Qua nội dung bài giảng Ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn môn Sinh học lớp 10 chương trình Chân trời sáng tạo được HOC247 biên soạn và tổng hợp giới thiệu đến các em học sinh, giúp các em tìm hiểu về Công nghệ vi sinh vật ... Để đi sâu vào tìm hiểu và nghiên cứu nội dung vài học, mời các em cùng tham khảo nội dung chi tiết trong bài giảng sau đây.
Tóm tắt lý thuyết
1.1. Cơ sở khoa học của việc ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn
Dựa vào đặc điểm có lợi của vi sinh vật, con người đã ứng dụng chúng vào thực tiễn trong nhiều lĩnh vực khác nhau (chế biến và bảo quản thực phẩm, nông nghiệp, y học,..). Dựa vào đặc điểm gây hại, con người đã tìm cách phòng tránh các bệnh do vi sinh vật gây ra (diệt vi sinh vật bằng các tác nhân vật lí, hoa học, chất kháng sinh).
Bảng 27.1. Cơ sở khoa học của các ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn
Dựa vào đặc điểm sinh trưởng, phát triển, sinh sản của vi sinh vật, con người đã khai thác, ứng dụng chúng vào nhiều lĩnh vực của đời sống nhằm tạo ra các sản phẩm có ích, an toàn và thân thiện với môi trường.
1.2. Một số ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn
a. Khái quát về ứng dụng của vi sinh vật trong thực tiễn
Với những đặc điểm và lợi thế của nó, vi sinh vật được ứng dụng rộng rãi và phổ biến trong đời sống thực tiễn hằng ngày của con người. Vi sinh vật được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, chế biến và bảo quản thực phẩm, bảo vệ môi trường, phát triển bền vững, trong y học... Những tiềm năng của vi sinh vật là rất lớn, cùng với sự tiến bộ của khoa học, con người ngày càng khai thác sâu, rộng những ứng dụng của vi sinh vật vào thực tiễn, nhằm nâng cao sức khoẻ và tạo môi trường sống thân thiện, an toàn.
b. Một số ứng dụng của vi sinh vật trong thực tiễn
Sản xuất phomat (cheese)
Phomat là sản phẩm được làm từ sữa (bò, dê, cừu,...) qua các bước sau:
+ Thanh trùng sữa ở 72 °C trong 15 giây.
+ Cấy vi khuẩn Lactococcus lactis và enzyme rennin. Vi khuẩn lactic lên men đường lactose tạo acid làm động tụ sữa. Enzyme rennin thuỷ phản k-cazein trong sữa làm cho protein đông vón. Thêm chất phụ gia CaCl, làm tăng khả năng kết tủa sữa.
+ Cắt cục vón, khuấy đều, để yên 10 – 30 phút, nâng nhiệt độ lên tới 49 – 54 °C. Rửa cục văn bằng nước Clo năm phần triệu để tách lactose. Khuấy đều cho đến khi cục vón chắc lại, cho vào khuôn nền, sau vài tuần thu được phomat.
Hình 27.1. Quy trình sản xuất phomat trong nhà máy
Sản xuất tương
Tương là món ăn dân dã, phổ biến ở Việt Nam. Một số loại tương nổi tiếng ở nước ta như tương Bần, tương Cự Đà, tương Nam Đàn, tương hột. Mỗi loại tương có những cách làm thủ công riêng, tạo nên hương vị đặc trưng cho từng loại. Hiện nay, tương đã được sản xuất theo quy trình công nghiệp. Có thể tóm tắt quá trình sản xuất tương như sau:
- Bước 1. Tạo chế phẩm enzyme từ nấm mốc: Ngâm gạo nếp khoảng 4 – 8 tiếng, nấu xôi, để nguội, dàn mỏng lên nong, để nhiễm nấm tự nhiên trong điều kiện 28 – 35 °C, độ ăm 50 – 60 %, thời gian 5 – 6 ngày (Nên dùng mốc trong phòng thí nghiệm như Aspergillus oryzae (mốc vàng hoa cau) để kiểm soát tốt quá trình tạo mốc). Chọn mốc có màu vàng và nâu vàng lục, loại bỏ những chỗ có mốc xanh, đen, hồng. Khi bào tử mốc đã mọc đều, đem phơi hoặc sấy khô, đóng gói, dán kín, cách ẩm để dùng dần.
- Bước 2. Chuẩn bị đậu tương: Đậu tương rửa sạch để ráo, sảy hoặc rang vàng. Nghiền hạt đậu tương bể làm đôi, làm sạch vỏ, đun sôi khoảng 40 – 60 phút, để nguội, cho vào chum ngâm nước khoảng 7 ngày. Lưu ý: Bước 1 và 2 làm đồng thời.
Hình 27.2. Quy trình sản xuất nước tương lên men
- Bước 3. Ủ tương (ngả tương): Cho chế phẩm enzyme từ nấm mốc vào chum chứa đậu tương, cho thêm muối ăn (khoảng 15 % lượng nước trong chum) để tương không bị thối. Để chum nơi có ánh nắng, khuấy đều mỗi buổi sáng, ủ trong vòng khoảng 60 – 100 ngày (có thể ngâm đến 2 năm, càng lâu tương càng ngon. Trong sản xuất công nghiệp, thời gian ủ tương là 10 – 14 ngày). Trong thời gian ủ tương, xảy ra quá trình thuỷ phân tinh bột và protein nhờ enzyme của nấm mốc Aspergillus oryzae.
Sản xuất chất kháng sinh
Chất kháng sinh chủ yếu được tạo ra do xạ khuẩn (chi Streptomyces), vi khuẩn (chi Bacillus) và nấm (chi Penicillium). Quá trình sản xuất chất . kháng sinh được tóm tắt như sau:
- Nhân giống: Chọn chủng giống vi khuẩn phù hợp, chọn môi trường nuôi cấy.
- Lên men 2 pha: Pha 1 là pha sinh trưởng, tính từ khi cấy giống vào thùng lên men đến khi sinh khối ngừng tăng lên. Pha 2 là pha sinh tổng hợp để tích tụ chất kháng sinh. Môi trường lên men phải đảm bảo đủ chất dinh dưỡng cho vi sinh vật, để đạt năng suất cao cần phải thêm tiền chất (ví dụ khi lên men penicillin người ta cho thêm phenylacetic là mạch bên của phân tử penicillin để giúp vi sinh vật tổng hợp thuận lợi hơn). Mặt khác, quá trình lên men cần đảm bảo các thông số như pH, nhiệt độ, độ thông khí và thời gian.
- Tách chiết: Tuỳ thuộc vào từng loại chất kháng sinh mà có phương pháp tách chiết sao cho phù hợp. Quá trình này thực hiện theo các bước sau: lọc tách sinh khối ⇒ tách chiết ⇒ đông khô ⇒ bột tinh sạch.
Hình 27.3. Quá trình sản xuất penicillin (Theo Gist-Brocades Capr
Sản xuất thuốc trừ sâu sinh học
- Thuốc trừ sâu vi sinh vật có nhiều ưu điểm so với thuốc trừ sâu hoá học như: không gây độc hại cho người và gia súc, không làm giảm đa dạng sinh học và không gây ô nhiễm môi trường, không ảnh hưởng đến chất lượng nông sản và thường có hiệu quả lâu dài. Tuy nhiên, thuốc có nhược điểm là hiệu lực chặm, phổ tác động hẹp.
- Dựa trên các độc tố của vi sinh vật gây hại cho côn trùng, con người đã nghiên cứu và sản xuất các loại thuốc trừ sâu như: chế phẩm Bacillus thuringiensis, chế phẩm Beauveria, chế phẩm Metarhizium,.. Chế phẩm Bacillus thuringiensis được sản xuất từ vi khuẩn Bacillus thuringiensis. Vi khuẩn Bacillus thuringiensis sinh ra bốn loại độc tố, gồm ngoại độc tố a (phospholipara C), B (độc tố bền nhiệt), Y (độc tố tan trong nước) và nội đọc tổ 6 (còn gọi là tinh thể độc) có thể diệt côn trùng gây hại hiệu quả.
- Chế phẩm Bacillus thuringiensis được sản xuất bằng phương pháp lên men chìm, theo quy trình: (1) Chuẩn bị giống vi khuẩn; (2) Nhân giống cấp 1, cấp 2; (3) Lên men; (4) Li tâm để thu sinh khối; Phối trộn phụ gia và đóng gọi sản (5) Sấy, nghiền sinh khối vi khuẩn; (6) Phối trộn phụ gia và đóng gói sản phẩm.
Xử lí nước thải
Hình 27.4. Quy trình sản xuất chế phẩm Bacillus thuringiensis
- Quá trình nghiên cứu, phát triển thuốc trừ sâu Bacillus thuringiensis tại Việt Nam bắt đầu từ năm 1973, đến nay đã thu được nhiều thành tựu quan trọng. Hiện nay, bộ sưu tập thuốc trừ sâu Bacillus thuringiensis của Việt Nam là một trong những bộ sưu tập lớn trên thế giới với hơn 3 500 chủng phân lập tại Việt Nam, trong đó có 114 chủng kháng nguyên chuẩn quốc tế được dùng trong sản xuất 78 kit huyết thanh. Một số chế phẩm nổi bật như: chế phẩm Bacillus thuringiensis thế hệ mới, chế phẩm Bacillus thuringiensis diệt bọ gậy,..
- Quá trình xử lí nước thải thường trải qua 3 cấp: cấp 1 (lí học), cấp 2 (sinh học), cấp 3 (hoá học). Xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học chủ yếu dựa vào vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh (các chi Pseudomonas, Zoogloea, Achromobacter) và vi khuẩn nitrat hoá (các chi Nitrosomonas, Nitrobacter). Chúng chuyển hoá các chất hữu cơ gây ô nhiễm thành các chất vô cơ, chất khí đơn giản và nước. Có hai tính và bể UASB nhóm phương pháp sinh học dùng trong xử lí nước thải:
Hình 27.5. Xử lí nước thải theo phương pháp bùn hoạt tính
+ Phương pháp xử lí sinh học hiểu khí: xử lí bang bùn hoạt tính, hồ hiếu khí, bể phản ứng theo mẻ, quả trình tiêu huỷ hiếu khí, lọc nhỏ giọt, đĩa quay sinh học, bể lọc sinh học.
+ Phương pháp xử lí sinh học yểm khí (kị khí): xử lí bàng hồ yếm khí, bể UASB (Upflow Anearobic Sludge Blanket – bể xử lí sinh học dòng chảy ngược), bể lọc yếm khi, lọc trên giá mang hữu cơ.
Hình 27.6. Xử lí nước thải bằng bể UASB
| Vi sinh vật được ứng dụng rộng rãi và phổ biến trong thực tiễn, từ các hoạt động sống hằng ngày của người dân (muối dưa, cà, làm sữa chua, giấm, nấu rượu), đến các hoạt động sản xuất nông nghiệp, công nghiệp (thuốc trừ sâu, phân bón vi sinh vật, sản xuất cồn,..), trong y học (thuốc kháng sinh, vaccine) và trong bảo vệ môi trường (xử lí rác thải, nước thải,...). |
Bài tập minh họa
Bài 1.
Để bảo quản rau, củ, quả dùng dần vào những tháng trái vụ hoặc khi thời tiết khắc nghiệt, người nông dân thường dùng biện pháp muối chua (lên men lactic). Vì sao khi muối chua, thực phẩm không bị các vi sinh vật khác phân huỷ và có thể bảo quản được lâu hơn?
Phương pháp giải:
Muối chua thực phẩm làm tăng pH trong dung dịch muối chua do các vi sinh vật lactic sinh ra acid lactic.
Lời giải chi tiết:
Khi muối chua làm tăng pH trong dung dịch nên sẽ làm ức chế các vi sinh vật khác nên thực phẩm sẽ bị kéo dài được thời gian bị phân hủy, giúp bảo quản thực phẩm được lâu hơn
Bài 2.
Trình bày cơ sở khoa học của việc ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn.
Phương pháp giải:
Vi sinh vật có khả năng tổng hợp và phân giải các chất phức tạp thành các chất đơn giản, cùng với đó là khả năng tiết enzyme, tiết kháng sinh và sự phụ thuộc vào các yếu tố sinh trường nên được con người ứng dụng vào thực tiễn.\
Lời giải chi tiết:
Cơ sở khoa học của việc ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn
- Khả năng phân hủy các chất hữu cơ
- Khả năng tổng hợp các chất hữu cơ, tiết kháng sinh giúp tiêu diệt vi sinh vật khác hoặc các loại côn trùng.
- Là vector chuyển gene hoặc là kháng nguyên
- Các yếu tố ảnh hưởng đến các hoạt động của vi sinh vật
Luyện tập Bài 27 Sinh học 10 CTST
Sau bài học này, học sinh sẽ nắm được:
- Trình bày được cơ sở khoa học của việc ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn.
- Trình bày được một số ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn (sản xuất và bảo quản thực phẩm, sản xuất thuốc, xử lí môi trường...).
3.1. Trắc nghiệm Bài 27 Sinh học 10 CTST
Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Sinh học 10 Chân trời sáng tạo Bài 27 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết.
-
- A. Chúng có thể sinh sản nhanh chóng.
- B. Chúng sống trong đất.
- C. Chúng có thể là mầm bệnh.
- D. Chúng cần các chất dinh dưỡng phức tạp
-
- A. Chất hoạt hóa plasminogen mô
- B. Chất hoạt hóa huyết tương mô
- C. Vùng tuyến tụy
- D. Chất hoạt hóa tuyến ức-tuyến tụy
-
- A. Nấm men
- B. Vi khuẩn
- C. Động vật nguyên sinh
- D. Tảo
Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!
3.2. Bài tập SGK Bài 27 Sinh học 10 CTST
Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Sinh học 10 Chân trời sáng tạo Bài 27 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.
Mở đầu trang 130 SGK Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Hình thành kiến thức mới 1 trang 130 Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Hình thành kiến thức mới 2 trang 130 Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Hình thành kiến thức mới 3 trang 132 Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Hình thành kiến thức mới 4 trang 132 Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Luyện tập 1 trang 133 Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Luyện tập 2 trang 133 Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Hình thành kiến thức mới 6 trang 134 Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Vận dụng trang 134 Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải Bài tập 1 trang 134 SGK Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải Bài tập 2 trang 134 SGK Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài 27.1 trang 82 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài 27.2 trang 82 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài 27.3 trang 82 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài 27.4 trang 83 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài 27.5 trang 83 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài 27.6 trang 83 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài 27.7 trang 83 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài 27.8 trang 83 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài 27.9 trang 83 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài 27.10 trang 84 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài 27.11 trang 84 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài 27.12 trang 84 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài 27.13 trang 84 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài 27.14 trang 84 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài 27.15 trang 84 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài 27.16 trang 84 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài 27.17 trang 84 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài 27.18 trang 84 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài 27.19 trang 84 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Giải bài 27.20 trang 84 SBT Sinh học 10 Chân trời sáng tạo - CTST
Hỏi đáp Bài 27 Sinh học 10 CTST
Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Sinh học HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!
Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!
-- Mod Sinh Học 10 HỌC247
