- Đại cương về công nghệ lên men
Vi sinh vật có đặc diểm là sinh trưởng phát triển nhanh, dễ nuôi cấy, ít tốn kém về diện tích nuôi cấy,cho nhiều hoạt chất sinh học có tính đặc hiệu cao.
Lên men là sự tích lũy các sản phẩm trao đổi chất hữu ích cho con người trong quá trình nuôi cấy vi sinh vật
Sự phát triển của vi sinh vật phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:
- Thời gian trung bình để tăng gấp đôi tế bào vi sinh vật( với vi khuẩn là 0,25-1h: với nấm men là 1-2h: với nấm mốc là 2-6,5h: tế bào thực vật là 20-70h: tế bào động vật là 15-48h)
- Hướng vi sinh vật tạo ra các sản phẩm mong muốn: thêm acid phenylacetic thì tạo thành penicillin G…
- Dinh dưỡng: các yếu tố C, H, O, N( cần lượng lớn) P, S, Ca, Fe…cần lượng vừa) Mn, Cu, Co, Zn..(vi lượng)
- Hô hấp: kị khí, hiếm khí, vi hiếu khí
- Nhiệt độ
- pH
- Thời gian nuôi cấy
- Tiền chất sử dụng
- Các phương pháp lên men
Có rất nhiều phương pháp lên men vi sinh vật
- Căn cứ vào kiểu vận hành quá trình lên men ta có: lên men liên tục, lên men gián đoạn, lên men bố sung
- Căn cứ vào độ kín của hệ thống lên men ta có: lên men hở, lên men vô trùng
- Căn cứ vào sự thông khí có: lên men hiếu khí, lên men lị khí
- Căn cứ theo kiểu thiết bị sử dụng có: lên men nổi, lên men chìm
- Qúa trình lên men
Qúa trình lên men là quá trình tạo ra sản phẩm đích, có thể là làm tăng sinh khối hoặc tạo ra hoạt chất chính
Quá trình lên men phụ thuộc vào: độ vô trùng, thành phần dinh dưỡng, pH, nhiệt độ, sự cung cấp oxy hòa tan, thời gian nuôi cấy và tiền chất.
Quy trình lên men bao gồm:
- Trước lên men: chúng ta phải chuẩn bị giống( giống phải được tuyển chọn và nhân lên), chuẩn bị môi trường, khử trùng môi trường và thiết bị
- Trong lên men: chúng ta phải khuấy trộn và sục khí đồng thời phải cấp khí vô trùng
- Sau lên men: ta tiến hành tách chiết và tinh chế sản phẩm
- Giai đoạn trước lên men
+ Chuẩn bị giống: giữ giống trong môi trường thạch, cát, đất, hạt ngũ cốc,silicagel… và để lạnh đông từ -25 đến -70 độ
Hoạt hóa giống : kiểm tra độ thuần khiết, kiểm tra khả năng hồi biến tính hoang dại và tiến hành hoạt hóa giống
Nhân giống: cho giống làm quen với môi trường dịch thể, làm gia tăng số lượng tế bào ở giai đoạn phát triển mạnh nhất
+ Chuẩn bị môi trường:
Môi trường Hydrat carbon: tinh bột các hạt ngũ cốc như ngô, khoai, sắn…; rỉ đường củ cải, mía…; dầu thực vật như dầu đậu nành, dầu dừa, lạc, hướng dương…
Môi trường nito: có dạng vô vơ( NH4+;NO3-) và dạng hữu cơ( pepton, acidamin)
Môi trường phospho và khoáng: P hữu cơ( bột đậu, bột bắp, bã rượu) P vô cơ( KH2PO4; K2HPO4) khoáng có trong muối vô cơ, nước máy, Vitamin, các chất kích thích sinh trưởng, cao ngô, rỉ đường, muối Coban
+ Khử trùng môi trường và thiết bị để tạo độ vô trùng, tăng độ tinh khiết của sản phẩm, tăng hiệu suất lên men và hồ hóa các thành phần chứa tinh bột
- Giai đoạn lên mên
Khuấy trộn và sục khí để tăng sự tiếp xúc giữa các tế bào và môi trường dinh dưỡng, oxy; ngăn cản sự kết lắng của các tế bào, cung cấp oxy cho tế bào hiếu khí
Trong quá trình lên men vấn đề cấp khí vô trùng là vấn đề khó nhất, nó quyết định đến sự thành bại của công nghệ lên men
- Giai đoạn sau lên men
Sau lên men chúng ta phải tách sinh khối( lọc hoặc ly tâm) giải phóng các chất nội bào, tách chiết, tinh chế, tạo thương phẩm, tận dụng phụ phẩm, chế phẩm, và xử lý môi trường
Công nghệ lên men đã được ứng dụng rất nhiều trong thực tế đời sống, nó đã đem lại rất nhiều lợi ích cho rất nhiều lĩnh vực khác nhau,trong đó ứng dụng trong lĩnh vực y dược là vô cùng quan trọng
