột được huy động để bù đắp. Và như
vậy sẽ dẫn đến suy gan, số lượng kháng thể trong máu giảm đi, sức đề kháng của cơ
thể đối với bệnh bị yếu.
+ Về nhu cầu protein của người, nhiều nhà nghiên cứu cho biết dao động trong
khoảng 80 – 120g/ngày.
2. Định nghĩa về sinh khối:
Sinh khối là toàn bộ tế bào vi sinh vật (biomas) thu nhận được trong quá trình
lên men. Nó được sử dụng như một nguồn dinh dưỡng protein cho người và động vật,
đôi khi đồng nghĩa với protein đơn bào (single cell protein – SCP).
3. Protein đơn bào và đa bào:
Cụm từ “ protein đơn bào” được dùng để chỉ nguồn protein mới tìm ra từ những
cơ thể  đơn bào (từ vi sinh vật), phân biệt nó với protein từ  động vật và thực vật
(protein đa bào và protein truyền thống).
3.1. Protein đa bào: là nguồn dinh dưỡng quan trọng nuôi sống loài người từ
trước tới nay. Đây là nguồn cung cấp protein quan trọng nhất.
Tuy nhiên, do tốc độ phát triển dân số quá  nhanh nên nguồn protein này không
còn đủ để cung cấp cho nhu cầu ngày càng tăng của con người. Hiện nay trên thế giói
có khoảng 2/3 dân số đang đứng trước thực trạng thiếu và đói protein, còn 1/3 dân số
lại được cấp số lượng protein dư thừa so với nhu cầu. Nguyên nhân:
- Sự phân phối không đồng đều nguồn protein đa bào giữa các quốc gia và giữa
các vùng dân cư trong một quốc gia.
- Trình độ kỹ thuật về phát triển nguồn protein đa bào không đồng đều.
- Sự khác nhau về điều kiện địa lý: những vùng sa mạc tự nhiên hoặc vùng có
điều kiện khí hậu không thuận lợi cho trồng trọt và chăn nuôi.
- Do chính con người gây ra như tình trạng ô nhiễm môi trường, ô nhiễm nguồn
nước, rừng thưa, đồi trọc, sông con, sự khai thác thiếu khoa học làm các nguồn thủy
hải sản ngày càng cạn kiệt v .v..
Các giải pháp tăng nhanh nguồn protein đa bào:
- Cải biến hệ thống di truyền của cây trồng và vật nuôi: thực phẩm được chế
biến từ nguồn  động vật và thực vật biến  đổi gen gọi là thực phẩm biến  đổi gen.
Chương trình GMO (chương trình cơ thể biển đổi gen) gặp nhiều ý kiến phản đối chỉ
trích vì cho rằng thực phẩm biến đổi gen có thể tạo ra những bệnh tật cho người và
động vật. Tuy nhiên cho đến nay nhiều nước như Mỹ, Trung Quốc và một số nước vẫn
phát triển mạnh các loại đậu, cà chua, bắp biến đổi gen.
- Phát triển kỹ thuật di truyền nhưng vẫn không ngừng nghiên cứu nâng cao hơn
nữa kỹ thuật truyền thống trong trồng trọt và chăn nuôi.
3.2. Protein đơn bào:
Protein đơn bào là thuật ngữ chỉ một loại chất dinh dưỡng có trong tế bào và chỉ
được sản xuất từ vi sinh vật. Thuật ngữ này không chỉ đơn giản là protein từ tế bào của
cơ thể đơn bào, vì rất nhiều vi sinh vật không phải là cơ thể đơn bào mà vẫn khai thác
chúng. Do đó, thuật ngữ này nên hiểu là nguồn dinh dưỡng chứa nhiều protein từ vi
sinh vật (từ vi khuẩn, nấm men, nấm sợi và tảo).
Protein đơn bào là hướng nghiên cứu mạnh mẽ hiện nay để giải quyết vấn đề
thiếu hụt protein.
3.2.1. Lịch sử phát triển:
Thuật ngữ protein đơn bào có từ những năm 50 của thế kỷ 20 nhưng thực tế loài
người đã biết sử dụng loại protein này và các chất có trong tế bào vi sinh vật từ rất lâu:
làm bánh mì, sữa chua, phomat, bia bằng hoạt động sống của vi sinh vật dù không hiểu
vi sinh vật là gì. Mãi đến thế kỷ 17, người ta mới biết đến vi sinh vật là một sinh vật
thứ ba sau động vật và thực vật.
Trước thế kỷ 20, việc sử dụng vi sinh vật trong các quá trình chế biến thực
phẩm hoàn toàn mang tính truyền thống và ở điều kiện tự nhiên. Việc nghiên cứu và
sản xuất protein đơn bào còn xa lạ với loài người, nhất là với qui mô công nghiệp.
Đầu thế kỷ thứ I, nhà máy sản xuất sinh khối nấm men được coi là nhà máy đầu
tiên sản xuất protein đơn bào tại Đức với phương pháp nuôi Candida utilis còn gọi là
“nấm men Torula”. Sau đó, mối quan tâm của Đức giảm đi nhưng đến năm 1930, Đức
mở phục hồi và mở rộng sản xuất, năng suất nấm men là 15.000 Tấn/năm, trên cơ sở
nuôi trên dịch kiềm sunfit, dịch thải của công nghiệp xenluloza, làm thực phẩm phục
vụ trong quân đội và dân thường, chủ yếu là nấu canh và làm xúc xích. Sau năm 1950,
phong trào sản xuất SCP lan rộng khắp Châu Âu, Mỹ. Tuy nhiên tất cả vẫn ở qui mô
vừa và nhỏ, chủ yếu cho chăn nuôi và có thể chiết tách tinh sạch protein để làm thức
ăn nhân tạo hoặc bổ sung vào các nguồn chế biến TP. Vào lúc diễn ra hội nghị lần thứ
I về SCP tại Viện Kỹ thuật Massachusett (MIT) năm 1967, đa số các dự án chỉ mới
nằm trong thực nghiệm, chỉ số hãng British Petroleum (BP) là có báo cáo về những kết
quả của quá trình lên men SCP ở qui mô công nghiệp (CÔNG NGHIệP). Nhưng đến
hội nghị lần thứ II họp vào năm 1973 thì nhiều hãng của nhiều nước khác nhau đã bắt
đầu sản xuất SCP  ở qui mô CÔNG NGHIệP. Cũng bắt  đầu từ năm 1973, CÔNG
NGHIệP sản xuất SCP  đã có những bước phát triển nhảy vọt do việc sử dụng
hidrocabon của dầu mỏ, khí đốt làm nguồn cabon và năng lượng rất có hiệu quả. Vậy
nguyên nhân nào dẫn đến việc nhiều nước phải sản xuất SCP? Sản xuất SCP là nguồn
protein có chất lượng cao thay thế các loại bột dinh dưỡng làm từ các hạt chứa dầu như
đậu tương hoặc bột cá dành cho động vật sẽ giải quyết được 2 vấn đề:
+ Tăng nguồn đậu tương cá, và cả ngũ cốc cho dinh dưõng người.
+ Các nước Châu Âu, Nga, Nhật và một số vùng khác không trồng được đậu
tương, do đó SCP sẽ giúp cho nước đó không phụ thuộc vào việc nhập khẩu protein.
+ Trong tế bào vi sinh vật, ngoài hàm lượng protein tương đối lớn còn có chất
béo, vitamin và các chất khoáng, năng suất của vi sainh vật vượt xa năng suất cây
trồng và vật nuôi trong công nghiệp nhiều lần.
3.2.2. Đặc điểm của sản xuất Protein đơn bào:
- Chi phí lao động ít hơn nhiều so với sản xuất nông nghiệp.
- Có thể sản xuất ở bất kỳ địa điểm nào trên trái đất, không chịu ảnh hưởng của
khí hậu thời tiết, các quá trình công nghiệp , dễ cơ khí hoá và tự động hoá.
- Năng suất cao: vi sinh vật có tốc  độ sinh sản mạnh, khả năng tăng trưởng
nhanh. Chỉ trong một thời gian ngắn có thể thu nhận được một khối lượng sinh khối rất
lớn; thời gian này được tính bằng giờ, còn ở động vật và thực vật, tính bằng tháng hoặc
hàng chục năm.
- Sử dụng các nguồn nguyên liệu rẻ tiền và hiệu suất chuyển hoá cao. Các
nguyên liệu thường là phế phẩm, phụ phẩm của các ngành khác như rỉ đường, dịch
kiềm sufit, parafin dầu mỏ v..v.. , thậm chí cả nước thải của một quá trình sản xuất nào
đó. Hiệu suất chuyển hoá cao: hidrat cacbon được chuyển hoá tới 50%, cacbuahidro
tới 100% thành chất khô của tế bào.
- Hàm lượng protein trong tế bào rất cao: ở vi khuẩn là 60 -70%, ở nấm men là
40-50% chất khô v..v… Hàm lượng này còn phụ thuộc vào loài và chịu nhiều  ảnh
hưởng của điều kiện nuôi cấy. Cần chú ý rằng hàm lượng protein ở đây chỉ bao hàm
protein chứ không gồm cả thành phần nitơ phi protein khi xác định theo phương pháp
nitơ tổng số của Kjeldal, như axit nucleic, các peptit của thành phần tế bào.
- Chất lượng protein cao: Nhiều axit amin có trong vi sinh vật với hàm lượng
cao, giống như trong sản phẩm của thịt, sữa và hơn hẳn protein của thực vật. Protein vi
sinh vật đặc biệt giàu lizin, là một lợi thế lớn khi bổ sung thức ăn và chăn nuôi, vì
trong thức ăn thường thiếu axit amin này. Trái lại, hàm lượng các axit amin chứa lưu
huỳnh lại thấp.
- Khả năng tiêu hoá của protein: có phần hạn chế bởi thành phần phi protein
như axit nucleic, peptit của thành tế bào, hơn nữa, chính thành và vỏ tế bào vi sinh vật
khó cho các enzim tiêu hoá đi qua.
- An toàn về mặt độc tố: Trong sản xuất protien đơn bào không dùng vi sinh vật
gây bệnh cũng như loài chứa thành phần độc hoặc nghi ngờ. Vì vậy đến nay hầu như
SCP chỉ dùng trong dinh dưỡng động vật.
- Những vấn đề kỹ thuật: Sinh khối vi sinh vật phải để tách và xử lý. Vấn đề
này phụ thuộc chủ yếu vào kích thước tế bào. Sinh khối nấm men dễ tách bằng li tâm
hơn vi khuẩn. Ngoài ra, vi sinh vật nào có khả năng sinh trưởng ở mật độ cao sẽ cho
năng suất cao, sinh trưởng tốt ở nhiệt độ cao (có tính chất ưa nhiệt và chịu nhiệt) sẽ
giảm chi phí về làm nguội trong sản xuất, ít mẫn cảm với tạp nhiễm v..v.. sử dụng các
nguồn cacbon rẻ tiền, chuyển hoá càng nhiều càng tốt .. thì sẽ được dùng trong sản
xuất. Vì vậy nấm men được sử dụng chủ yếu trong sản xuất protein đơn bào.
Như vậy ưu điểm của sản xuất protein đơn bào là có thể phân lập và lựa chọn
các chủng vi sinh vật có ích và thích hợp cho các qui trình công nghệ, cho từng nguyên
liệu 1 cách tương đối nhanh và dễ dàng.
Đánh giá : 
0
X
Hãy điền tên đăng nhập ở Nông nghiệp hữu cơ của bạn.
Điền mật khẩu đi kèm với tên đăng nhập.
Đang nạp