ứng dụng của vi sinh vật trong các lĩnh vực
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (992.42 KB, 26 trang )
VI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD: VƯƠNG THỊ VIỆT HOA
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
&
GVHD: VƯƠNG THỊ VIỆT HOA
ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰC
VI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD: VƯƠNG THỊ VIỆT HOA
I. Lời nói đầu
II. Ứng dụng của vi sinh vật trong các lĩnh vực
1. Xử lý hiếu khí nước thải, kỵ khí và bùn hoạt
tính.
2. Y tế.
3. Nông nghiệp.
4. Sản xuất thức ăn chăn nuôi.
5. Công nghệ khai khoáng.
III. Tài liệu tham khảo.
ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰC
VI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD: VƯƠNG THỊ VIỆT HOA
I. Lời nói đầu
Vi sinh vật là những cơ thể sống bé nhỏ, muốn thấy được chúng phải nhìn qua kinh hiển vi. Đa
số các vi sinh vật là đơn bào, một số ít là đa bào.
Vi sinh vật bao gồm: siêu vi trùng( virus), vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, vi tảo, nguyên sinh
động vật. Vi sinh vật có kích thước rất nhỏ bé, điều này có lợi cho chúng vì chúng có diện tích bề
mặt tiếp xúc với ngoại môi trường tương đối lớn so với khối lượng. Do đó, chúng có khả năng
hấp thu nhiều dinh dưỡng và khả năng trao đổi chất rất lớn, hơn hẳn vi sinh vật thượng đẳng.
Do có khả năng trao đổi chất rất lớn, nên vi sinh vật có thể chuyển hóa một khối lượng lớn vật
chất của môi trường gấp mấy lần so với khối lượng của bản thân và có khả năng sinh sản cực kỳ
nhanh chóng. Sự tăng sinh khối nhanh như vây có ý nghĩa trong thực tiễn sản xuất các chất hữu
cơ bằng con đường sinh học như sản xuất các vacxin, enzim, vitamin, protein…
Do có kích thước nhỏ bé như vậy nên vi sinh vật phân bố khắp mọi nơi trên trái đất. Vi sinh vật
có thể sống trong điều kiện rất khắc nghiệt của môi trường: ở vùng địa cực, các suối nước nóng,
ở các vùng sa mạc…
Vi sinh vật mang lại không ít tai họa cho con người: gây bệnh cho người và gia súc, thực vật.
chúng còn gây tổn thất lớn như: làm hư hỏng lương thực, thực phẩm, phá hoại nguyên liệu sản
xuất, gây hao hụt trữ lượng đạm cần thiết đối với cây trồng, hao hụt trữ lượng ỏ kim loại trong
đất.
Bên cạnh đó, vi sinh vật còn có những tác động tích cực:
+ Tham gia vào quá trình tuần hoàn vật chất trên hành tinh
+ Nhân tố khởi đầu trong chuỗi thức ăn
+ Sử dụng rộng rãi trong sản xuất một số hợp chất hóa học mà khó có thể tổng hợp bằng con
đường tổng hợp.
+ Sản xuất các nguồn protid, acid amin, glucid…để dùng làm thức ăn trong chăn nuôi
+ Trong y học vi sinh vật còn được dùng để sản xuất các vacxin phòng bệnh,chất kháng sinh.
+ Trong trồng trọt, vi sinh vật cố định đạm dùng để sản xuất các chế phẩm phân vi sinh, chế
phẩm diệt côn trùng, thuốc kích tố tăng trưởng cho cây trồng.
+ Trong chế biến và bảo quản thực phẩm dùng vi khuẩn để tổng hợp acid glutamid, dùng trong
sản xuất bột ngọt, sản xuất các loại rượu bia, nước giải khát thông qua quá trình lên men rượu,
bột nổi thông qua quá trình sản xuất sinh khối nấm men, ứng dụng quá trình lên men lactic để
sản xuất sữa chua, bơ, bảo quản rau quả…sản xuất các sản phẩm lên men cổ truyền như chế biến
tương chao…
+ Trong nuôi trồng thủy sản: thanh lọc nước thải, tái sử dụng nước thải, sản xuất biogas từ phân
chuồng nhờ hoạt động của vi sinh vật, tái sử dụng nước thải biogas để nuôi cấy tảo, vi sinh vật
quang hợp ở trong nước cố định được khí CO
2
, tổng hợp thành chất hữu cơ, làm nguồn thức ăn
cung cấp cho vi sinh vật thủy sinh.
+ Trong lĩnh vực địa chất người ta nghiên cứu sự hiện diện của cá vi sinh vật chỉ thị dự đoán
trong quá trình điều tra quặng mỏ.
+ Trong nghiên cứu khoa học: vi sinh vật là đối tượng tốt để nghiên cứu về vấn đề di truyền và
sinh lý tế bào, do chúng sinh sản nhanh chóng, chu kì đời sống ngắn, dễ theo dõi qua các dòng
đời.
Chúng ta sẽ đi tìm hiểu về một số ứng dụng cơ bản và gần gũi nhất của vi sinh vật.
ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰC
VI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD: VƯƠNG THỊ VIỆT HOA
II. Ứng dụng của vi sinh vật trong các lĩnh vực
1. Xử lý hiếu khí nước thải, kỵ khí và bùn hoạt tính.
Trong nước thải tồn tại rất nhiều vi sinh vật bởi vì trong nước thải không chứa các chất độc đối
với vi sinh vật.Quá trình xử lý sinh học thường theo sau quá trình xử lý cơ học để loại bỏ các
chất hữu cơ trong nước thải nhờ hoạt động của các vi sinh vật.
Vi sinh vật trong quá trình xử lý nước thải
• Vi sinh vật là những sinh vật đơn bào có kích thước nhỏ bao gồm cả virus, vi khuẩn, archaea, vi
nấm, vi tảo, động vật nguyên sinh
• Vi sinh vật chủ yếu là vi khuẩn sẽ góp phần vào 3 quá trình, bao gồm sự loại bỏ BOD carbon, sự
đông tụ các hạt keo lơ lửng và sự ổn định chất hữu cơ một cách hoàn chỉnh.
• Vi sinh vật sẽ chuyển hóa vật chất hữu cơ dạng keo hòa tan thành khí và sinh khối tế bào -> sinh
khối tế bào sẽ được loại bỏ khỏi nước thải qua quá trình lắng.
a, Xử lý hiếm khí
l Quá trình phân hủy kị khí là quá trình sinh hóa phức tạp tạo ra hàng trăm sản phẩm trung gian
và phản ứng trung gian. Tuy nhiên, phương trình phản ứng sinh hóa trong điều kiện kỵ khí có thể
biểu diễn đơn giản sau:
Chất hữu cơ → CH
4
+ CO
2
+ NH
3
+ H
2
S +TB mới
l Quá trình sinh học kỵ khí để xử lý nước thải ô nhiễm nặng với hàm lượng COD và BOD
hàng ngàn mg/l. Có nhiều chủng loại vi sinh vật cùng nhau làm việc để biến đổi các chất ô nhiễm
hữu cơ thành khí sinh học.
• Quá trình phân hủy yếm khí được chia thành 3 giai đoạn chính như sau:
Tùy theo trạng thái của bùn, có thể chia qua trình kỵ khí thành:
• Quá trình xử lý kỵ khí dính bám: như quá trình lọc kỵ khí
• Quá trình xử lý kỵ khí lơ lửng: như quá trình tiếp xúc kỵ khí, bể UASB.
Quá trình này có thể chia theo 4 giai đoạn:
• Giai đoạn 1
Thủy phân : giai đoạn phân hủy các hợp chất hữu cơ phức tạp thành những đơn phân hòa tan.
Vi khuẩn E.Coli
Vi khuẩn B.subtilus
ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰC
VI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD: VƯƠNG THỊ VIỆT HOA
• Giai đoạn 2
Acid hóa: vi khuẩn lên men chuyển hóa các hợp chất hòa tan thành chất đơn giản acid béo dễ
bay hơi.
Vi khuẩn Corynebacterium spp
• Giai đoạn 3
Acetic hóa: vk acetic chuyển hóa các sản phẩm của giai đoạn acid hóa thành acetat, CO
2
, H
2
• Giai đoạn 4
Metan hóa:đây là gđ của quá trình phân hủy kỵ khí sản phẩm của 3 gđ đầu thành CO
2
, CH
4
và
sinh khối mới.
ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰC
VI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD: VƯƠNG THỊ VIỆT HOA
Ưu và nhược điểm của quá trình sinh học kỵ khí so với quá sinh học hiếu khí:
Ưu điểm :
• Không tốn chi phí năng lượng.
• Quá trình kỵ khí sản sinh ra khí metan, là nguồn năng lượng dùng để đốt hoặc cung
cấp nhiệt.
• Quá trình kỵ khí xử lý nước thải có nồng độ ô nhiễm cao.
• Bể phản ứng kỵ khí có thể hoạt động ở chế độ tải trọng cao.
• Lượng bùn sinh ra ít hơn bể hiếu khí.
Nhược điểm :
• Quá trình kỵ khí diễn ra chậm hơn hiếu khí.
• Nhạy cảm hơn trong việc phân hủy các chất độc.
• Quá trình khởi động cần nhiều thời gian.
• Xem xét khía cạnh phân hủy sinh học thì quá trình kỵ khí đòi hỏi nồng độ cơ chất ban
đầu tương đối cao.
b, Xử lý hiếu khí
• Là phương pháp sử dụng các nhóm vi sinh vật hiếu khí. Để đảm bảo hoạt động sống
của chúng cần cung cấp oxy liên tục cho chúng và duy trì ở 20÷40
0
C.
• Khi nước thải tiếp xúc với bùn hoạt tính, các chất thải có trong môi trường như các
chất hữu cơ hòa tan, các chất keo và phân tử nhỏ sẽ được chuyển hóa bằng cách hấp
phụ và keo tụ sinh học trên bề mặt các tế bào vi sinh vật.
Gồm 3 quá trình:
ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰC
Vi khuẩn Methannothrix
VI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD: VƯƠNG THỊ VIỆT HOA
Phân loại
Các vi sinh vật sử lí hiếu khí
ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰC
VI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD: VƯƠNG THỊ VIỆT HOA
Ưu điểm và nhược điểm
• Ưu: Làm sạch nước thải chứa các chất bẩn hữu cơ dạng hòa tan và dạng keo.
• Nhược: chỉ xử lý được nước thải có mức độ ô nhiễm thấp, chi phí vận hành cho xử lý
cao (tiền điện và hóa chất bổ sung), tính ổn định của hệ thống không cao, tạo ra nhiều
bùn thải.
c, Bùn hoạt tính
Là quá trình xử lý sinh học nước thải trong đó vi sinh vật tăng sinh.
Tế bào vi sinh tạo thành những bông được lắng ở bể lắng.
ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰC
VI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD: VƯƠNG THỊ VIỆT HOA
Vi sinh vật trong bể bùn hoạt tính
FVi khuẩn đóng vai trò quan trọng hàng đầu trong các bể xử lý vì nó chịu trách nhiệm phân
hủy các thành phần hữu cơ trong nước thải.
F Vi khuẩn hiếu khí và kị khí sử dụng chất hữu cơ để lấy năng lượng.
Ngoài các vi khuẩn các vi sinh vật khác cũng đóng vai trò quan trọng trong các bể bùn hoạt
tính. Ví dụ như các nguyên sinh động vật và Rotifer ăn các vi khuẩn làm cho nước thải đầu ra
sạch hơn về mặt sinh vật.
ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰC
VI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD: VƯƠNG THỊ VIỆT HOA
http://baigiang.violet.vn/present/show?entry_id=8974521
ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰC
VI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD: VƯƠNG THỊ VIỆT HOA
2. Ứng dụng của vi sing vật trong y tế
– Khoa học phát triển, vi sinh vật ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh
vực, đặc biệt trong lĩnh vực y tế.
– Nhờ VSV con người đã tổng hợp thành công nhiều loại chế phẩm như: Vacxin, kháng
sinh, hoocmon,… giúp phòng, điều trị bệnh cho người.
– Tuy VSV có nhiều ứng dụng to lớn trong y tế nhưng chúng cũng là những nguyên nhân
gây nên những căn bệnh hiểm nghèo mà ngày nay chúng ta vẫn đang tìm cách chữa trị.
Các chế phẩm:
– Insulin: chữa bệnh tiểu đường
– Hormon tăng trưởng GH: chữa bệnh lùn ở người, cải thiện chiều cao cho trẻ em
– Kháng sinh Penicillin: được chiết xuất từ nấm Penicillium, điều trị nhiều loại bệnh do
nhiễm khuẩn.
– Vacxin phòng bệnh dại (Fuenlazida): sản xuất từ mô não động vật (chuột, bò…), chữa
bệnh dại ở động vật và người.
– Vacxin phòng bệnh sởi, quai bị và sởi Rubella (MMR)
– Vacxin ngừa khuẩn cầu phổi (PCV)
– Các loại vitamin: A, E, B12, D, C…
a) Vacxin
– Là chế phẩm có tính kháng nguyên, dùng để tạo miễn dịch chủ động nhằm tăng sức đề
kháng của cơ thể
– Nguyên lý: là đưa vào cơ thể một loại kháng nguyên lấy từ VSV gây bệnh đã được bào
chế đến mức không còn khả năng gây bệnh hay chỉ lây bệnh rất nhẹ, nhưng kích thích cơ thể
sinh ra kháng thể.
– Theo hiệu lực miễn dịch có 3 loại:
+ Văcxin đơn giá
+ Văcxin đa giá
+ Văcxin hấp phụ
– Theo nguồn gốc có 3 loại:
+ Văcxin VSV chết
+ Văcxin VSV sống
+ Văcxin giải độc tố
Nguyên tắc sản xuất vacxin:
• Văcxin vi sinh vật chết
• Văc xin vi sinh vật sống
• Văc xin giải độc tố
• Văc xin đơn giá
• Văcxin hấp phụ
• Văc xin đa giá
ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰC
VI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD: VƯƠNG THỊ VIỆT HOA
Nguyên tắc sử dụng:
– Phải dùng rộng rãi
– Đối tượng dùng văcxin
– Thời gian cần tiêm chủng
Phương pháp dùng văcxin
+ Tiêm dưới da
+ Tiêm trong da
Phương pháp sản xuất vacxin:
* Phương pháp truyền thống:
+ Văcxin giảm động lực: văcxin bại liệt Sabin V(OPV)
+ Vacxin bất hoạt: vacxin bại liệt Salk (IPV)
+ Vacxin dưới đơn vị: HBsAg của virus viêm gan B, hemaglutinin của virus cúm
+ Vacxin giải độc tố
+ Vacxin kháng kháng thể idiotyp
* Vacxin tổng hợp:
+ Vacxin sống giảm động lực sản xuất bằng kỹ thuật di truyền
+ Vacxin chứa kháng nguyên sản xuất bằng phương pháp tái tổ hợp: Vacxin viêm gan B,
Vacxin lỡ mồm long móng
+Vacxin vector: Vacxin sống tái tổ hợp, Vacxin ADN
Một số vacxin mới đang nghiên cứu:
• Vắc xin khảm
• Vắc xin polypeptidique
• Vắc xin Idiotype
• Vắc-xin ADN
b) Hoocmon:
– Là những chất hữu cơ được bài tiết với một lượng rất nhỏ bởi tế bào, một mô hoặc
tuyến đặc biệt, được đổ trực tiếp vào tuần hoàn máu, tới tế bào nhận.
– Một số hormon tác dụng lên một loại tế bào nhận, tạo ra những tác dụng đặc hiệu
– Có 4 loại:
– Hormon protein: insulin
– Hormon amin: adrenalin (tuyến thượng thận), hyroxin (tuyến giáp)
– Hormon steroid: testosteron, estrogene
– Hormon eicosanoid: thromboxan, protaglandin
Cơ chế tác dụng của hormon
– Các hormon tiết ra từ tế bào tuyến nội tiết theo máu tác động lên tế bào đích
– Ở tế bào đích có 3 giai đoạn kế tiếp xảy ra:
+ Hormon được nhận biết bởi receptor đặc hiệu trên màng tế bào đích
+ Phức hợp hormon – receptor hình thành kết hợp với một cơ chế sinh tín hiệu
ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰC
VI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD: VƯƠNG THỊ VIỆT HOA
+ Tín hiệu sinh ra gây tác động đến quá trình nội bào: thay đổi hoạt tính, nồng độ các enzym,
thay đổi tính thấm màng tế bào, gây tiết các hormon ở tuyến khác…
Quy trình sản xuất Insulin bằng E. Coli:
– Chuẩn bị đoạn oligonucleotid mã hoá cho insulin
– Chuẩn bị vector
– Dùng enzym hạn chế cắt plasmide và nối đoạn gene mã hoá cho insulin để tạo vector tái
tổ hợp
– Chuyển vector tái tổ hợp vào vi khuẩn E.coli
– Nuôi cấy E.coli trong môi trường thích hợp
– Tách chiết và thu nhận sản phẩm là 2 polypeptid A và B riêng
– Trộn 2 loại peptid lại với nhau và xử lí bằng phương pháp hoá học hay enzym để tạo
cầu disunfua
– Kiểm tra chất lượng sản phẩm
Sản xuất hoomon tăng trưởng GH:
– Là một hormon do tuyến yên tiết ra, thúc đẩy sự phát triển của cơ thể bằng cách tác động
lên sụn và xương, tham gia vào qúa trình chuyển hoá protein, tăng tổng hợp protein ở cơ,
chuyển hoá lipid…Khi thiếu thì sẽ gây bệnh lùn trước tuổi dậy thì
– Quy trình sản xuất GRF (Yếu tố giải phóng hormon sinh trưởng) bằng kỹ thuật ADN tái tổ
hợp cũng bao gồm các bước chính tương tự như đối với insulin.
ƯU ĐIỂM:
– Tổng hợp được với số lượng lớn.
– Sản phẩm có độ tinh khiết cao, loại trừ triệt để nguy cơ nhiễm các tác nhân truyền
bệnh từ virut, prion.
– VD: Hormon tăng trưởng dùng để chữa cho người bị chứng lùn do tuyến yên, trước
đây phải chiết từ tuyến yên người chết. Trong nhiều năm sản phẩm nay được dùng ở
nhiều nước cho tới một ngày người ta phát hiện ở một số bệnh nhân đã được điêù trị từ
10-15 năm trước xuất hiện bệnh não xốp chết người do tác nhân gây bệnh là prion.
c) Kháng sinh:
– Là loại thuốc đặc biệt, ngăn chặn hoặc tiêu diệt sự phát triển của vi khuẩn hoặc các vi
sinh vật có mầm bệnh, được sử dụng trong việc điều trị nhiều căn bệnh.
– Vai trò & ứng dụng:
+ Kháng sinh tại chỗ điều trị nhiễm khuẩn bề mặt da
+ Kháng sinh dự phòng trong phẫu thuật, phòng nhiễm khuẩn sau mổ
– Cơ chế tác dụng của kháng sinh:
+ Kháng sinh tác động đến sự tổng hợp của thành vi khuẩn.
+ Kháng sinh tác động lên màng bào tương.
+ Kháng sinh ức chế tổng hợp protein.
+ Kháng sinh ức chế tổng hợp acid nucleic.
Cơ chế tác động của thuốc kháng sinh
ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰC
VI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD: VƯƠNG THỊ VIỆT HOA
d) VITAMIN:
-Vitamin là những chất thiết yếu cho cuộc sống và điều hòa sự trao đổi chất trong cơ
thể, can thiệp vào quá trình sản sinh và kiểm soát năng lượng cũng như là tăng trưởng tế bào
và phát triển các mô trong cơ thể.
– Theo chức năng, có 2 loại Vitamin:
+Vitamin tan trong nước: tham gia vào các quá trình giải phóng năng lượng (oxi hóa
khử, phân hủy hợp chất hữu cơ)
Xem thêm: Ứng dụng công nghệ ADN tái tổ hợp
+Vitamin tan trong dầu: tham gia phản ứng tạo nên các chất cấu tạo nên các mô, các cơ
quan.
Sản xuất Vitamin:
Ví dụ quy trình sản xuất Vitamin B12:
– Tại các nhà máy sản xuất dược phẩm, vi khuẩn trên được nuôi trong những thùng lên
men khổng lồ, nhiệt độ môi trường luôn luôn đảm bảo ở độ ấm 30
o
C.
ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰC
VI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD: VƯƠNG THỊ VIỆT HOA
– Sau 5 – 7 ngày số vi khuẩn trên sinh sôi nảy nở rất nhanh, lúc này chỉ việc cho dịch lên
men qua máy li tâm siêu tốc là có thể tách riêng nước và xác vi khuẩn.
– Qua một công đoạn nữa là chiết rút sẽ thu được vitamin B12.
e) Men tiêu hóa:
– Men tiêu hóa là một hỗn hợp các enzym khác nhau có tác dụng xúc tác sinh học cho
hầu hết các phản ứng chuyển hóa thức ăn xảy ra trong cơ thể sống.
– Men vi sinh là một số loại vi khuẩn có ích đối với cơ thể con người. Bình thường
chúng sống trong ruột, có tác dụng cạnh tranh không cho những vi khuẩn gây bệnh phát triển.
Chế phẩm: Men tiêu hoá T-pepsin, Cốm vi sinh biobaby
Hạn chế:
– Nếu dùng thuốc này quá 10 ngày, cơ thể thừa men thì tụy sẽ tự động ngừng tiết ra men
tiêu hóa. Tụy không hoạt động lâu dài sẽ dẫn đến suy tụy, thiểu năng tuyến tụy, cơ thể không
được bảo vệ dễ sinh nhiễm trùng.
f) Kỹ thuật di truyền:
– Là kỹ thuật thao tác trên vật liệu di truyền dựa trên những hiểu biết về cấu trúc hóa
học của ADN và di truyền vi sinh vật.
*Các bước trong tạo dòng phân tử
– Nối vector và đoạn ADN ngoại lai cần được tạo dòng trong ống nghiệm để tạo ADN tái tổ
hợp nhờ sự xúc tác của enzym ligase.
– Biến nạp ADN tái tổ hợp vào một dòng tế bào chủ. Chọn lọc thể biến nạp trên môi trường
agar trong đĩa petri có chất kháng sinh.
– Tách dòng ADN tái tổ hợp.
g) Hạn chế:
– Vi sinh vật là một thực thể sống nhưng không nhìn thấy bằng mắt thường
– Cơ thể vi sinh vật dễ bị biến đổi kiểu gien
– Vi sinh vật có tốc độ phát sinh, phát triển rất nhanh
• Một số nhóm VSV gây bệnh:
ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰC
VI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD: VƯƠNG THỊ VIỆT HOA
* Tác dụng phụ do vacxin:
-Văcxin ngừa bại liệt gây sốt bại liệt (tỷ lệ 1/5-1/8 triệu)
-Văcxin ngừa sởi + quai bị gây phát ban, sốt nhẹ viêm não,
-Văcxin ngừa lao gây viêm hạch mủ.
* Tác dụng phụ do kháng sinh:
– Dị ứng: nổi mề đay, ban đỏ, nặng có thể đưa đến sốc phản vệ gây chết người
– Nhiễm độc các cơ quan: như độc đối gan, thận,các tế bào máu,
– Loạn khuẩn đường ruột đưa đến tiêu chảy: đây là tác dụng phụ thường gặp.
* Tác dụng phụ của Hoocmon:
– Bị nhiễm khuẩn và viêm tại chỗ đặt kim tiêm.
– Tiêm insulin và bơm insulin đều gây biến chứng ngoài da
– Khảo sát 50 bệnh nhân tiểu đường týp 1 từng sử dụng bơm insulin trên 6 tháng. 94%
bệnh nhân có sẹo đường kính dưới 3mm, 2/3 bị sưng, gần 2/3 có tổn thương dưới da, 42%
bệnh nhân có u mỡ dưới da
PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG CÁC LOẠI CHẾ PHẨM TRONG Y TẾ THẾ NÀO LÀ THÍCH
HỢP ?
– Để tiêm vacxin hiệu quả, cần tuân thủ nguyên tắc ”tiêm sớm, đúng lịch, đủ mũi”.
– Bệnh nhân đái tháo đường điều trị bằng Isulin tác dụng chậm có thể bị hạ đường huyết
trong đêm, do vậy nên ăn thêm bữa phụ trước khi đi ngủ.
– Sử dụng kháng sinh, chỉ sử dụng kháng sinh khi thật sự bị bệnh nhiễm khuẩn, phải
dùng đủ liều lượng và đủ thời gian, việc dùng thuốc kháng sinh hợp lý mới có tác
dụng nếu không nó có tác dụng ngược lại
– Một số loại vitamin như A, D, K, E chỉ tan trong chất dầu do vậy khi nấu thực phẩm ta cần
cho vào ít dầu mỡ.
ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰC
Virus cúm
VI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD: VƯƠNG THỊ VIỆT HOA
Vitamin thường rất dễ bị phá hủy khi ở nhiệt độ cao.Khi nấu thức ăn không nên nấu quá nhừ,
quá lâu vitamin sẽ bay đi hết. Khi sử dụng vitamin nên có lời khuyên và chỉ định của bác sĩ
http://giaoan.violet.vn/present/show/entry_id/2504156/cm_id/2838180
3. Ứng dụng của vi sinh vật trong nông nghiệp.
a. Phân vi sinh vật cố định Nitơ:
• Là sản phẩm chứa một hay nhiều chủng vsv cố định nitơ, cung cấp nitơ cho đất và cây
trồng.
• Các loài vsv có khả năng cố định nitơ: tảo lam(Cyanobacterium), vi khuẩn
Azotobacter, Rhizobium, xạ khuẩn Actinomyces, Klebsiella.
• Các chế phẩm vsv cố định đạm:
-Phân Nitragin, Ridafo, Azozin,…
Ứng dụng CNSH vào lĩnh vực phân vsv cố định Nitơ:
• Sử dụng công nghệ gene để tạo ra chủng vsv cố định đạm với nhiều đặc tính tốt: khả
năng cố định đạm cao, khả năng cộng sinh tốt,…
• Chuyển gene cố định đạm từ vi khuẩn vào cây trồng→cây trồng có thể tự cố định đạm
được.
b. Phân vsv phân giải photphat khó tan:
• Cây chỉ có thể hút được lân hòa tan trong dung dịch đất.
• Trong đất luôn tồn tại một số nhóm vsv hòa tan lân(phosphate solubilizing
microorganisms-PMS)
• Nhóm vsv hòa tan lân gồm: Aspergillus niger, Pseudomonas sp, Bacillus sp,…
• Một số loài vsv sống cộng sinh trên rễ cây có khả năng hút lân để cung cấp cho
cây(mycorhiza sp)
• Các công đoạn sản xuất phân lân vi sinh tương tự như quy trình sản xuất phân vi
khuẩn cố định đạm.
• Có 2 phương pháp sản xuất phân lân vi sinh: lên men bán rắn(bề mặt) và lên men
chìm.
• Phương pháp lên men bán rắn tạo ra sản phẩm dạng bào tử hoặc dạng sợi. Người ta
thường trộn bột quặng phosphorit với chế phẩm vsv để bón.
• Sản phẩm phân lân vsv trên thị trường: phosphobacterin, PB500
Phương pháp lên men bán rắn: vsv phát triển trên bề mặt cơ chất, cơ chất được đựng trong các
khay vô trùng. Để tiết kiệm diện tích thì nhà sản xuất xếp các khay vào một cái giá, phía dưới
có bánh xe để giúp cho việc di chuyển(Hình). Các khay được xếp vào giá, ở giữa các khay có
ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰC
VI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD: VƯƠNG THỊ VIỆT HOA
khoảng trống để vsv có thể thu nhận oxy.
Phương pháp lên men chìm: vsv được nuôi trong môi trường lỏng trong bioreactor. Thông
thường nhà sản xuất chọn loại bioreactor có cánh khuấy, bên trong hệ thống có các thiết bị
kiểm soát các chỉ tiêu lý hóa(pH, nhiệt độ, O
2,….
)
ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰC
Lên men bn rn (solid state fermentation)
VI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD: VƯƠNG THỊ VIỆT HOA
c. Phân hữu cơ vsv:
• Là loại phân được sản xuất từ các chất phế thải hữu cơ trộn chung với vsv.
• Phế thải hữu cơ: rơm rạ, lõi trấu, bã ngô, bã mía, mùn cưa, vỏ cà phê,…
• Thông thường người ta trộn loại vsv chuyển hóa cellulose và hemicellulose:
Aspergillus niger, Trichoderma reesei, Penicilium sp,…
• Phương pháp chế biến phân hữu cơ vsv: trộn chất phế thải hữu cơ với vsv → ủ từ 1-4
tháng.
d. Chế phẩm vi sinh vật kích thích tăng trưởng cây:
• Là phân chứa một hay nhiều nhóm vsv khác nhau, những vsv này được phân lập từ tập
đoàn vsv đất.
ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰC
Lên men chm bng bioreactor
VI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD: VƯƠNG THỊ VIỆT HOA
• Chế phẩm hiện nay được quan tâm là: chế phẩm E.M(effective microorganisms). Chế
phẩm E.M gồm khoảng 80 loài vsv (thuộc nhóm vi khuẩn lactic, nấm men, xạ
khuẩn,vi khuẩn quang hợp,…).
• Tác dụng tốt của chế phẩm E.M đã được công nhận ở nhiều nơi trên thế giới.
• Các tác dụng của chế phẩm E.M: cải tạo đất, tăng năng suất, tăng khả năng kháng
bệnh, góp phần làm sạch môi trường.
• Chế phẩm E.M được dùng rộng rãi trong trồng trọt, chăn nuôi, thủy sản.
e. Chế phẩm virus:
• Là loại chế phẩm có chứa virus gây bệnh trên côn trùng hại cây trồng.
• Virus trong chế phẩm thuộc 2 họ: Baculovirus và Reoviridae.
• Virus gây bệnh trên côn trùng có đặc điểm: gây bệnh cho loài vật chủ nhất định.
• Dịch virus được giải phóng từ cơ thể sâu bị hại sẽ rơi xuống đất hoặc bám trên các bộ
phận của thực vật tạo thành nguồn virus lan truyền bệnh.
Quy trình sản xuất chế phẩm virus
Nuôi sâu hàng loạt
Nhiễm bệnh virus cho sâu
Thu sâu chết, nghiền, ly tâm loại cặn bã
Trộn thêm chất phụ gia
Làm khô
Kiểm tra chất lượng
Đóng gói
f. Chế phẩm BT(Bacillus thuringienesis)
• Vi khuẩn Bacillus thuringienesis sản xuất tinh thể độc có tác dụng tiêu diệt sâu hại(sâu
tơ, sâu xanh, bướm trắng,…).
• Sâu khi ăn phải thuốc sẽ ngừng ăn sau vài giờ và chết sau 1 – 3 ngày
• Hiện nay, người ta đã chuyển gene BT vào một số cây(bắp, bông vải,…)
• Chế phẩm BT trên thị trường:Vi-BT 32000WP, 16000WP; BT Xentary 35WDG,
Firibiotox P dạng bột; Firibiotox C
g, Chế phẩm Trichoderma sp :
• Trichoderma là loại nấm đối kháng có tác dụng cao trong việc thúc đẩy quá trình phân
huỷ chất hữu cơ và có nhiều tác dụng, được dùng cho các loại cây trồng.
• Chống được các loại nấm bệnh cây trồng gây bệnh thối rễ, chết yểu, xì mủ,… do các
nấm bệnh gây nên (Fusarium, Sclerotium, …)
ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰC
VI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD: VƯƠNG THỊ VIỆT HOA
• Tạo điều kiện tốt cho vi sinh vật cố định đạm sống trong đất phát triển.
• Sinh tổng hợp các enzyme cellulase, chitinase, protease, pectinase, amlylase nên có
khả năng phân giải tốt các chất xơ, chitin, lignin, pectin trong phế thải hữu cơ thành
các đơn chất dinh dưỡng, tạo điều kiện cho cây hấp thu được dễ dàng
• Kết hợp với phân hữu cơ có tác dụng cải tạo đất xốp hơn, chất mùn nhiều hơn, đất
trồng có độ phì cao hơn.
• Hạn chế việc sử dụng các phân bón hoá học và thuốc trừ sâu hoá học độc hại
http://baigiang.violet.vn/present/show?entry_id=7050543
4. Ứng dụng vi sinh vật để sản xuất thức ăn chăn nuôi.
a) Cơ sở khoa học:
Ứng dụng công nghệ vi sinh để sản xuất thức ăn chăn nuôi là lợi dụng hoạt động sống của các
vi sinh vật để chế biến, làm giàu thêm chất dinh dưỡng trong các loại thức ăn đã có, hoặc sản
xuất ra các loại thức ăn mới cho vật nuôi. Cụ thể:
Dùng các chủng nấm men hay vi khuẩn có ích để ủ lên men thức ăn, có tác dụng bảo
quản tốt, ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật có hại làm hư hỏng thức ăn.
Sinh sản các axit amin, vitamin & các hoạt chất sinh học làm tăng giá trị dinh duỡng
thức ăn.
b) Ứng dụng công nghệ vi sinh vật để chế biến thức ăn chăn nuôi:
Nguyên lí: Cấy các chủng nấm men hay vi khuẩn có ích vào thức ăn và tạo điều kiện
thuận lợi để chúng phát triển, sản phẩm thu được sẽ là thức ăn có giá trị dinh dưỡng
cao hơn
Ví dụ: Chế biến bột sắn nghèo protein thành bột sắn giàu protein theo qui trình
ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰC
VI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD: VƯƠNG THỊ VIỆT HOA
Sau khi chế biến, hàm lượng protein trong bột sắn sẽ được nâng từ 1.7% lên 35%. Trộn hỗn
hợp bột sắn đã lên men với bột sắn thường để thành hỗn hợp thức ăn có 16% protein cho lợn
ăn rất tốt.
Có thể sản xuất các loại thức ăn giàu protein và vitamin cho vật nuôi bằng cách nuôi lấy vi
sinh vật (như vi khuẩn, nấm men ) để tạo ra sinh khối với số lượng lớn từ những nguyên liệu
rẻ tiền, dễ tìm kiếm, thậm chí từ phế liệu.
http://baigiang.violet.vn/present/show?entry_id=218499
5. Ứng dụng vi sinh vật trong công nghệ khai khoáng.
Công nghệ tuyển quặng nhờ vi sinh vật.
Năm 1947 lần đầu tiên phân lập được vi khuẩn Thiobacillus ferrooxidans từ nước thải
hầm mỏ.
Sau phát hiện khá nhiều nhóm vi khuẩn khác nhau tham gia vào quá trình tuyển kim
loại: Leptospirillum ferrooxidans, Thiobacillus thiooxidans, T. acidophilus, T.
organoparus,…
Các vi sinh vật trên sống chủ yếu ở nơi có nhiệt độ cao, suối nước nóng, các giêngs
khoan quặng, Chúng xúc tác các phản ứng:
Trong tuyển KL trực tiếp:
4 FeSO
4
+ O
2
+ H
2
S0
4
-> 2 Fe
2
(SO
4
)
3
+ 2 H
2
O
8 S + 12 O
2
+ 8H
2
O -> 8 H
2
S0
4
Trong tuyển quặng pyrite:
FeS
2
+ 15 O
2
+ 2 H
2
O -> 2 Fe
2
(SO
4
)
3
+ 2H
2
S0
4
Hoặc: ZnS + 2 O
2
-> ZnSO
4
Trong tuyển KL gián tiếp:
2Fe
2
(SO4)
3
+ Cu
2
S -> 2CuSO
4
+ 4FeSO
4
+ S
2Fe
2
(SO4)
3
+ UO
2
-> 2UO
2
SO
4
+ 2FeSO
4
Sau đây chúng ta xét tới 2 công nghệ sản xuất KL bằng phương pháp tuyển quặng nhờ vi
sinh vật.
ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰC
VI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD: VƯƠNG THỊ VIỆT HOA
a.CÔNG NGHỆ TUYỂN QUẶNG ĐỒNG NHỜ VI SINH VẬT
• Khai thác đồng ở mỏ có hàm lượng đồng thấp(< 0,4%).
• Điển hình: CN đang khai thác ở mỏ canyen(Mỹ), trữ lượng 3,6.10
9
tấn quặng đồng.
• Quy trình:- Phun tẩm ướt quặng bằng nước được acid hóa đến pH 1,5-3,0 bằng H
2
SO
4
→ tạo điều kiện cho Thiobacillus ferrooxidans phát triển, thường đến khoảng 10
6
TB/kg quặng hay 10
6
TB/ml nước dịch tuyển.
• T.ferrooxidans kích thích quá trình oxi hóa quặng chứa S và Cu tăng khoảng 1 triệu
lần, giúp hoàn tan quặng chứa Cu
2
S và tạo H
2
SO
4
.
• Qúa trình được hoạt hóa bởi xử lí acid ban đầu và oxy của không khí.
• Dung dịch tuyển quặng chứa 0,75- 2,2g Cu/l -> Đồng được tách bằng cách tủa nhờ bổ
sung thêm sắt hay chiết bằng dung môi:
CuSO
4
+Fe -> Cu↓+ FeSO
4
Dung dịch sau xử lý sẽ được tái sử dụng lại để tuyển quặng.
b. CÔNG NGHỆ TUYỂN QUẶNG URANIUM NHỜ VI SINH VẬT
• Bản chất: không khác nhiều về công nghệ so với tuyển quặng đồng.
• Quy trình:
– Bơm nước đã được acid hóa vào vỉa quặng chứa uranium thông qua mũi khoang khai
thác( đầu vào)
– Sau 3-4 tháng VK T.ferrooxidans sẽ từ từ oxy hóa sắt trong quặng thành Fe
3+
– tạo
muối chứa uranium tan trong dd khai thác là UO
2
SO
4.
– Hút dịch này ra khỏi vỉa quặng, tách muối uranium từ dịch khai thác bằng pp trao đổi
ion hay chiết bằng dung môi.
– Điển hình: sản xuất uranium ở Canada.
Quá trình biến đổi và tích lũy kim loại nhờ vi sinh vật
Trong tự nhiên có nhiều nhóm vi sinh vật có khả năng biến đổi, phân tách và tích lũy
KL -> làm sạch nước thải công nghiệp chứa muối KL nặng và tận dụng nguồn KL
này.
a. Tạo dạng bay hơi của KL: thực hiện pư Methyl hóa Hg, As,Se,và Fe tạo ra những
dạng hợp chất bay hơi chứa KL nặng ( Hg)-> làm sạch đất, nước bị nhiễm bởi KL
nặng.
ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰC
VI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD: VƯƠNG THỊ VIỆT HOA
b.Tủa KL bên ngoài tế bào: dựa vào khả năng liên kết cuả KL với các sản phẩm do
VK tạo ra để tích lũy chúng ở dạng cặn tủa hay bùn trong bồn chứa.
• Vd: tạo tủa nhờ H
2
S do VK kị khí khử sulphate ở bùn ao hồ, sông ngòi đầm lầy.
H
2
SO
4
+8H -> H
2
S+ 4H
2
O
Chất này sau đó được dùng để tủa KL. Hiện tượng này thường xảy ra ngoài tự nhiên,
theo hình vẽ:
Dựa vào hiện tượng trên -> 2 hệ thống công nghệ cho phép tách kl ở dạng sulphite
từ nước nhiễm kl
• Hệ thống CN 1 giai đoạn:
VK khử sulphate + nước thải nhiễm KL+ dinh dưỡng: vào bể cùng 1 lúc.
Tạo tủa sulphite kl trong cùng hệ thống
• Hệ thống CN 2 giai đoạn:
GĐ 1: tạo khí H
2
S nhờ VK khử sulphate
GĐ 2: tách kl ra khỏi nước thải bị nhiễm kl.
c. Tạo phức KL ngoài tế bào:
• Bản chất: dựa vào các nhóm VSV có khả năng tổng hợp 1 số phức chất đặc hiệu với
Fe, Mo, Va, Để tích lũy cúng ở bên trong tế bào.
• Gồm 2 gđ:
Gđ1: gắn KL lên bề mặt tế bào xảy ra nhanh chóng, không phụ thuộc vào năng lượng
ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰC
Quang năng
VI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD: VƯƠNG THỊ VIỆT HOA
Gđ2: chuyển và tích lũy KL vào bên trong tế bào, cần có hệ thống chuyển vận đặc
hiệu và tiêu tốn năng lượng;thường xảy ra chậm và luôn ở trạng thái cân bằng ion.
Biopolymer
• Biopolymer là tên gọi chung đối với các đại phân tử có mặt trong cơ thể sống
như nucleic acid, polysaccharide và lipid.
• Đối tượng: polysaccharide, poly-β- oxybutyrate được tổng hợp trong cơ thể
VSV khi điều kiện ngoại cảnh trở nên không thuận lợi đối với cơ thể VSV và
khi nguồn Cacbon không phải là yếu tố giới hạn sự phát triển của chúng.
a.Polycaccharide
• Thực vật là nguồn cung cấp chủ yếu,nhưng thành phần số lượng thay đổi theo khí hậu,
gđ phát triển và thời gian thu hoạch, quá trình chế biến.
• Con đường lên men VSV có thể kiểm soát được tính chất thành phần số lượng
polysaccharide VSV được tạo ra, thường dùng glucose saccharose làm cơ chất.
• Sản phẩm tạo ra là polysaccharide-là phân tử lớn nên môi trường lên men thường có
độ nhớt cao, gây khó khăn cho việc cung cấp oxy.
• Ph môi trường thay đổi nhanh
• Hạn chế: tốn nhiều năng lượng cho việc khuấy trộn môi trường lên men và quy trình
thu nhận sản phẩm tạo ra khá phức tạp.
• Một số CN sản xuất có gt ứng dụng:
• Xanthan:qt lên men xanthomonas campestris trên mt chứa glucose,saccharose,tb,dịch
huyết thanh sữa.Dùng để tăng hiệu suất khai thác dầu mỏ nhờ khả năng kiểm soát
trạng thái tạo huyền phù, tạo gel,tạo độ nhớt rất tốt của nó.
• Polytran:lên men sâu của nấm Sclerotium glucanium trên mt nước chiết ngô.Dùng để
ổn định cặn bentonite trong giếng khoan dầu,tăng hiệu suất khai thác dầu.
• Polycaccharide tổng hợp bởi Alcaligenes sp.:tạo được độ nhớt cao trong nước biển
hay dd muối và giữ đặc tính này khi ở nồng độ thấp và ở t
o
tới 149
o
c ->dùng rộng rãi
trong qt khoan dầu.
b. Công nghệ sx polysaccharide VSV
Mục tiêu:
• Tăng tốc độ tổng hợp và hiệu suất tạo polysaccharide
• Cải biến polysaccharide tạo thành
• Thay đổi tính chất bề mặt của chủng VSV
ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰC
ở những vùng sa mạc … Vi sinh vật mang lại không ít tai ương cho con người : gây bệnh cho người và gia súc, thực vật. chúng còn gây tổn thất lớn như : làm hư hỏng lương thực, thực phẩm, phá hoại nguyên vật liệu sảnxuất, gây hao hụt trữ lượng đạm thiết yếu so với cây cối, hao hụt trữ lượng ỏ sắt kẽm kim loại trongđất. Bên cạnh đó, vi sinh vật còn có những ảnh hưởng tác động tích cực : + Tham gia vào quy trình tuần hoàn vật chất trên hành tinh + Nhân tố khởi đầu trong chuỗi thức ăn + Sử dụng thoáng đãng trong sản xuất một số hợp chất hóa học mà khó hoàn toàn có thể tổng hợp bằng conđường tổng hợp. + Sản xuất những nguồn protid, acid amin, glucid … để dùng làm thức ăn trong chăn nuôi + Trong y học vi sinh vật còn được dùng để sản xuất những vacxin phòng bệnh, chất kháng sinh. + Trong trồng trọt, vi sinh vật cố định và thắt chặt đạm dùng để sản xuất những chế phẩm phân vi sinh, chếphẩm diệt côn trùng nhỏ, thuốc kích tố tăng trưởng cho cây cối. + Trong chế biến và dữ gìn và bảo vệ thực phẩm dùng vi trùng để tổng hợp acid glutamid, dùng trongsản xuất bột ngọt, sản xuất những loại rượu bia, nước giải khát trải qua quy trình lên men rượu, bột nổi trải qua quy trình sản xuất sinh khối nấm men, ứng dụng quy trình lên men lactic đểsản xuất sữa chua, bơ, dữ gìn và bảo vệ rau quả … sản xuất những mẫu sản phẩm lên men truyền thống như chế biếntương chao … + Trong nuôi trồng thủy hải sản : thanh lọc nước thải, tái sử dụng nước thải, sản xuất biogas từ phânchuồng nhờ hoạt động giải trí của vi sinh vật, tái sử dụng nước thải biogas để nuôi cấy tảo, vi sinh vậtquang hợp ở trong nước cố định và thắt chặt được khí CO, tổng hợp thành chất hữu cơ, làm nguồn thức ăncung cấp cho vi sinh vật thủy sinh. + Trong nghành nghề dịch vụ địa chất người ta nghiên cứu và điều tra sự hiện hữu của cá vi sinh vật thông tư dự đoántrong quy trình tìm hiểu quặng mỏ. + Trong điều tra và nghiên cứu khoa học : vi sinh vật là đối tượng người tiêu dùng tốt để điều tra và nghiên cứu về yếu tố di truyền vàsinh lý tế bào, do chúng sinh sản nhanh gọn, chu kì đời sống ngắn, dễ theo dõi qua những dòngđời. Chúng ta sẽ đi tìm hiểu và khám phá về một số ứng dụng cơ bản và thân thiện nhất của vi sinh vật. ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰCVI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD : VƯƠNG THỊ VIỆT HOAII. Ứng dụng của vi sinh vật trong những lĩnh vực1. Xử lý hiếu khí nước thải, kỵ khí và bùn hoạt tính. Trong nước thải sống sót rất nhiều vi sinh vật do tại trong nước thải không chứa những chất độc đốivới vi sinh vật. Quá trình giải quyết và xử lý sinh học thường theo sau quy trình giải quyết và xử lý cơ học để vô hiệu cácchất hữu cơ trong nước thải nhờ hoạt động giải trí của những vi sinh vật. Vi sinh vật trong quy trình giải quyết và xử lý nước thải • Vi sinh vật là những sinh vật đơn bào có kích cỡ nhỏ gồm có cả virus, vi trùng, archaea, vinấm, vi tảo, động vật hoang dã nguyên sinh • Vi sinh vật hầu hết là vi trùng sẽ góp thêm phần vào 3 quy trình, gồm có sự vô hiệu BOD carbon, sựđông tụ những hạt keo lơ lửng và sự không thay đổi chất hữu cơ một cách hoàn hảo. • Vi sinh vật sẽ chuyển hóa vật chất hữu cơ dạng keo hòa tan thành khí và sinh khối tế bào -> sinhkhối tế bào sẽ được vô hiệu khỏi nước thải qua quy trình lắng. a, Xử lý hiếm khíl Quá trình phân hủy kị khí là quy trình sinh hóa phức tạp tạo ra hàng trăm mẫu sản phẩm trung gianvà phản ứng trung gian. Tuy nhiên, phương trình phản ứng sinh hóa trong điều kiện kèm theo kỵ khí có thểbiểu diễn đơn giản sau : Chất hữu cơ → CH + CO + NH + HS + TB mớil Quá trình sinh học kỵ khí để giải quyết và xử lý nước thải ô nhiễm nặng với hàm lượng COD và BODhàng ngàn mg / l. Có nhiều chủng loại vi sinh vật cùng nhau thao tác để đổi khác những chất ô nhiễmhữu cơ thành khí sinh học. • Quá trình phân hủy yếm khí được chia thành 3 quá trình chính như sau : Tùy theo trạng thái của bùn, hoàn toàn có thể chia qua trình kỵ khí thành : • Quá trình giải quyết và xử lý kỵ khí dính bám : như quy trình lọc kỵ khí • Quá trình giải quyết và xử lý kỵ khí lơ lửng : như quy trình tiếp xúc kỵ khí, bể UASB.Quá trình này hoàn toàn có thể chia theo 4 quy trình tiến độ : • Giai đoạn 1T hủy phân : quy trình tiến độ phân hủy những hợp chất hữu cơ phức tạp thành những đơn phân hòa tan. Vi khuẩn E.ColiVi khuẩn B.subtilusỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰCVI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD : VƯƠNG THỊ VIỆT HOA • Giai đoạn 2A cid hóa : vi trùng lên men chuyển hóa những hợp chất hòa tan thành chất đơn thuần acid béo dễbay hơi. Vi khuẩn Corynebacterium spp • Giai đoạn 3A cetic hóa : vk acetic chuyển hóa những mẫu sản phẩm của quá trình acid hóa thành acetat, CO, H • Giai đoạn 4M etan hóa : đây là gđ của quy trình phân hủy kỵ khí mẫu sản phẩm của 3 gđ đầu thành CO, CHvàsinh khối mới. ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰCVI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD : VƯƠNG THỊ VIỆT HOAƯu và điểm yếu kém của quy trình sinh học kỵ khí so với quá sinh học hiếu khí : Ưu điểm : • Không tốn ngân sách nguồn năng lượng. • Quá trình kỵ khí sản sinh ra khí metan, là nguồn nguồn năng lượng dùng để đốt hoặc cungcấp nhiệt. • Quá trình kỵ khí giải quyết và xử lý nước thải có nồng độ ô nhiễm cao. • Bể phản ứng kỵ khí hoàn toàn có thể hoạt động giải trí ở chính sách tải trọng cao. • Lượng bùn sinh ra ít hơn bể hiếu khí. Nhược điểm : • Quá trình kỵ khí diễn ra chậm hơn hiếu khí. • Nhạy cảm hơn trong việc phân hủy những chất độc. • Quá trình khởi động cần nhiều thời hạn. • Xem xét góc nhìn phân hủy sinh học thì quy trình kỵ khí yên cầu nồng độ cơ chất banđầu tương đối cao. b, Xử lý hiếu khí • Là chiêu thức sử dụng những nhóm vi sinh vật hiếu khí. Để bảo vệ hoạt động giải trí sốngcủa chúng cần cung ứng oxy liên tục cho chúng và duy trì ở 20 ÷ 40C. • Khi nước thải tiếp xúc với bùn hoạt tính, những chất thải có trong thiên nhiên và môi trường như cácchất hữu cơ hòa tan, những chất keo và phân tử nhỏ sẽ được chuyển hóa bằng cách hấpphụ và keo tụ sinh học trên mặt phẳng những tế bào vi sinh vật. Gồm 3 quy trình : ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰCVi khuẩn MethannothrixVI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD : VƯƠNG THỊ VIỆT HOAPhân loạiCác vi sinh vật sử lí hiếu khíỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰCVI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD : VƯƠNG THỊ VIỆT HOAƯu điểm và điểm yếu kém • Ưu : Làm sạch nước thải chứa những chất bẩn hữu cơ dạng hòa tan và dạng keo. • Nhược : chỉ giải quyết và xử lý được nước thải có mức độ ô nhiễm thấp, ngân sách quản lý và vận hành cho xử lýcao ( tiền điện và hóa chất bổ trợ ), tính không thay đổi của mạng lưới hệ thống không cao, tạo ra nhiềubùn thải. c, Bùn hoạt tínhLà quy trình giải quyết và xử lý sinh học nước thải trong đó vi sinh vật tăng sinh. Tế bào vi sinh tạo thành những bông được lắng ở bể lắng. ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰCVI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD : VƯƠNG THỊ VIỆT HOAVi sinh vật trong bể bùn hoạt tínhFVi khuẩn đóng vai trò quan trọng số 1 trong những bể giải quyết và xử lý vì nó chịu nghĩa vụ và trách nhiệm phânhủy những thành phần hữu cơ trong nước thải. F Vi khuẩn hiếu khí và kị khí sử dụng chất hữu cơ để lấy nguồn năng lượng. Ngoài những vi trùng những vi sinh vật khác cũng đóng vai trò quan trọng trong những bể bùn hoạttính. Ví dụ như những nguyên sinh động vật và Rotifer ăn những vi trùng làm cho nước thải đầu rasạch hơn về mặt sinh vật. ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰCVI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD : VƯƠNG THỊ VIỆT HOAhttp : / / baigiang.violet.vn/present/show?entry_id=8974521ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰCVI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD : VƯƠNG THỊ VIỆT HOA2. Ứng dụng của vi sing vật trong y tế – Khoa học tăng trưởng, vi sinh vật ngày càng được ứng dụng thoáng rộng trong nhiều lĩnhvực, đặc biệt quan trọng trong nghành nghề dịch vụ y tế. – Nhờ VSV con người đã tổng hợp thành công xuất sắc nhiều loại chế phẩm như : Vacxin, khángsinh, hoocmon, … giúp phòng, điều trị bệnh cho người. – Tuy VSV có nhiều ứng dụng to lớn trong y tế nhưng chúng cũng là những nguyên nhângây nên những căn bệnh hiểm nghèo mà ngày này tất cả chúng ta vẫn đang tìm cách chữa trị. Các chế phẩm : – Insulin : chữa bệnh tiểu đường – Hormon tăng trưởng GH : chữa bệnh lùn ở người, cải tổ chiều cao cho trẻ nhỏ – Kháng sinh Penicillin : được chiết xuất từ nấm Penicillium, điều trị nhiều loại bệnh donhiễm khuẩn. – Vacxin phòng bệnh dại ( Fuenlazida ) : sản xuất từ mô não động vật hoang dã ( chuột, bò … ), chữabệnh dại ở động vật hoang dã và người. – Vacxin phòng bệnh sởi, quai bị và sởi Rubella ( MMR ) – Vacxin ngừa khuẩn cầu phổi ( PCV ) – Các loại vitamin : A, E, B12, D, C … a ) Vacxin – Là chế phẩm có tính kháng nguyên, dùng để tạo miễn dịch dữ thế chủ động nhằm mục đích tăng sức đềkháng của khung hình – Nguyên lý : là đưa vào khung hình một loại kháng nguyên lấy từ VSV gây bệnh đã được bàochế đến mức không còn năng lực gây bệnh hay chỉ lây bệnh rất nhẹ, nhưng kích thích cơ thểsinh ra kháng thể. – Theo hiệu lực hiện hành miễn dịch có 3 loại : + Văcxin đơn giá + Văcxin đa giá + Văcxin hấp phụ – Theo nguồn gốc có 3 loại : + Văcxin VSV chết + Văcxin VSV sống + Văcxin giải độc tốNguyên tắc sản xuất vacxin : • Văcxin vi sinh vật chết • Văc xin vi sinh vật sống • Văc xin giải độc tố • Văc xin đơn giá • Văcxin hấp phụ • Văc xin đa giáỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰCVI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD : VƯƠNG THỊ VIỆT HOANguyên tắc sử dụng : – Phải dùng thoáng rộng – Đối tượng dùng văcxin – Thời gian cần tiêm chủngPhương pháp dùng văcxin + Tiêm dưới da + Tiêm trong daPhương pháp sản xuất vacxin : * Phương pháp truyền thống lịch sử : + Văcxin giảm động lực : văcxin bại liệt Sabin V ( OPV ) + Vacxin bất hoạt : vacxin bại liệt Salk ( IPV ) + Vacxin dưới đơn vị chức năng : HBsAg của virus viêm gan B, hemaglutinin của virus cúm + Vacxin giải độc tố + Vacxin kháng kháng thể idiotyp * Vacxin tổng hợp : + Vacxin sống giảm động lực sản xuất bằng kỹ thuật di truyền + Vacxin chứa kháng nguyên sản xuất bằng chiêu thức tái tổng hợp : Vacxin viêm gan B, Vacxin lỡ mồm long móng + Vacxin vector : Vacxin sống tái tổng hợp, Vacxin ADNMột số vacxin mới đang nghiên cứu và điều tra : • Vắc xin khảm • Vắc xin polypeptidique • Vắc xin Idiotype • Vắc-xin ADNb ) Hoocmon : – Là những chất hữu cơ được bài tiết với một lượng rất nhỏ bởi tế bào, một mô hoặctuyến đặc biệt quan trọng, được đổ trực tiếp vào tuần hoàn máu, tới tế bào nhận. – Một số hormon tính năng lên một loại tế bào nhận, tạo ra những công dụng đặc hiệu – Có 4 loại : – Hormon protein : insulin – Hormon amin : adrenalin ( tuyến thượng thận ), hyroxin ( tuyến giáp ) – Hormon steroid : testosteron, estrogene – Hormon eicosanoid : thromboxan, protaglandinCơ chế tác dụng của hormon – Các hormon tiết ra từ tế bào tuyến nội tiết theo máu ảnh hưởng tác động lên tế bào đích – Ở tế bào đích có 3 tiến trình sau đó xảy ra : + Hormon được nhận ra bởi receptor đặc hiệu trên màng tế bào đích + Phức hợp hormon – receptor hình thành phối hợp với một chính sách sinh tín hiệuỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰCVI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD : VƯƠNG THỊ VIỆT HOA + Tín hiệu sinh ra gây ảnh hưởng tác động đến quy trình nội bào : biến hóa hoạt tính, nồng độ những enzym, đổi khác tính thấm màng tế bào, gây tiết những hormon ở tuyến khác … Quy trình sản xuất Insulin bằng E. Coli : – Chuẩn bị đoạn oligonucleotid mã hoá cho insulin – Chuẩn bị vector – Dùng enzym hạn chế cắt plasmide và nối đoạn gene mã hoá cho insulin để tạo vector táitổ hợp – Chuyển vector tái tổng hợp vào vi trùng E.coli – Nuôi cấy E.coli trong môi trường tự nhiên thích hợp – Tách chiết và thu nhận loại sản phẩm là 2 polypeptid A và B riêng – Trộn 2 loại peptid lại với nhau và xử lí bằng giải pháp hoá học hay enzym để tạocầu disunfua – Kiểm tra chất lượng sản phẩmSản xuất hoomon tăng trưởng GH : – Là một hormon do tuyến yên tiết ra, thôi thúc sự tăng trưởng của khung hình bằng cách tác độnglên sụn và xương, tham gia vào qúa trình chuyển hoá protein, tăng tổng hợp protein ở cơ, chuyển hoá lipid … Khi thiếu thì sẽ gây bệnh lùn trước tuổi dậy thì – Quy trình sản xuất GRF ( Yếu tố giải phóng hormon sinh trưởng ) bằng kỹ thuật ADN tái tổhợp cũng gồm có những bước chính tựa như như so với insulin. ƯU ĐIỂM : – Tổng hợp được với số lượng lớn. – Sản phẩm có độ tinh khiết cao, loại trừ triệt để rủi ro tiềm ẩn nhiễm những tác nhân truyềnbệnh từ virut, prion. – VD : Hormon tăng trưởng dùng để chữa cho người bị chứng lùn do tuyến yên, trướcđây phải chiết từ tuyến yên người chết. Trong nhiều năm loại sản phẩm nay được dùng ởnhiều nước cho tới một ngày người ta phát hiện ở một số bệnh nhân đã được điêù trị từ10-15 năm trước Open bệnh não xốp chết người do tác nhân gây bệnh là prion. c ) Kháng sinh : – Là loại thuốc đặc biệt quan trọng, ngăn ngừa hoặc hủy hoại sự tăng trưởng của vi trùng hoặc những visinh vật có mầm bệnh, được sử dụng trong việc điều trị nhiều căn bệnh. – Vai trò và ứng dụng : + Kháng sinh tại chỗ điều trị nhiễm khuẩn mặt phẳng da + Kháng sinh dự trữ trong phẫu thuật, phòng nhiễm khuẩn sau mổ – Cơ chế tác dụng của kháng sinh : + Kháng sinh tác động ảnh hưởng đến sự tổng hợp của thành vi trùng. + Kháng sinh ảnh hưởng tác động lên màng bào tương. + Kháng sinh ức chế tổng hợp protein. + Kháng sinh ức chế tổng hợp acid nucleic. Cơ chế tác động của thuốc kháng sinhỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰCVI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD : VƯƠNG THỊ VIỆT HOAd ) VITAMIN : – Vitamin là những chất thiết yếu cho đời sống và điều hòa sự trao đổi chất trong cơthể, can thiệp vào quy trình sản sinh và trấn áp nguồn năng lượng cũng như là tăng trưởng tế bàovà tăng trưởng những mô trong khung hình. – Theo công dụng, có 2 loại Vitamin : + Vitamin tan trong nước : tham gia vào những quy trình giải phóng nguồn năng lượng ( oxi hóakhử, phân hủy hợp chất hữu cơ ) + Vitamin tan trong dầu : tham gia phản ứng tạo nên những chất cấu trúc nên những mô, những cơquan. Sản xuất Vitamin : Ví dụ quy trình tiến độ sản xuất Vitamin B12 : – Tại những xí nghiệp sản xuất sản xuất dược phẩm, vi trùng trên được nuôi trong những thùng lênmen khổng lồ, nhiệt độ môi trường tự nhiên luôn luôn bảo vệ ở độ ấm 30C. ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰCVI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD : VƯƠNG THỊ VIỆT HOA – Sau 5 – 7 ngày số vi trùng trên sinh sôi nảy nở rất nhanh, lúc này chỉ việc cho dịch lênmen qua máy li tâm siêu tốc là hoàn toàn có thể tách riêng nước và xác vi trùng. – Qua một quy trình nữa là chiết rút sẽ thu được vitamin B12. e ) Men tiêu hóa : – Men tiêu hóa là một hỗn hợp những enzym khác nhau có công dụng xúc tác sinh học chohầu hết những phản ứng chuyển hóa thức ăn xảy ra trong khung hình sống. – Men vi sinh là một số loại vi trùng có ích so với khung hình con người. Bình thườngchúng sống trong ruột, có tính năng cạnh tranh đối đầu không cho những vi trùng gây bệnh tăng trưởng. Chế phẩm : Men tiêu hoá T-pepsin, Cốm vi sinh biobabyHạn chế : – Nếu dùng thuốc này quá 10 ngày, khung hình thừa men thì tụy sẽ tự động hóa ngừng tiết ra mentiêu hóa. Tụy không hoạt động giải trí lâu dài hơn sẽ dẫn đến suy tụy, thiểu năng tuyến tụy, khung hình khôngđược bảo vệ dễ sinh nhiễm trùng. f ) Kỹ thuật di truyền : – Là kỹ thuật thao tác trên vật tư di truyền dựa trên những hiểu biết về cấu trúc hóahọc của ADN và di truyền vi sinh vật. * Các bước trong tạo dòng phân tử – Nối vector và đoạn ADN ngoại lai cần được tạo dòng trong ống nghiệm để tạo ADN tái tổhợp nhờ sự xúc tác của enzym ligase. – Biến nạp ADN tái tổng hợp vào một dòng tế bào chủ. Chọn lọc thể biến nạp trên môi trườngagar trong đĩa petri có chất kháng sinh. – Tách dòng ADN tái tổng hợp. g ) Hạn chế : – Vi sinh vật là một thực thể sống nhưng không nhìn thấy bằng mắt thường – Cơ thể vi sinh vật dễ bị đổi khác kiểu gien – Vi sinh vật có vận tốc phát sinh, tăng trưởng rất nhanh • Một số nhóm VSV gây bệnh : ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰCVI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD : VƯƠNG THỊ VIỆT HOA * Tác dụng phụ do vacxin : – Văcxin ngừa bại liệt gây sốt bại liệt ( tỷ suất 1/5 – 1/8 triệu ) – Văcxin ngừa sởi + quai bị gây phát ban, sốt nhẹ viêm não, – Văcxin ngừa lao gây viêm hạch mủ. * Tác dụng phụ do kháng sinh : – Dị ứng : nổi mề đay, ban đỏ, nặng hoàn toàn có thể đưa đến sốc phản vệ gây chết người – Nhiễm độc những cơ quan : như độc đối gan, thận, những tế bào máu, – Loạn khuẩn đường ruột đưa đến tiêu chảy : đây là công dụng phụ thường gặp. * Tác dụng phụ của Hoocmon : – Bị nhiễm khuẩn và viêm tại chỗ đặt kim tiêm. – Tiêm insulin và bơm insulin đều gây biến chứng ngoài da – Khảo sát 50 bệnh nhân tiểu đường týp 1 từng sử dụng bơm insulin trên 6 tháng. 94 % bệnh nhân có sẹo đường kính dưới 3 mm, 2/3 bị sưng, gần 2/3 có tổn thương dưới da, 42 % bệnh nhân có u mỡ dưới daPHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG CÁC LOẠI CHẾ PHẨM TRONG Y TẾ THẾ NÀO LÀ THÍCHHỢP ? – Để tiêm vacxin hiệu suất cao, cần tuân thủ nguyên tắc ‘ ‘ tiêm sớm, đúng lịch, đủ mũi ‘ ‘. – Bệnh nhân đái tháo đường điều trị bằng Isulin công dụng chậm hoàn toàn có thể bị hạ đường huyếttrong đêm, do vậy nên ăn thêm bữa phụ trước khi đi ngủ. – Sử dụng kháng sinh, chỉ sử dụng kháng sinh khi thật sự bị bệnh nhiễm khuẩn, phảidùng đủ liều lượng và đủ thời hạn, việc dùng thuốc kháng sinh hài hòa và hợp lý mới có tácdụng nếu không nó có công dụng ngược lại – Một số loại vitamin như A, D, K, E chỉ tan trong chất dầu do vậy khi nấu thực phẩm ta cầncho vào ít dầu mỡ. ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰCVirus cúmVI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD : VƯƠNG THỊ VIỆT HOAVitamin thường rất dễ bị hủy hoại khi ở nhiệt độ cao. Khi nấu thức ăn không nên nấu quá nhừ, quá lâu vitamin sẽ bay đi hết. Khi sử dụng vitamin nên có lời khuyên và chỉ định của bác sĩhttp : / / giaoan.violet.vn/present/show/entry_id/2504156/cm_id/28381803. Ứng dụng của vi sinh vật trong nông nghiệp. a. Phân vi sinh vật cố định và thắt chặt Nitơ : • Là mẫu sản phẩm chứa một hay nhiều chủng vsv cố định và thắt chặt nitơ, cung ứng nitơ cho đất và câytrồng. • Các loài vsv có năng lực cố định và thắt chặt nitơ : tảo lam ( Cyanobacterium ), vi khuẩnAzotobacter, Rhizobium, xạ khuẩn Actinomyces, Klebsiella. • Các chế phẩm vsv cố định và thắt chặt đạm : – Phân Nitragin, Ridafo, Azozin, … Ứng dụng CNSH vào nghành phân vsv cố định và thắt chặt Nitơ : • Sử dụng công nghệ tiên tiến gene để tạo ra chủng vsv cố định và thắt chặt đạm với nhiều đặc tính tốt : khảnăng cố định và thắt chặt đạm cao, năng lực cộng sinh tốt, … • Chuyển gene cố định và thắt chặt đạm từ vi trùng vào cây xanh → cây xanh hoàn toàn có thể tự cố định và thắt chặt đạmđược. b. Phân vsv phân giải photphat khó tan : • Cây chỉ hoàn toàn có thể hút được lân hòa tan trong dung dịch đất. • Trong đất luôn sống sót một số nhóm vsv hòa tan lân ( phosphate solubilizingmicroorganisms-PMS ) • Nhóm vsv hòa tan lân gồm : Aspergillus niger, Pseudomonas sp, Bacillus sp, … • Một số loài vsv sống cộng sinh trên rễ cây có năng lực hút lân để cung ứng chocây ( mycorhiza sp ) • Các quy trình sản xuất phân lân vi sinh tương tự như như quy trình tiến độ sản xuất phân vikhuẩn cố định và thắt chặt đạm. • Có 2 giải pháp sản xuất phân lân vi sinh : lên men bán rắn ( mặt phẳng ) và lên menchìm. • Phương pháp lên men bán rắn tạo ra loại sản phẩm dạng bào tử hoặc dạng sợi. Người tathường trộn bột quặng phosphorit với chế phẩm vsv để bón. • Sản phẩm phân lân vsv trên thị trường : phosphobacterin, PB500Phương pháp lên men bán rắn : vsv tăng trưởng trên mặt phẳng cơ chất, cơ chất được đựng trong cáckhay vô trùng. Để tiết kiệm chi phí diện tích quy hoạnh thì nhà phân phối xếp những khay vào một cái giá, phía dướicó bánh xe để giúp cho việc chuyển dời ( Hình ). Các khay được xếp vào giá, ở giữa những khay cóỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰCVI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD : VƯƠNG THỊ VIỆT HOAkhoảng trống để vsv hoàn toàn có thể thu nhận oxy. Phương pháp lên men chìm : vsv được nuôi trong thiên nhiên và môi trường lỏng trong bioreactor. Thôngthường đơn vị sản xuất chọn loại bioreactor có cánh khuấy, bên trong mạng lưới hệ thống có những thiết bịkiểm soát những chỉ tiêu lý hóa ( pH, nhiệt độ, O2, …. ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰCLên men b n r n ( solid state fermentation ) VI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD : VƯƠNG THỊ VIỆT HOAc. Phân hữu cơ vsv : • Là loại phân được sản xuất từ những chất phế thải hữu cơ trộn chung với vsv. • Phế thải hữu cơ : rơm rạ, lõi trấu, bã ngô, bã mía, mùn cưa, vỏ cafe, … • Thông thường người ta trộn loại vsv chuyển hóa cellulose và hemicellulose : Aspergillus niger, Trichoderma reesei, Penicilium sp, … • Phương pháp chế biến phân hữu cơ vsv : trộn chất phế thải hữu cơ với vsv → ủ từ 1-4 tháng. d. Chế phẩm vi sinh vật kích thích tăng trưởng cây : • Là phân chứa một hay nhiều nhóm vsv khác nhau, những vsv này được phân lập từ tậpđoàn vsv đất. ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰCLên men ch m b ng bioreactorVI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD : VƯƠNG THỊ VIỆT HOA • Chế phẩm lúc bấy giờ được chăm sóc là : chế phẩm E.M ( effective microorganisms ). Chếphẩm E.M gồm khoảng chừng 80 loài vsv ( thuộc nhóm vi trùng lactic, nấm men, xạkhuẩn, vi trùng quang hợp, … ). • Tác dụng tốt của chế phẩm E.M đã được công nhận ở nhiều nơi trên quốc tế. • Các tính năng của chế phẩm E.M : tái tạo đất, tăng hiệu suất, tăng năng lực khángbệnh, góp thêm phần làm sạch thiên nhiên và môi trường. • Chế phẩm E.M được dùng thoáng đãng trong trồng trọt, chăn nuôi, thủy hải sản. e. Chế phẩm virus : • Là loại chế phẩm có chứa virus gây bệnh trên côn trùng nhỏ hại cây cối. • Virus trong chế phẩm thuộc 2 họ : Baculovirus và Reoviridae. • Virus gây bệnh trên côn trùng nhỏ có đặc thù : gây bệnh cho loài vật chủ nhất định. • Dịch virus được giải phóng từ khung hình sâu bị hại sẽ rơi xuống đất hoặc bám trên những bộphận của thực vật tạo thành nguồn virus Viral bệnh. Quy trình sản xuất chế phẩm virus Nuôi sâu hàng loạt Nhiễm bệnh virus cho sâu Thu sâu chết, nghiền, ly tâm loại cặn bã Trộn thêm chất phụ gia Làm khô Kiểm tra chất lượng Đóng góif. Chế phẩm BT ( Bacillus thuringienesis ) • Vi khuẩn Bacillus thuringienesis sản xuất tinh thể độc có công dụng tàn phá sâu hại ( sâutơ, sâu xanh, bướm trắng, … ). • Sâu khi ăn phải thuốc sẽ ngừng ăn sau vài giờ và chết sau 1 – 3 ngày • Hiện nay, người ta đã chuyển gene BT vào một số cây ( bắp, bông vải, … ) • Chế phẩm BT trên thị trường : Vi-BT 32000WP, 16000WP ; BT Xentary 35WDG, Firibiotox P. dạng bột ; Firibiotox Cg, Chế phẩm Trichoderma sp : • Trichoderma là loại nấm đối kháng có công dụng cao trong việc thôi thúc quy trình phânhuỷ chất hữu cơ và có nhiều tính năng, được dùng cho những loại cây xanh. • Chống được những loại nấm bệnh cây xanh gây bệnh thối rễ, chết yểu, xì mủ, … do cácnấm bệnh gây nên ( Fusarium, Sclerotium, … ) ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰCVI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD : VƯƠNG THỊ VIỆT HOA • Tạo điều kiện kèm theo tốt cho vi sinh vật cố định và thắt chặt đạm sống trong đất tăng trưởng. • Sinh tổng hợp những enzyme cellulase, chitinase, protease, pectinase, amlylase nên cókhả năng phân giải tốt những chất xơ, chitin, lignin, pectin trong phế thải hữu cơ thànhcác đơn chất dinh dưỡng, tạo điều kiện kèm theo cho cây hấp thu được thuận tiện • Kết hợp với phân hữu cơ có tính năng tái tạo đất xốp hơn, chất mùn nhiều hơn, đấttrồng có độ phì cao hơn. • Hạn chế việc sử dụng những phân bón hoá học và thuốc trừ sâu hoá học độc hạihttp : / / baigiang.violet.vn/present/show?entry_id=70505434. Ứng dụng vi sinh vật để sản xuất thức ăn chăn nuôi. a ) Cơ sở khoa học : Ứng dụng công nghệ tiên tiến vi sinh để sản xuất thức ăn chăn nuôi là tận dụng hoạt động giải trí sống của cácvi sinh vật để chế biến, làm giàu thêm chất dinh dưỡng trong những loại thức ăn đã có, hoặc sảnxuất ra những loại thức ăn mới cho vật nuôi. Cụ thể : Dùng những chủng nấm men hay vi trùng có ích để ủ lên men thức ăn, có công dụng bảoquản tốt, ngăn ngừa sự tăng trưởng của vi sinh vật có hại làm hư hỏng thức ăn. Sinh sản những axit amin, vitamin và những hoạt chất sinh học làm tăng giá trị dinh duỡngthức ăn. b ) Ứng dụng công nghệ tiên tiến vi sinh vật để chế biến thức ăn chăn nuôi : Nguyên lí : Cấy những chủng nấm men hay vi trùng có ích vào thức ăn và tạo điều kiệnthuận lợi để chúng tăng trưởng, loại sản phẩm thu được sẽ là thức ăn có giá trị dinh dưỡngcao hơn Ví dụ : Chế biến bột sắn nghèo protein thành bột sắn giàu protein theo qui trìnhỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰCVI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD : VƯƠNG THỊ VIỆT HOASau khi chế biến, hàm lượng protein trong bột sắn sẽ được nâng từ 1.7 % lên 35 %. Trộn hỗnhợp bột sắn đã lên men với bột sắn thường để thành hỗn hợp thức ăn có 16 % protein cho lợnăn rất tốt. Có thể sản xuất những loại thức ăn giàu protein và vitamin cho vật nuôi bằng cách nuôi lấy visinh vật ( như vi trùng, nấm men ) để tạo ra sinh khối với số lượng lớn từ những nguyên liệurẻ tiền, dễ tìm kiếm, thậm chí còn từ phế liệu. http://baigiang.violet.vn/present/show?entry_id=2184995. Ứng dụng vi sinh vật trong công nghệ tiên tiến khai khoáng. Công nghệ tuyển quặng nhờ vi sinh vật. Năm 1947 lần tiên phong phân lập được vi trùng Thiobacillus ferrooxidans từ nước thảihầm mỏ. Sau phát hiện khá nhiều nhóm vi trùng khác nhau tham gia vào quy trình tuyển kimloại : Leptospirillum ferrooxidans, Thiobacillus thiooxidans, T. acidophilus, T.organoparus, … Các vi sinh vật trên sống đa phần ở nơi có nhiệt độ cao, suối nước nóng, những giêngskhoan quặng, Chúng xúc tác những phản ứng : Trong tuyển KL trực tiếp : 4 FeSO + O + HS0 -> 2 Fe ( SO + 2 H8 S + 12 O + 8HO -> 8 HS0 Trong tuyển quặng pyrite : FeS + 15 O + 2 HO -> 2 Fe ( SO + 2HS0 Hoặc : ZnS + 2 O -> ZnSO Trong tuyển KL gián tiếp : 2F e ( SO4 ) + CuS -> 2C uSO + 4F eSO + S2Fe ( SO4 ) + UO -> 2UOSO + 2F eSOSau đây tất cả chúng ta xét tới 2 công nghệ tiên tiến sản xuất KL bằng chiêu thức tuyển quặng nhờ visinh vật. ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰCVI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD : VƯƠNG THỊ VIỆT HOAa. CÔNG NGHỆ TUYỂN QUẶNG ĐỒNG NHỜ VI SINH VẬT • Khai thác đồng ở mỏ có hàm lượng đồng thấp ( < 0,4 % ). • Điển hình : CN đang khai thác ở mỏ canyen ( Mỹ ), trữ lượng 3,6. 10 tấn quặng đồng. • Quy trình : - Phun tẩm ướt quặng bằng nước được acid hóa đến pH 1,5 - 3,0 bằng HSO → tạo điều kiện kèm theo cho Thiobacillus ferrooxidans tăng trưởng, thường đến khoảng chừng 10TB / kg quặng hay 10TB / ml nước dịch tuyển. • T.ferrooxidans kích thích quy trình oxi hóa quặng chứa S và Cu tăng khoảng chừng 1 triệulần, giúp hoàn tan quặng chứa CuS và tạo HSO • Qúa trình được hoạt hóa bởi xử lí acid khởi đầu và oxy của không khí. • Dung dịch tuyển quặng chứa 0,75 - 2,2 g Cu / l -> Đồng được tách bằng cách tủa nhờ bổsung thêm sắt hay chiết bằng dung môi : CuSO + Fe -> Cu ↓ + FeSODung dịch sau giải quyết và xử lý sẽ được tái sử dụng lại để tuyển quặng. b. CÔNG NGHỆ TUYỂN QUẶNG URANIUM NHỜ VI SINH VẬT • Bản chất : không khác nhiều về công nghệ tiên tiến so với tuyển quặng đồng. • Quy trình : – Bơm nước đã được acid hóa vào vỉa quặng chứa uranium trải qua mũi khoang khaithác ( nguồn vào ) – Sau 3-4 tháng VK T.ferrooxidans sẽ từ từ oxy hóa sắt trong quặng thành Fe3 + – tạomuối chứa uranium tan trong dd khai thác là UOSO4. – Hút dịch này ra khỏi vỉa quặng, tách muối uranium từ dịch khai thác bằng pp trao đổiion hay chiết bằng dung môi. – Điển hình : sản xuất uranium ở Canada. Quá trình đổi khác và tích góp sắt kẽm kim loại nhờ vi sinh vậtTrong tự nhiên có nhiều nhóm vi sinh vật có năng lực đổi khác, phân tách và tích lũyKL -> làm sạch nước thải công nghiệp chứa muối KL nặng và tận dụng nguồn KLnày. a. Tạo dạng bay hơi của KL : triển khai pư Methyl hóa Hg, As, Se, và Fe tạo ra nhữngdạng hợp chất bay hơi chứa KL nặng ( Hg ) -> làm sạch đất, nước bị nhiễm bởi KLnặng. ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰCVI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD : VƯƠNG THỊ VIỆT HOAb. Tủa KL bên ngoài tế bào : dựa vào năng lực link cuả KL với những loại sản phẩm doVK tạo ra để tích góp chúng ở dạng cặn tủa hay bùn trong bồn chứa. • Vd : tạo tủa nhờ HS do VK kị khí khử sulphate ở bùn ao hồ, sông ngòi đầm lầy. SO + 8H -> HS + 4HC hất này sau đó được dùng để tủa KL. Hiện tượng này thường xảy ra ngoài tự nhiên, theo hình vẽ : Dựa vào hiện tượng kỳ lạ trên -> 2 mạng lưới hệ thống công nghệ tiên tiến được cho phép tách kl ở dạng sulphitetừ nước nhiễm kl • Hệ thống CN 1 quy trình tiến độ : VK khử sulphate + nước thải nhiễm KL + dinh dưỡng : vào bể cùng 1 lúc. Tạo tủa sulphite kl trong cùng mạng lưới hệ thống • Hệ thống CN 2 tiến trình : gia đình 1 : tạo khí HS nhờ VK khử sulphate gia đình 2 : tách kl ra khỏi nước thải bị nhiễm kl. c. Tạo phức KL ngoài tế bào : • Bản chất : dựa vào những nhóm VSV có năng lực tổng hợp 1 số phức chất đặc hiệu vớiFe, Mo, Va, Để tích góp cúng ở bên trong tế bào. • Gồm 2 gđ : Gđ1 : gắn KL lên mặt phẳng tế bào xảy ra nhanh gọn, không phụ thuộc vào vào năng lượngỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰCQuang năngVI SINH ĐẠI CƯƠNG GVHD : VƯƠNG THỊ VIỆT HOA Gđ2 : chuyển và tích góp KL vào bên trong tế bào, cần có mạng lưới hệ thống chuyển vận đặchiệu và tiêu tốn nguồn năng lượng ; thường xảy ra chậm và luôn ở trạng thái cân đối ion. Biopolymer • Biopolymer là tên gọi chung so với những đại phân tử xuất hiện trong khung hình sốngnhư nucleic acid, polysaccharide và lipid. • Đối tượng : polysaccharide, poly-β – oxybutyrate được tổng hợp trong cơ thểVSV khi điều kiện kèm theo ngoại cảnh trở nên không thuận tiện so với khung hình VSV vàkhi nguồn Cacbon không phải là yếu tố số lượng giới hạn sự tăng trưởng của chúng. a. Polycaccharide • Thực vật là nguồn phân phối đa phần, nhưng thành phần số lượng biến hóa theo khí hậu, gđ tăng trưởng và thời hạn thu hoạch, quy trình chế biến. • Con đường lên men VSV hoàn toàn có thể trấn áp được đặc thù thành phần số lượngpolysaccharide VSV được tạo ra, thường dùng glucose saccharose làm cơ chất. • Sản phẩm tạo ra là polysaccharide-là phân tử lớn nên thiên nhiên và môi trường lên men thường cóđộ nhớt cao, gây khó khăn vất vả cho việc phân phối oxy. • Ph thiên nhiên và môi trường biến hóa nhanh • Hạn chế : tốn nhiều nguồn năng lượng cho việc khuấy trộn môi trường tự nhiên lên men và quy trìnhthu nhận mẫu sản phẩm tạo ra khá phức tạp. • Một số CN sản xuất có gt ứng dụng : • Xanthan : qt lên men xanthomonas campestris trên mt chứa glucose, saccharose, tb, dịchhuyết thanh sữa. Dùng để tăng hiệu suất khai thác dầu mỏ nhờ năng lực kiểm soáttrạng thái tạo huyền phù, tạo gel, tạo độ nhớt rất tốt của nó. • Polytran : lên men sâu của nấm Sclerotium glucanium trên mt nước chiết ngô. Dùng đểổn định cặn bentonite trong giếng khoan dầu, tăng hiệu suất khai thác dầu. • Polycaccharide tổng hợp bởi Alcaligenes sp. : tạo được độ nhớt cao trong nước biểnhay dd muối và giữ đặc tính này khi ở nồng độ thấp và ở ttới 149 c -> dùng rộng rãitrong qt khoan dầu. b. Công nghệ sx polysaccharide VSVMục tiêu : • Tăng tốc độ tổng hợp và hiệu suất tạo polysaccharide • Cải biến polysaccharide tạo thành • Thay đổi đặc thù mặt phẳng của chủng VSVỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CÁC LĨNH VỰC
