Bài giảng Vi sinh thực phẩm - Chương 3: Các quá trình sinh lý của vi sinh vật

QUÁ TRÌNH SINH LÝ CỦA VI SINH VẬT Chương III: Các quá trình sinh lý của vi sinh vật I. QUÁ TRÌNH DINH DƯỠNG I. QUÁ TRÌNH DINH DƯỠNG  Nguồn dinh dưỡng của vi sinh vật • Nitơ: nitơ hữu cơ, nitơ vô cơ • Carbon: chất hữu cơ, CO2 • Các chất khác: chất khóang, chất sinh trưởng. I. QUÁ TRÌNH DINH DƯỠNG  Oxy : yếm khí, hiếu khí, tùy tiện  Năng lượng : ánh sáng, ATP  Nhiệt độ : nóng, ấm, lạnh  pH : acid, trung tính, baz I. QUÁ TRÌNH DINH DƯỠNG - Cơ chế hấp thụ chất dinh dưỡng • Thẩm thấu bị động Màng ngoài Màng trong I. QUÁ TRÌNH DINH DƯỠNG - Cơ chế hấp thụ chất dinh dưỡng • Chuyển vận nhóm Màng ngoài Màng trong S S SSS S Enzym-2 Enzym-2 Enzym-2 Enzym-2 S HPr - HPrP PS Enzym-1 + PEP I. QUÁ TRÌNH DINH DƯỠNG - Cơ chế hấp thụ chất dinh dưỡng • Khuyếch tán xúc tiến Màng ngoài Màng trong I. QUÁ TRÌNH DINH DƯỠNG - Cơ chế hấp thụ chất dinh dưỡng • Chuyển vận chủ động Màng ngoài Màng trong ATP ADP+P i I. QUÁ TRÌNH DINH DƯỠNG - Cơ chế hấp thụ chất dinh dưỡng Thẩm thấu bị động Chuyển vận nhóm Khuyếch tán xúc tiến Chuyển vận chủ động Màng ngoài Màng trong Màng ngoài Màng trong S S SSS S Enzym-2 Enzym-2 Enzym-2 Enzym-2 S HPr - HPrP PS Enzym-1 + PEP Màng ngoài Màng trong Màng ngoài Màng trong ATP ADP+P i I. QUÁ TRÌNH DINH DƯỠNG - Sơ đồ trao đổi chất của vi sinh vật TẾ BÀO VI SINH VẬT CÁC SẢN PHẨM CỦA QUÁ TRÌNH TRAO ĐỔI NĂNG LƯỢNG CÁC SẢN PHẨM DỊ HÓA SỰ TĂNG SINH KHỐI CHẤT DỰ TRỮ CÁC CHẤT DINH DƯỠNG Sự trao đổi năng lượng Sự dị hóa Tái tổng hợp Trao đổi xây dựng Sự dinh dưỡng II. QUÁ TRÌNH HÔ HẤP - Hô hấp yếm khí - Hô hấp hiếu khí - Vi sinh vật • Yếm khí • Yếm khí tùy tiện • Hiếu khí • Vi hiếu khí Clostridium Bacillus III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VI SINH VẬT - Yếu tố vật lý  Nhiệt độ S ự s in h tr ư ở n g III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VI SINH VẬT - Yếu tố vật lý  Nhiệt độ Nhoùm vi sinh vaät Thöôøng gaëp tomin t o opt t o max Vi sinh vaät öa laïnh (psychrophyle) Vi sinh vaät soáng ôû caùc bieån phía baéc, ñaát baéc cöïc 0oC 5 –10oC 20 –30oC Vi sinh vaät öa aám ( mesophyle) Ñaïi ña soá caùc loaïi vi khuaån, naám ôû moïi nôi 3oC 20 –35oC 45 –50oC Vi sinh vaät öa noùng (thermophyle) Thöôøng gaëp trong caùc suoái nöôùc noùng 0oC 50 –60oC 80oC III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VI SINH VẬT - Yếu tố vật lý  Nhiệt độ oC oF Taùc ñoäng ñeán vi sinh vaät 121 250 Nhieät hôi nöôùc tieâu dieät hoaøn toaøn vi sinh vaät vaø baøo töû trong voøng 15 – 20 phuùt 116 240 Nhieät hôi nöôùc tieâu dieät hoaøn toaøn vi sinh vaät vaø baøo töû trong voøng 30 – 40 phuùt 110 230 Nhieät hôi nöôùc tieâu dieät hoaøn toaøn vi sinh vaät vaø baøo töû trong voøng 60 – 80 phuùt 100 212 Nhieät ñoä soâi cuûa nöôùc coù khaû naêng tieâu dieät teá baøo dinh döôõng nhöng khoâng tieâu dieät ñöôïc baøo töû 82 – 93 179 – 200 Teá baøo ñang phaùt trieån cuûa vi khuaån, naám men, naám moác bò tieâu dieät hoaøn toaøn 62 – 82 151 – 180 Caùc vi sinh vaät öa nhieät vaãn phaùt trieån ñöôïc 60 – 77 140 – 171 Pasteur hoùa, tieâu dieät phaàn lôùn vi sinh vaät gaây beänh trong söõa, nöôùc quaû, tröø baøo töû cuûa chuùng 16 – 38 61 – 100 Caùc loaøi naám men, naám sôïi, vi khuaån phaùt trieån maïnh 10 – 16 50 – 61 Caùc loaøi öa laïnh phaùt trieån maïnh 0 32 Caùc loaøi vi sinh vaät ngöøng phaùt trieån III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VI SINH VẬT - Yếu tố vật lý  Tia bức xạ Loïai bức xạ Böôùc soùng Taùc duïng Tia töû ngoïai 136 – 3200Ao - Vi sinh vaät cheát hoaëc ñoät bieán Tia böùc xaï ion hoùa (X, R) 136 – 1000Ao - Vi sinh vaät cheát hoaëc ñoät bieán Tia dieät khuaån 2000 – 2950Ao - Dieät khuaån phoøng baûo quaûn Aùnh saùng ban ngaøy 4000 – 8000Ao -Laø naêng löôïng cuûa VSV coù maøu -Tieâu dieät 1 phaàn VSV khoâng maøu III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VI SINH VẬT - Yếu tố vật lý  Áp suất thẩm thấu - Ưa mặn: Enterobacteria, Pseudomonas,.. - Không ưa mặn: Halococcus morrhueae, Staphylococcus,.. III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VI SINH VẬT - Yếu tố vật lý  Độ ẩm STT Nhoùm vi sinh vaät Aw min 1 Phaàn lôùn vi khuaån G- 0,97 2 Phaàn lôùn vi khuaån G+ 0,90 3 Phaàn lôùn naám men 0,88 4 Phaàn lôùn naám sôïi 0,80 5 Vikhuaån öa maën 0,75 6 Moät soá naám sôïi khaùc 0,60 III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VI SINH VẬT - Yếu tố hóa học  pH III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VI SINH VẬT - Yếu tố hóa học  pH pH 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Vi sinh vaät thöïc phaåm Naám moác Naám men Vi khuaån lactic Staphyloccocus aureus Acetobacer sp. E. Coli Clostridium botulinum Bacillus cereus Vibrio sp. III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VI SINH VẬT - Yếu tố hóa học  Chất độc và chất diệt khuẩn Ester, alcol, dd NaOH yếu. Muối kim loại nặng, Zn, acid, formalin HNO3, Cl2, KMnO4, Glycerin, đường, muối (tăng nồng độ) III. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VI SINH VẬT - Yếu tố sinh học  Hiện tượng cộng sinh : khi hai sinh vật cùng chung sống hòa bình, sinh vật này hữu ích cho sinh vật kia lại.  Hiện tượng đối kháng (hoại sinh) : khi hai sinh vật tiêu diệt lẫn nhau.  Hiện tượng ký sinh: sinh vật này sống dựa vào sinh vật kia, hút chất dinh dưỡng của sinh vật kia để nuôi sống mình III. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG - Sức nóng khô + Tủ sấy: 1600 trong 2h, 1800C trong 30 phút + Đốt qua lửa - Sức nóng ướt + Đun sôi trong nước + Phương pháp Pasteur + Phương pháp Tyndal + Hơi nước bảo hòa III. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG - Sức nóng ướt III. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG - Sức nóng khô III. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG - Phương pháp lọc + Sử dụng màng lọc + Thời gian lọc : max. 30 phút - Tia diệt khuẩn + Tia tử ngọai + Tia Rơnghen + Tia Gamma III. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG - Phương pháp lọc III. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG - Chất hóa học + dd Br 1%, HgCl2 0,1%, cồn, AgNO3 0,05%,..: đ/v hạt + Phenol: sát trùng dụng cụ bị nhiễm bẩn. Hoạt tính tăng khi có mặt muối. Không tác dụng lên bào tử. + Ancohol: etanol: sát trùng ngoài da. Không tác dụng với bào tử. Tác dụng tăng theo trọng lượng phân tử. + Iod: diệt tất cả các loài vi khuẩn và bào tử. Sát trùng da, tẩy uế nước và không khí. + Bạc: diệt khuẩn mạnh III. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG - Chất hóa học TT Loaïi Ví duï Noàng ñoä (%) Vi khuaån Baøo töû vi khuaån Naám baäc cao Virut 1 Alcol Etylic 70 + - + + Izopropylic 70 - 90 + - + - 2 Aldehyde Formaldehyde 1 - 8 + + + + III. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG St t Hoùa chaát Max VSV bò taùc ñoäng Thöïc phaåm 1 Acid benzoic, caùc benzoat 0,1% Naám men, naám moác Margarine, ñoà chua, nöôùc quaû 2 Acid sorbic, caùc sorbat 0,2% Naám moác Phomai, siro, baùnh ngoït, tröùng 3 Acid propionic, caùc propionat 0,32% Naám moác Baùnh mì, baùnh ngoït, moät soá loaïi phomai 4 Parabens 0,1% Naám men, moác Nöôùc quaû, ñoà chua, baùnh 5 SO2, sulfit 200– 300ppm Caùc loaøøi VSV Maät ræ, traùi caây saáy, moâi tröôøng 6 Etylen, propylen oxid 700ppm Naám men, naám moác Caùc loaïi haït 7 Nisin 1% Vi khuaån lactic, Clostridium Thòt 8 Natri nitrit 120ppm Clostridium, naám moác Thòt IV. DI TRUYỀN VÀ BIẾN DỊ DI TRUYỀN NHÂN ĐÔI GEN ADN ARNtt Polypeptide Sao mã Giải mã Transcription Translation IV. DI TRUYỀN VÀ BIẾN DỊ DI TRUYỀN ĐỘT BIẾN Đọan gen gốc Đột biến điểm Đột biến đọan V. QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN Colony forming units colony V. QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN Sinh trưởng trong môi trường nuôi cấy tĩnh Time lag log Cân bằng động Tử vong Sinh khối VSV V. QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN Sinh trưởng kép Time lag log Cân bằng động Tử vong lag log Sinh khối VSV V. QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN Sinh trưởng liên tục Time Sinh khối VSV V. QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN Sinh trưởng liên tục: Hệ thống Chemostat V. QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN Sinh trưởng liên tục: Hệ thống Bioreactor