Microbiology

1. Chöông 4: Söï chuyeån hoùa caùc chaát trong thieân nhieân nhôø vi sinh vaät.
........................................................................................................................................
CHÖÔNG 4
SÖÏ CHUYEÅN HOÙA
CAÙC CHAÁT TRONG THIEÂN NHIEÂN
NHÔØ VI SINH VAÄT
4.1. SÖÏ PHAÂN BOÁ VI SINH VAÄT TRONG THIEÂN NHIEÂN
1 4.1.1. Vi sinh vaät trong khoâng khí
Khoâng khí khoâng phaûi laø moâi tröôøng thích hôïp cho vi sinh vaät phaùt
trieån, do ngheøo chaát dinh döôõng, luoân bò aùnh saùng maët trôøi chieáu vaøo,
ñoä aåm luoân thay ñoåi. Tuy nhieân trong khoâng khí luoân coù nhieàu teá baøo
vaø baøo töû vi sinh vaät töø nhieàu nguoàn goác khaùc nhau ñi vaøo. Cuï theå laø:
- Töø buïi: ñaát bò gioù cuoán vaøo khoâng khí taïo thaønh buïi mang theo vi
sinh vaät.
- Töø ngöôøi vaø ñoäng vaät: laø nguoàn ñöa vi sinh vaät gaây beänh vaøo
khoâng khí moät caùch nhieàu nhaát vaø nguy hieåm nhaát.
- Töø chieán tranh.
- Töø saûn xuaát coâng nghieäp vaø saûn xuaát noâng nghieäp.
- Thieân tai (nöôùc bieån, luït, ñoäng ñaát..)
Soá löôïng vaø thaønh phaàn vi sinh vaät trong khoâng khí phuï thuoäc vaøo
nhieàu yeáu toá khaùc nhau:
- Khí haäu: löôïng vi sinh vaät phaùt trieån nhieàu nhaát laø muøa heø
.................................................................................................................................................................
71

2. Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
- Thôøi tieát: phuï thuoäc vaøo caùc yeáu toá cuï theå nhö möa, gioù, tuyeát.
- Ñòa lyù: neáu ôû gaàn khu quoác loä thì maät ñoä vi sinh vaät cao hôn raát
nhieàu. Ngoaøi ra coøn phuï thuoäc vaøo ñoä cao, ôû vuøng nuùi hay bieån,
ôû vuøng khí haäu nhieät ñôùi hay oân ñôùi,..
- Phuï thuoäc vaøo hoïat ñoäng soáng cuûa con ngöôøi.
Phöông phaùp choáng nhieãm vi sinh vaät khoâng khí ñoái vôùi coâng ngheä
saûn xuaát thöïc phaåm:
- Saûn phaåm thöïc phaåm, daây chuyeàn saûn xuaát thöïc phaåm caàn ñöôïc
caùch ly.
- Ñaûm baûo cho phoøng cheá bieán vaø baûo quaûn phaûi thoâng thoùang.
- Traùnh tieáp xuùc vôùi ngöôøi beänh.
4.1.2. Heä vi sinh vaät ñaát
5 Ñaát laø moâi tröôøng thuaän lôïi cho nhieàu vi sinh vaät phaùt trieån vì lyù do
sau:
- Ñaát chöùa ñaày ñuû nguoàn dinh döôõng ñeå cung caáp cho vi sinh vaät.
- Tia phoùng xaï khoâng ñi qua beà maët ñaát. Vi sinh vaät coù theå yeân taâm
cö nguï trong ñaát
- Ñaát coù ñuû ñoä aåm ñeå vi sinh vaät coù theå phaùt trieån.
6 Löôïng vi sinh vaät coù trong ñaát khoâng ñoàng ñeàu, ôû moãi khu vöïc ñeàu
coù söï phaân boá vi sinh vaät khaùc nhau, taïi moãi taàng trong loøng ñaát
cuõng khaùc nhau. Ví duï: ÔÛ ñoä saâu 10 - 20cm so vôùi beà maët laø nôi coù
nhieàu vi sinh vaät. ÔÛ ñoä saâu 30 cm: soá vi sinh vaät giaûm. Coøn ôû ñoä
saâu 4 – 5 m coù raát ít vi sinh vaät coù khaû naêng phaùt trieån.
4.1.3. Heä vi sinh vaät nöôùc
Nöôùc coù khaû naêng hoøa tan nhieàu chaát höõu cô vaø muoái khoaùng,
chính vì vaäy nöôùc cuõng laø nôi cö nguï cuûa nhieàu loaïi vi sinh vaät. Vi sinh vaät
.................................................................................................................................................................
72

3. Chöông 4: Söï chuyeån hoùa caùc chaát trong thieân nhieân nhôø vi sinh vaät.
........................................................................................................................................
ñöôïc ñöa ñeán nöôùc qua nhieàu nguoàn, nhö: ñaát, buïi, möa, nöôùc ngaàm. Soá
löôïng vaø thaønh phaàn vi sinh vaät thaáy trong nöôùc mang ñaëc tröng vuøng ñaát
maø nöôùc ñi qua.
4.1.3.1. Heä vi sinh vaät cuûa caùc nguoàn nöôùc
Ñoái vôùi nöôùc maùy ñaõ ñöôïc xöû lyù sô boä, löôïng vi sinh vaät chæ taêng
leân khi ñöôøng oáng hoûng hay bò rong reâu baùm vaøo.
Trong nöôùc ngaàm coù ít vi sinh vaät. Khi chaûy qua nhieàu taàng ñaát löôïng
vi sinh vaät trong nöôùc ngaàm bò giöõa laïi, do ñoù ít daàn.
Nöôùc khí quyeån (möa, tuyeát) coù chöùa raát ít vi sinh vaät. Khi trôøi baét
ñaàu möa hoaëc luùc tuyeát môùi rôi, thì nöôùc khí quyeån mang theo phaàn lôùn vi
sinh vaät coù trong khoâng khí. Löôïng vi sinh vaät naøy seõ giaûm daàn, bôûi
khoâng khí saïch daàn.
Trong baêng coù chöùa ít vi sinh vaät. Bôûi vì nhieät ñoä trong baêng thaáp,
neân vi sinh vaät khoù phaùt trieån .
Nöôùc beà maët nhö ao hoà soâng bieån thì laïi chöùa nhieàu vi sinh vaät. Vì
ôû ñieàu kieän nhieät ñoä aám aùp, ñoä aåm cao thì vi sinh vaät phaùt trieån maïnh.
4.1.3.2. Yeâu caàu nöôùc duøng
Nöôùc duøng khoâng chöùa vi sinh vaät gaây beänh. Toång löôïng vi sinh vaät
hieáu khí phaûi nhoû hôn 100 khuaån laïc trong 1ml. Khoâng ñöôïc chöùa E.coli.
4.2. CHUYEÅN HOÙA CAÙC HÔÏP CHAÁT HÖÕU CÔ CHÖÙA NITÔ
4.2.1. Chu trình chuyeån hoùa hôïp chaát höõu cô chöùa Nitô trong
thieân nhieân
Söï chuyeån hoùa naøy ñoùng vai troø quan troïng ñoái vôùi caây xanh (giuùp vi
sinh vaät haáp thuï Nitô).
7 Taùc duïng trong coâng nghieäp thöïc phaåm:
+ Phaân huûy hôïp chaát chöùa nhieàu Nitô trong quaù trình laøm nöôùc
maém, laøm töông, laøm phomat
+ Gaây hö hoûng ñoái vôùi caùc saûn phaåm giaøu Protein (thòt caù söõa)
.................................................................................................................................................................
73

4. Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
4.2.1.1. Caùc quaù trình chuyeån hoùa:
Bao goàm caùc quaù trình chuû yeáu sau:
- Quaù trình amon hoùa
- Quaù trình nitrat hoùa
+ Quaù tình phaûn nitrat hoùa
+ Quaù trình coá ñònh nitô phaân töû
Ngoaøi ra coøn coù quaù trình: ñoàng hoùa amoân, khöû dò hoùa, khöû ñoàng
hoùa nitrat
4.2.1.2. Quaù trình voâ cô hoùa (amoân hoùa)
4.2.1.2.1. Quaù trình amoân hoùa ureâ
Döôùi taùc duïng cuûa urease do caùc Ure bacterium (thuoäc hoï Cocoacal, Bacilaccae,
vd: Proteus, Yersina,..) ureâ bò phaân huûy thaønh NH3, CO2 vaø H2O. Quaù trình
naøy dieãn ra nhö sau:
4.2.1.2.2. Amoân hoùa Protein
Cô chaát cuûa quaù trình naøy laø protein. Ñaây laø loaïi chaát coù nhieàu trong
xaùc ñoäng vaät. Quaù trình amoân hoùa protein coù yù nghóa raát lôùn ñoái vôùi
noâng nghieäp vaø coâng nghieäp thöïc phaåm. Ñaây laø quaù trình voâ cô hoùa
protein trong ñoù coù söï phaân giaûi protein keøm theo söï taïo thaønh caùc acid
amin. Caùc acid amin naøy ñöôïc vi sinh vaät tieáp tuïc söû duïng hoaëc seõ bò
phaân giaûi tieáp theo nhöõng con ñöôøng khaùc nhau ñeå sinh ra amoniac, CO2
vaø caùc saûn phaåm trung gian khaùc.
Caùc vi sinh vaät thöôøng tham gia quaù trình naøy:
- Vi khuaån hieáu khí: Bac.mycoides, Bac.prodigiosum, Bac.mesentericus, Bac.megatherium,
Bac.subtilis, Pseudomonas fluorescens
.................................................................................................................................................................
74
H2N
C
H2N
O + 2H2O
HO
C
HO
O + NH3
(NH4)2CO3 2NH3 + CO2 + H2O

5. Chöông 4: Söï chuyeån hoùa caùc chaát trong thieân nhieân nhôø vi sinh vaät.
........................................................................................................................................
- Vi khuaån hoâ haáp tuøy tieän: Proteus vulgaris, Escherichia coli
- Vi khuaån yeám khí: Clostridium putrifiicium, Clostridium sporogenes
- Naám: Penicillin, Aspergillus, Mucor
Cô cheá phaân giaûi: caùc vi sinh vaät saûn sinh ra protease, peptidase laø
nhöõng enzym coù khaû naêng phaân huûy protein thaønh caùc acid amin
2 2 2H O H O H O
Protein Pepton Polypeptide acid amine→ → →
Sau ñoù acid amin seõ ñöôïc khueách taùn vaøo teá baøo vi sinh vaät vaø
ñöôïc deamin hoùa ñeå hoøan thaønh NH3 vaø caùc hôïp chaát höõu cô töông öùng
(acid höõu cô, röôïu; ví duï: acid formic, acid acetic, izoamylic vaø caùc hôïp chaát
höõu cô khaùc)
YÙ nghóa cuûa quaù trình
- Söû duïng laøm nguoàn thöùc aên Nitô, ñeå xaây döïng cô theå (acid amin)
- Söû duïng laøm nguoàn thöùc aên Nitô vaø nguoàn naêng löôïng (hieän
tuôïng thoái röõa)
YÙ nghóa thöïc teá:
- Ñoùng vai troø quan troïng trong quaù trình chuyeån hoùa ñaát, laøm cho ñaát
troàng theâm phì nhieâu.
- Öùng duïng trong saûn xuaát nöôùc maém, töông, chao, phomat.
- Coù khaû naêng gaây hö hoûng nhieàu daïng protein.
4.2.1.3 Quaù trình Nitrat hoùa
Trong quaù trình naøy NH3 vaø caùc muoái NH4
+
bò phaân giaûi thaønh acid nitric
vaø caùc muoái daïng NO
3-
8 Cô cheá cuûa quaù trình:
*Giai ñoaïn 1: caùc vi sinh vaät Nitrosomonas, Nitrosospira oxy hoùa NH4
+
thaønh NO2
-
2NH3 + 3O2
→ 2HNO2 + 2H2O + Q
.................................................................................................................................................................
75

6. Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
*Giai ñoaïn 2 : Nitrobacter oxy hoùa NO2
-
thaønh NO3
-
2HNO2 + O2
→ 2HNO3 + Q
CO2 + Q → HCHO +H2O
Vi khuaån söû duïng naêng löôïng ñeå bieán CO2 thaønh hôïp chaát höõu cô.
9 YÙ nghóa cuûa quaù trình:
• Trong noâng nghieäp:
- Taïo thöùc aên cho caây troàng do caùc hôïp chaát nitô raát thích hôïp ñoái vôùi
caây xanh. Haøng naêm vi khuaån nitrat tích luõy ñöôïc khoaûng 300kg nitrat
treân moãi ha ñaát. Loaïi vi khuaån naøy thöôøng gaëp trong moïi loaïi ñaát
ngoaïi tröø trong ñaát chua coù pH döôùi 6.
- Phaân huûy ñaù nuùi (do acid nitrit), phaân huûy töôøng gaïch.
4.2.1.4. Quaù trình phaûn Nitrat hoùa
Ñaây laø quaù trình khöû Nitrat maø saûn phaåm cuoái cuøng taïo thaønh laø
Nitô phaân töû.
4.2.1.4.1. Quaù trình phaûn nitrat hoùa tröïc tieáp:
Caùc loaïi vi sinh vaät gaây neân quaù trình phaûn Nitrat hoùa tröïc tieáp
Chromobacterium denitrificans, Achromobacter stutzeri, Pseudomonas fluorescens
Coù theå xaûy ra theo 3 tröôøng hôïp:
+ Khöû acid nitric thaønh acid nitrô HNO3 + 2[H] → HNO2 +H2O
+ Khöû Nitrat thaønh NH3 : HNO3 + 8[H ] → NH3 +3H2O
+ Khöû HNO3 thaønh N2 : 2HNO3
→ 2HNO2
→ N2
VD: C6H12O6 + 4HNO3
→ 6CO2 + 6H2O + N2 + Q (döôùi taùc duïng cuûa dehydrogenase)
YÙ nghóa cuûa quaù trình:
+ Laøm thieät haïi Nitô trong ñaát
.................................................................................................................................................................
76

7. Chöông 4: Söï chuyeån hoùa caùc chaát trong thieân nhieân nhôø vi sinh vaät.
........................................................................................................................................
+ Trong thöïc phaåm: Laøm laïp xöôûng, xuùc xích, daêm boâng (taïo maøu
ñoû hoàng trong thòt)
4.2.1.4.2. Quaù trình phaûn Nitrat hoùa giaùn tieáp
Trong quaù trình naøy vi sinh vaät taùc duïng giaùn tieáp taïo thaønh acid nitrô
+ acidamin + amit. Khoâng coù yù nghóa ñoái vôùi noâng nghieäp
4.2.1.5. Quaù trình coá ñònh Nitô phaân töû
Trong thöïc teá caây troàng caàn moät löôïng nitô raát lôùn. Neáu nhö troâng
chôø vaøo löôïng phaân boùn cung caáp cho ñaát thì raát khoù cung caáp ñuû cho
caây troàng. Qua quaù trình phaân giaûi cuûa vi sinh vaät ñoái vôùi caùc chaát höõu
cô moät löôïng nitô lôùn ñöôïc cung caáp cho ñaát – ñoù laø quaù trình amon hoùa
coøn goïi laø quaù trình thoái röõa. Ngöôïc laïi, quaù trình phaûn nitrat hoùa laïi khöû
nitrat thaønh nitô phaân töû. Ñaây laø quaù trình gaây toån thaát nitô cuûa ñaát. Buø
laïi, quaù trình coá ñònh nitô khoâng khí laø quaù trình chuyeån hoùa nitô phaân töû
thaønh caùc hôïp chaát chöùa nitô, laøm giaøu theâm nguoàn nitô cho ñaát.
Nitô chieám khoaûng 78,16% theo theå tích khoâng khí. Ngöôøi ta ñaõ tính ra
raèng, xung quanh traùi ñaát chöùa khoaûng 4.10
15
taán nitô. Soá löôïng naøy ñuû
ñeå thoûa maõn nhu caàu cuûa caây troàng. Chính vì vaäy vai troø cuûa caùc vi
sinh vaät coù khaû naêng coá ñònh nitô coù moät yù nghóa raát quan troïng ñoái
vôùi noâng nghieäp. Neáu bieát söû duïng nguoàn vi sinh vaät naøy, ta seõ tieát
kieäm ñöôïc löôïng lôùn phaân boùn cho caây troàng.
4.2.1.5.1. Vi khuaån noát saàn
Chuûng ñaàu tieân laø Bacillus radicicola ñöôïc M.W. Beijerinck (Haø lan) phaân
laäp vaøo naêm 1888. Vi khuaån naøy ñöôïc xeáp vaøo moät chi rieâng laø chi
Rhizobiu. Ñeán nay ñaõ tìm ñöôïc khoaûng 11.000 loaøi. Trong ñoù ñaõ chöùng minh
ñöôïc laø 1200 loaøi coù khaû naêng taïo thaønh noát saàn vaø 133 loaøi khoâng
coù khaû naêng taïo noát saàn. Caùc vi khuaån naøy coù ñaëc ñieåm:
- Khi coøn non coù khaû naêng di ñoäng nhôø tieân mao, laø nhöõng teá baøo
hình que, khaû naêng baét maøu ñoàng ñeàu. Khi giaø trôû neân baát ñoäng,
.................................................................................................................................................................
77

8. Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
luùc naøy teá baøo trôû neân baét maøu töøng ñoaïn. Thöôøng söû duïng
thuoác nhuoäm anilin ñeå nhuoäm maøu.
- Trong moâi tröôøng ñaëc khuaån laïc trôn, boùng nhaày, voâ maøu
- Coù khaû naêng ñoàng hoùa nhieàu nguoàn C, nhieàu aminoacid, pepton.
- Coù khaû naêng phaùt trieån trong moâi tröôøng ngheøo Nitô.
- Thuoäc loaïi hieáu khí, khoâng taïo baøo töû
- pHopt = 6,5 – 7,5 ; t
o
opt = 24 – 26
o
C
Trong noát saàn vaø trong moâi tröôøng nhaân taïo thöôøng gaëp nhöõng
teá baøo goïi laø theå giaû khuaån. Nhöõng theå giaû khuaån naøy coù kích thöôùc
lôùn hôn so vôùi caùc teá baøo bình thöôøng vaø thöôøng phaân nhaùnh. Caùc theå
giaû khuaån chöùa nhieàu glicogen, volutin, lipoprotein hôn.
Vi khuaån noát saàn ñöôïc chia laøm hai nhoùm:
- Nhoùm moïc nhanh. Thuoäc chi Rhizobium. Thöôøng coù ôû ñaäu hoøa lan,
ñaäu cove,..
- Nhoùm moïc chaäm. Thuoäc chi Bradyrhizobium. Thöôøng coù ôû ñaâu töông,
laïc, ñaäu ñuõa,..
Moãi loaïi vi khuaån noát saàn chæ coù khaû naêng xaâm nhieãm moät loaïi
caây nhaát ñònh
Söï phaân laäp hai chi cuûa vi khuaån noát saàn:
- Söû duïng moâi tröôøng agar, yeast extract, manitol.
- Sau 3 – 5 ngaøy khuaån laïc coù ñöôøng kính 2 – 4mm xuaát hieän khuaån
laïc thuoäc chi Rhizobium
- Sau 5 – 7 ngaøy khuaån laïc coù ñöôøng kính 1mm xuaát hieän khuaån laïc
thuoäc chi Bradyrhizobium
.................................................................................................................................................................
78

9. Chöông 4: Söï chuyeån hoùa caùc chaát trong thieân nhieân nhôø vi sinh vaät.
........................................................................................................................................
Caây hoï ñaäu thöôøng tieát ra caùc chaát kích thích söï phaùt trieån cuûa vi
khuaån noát saàn töông öùng xung quanh reã. Vi khuaån noát saàn xaâm nhaäp
vaøo reã caây hoï ñaäu thoâng qua caùc loâng huùt hoaëc caùc veát thöôøng ôû
voû reã. Döôùi aûnh höôûng cuûa vi khuaån noát saàn, reã caây tieát ra enzym
poligalacturonase coù taùc duïng phaân huûy loâng huùt, giuùp vi khuaån coù ñieàu
kieän xaâm nhaäp vaøo reã. Sau ñoù caùc vi khuaån naøy seõ kích thích caùc teá
baøo thöïc vaät khieán chuùng phaân chia thaønh nhieàu teá baøo môùi. Caùc vi
khuaån cuõng phaùt trieån nhieàu leân, roài hình thaønh theå giaû khuaån. Trong
teá baøo thöïc vaät baét ñaàu xuaát hieän leghemoglobin vaø taêng soá löôïng
riboxom. Luùc naøy maøu hoàng xuaát hieän.
4.2.1.5.2. Vi khuaån hieáu khí soáng töï do (Azotobacter, Bejerinckia)
Vaøo naêm 1901 M.W.Beijerinck phaân laäp ñöôïc Azotobacter. Moät soá chuûng
cuûa loaïi vi khuaån naøy coù khaû naêng ñoàng hoùa nhieàu nguoàn C ñeå coá
ñònh thaønh nitô. Azotobacter thuoäc loaïi hieáu khí, nhöng vaãn phaùt trieån ñöôïc
trong moâi tröôøng kî khí. Phaùt trieån thuaän lôïi ôû moâi tröôøng coù ñoä aåm cao,
nhieät ñoä khoaûng: 26 – 30
0
C. Azotobater coù taùc duïng laøm taêng löôïng nitô cho
caây troàng. Thoâng thöôøng cöù 1g chaát cung caáp naêng löôïng seõ ñoàng hoùa
ñöôïc khoaûng 10 – 15mg nitô phaân töû.
Beijerinckia coù khaû naêng chòu chua cao hôn Azotobacter. Teá baøo coù hình
daïng thay ñoåi. Khaû naêng ñoàng hoùa muoái amoni, muoái nitrat, acid amin toát
hôn so vôùi ñoàng hoùa nitô phaân töû.
Caû hai loaïi vi khuaån naøy, ngoaøi tính naêng coá ñònh nitô phaân töû coøn
taïo ra nhieàu chaát coù khaû naêng kích thích sinh tröôûng ñoái vôùi caây troàng.
4.2.1.5.3. Vi khuaån kî khí soáng töï do Clostridium
Coù khaû naêng ñoàng hoùa caùc monosaccharid, disaccharid, moät soá
polysaccharid, moät soá loaïi hôïp chaát chöùa cacbon. Chòu ñöôïc ñoä chua cao
hôn so vôùi Azotobacter. Coù khaû naêng taïo baøo töû, baøo töû naøy coù tính ñeà
khaùng cao ñoái vôùi nhieät ñoä vaø söï khoâ haïn. Khaû naêng coá ñònh nitô phuï
thuoäc nhieàu vaøo ñieàu kieän nuoâi caáy.
.................................................................................................................................................................
79

10. Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
4.2.1.5.4. Taûo lam soáng töï do vaø taûo lam coäng sinh trong beøo hoa daâu
Ña soá caùc loaøi vi khuaån lam (Cyanobacteria) coù khaû naêng coá ñònh nitô
soáng töï do trong ñaát vaø trong nöôùc. Chæ coù moät soá ít loaøi soáng coäng
sinh vôùi thöïc vaät. Ñaùng chuù yù nhaát laø loaøi Anabaena azollae soáng coäng
sinh trong beøo hoa daâu.
Vi khuaån lam laø loaøi vi sinh vaät hieáu khí. Noù giuùp cho quaù trình cung
caáp ñaïm cho caây (nhaát laø ñoái vôùi caây luùa) ñöôïc toát hôn. Ñeå hoã trôï cho
quaù trình naøy, caàn boùn theâm phaân laân vaø trung hoøa ñaát taïo moâi
tröôøng thuaän lôïi cho vi khuaån lam phaùt trieån.
4.2.1.5.5. Cô cheá cuûa quaù trình coá ñònh N2
Trong coâng nghieäp saûn xuaát phaân hoùa hoïc, vieäc chuyeån hoùa nitô ñeå
taïo thaønh caùc hôïp chaát cuûa nitô tieåu toán raát nhieàu naêng löôïng. Trong khi
ñoù, döôùi taùc duïng cuûa vi sinh vaät, nitô ñöôïc chuyeån hoùa ngay caû trong
ñieàu kieän bình thöôøng.
Theo caùc nhaø khoa hoïc, söï chuyeån hoùa naøy coù ñöôïc laø nhôø söï goùp
maët cuûa moät heä thoáng enzym phöùc taïp ñöôïc goïi chung laø nitrogenase. Cô
cheá chung cuûa quaù trình naøy nhö sau:
Ñeå cho quaù trình naøy hoaït ñoäng coù hieäu quaû, thì haøm löôïng O2 taïi teá
baøo coá ñònh nitô phaûi thaáp. Vi sinh vaät kî khí coù hieäu suaát cao hôn vi sinh
vaät hieáu khí. Coù nhieàu loïai hôïp chaát khí ñöôïc taïo thaønh.
4.3. CHUYEÅN HOÙA CAÙC HÔÏP CHAÁT HÖÕU CÔ KHOÂNG CHÖÙA
NITÔ:
4.3.1. Quaù trình leân men etylic
Röôïu etylic laø saûn phaåm khaù phoå bieán cuûa nhieàu nhoùm vi sinh vaät.
Loaïi vi sinh vaät ñaëc tröng cho quaù trình naøy laø caùc naám men thuoäc chi
Saccharomyces. Röôïu etylic hình thaønh seõ laø saûn phaåm chính trong quaù trình
leân men kî khí, vaø seõ laø saûn phaåm phuï trong quaù trình leân men hieáu khí.
.................................................................................................................................................................
80
N2
nitrogenaza NH4
+
caùc quaùtrình oxy hoùa vaøquaùtrình khöû

11. Chöông 4: Söï chuyeån hoùa caùc chaát trong thieân nhieân nhôø vi sinh vaät.
........................................................................................................................................
4.3.1.1. Nguyeân lieäu
- Neáu söû duïng tinh boät phaûi qua quaù trình ñöôøng hoùa.
- Coøn neáu duøng maät, ræ ñöôøng thì phaûi boå sung caùc döôõng chaát caàn
thieát, vaø ñöa ñeán moät noàng ñoä thích hôïp cho vi sinh vaät phaùt trieån.
- Ngoaøi ra coøn coù theå söû duïng cellulose, trong tröôøng hôïp naøy caàn
duøng acid hoaëc kieàm hoaëc cellulase ñeå chuyeån hoùa cellulose thaønh
ñöôøng tröôùc khi leân men.
4.3.1.2. Vi sinh vaät
4.3.1.2.1. Naám moác:
Caùc loaïi thöôøng gaëp: Aspergillus oryzae (coù chöùa amylase vaø protease),
Aspergillus usamii (Coù chöùa amylase).
Caùc loaïi naám moác naøy coù taùc duïng hoã trôï cho quaù trình leân men.
Chuùng giuùp cho vieäc ñöôøng hoùa caùc nguyeân lieäu chöùa tính boät thaønh
caùc loaïi cô chaát maø naám men coù khaû naêng haáp thuï ñöôïc deã daøng.
4.3.1.2.2. Vi khuaån:
Sarcina ventriculi coù khaû naêng taïo thaønh röôïu etylic theo con ñöôøng
Embden Meyerhoff gioáng nhö naám men. Coøn caùc chuûng khaùc laïi ñi theo
nhöõng cô cheá hoaøn toaøn khaùc.
4.3.1.2.3. Naám men:
Coù hai quaù trình leân men caên baûn:
- Leân men noåi coù nhieät ñoä thích hôïp t
o
= 20– 28
o
C vôùi chuûng
Saccharomyces cerevisiae. ÖÙng duïng trong saûn xuaát röôïu, bia, baùnh mì.
- Leân men chìm coù nhieät ñoä thích hôïp t
o
C = 5–10
o
C vôùi chuûng
Saccharomyces carlsbergensis. Thöôøng öùng duïng trong saûn xuaát bia
4.3.1.3. Cô cheá cuûa quaù trình leân men
Quaù trình phaân giaûi glucose thaønh etanol theo chu trình Embden Meyerhoff.
Ñoái vôùi nguyeân lieäu tinh boät, tröôùc tieân phaûi chuyeån veà daïng glucose
döôùi taùc duïng cuûa caùc enzym phaân giaûi tinh boät chuû yeáu thuoäc loaïi
.................................................................................................................................................................
81

12. Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
amylase ví duï nhö: alpha amylase, beta amylase, gluco amylase. Quaù trình
chuyeån hoùa naøy ñöôïc goïi laø quaù trình ñöôøng hoùa. Quaù trình naøy ñöôïc
thöïc hieän döôùi caùc nhieät ñoä khaùc nhau phuï thuoäc vaøo baûn chaát loaïi
enzym ñöôïc söû duïng.
Sau ñoù döôùi taùc duïng cuûa heä enzym coù trong naám men, glucose seõ
phaân huûy thaønh etanol vôùi ñieàu kieän moâi tröôøng xung quanh laø yeám khí.
Coøn trong ñieàu kieän hieáu khí thì saûn phaåm taïo thaønh laø Acetyl CoA.
Luùc naøy quaù trình leân men ñaõ chuyeån thaønh quaù trình hoâ haáp. Ñieàu
naøy laøm giaûm hieäu suaát taïo thaønh röôïu vaø laøm giaûm söï tieâu thuï
ñöôøng. Quaù trình naøy coøn ñöôïc goïi laø hieäu öùng Pasteur.
ATP
ADP
ATP
ADP
NAD+
NADH2
+H3PO4
ADP
ATP
H2O
ADP
ATP
NADH2NAD+
NADH
NAD+
CO2
GLUCOZA
GLUCOZA - 6 - PHOSPHAT
FRUCTOZA 1,6 - DIPHOSPHAT
ACID 1,3 - DIPHOSPHOGLYCEINIC
ACID 3 - DIPHOSPHOGLYCEINIC
ACID 2 - DIPHOSPHOGLYCEINIC
ACID PHOSPHOENOL PYRUVIC
ACID ENOLPYRUVIC
ACID
PYRUVICACETALDEHYDEETANOL
DIOXYACETONPHOSPHAT
ALPHA - GLYCERO PHOSPHAT
+ H3PO4
phosphofructokinaza
aldolaza
phosphoglycerine
aldehyddehydrogenaza
phosphoglyceratkinaza
phosphoglycromutaza
enolaza
pyruvatkinaza
pyruvatdecarboxylaza
alcoldehydrogenaza
glycerol
phosphat
dehydrogenaza
phosphataza
ALDEHYDE 3-PHOSPHOGLYCERINIC
FRUCTOZA -6- PHOSPHAT
hexokinaza
phosphoglucoisomeraza
GLYCERIN
triophosphat isomeraza
.................................................................................................................................................................
82

13. Chöông 4: Söï chuyeån hoùa caùc chaát trong thieân nhieân nhôø vi sinh vaät.
........................................................................................................................................
Hình 4 - : Chu trình Embden Meyerhoff
Trong quaù trình leân men etylic coøn coù saûn phaåm phuï taïo thaønh ñoù laø
glycerin. Neáu taïo moâi tröôøng kieàm vaø boå sung theâm Na2SO3 thì löôïng
glycerin taïo thaønh seõ nhieàu hôn. Ngöôøi ta ñaõ öùng duïng ñieàu naøy trong
coâng ngheä saûn xuaát glycerin.
4.3.1.4. ÖÙng duïng :
Chuû yeáu trong saûn xuaát bia, röôïu, coàn, caùc thöùc uoáng coù ñoä coàn
thaáp, trong saûn xuaát glycerin vaø trong saûn xuaát sinh khoái teá baøo.
• Saûn xuaát röôïu:
Nguoàn nguyeân lieäu chuû yeáu laø traùi caây hoaëc nguõ coác.
Thöôøng söû duïng naám men thuoäc chuûng Saccharomyces cerevisiae. Moâi tröôøng
leân men laø yeám khí.
Ñoái vôùi quaù trình leân men röôïu, thôøi gian vaø nhieät ñoä leân men aûnh
höôûng raát lôùn ñeán saûn phaåm taïo thaønh. Ñeå röôïu laâu trong ñieàu kieän
nhieät ñoä thaáp thì saûn phaåm taïo thaønh seõ coù chaát löôïng vaø höông vò
toát hôn.
• Saûn xuaát bia:
Nguoàn nguyeân lieäu laø malt ñaïi maïch vaø hoa houblon.
Taïi Vieät Nam thöôøng söû duïng phöông phaùp leân men chìm trong quaù trình
saûn xuaát bia. Ñoàng thôøi chuùng ta thöôøng cho theâm gaïo vaøo trong quaù
trình saûn xuaát ñeå giaûm giaù thaønh saûn phaåm. Tyû leä gaïo vaø malt
thöôøng vaøo khoaûng 30: 70. Trong tröôøng hôïp cho quaù nhieàu gaïo thì phaûi
söû duïng theâm cheá phaåm enzym ñeå giuùp phaân giaûi gaïo.
• Saõn xuaát coàn:
Nguoàn nguyeân lieäu chuû yeáu laø khoai mì.
Chính vì vaäy phaûi coù quaù trình ñöôøng hoùa tröôùc khi leân men. Saûn
phaåm coàn sau khi leân men chöùa raát nhieàu taïp chaát, do ñoù caàn phaûi
.................................................................................................................................................................
83

14. Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
tinh cheá vaø tinh luyeän ñeä ñaït ñöôïc ñoä tinh khieát thích hoäp vôùi thò
tröôøng.
• Saûn xuaát naám men.
Thöôøng söû duïng nguyeân lieäu laø ræ ñöông ñöôïc pha vôùi noàng ñoä thích
hôïp vaø theâm caùc chaát khoaùng. Moâi tröôøng naøy ñöôïc voâ khuaån thaät
kyõ, sau ñoù môùi cho naám men vaøo. Quaù trình leân men laø hieáu khí, vì
chæ trong ñieàu kieän naøy saûn phaåm taïo thaønh môùi coù hieäu suaát cao.
ÔÛ Vieät Nam, taïi La Ngaø coù nhaø maùy saûn xuaát naám men cuûa Phaùp.
Saûn phaåm taïo thaønh coù hai loaïi: naám men töôi vaø naám men khoâ. Saûn
phaåm chuû yeáu ñöôïc xuaát sang thò tröôøng Phaùp (khoaûng 80%). Coøn laïi
ñeå tieâu thuï taïi thò tröôøng trong nöôùc.
Trong töông lai, ngaønh coâng nghieäp saûn xuaát sinh khoái teá baøo seõ phaùt
trieån maïnh vôùi nguoàn nguyeân lieäu ña daïng nhö: maät ræ, hydrocarbua, …..
4.3.2. Vi sinh vaät trong leân men lactic:
Ñaây laø quaù trình chuyeån hoùa ñöôøng thaønh acid lactic trong moâi tröôøng
kî khí.
Caùc loaïi vi sinh vaät thöôøng tham gia vaøo quaù trình naøy laø caùc vi khuaån
lactic. Ñaây laø nhöõng vi khuaån Gram döông, khoâng taïo baøo töû vaø haàu heát
khoâng di ñoäng. Coù khaû naêng soáng caû trong moâi tröôøng kî khí vaø moâi
tröôøng yeám khí. Nhu caàu veà chaát sinh tröôûng vôùi caùc loaïi vi khuaån naøy
khaù laø phöùc taïp. Ña soá caàn haøng loaït vitamin vaø caùc acid amin. Chính vì
vaäy, moâi tröôøng nuoâi caáy thöôøng chöùa moät löôïng töông ñoái lôùn caùc
chaát nhö: naám men, dòch caø chua thaäm chí caû maùu.
Coù hai kieåu leân men lactic:
.................................................................................................................................................................
84

15. Chöông 4: Söï chuyeån hoùa caùc chaát trong thieân nhieân nhôø vi sinh vaät.
........................................................................................................................................
- Leân men ñoàng hình:
saûn phaåm chính taïo
thaønh laø acid lactic.
Quaù trình leân men
phuï thuoäc vaøo gioáng
vi khuaån söû duïng.
Trong quaù trình leân
men ñoàng hình, söû
chuyeån hoùa ñöôøng
glucose thaønh acid
lactic xaûy ra theo chu
trình Embden –
Meyerhof ñeå taïo
thaønh acid pyruvic, sau
ñoù döôùi taùc duïng
cuûa
lactatdehydrogenase
acid lactic hình thaønh.
Quaù trình naøy coù yù
nghóa lôùn trong coâng
nghieäp thöïc phaåm.
Cô cheá leân men lactic
ñoàng hình ñöôïc hieån
thò ôû hình beân.
HC O
HC OH
H2C O P
CO
HC OH
H2C O P
O P
COOH
C O
CH3
PYRUVAT
COOH
HC OH
CH3
NAD
NADH2
GLUCOZA
GLYCERINALDEHYD-3-PHOSPHAT
ACID 1,3 - DIPHOSPHOGLYCERIC
LACTAT
2ADP
2ATP
Pi
Lactat - dehydrogenaza
Hình 4 - : Chu trình leân men lactic ñoàng hình
- Leân men dò hình: saûn phaåm taïo thaønh khaù ña daïng goàm acid lactic,
etanol, acid succinic, acid acetic, CO2,… Soá löôïng caùc saûn phaåm phuï phuï
thuoäc vaøo gioáng vi sinh vaät, vaøo moâi tröôøng dinh döôõng vaø vaøo ñieàu
kieän beân ngoaøi. Thoâng thöôøng, acid lactic chieám khoaûng 40%, acid
succinic chieám gaàn 20%, röôïu etylic khoaûng 10%, acid acetic khoaûng 10%
vaø caùc chaát khaùc khoaûng 20%.
.................................................................................................................................................................
85

16. Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
Trong quaù trình leân men lactic ñoàng hình, luùc ñaàu toàn taïi hai nhoùm vi
khuaån: vi khuaån leân men lactic vaø vi khuaån gaây thoài. Ban ñaàu caùc vi
khuaån gaây thoái taïo haønh moät löôïng nhoû döôõng chaát ñuû cho vi khuaån
lactic söû duïng. Sau moät thôøi gian acid lactic hình thaønh, ñuû ñoä chua ñeå öùc
cheá caùc vi khuaån gaây thoái, khoâng cho phaân huûy cô chaát. Ñoä chua lôùn
daàn, ñeán moät luùc naøo ñoù thì seõ laøm öùc cheá luoân caû hoaït ñoäng cuûa
vi khuaån lactic. Luùc naøy moät soá vi sinh vaät khaùc baét ñaàu phaùt trieån,
thöôøng laø moät soá loaïi naám men, coù khaû naêng phaùt trieån trong moâi
tröôøng pH raát thaáp, vaø coù khaû naêng oxy hoùa acid lactic thaønh CO2 vaø
nöôùc, do ñoù saûn phaåm seõ giaûm daàn ñoä chua. Ñeán moät luùc naøo ñoù,
caùc vi khuaån gaây thoái seõ phaùt trieån laïi.
Vaäy trong coâng nghieäp thöïc phaåm, ñieàu quan troïng laø caàn xaùc
ñònh thôùi ñieåm maø löôïng acid lactic hình thaønh vöøa ñuû ñeå ngaên chaën
quaù trình phaùt trieån cuûa caùc loaïi vi sinh vaät khaùc, khoáng cheá ñöôïc ñoä
chua vaø caùc loaïi acid hình thaønh.
ÖÙng duïng cuûa quaù trình leân men lactic ñoàng hình:
- Ñöôïc söû duïng trong saûn xuaát söõa chua, kefir, phomat. Caùc vi khuaån
thöôøng duøng: Streptoccus lactis, Str. cremoris, Str. diacetilactis, L. bulgarius, Str.
thermophilus
- ÖÙng duïng trong muoái döa, muoái caø (quaù trình leân men lactic töï nhieân).
- ÖÙng duïng trong uû chua thöùc aên gia suùc. Goùp phaàn laøm taêng löôïng
dinh döôõng cuûa thöùc aên gia suùc vaø taêng thôùi gian baûo quaûn. Thöôøng
duøng caùc vi khuaån töï nhieân.
- Söû duïng trong saûn xuaát acid lactic vaø caùc loaïi lactat. Nguyeân lieäu laø
caùc nguoàn cacbon nhö: ræ ñöôøng, dòch thuûy phaân boät,.. Vi sinh vaät söû
duïng thöôøng laø L. delbruckii, L. coagulans.
.................................................................................................................................................................
86

17. Chöông 4: Söï chuyeån hoùa caùc chaát trong thieân nhieân nhôø vi sinh vaät.
........................................................................................................................................
4.3.3. Vi sinh vaät trong leân men propionic:
Ñaây laø quaù trình chuyeån hoùa ñöôøng, acid lactic vaø caùc muoái lactat
thaønh acid propionic, ngoaøi ra coøn coù moät phaàn nhoû acid acetic,
CO2,..phöông trình phaûn öùng:
3CH3CH(OH)COOH → 2CH3CH2COOH + CH3COOH + CO2 + H2O + Q
Trong quaù trình naøy, vi khuaån tham gia chuû yeáu laø Bacterium acidi propionici.
Ñaây laø quaù trình ñoùng vai troø quan troïng trong saûn xuaát phomat, taïo neân
vò hôi noàng vaø caùc loã trong phomat. Ngoaøi ra vi khuaån naøy coøn tham gia
vaøo quaù trình toång hôïp vitamin B12.
4.3.4. Vi sinh vaät trong leân men butyric:
Ñaây laø quaù trình sinh hoùa phöùc taïp do vi khuaån taïo ra trong ñieàu kieän
yeám khí. Saûn phaåm taïo thaønh chuû yeáu laø acid butyric ngoaøi ra coøn coù
röôïu etylic, röôïu butyric, aceton, acid acetic, ..döôùi taùc duïng chuû yeáu laø cuûa
enzym carboligase.
Vi khuaån tham gia quaù trình naøy chuû yeáu laø: Clostridium saccharobutyricum,
Clostridium pasteurianim, Clostridium butyricum,…. Trong coâng nghieäp chuû yeáu söû
duïng Clostridium saccharobutyricum.
Vi khuaån leân men butyric raát coù haïi trong coâng nghieäp thöïc phaåm.
Chuùng taïo ra caùc muøi vò khoù chòu, laøm hoûng ñoà hoäp rau quaû. Chuùng
coù maët treân nguyeân lieäu thöïc phaåm vaø raát khoù tieâu dieät do söï beàn
vöõng cuûa baøo töø. Do ñoù caàn ñeà phoøng söï nhieãm vi khuaån naøy vaøo
thöïc phaåm trong quaù trình saûn xuaát.
4.4. CAÙC QUAÙ TRÌNH OXY HOÙA
Quaù trình oxy hoùa xaûy ra tong ñieàu kieän hieáu khí. Neáu trong teá baøo vi
sinh vaät chöùa ñaày ñuû caùc enzym hoâ haáp, thì quaù trình oxy hoùa xaûy ra
hoaøn toaøn. Coøn trong tröôøng hôïp khoâng chöùa ñuû enzym thì caùc chaát
höõu cô oxy hoùa chaäm hôn vaø tích luõy caùc saûn phaåm oxy hoùa khoâng
hoaøn toaøn.
.................................................................................................................................................................
87

18. Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
4.4.1. Quaù trình taïo thaønh acid acetic
Ñaây laø quaù trình oxy hoùa röôïu etylic thaønh acid acetic döôùi taùc duïng
cuûa vi khuaån. Phaûn öùng chung dieãn ra nhö sau:
CH3CH2OH + O2
→ CH3COOH + H2O + 117kcal
Quaù trình naøy xaûy ra döôùi taùc duïng cuûa caùc vi khuaån thuoäc nhoùm
Acetobacter. Caùc vi khuaån naøy coù khaû naêng oxy hoùa khoâng chæ röôïu etylic
maø moät soá loaïi röôïu khaùc cuøng vôùi caùc ñöôøng vaø moät soá loaïi acid
höõu cô. Ví duï: chuyeån hoùa röôïu propiolic thaønh acid propionic, glycerine
thaønh dioxy aceton, glucose thaønh acid gluconic, acid lactic thaønh acid pyruvic.
Caùc loaøi ñöôïc söû duïng chuû yeáu trong coâng nghieäp laø: Acetobacter orleanenes,
Acetobacter schutzenbacii.
Vi khuaån Acetic ñöôïc öùng duïng nhieàu trong coâng nghieäp saûn xuaát acid
acetic, saûn xuaát nöôùc giaûi khaùt,….. Tuy nhieân, ngoaøi taùc duïng toát trong
coâng nghieäp, do vi khuaån naøy coù raát nhieàu trong thieân nhieân neân chuùng
cuõng deã daøng nhieãm vaøo nhieàu coâng ñoaïn trong saûn xuaát thöïc phaåm
trong coâng nghieäp, chính vì vaäy coù khaû naêng gaây hö haïi nghieâm troïng cho
nhieàu nguyeân lieäu cuõng nhö thaønh phaåm, ñaëc bieät laø trong coâng nghieäp
saûn xuaát röôïu bia, baùnh mì, naám men, ñoà hoäp,……
4.4.2. Quaù trình taïo thaønh acid citric
Acid citric ñöôïc söû duïng nhieàu trong coâng nghieäp saûn xuaát keïo baùnh,
nöôùc giaûi khaùt, ñoà hoäp,… Acid citric chuû yeáu ñöôïc taùch chieát töø cam
chanh, tuy nhieân löôïng acid citric naøy khoâng ñuû cung caáp, chính vì vaäy caàn
phaûi söû duïng nguoàn acid citric ñöôïc saûn xuaát töø vi sinh vaät. Coù raát nhieàu
loaïi naám moác coù khaû naêng saûn sinh ra acid citric nhö: Rhizopus, Penicillium,
Aspergillus. … . Theo nhieàu nhaø nghieân cöùu thì töø luùc ñaàu cho ñeán luùc taïo
thaønh acid piruvic, quaù trình leân men acid acid citric dieãn ra töông töï nhö quaù
trình leân men röôïu. Sau ñoù döôùi taùc duïng cuûa caùc enzym ñaëc bieät coù
trong naám moác, quaù trình dieãn ra tieáp theo nhö sau:
.................................................................................................................................................................
88

19. Chöông 4: Söï chuyeån hoùa caùc chaát trong thieân nhieân nhôø vi sinh vaät.
........................................................................................................................................
CH3COCOOH + H2O CH3COOH + CO2
- 2H
acid pyruvic acid acetic
CH3COOH + HS - CoA CH3 - CO - S - CoA + H2O
Coenzym A Acetin Coenzym A
Döôùi taùc duïng cuûa enzym β - carboxylase acid pyruvic bieán ñoåi thaønh acid
oxalacetic:
CH3COCOOH + CO2 HOOC - CH2 - CO - COOH
acid pyruvic acid oxalacetic
HOOC - CH2 - CO - COOH + H2O + CH3COS - CoA
acid oxalacetic
SH - CoA + HOOC - CH2 - C - CH2 - COOH
OH
COOHacid citric
Rieâng ñoái vôùi naám moác Aspergillus niger, thì con ñöôøng toång hôïp acid
citric laïi dieãn ra khaùc. Luùc naøy, döôùi taùc duïng cuûa glucozoxidase maø
glucose bò oxy hoùa thaønh acid gluconic, sau ñoù acid naøy daàn daàn bò
chuyeån hoùa thaønh acid citric.
Loaïi naám moác ñöôïc söû duïng nhieàu nhaát trong coâng nghieäp saûn xuaát
acid citric laø Aspergillus niger, Aspergillus awamori,…
4.4.3. Quaù trình oxy hoùa lipid vaø caùc acid beùo cao phaân töû
Coù moät soá vi sinh vaät coù khaû naêng saûn sinh ra lipase. Ñaây laø moät
loaïi enzym coù khaû naêng gaây oxy hoùa môõ, daàu beùo taïo thaønh glycerin vaø
caùc acid beùo sau ñoù oxy hoùa tieáp acid beùo thaønh CO2 vaø H2O. Hieän töôïng
oxy hoùa naøy gaây nhieàu khoù khaên trong vieäc baûo quaûn thöïc phaåm. Chính
vì vaäy caàn phaûi chuù yù ñeå ñeà phoøng vaø ngaên chaën quaù trình naøy.
4.5. VI SINH VAÄT TRONG PHAÂN HUÛY DAÀU MOÛ:
Coù nhieàu vi sinh vaät coù khaû naêng ñoàng hoùa cacbua hydro vaø metan.
Nhöõng nguyeân lieäu nhö daàu moû, khí moû hieän nay vaãn coøn moät löôïng
lôùn. Theo nhö caùc tính toaùn, thì chæ caàn moät löôïng khoaûng 10% saûn
phaåm daàu moû haøng naêm hieän nay laø ñuû ñeå cung caáp protein cho toaøn
theá giôùi.
Caàn chuù yù laø chæ moät vaøi loaïi alkan baäc cao vaø metan laø coù khaû
naêng ñuôïc vi sinh vaät söû duïng. Ví duï nhö C10 – C20 ñöôïc naám men söû
.................................................................................................................................................................
89

20. Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
duïng tröôùc heát. Chính vì vaäy, caàn nghieân cöùu cuï theå veà nguoàn C naøy
cho töøng chuûng vi sinh vaät rieâng bieät.
Vieäc söû duïng daàu moû laøm nguoàn C cho caùc vi sinh vaät ñoàng hoùa taïo
protein mang moät tieàm naêng to lôùn do nguoàn nguyeân lieäu doài daøo, tinh
khieát.
Cô cheá haáp thuï cuûa vi sinh vaät vaãn chöa ñöôïc laøm roõ.
Caùc loaïi vi sinh vaät thöôøng duøng:
- Ñoàng hoùa alkan thaønh protein: caùc loaïi naám men thuoäc chuûng Candida,
caùc vi khuaån thuoäc gioáng Pseudomonas, Flavobacterium, Mycobacterium, Nocardida.
- Söû duïng metan vaø metanol: Methylomonas methanica, Methylococcus capsulatus
4.6. VI SINH VAÄT TRONG XÖÛ LYÙ OÂ NHIEÃM MOÂI TRÖÔØNG
Vi sinh vaät ñoùng vai troø raát quan troïng trong xöû lyù oâ nhieãm moâi tröôøng.
Thoâng thöôøng, thoâng qua caùc chu trình trao ñoåi chaát cuûa vi sinh vaät trong
töï nhieân, vôùi caùc cô chaát laø nhöõng chaát gaây oâ nhieãm moâi tröôøng,
ñoàng thôøi thaûi ra ngoaøi nhöõng saûn phaåm taïo thaønh, khieán cho quaù trình
xöû lyù dieãn ra moät caùch nhanh choùng, ít gaây ñoäc haïi ñeán con ngöôøi.
4.6.1. Quaù trình töï laøm saïch:
Quaù trình töï laøm saïch laø moät trong nhöõng baûn chaát cuûa thieân nhieân.
Nhaát laø ñoái vôùi caùc ao, hoà, kinh raïch,..Taïi nhöõng nôi naøy coù voâ soá
caùc vi sinh vaät tham gia vaøo quaù trình hoaïi sinh, giuùp phaân huûy caùc chaát
höõu cô cheát ñeå phuïc vuï cho quaù trình sinh tröôûng.
Ngoaøi ra nöôùc coøn laø dung moâi giuùp hoøa tan nhieàu chaát höõu cô, vaø
baûn thaân caùc chaát höõu cô qua caùc chuyeån ñoåi trong quaù trình trao ñoåi
chaát trong töï nhieân cuõng bò voâ cô hoùa thaønh caùc chaát voâ coï hieän dieän
trong nöôùc. Noùi moät caùch khaùc, baûn thaân nöôùc cuõng chöùa voâ soá caùc
chaát dinh döôõng phuïc vuï cho söï sinh tröôûng vaø phaùt trieån cuûa caùc vi sinh
vaät, ñaëc bieät laø cho vi khuaån vaø taûo.
.................................................................................................................................................................
90

21. Chöông 4: Söï chuyeån hoùa caùc chaát trong thieân nhieân nhôø vi sinh vaät.
........................................................................................................................................
Töï baûn thaân nhöõng vi sinh vaät phaân huûy caùc chaát thaûi naøy laïi trôû
thaønh nguoàn thöùc aên cho caùc ñoäng vaät khaùc haï ñaúng khaùc. Sau ñoù
caùc vi sinh vaät vaø ngay caû caùc ñoäng vaät haï ñaúng laïi trôû thaønh thöùc aên
cho caù. Vaø caù laïi laø nguoàn dinh döôõng cho con ngöôøi.
Tuøy theo moâi tröôøng khaùc nhau maø loaïi vi sinh vaät coù trong nöôùc cuõng seõ khaùc
nhau.
Ñoái vôùi nöôùc coù chöùa nhieàu chaát ñoäc, moät soá loaïi vi sinh vaät seõ bò
trieät tieâu, coøn nhöõng loaïi coù theå toàn taïi trong moâi tröôøng ñoù seõ giuùp
giaûm daàn haøm löôïng chaát ñoäc.
Neáu coù haøm löôïng chaát höõu cô quaù cao, seõ taïo ra moâi tröôøng yeám
khí trong nöôùc. Vaø luùc naøy caùc vi khuaån yeám khí seõ phaùt trieån, nhö vi
khuaån löu huyønh (Beggiatoa thiothrix), vi khuaån nhaày (Zoogloea ramigera),….. Ñoàng
thôøi trong caùc ao hoà hay trong caùc doøng soâng chaûy chaäm, chæ coù lôùp
nöôùc treân laø coù nhieàu oxy hoøa tan, coøn caùc lôùp döôùi coù raát ít oxy, ñaây
cuõng laø moâi tröôøng yeám khí. Trong caùc doøng nöôùc chaûy xieát, vieäc xaùo
troän nöôùc dieãn ra lieân tuïc. Ñieàu naøy khieán cho löôïng oxy hoøa tan trong
nöôùc taêng. Luùc naøy, ñaây laïi laø moâi tröôøng phaùt trieån cuûa vi sinh vaät
hieáu khí, nhö caùc vi khuaån daïng nhaày, que, caùc loaïi naám, caùc loaïi taûo,..
Neáu haøm löôïng chaát dinh döôõng taêng seõ daãn ñeán vieäc reâu taûo phaùt
trieån – hieän töôïng nôû hoa. Ñieàu naøy khieán cho nöôùc coù maøu. Khi nöôùc
coù maøu xanh lam laø luùc coù söï hieän dieän cuûa taûo xanh Aphanizomenon blos –
aquae, Anabaena,.. Khi nöôùc coù ngaû maøu hoàng laø coù taûo Oscilatoria. Taûo luïc
laøm nöôùc coù maøu luïc. Khueâ taûo khieán nöôùc coù maøu vaøng naâu.
Chrisophit laøm nöôùc coù maøu vaøng nhaït. Coøn Aphanocapsa pulchre khieán
nöôùc coù maøu ñen. Söï phaùt trieån cuûa taûo ngoaøi vieäc hình thaønh maøu
trong nöôùc coøn khieán cho nöôùc coù muøi vò khoù chòu, ñoàng thôøi coù khaû
naêng gaây taéc ôû caùc löôùi chaén cuûa caùc coâng trình thu nöôùc, caùc beå
loïc cuûa caùc nhaø maùy nöôùc.
Noùi moät caùch khaùc, ñeå taïo moät moâi tröôøng phuø hôïp cho quaù trình töï
laøm saïch ta phaûi löu yù tôùi caùc nguoàn dinh döôõng cuûa vi sinh vaät, caùc
.................................................................................................................................................................
91

22. Vi sinh thöïc phaåm
........................................................................................................................................
ñieàu kieän phaùt trieån cuûa vi sinh vaät. Trong ñieåu kieän hieáu khí thì luoân coù
nhieàu loaïi sinh vaät phaùt trieån: ñoäng vaät, sinh vaät haï ñaúng, vi sinh vaät.
Coøn trong ñieàu kieän yeám khí thì chæ coù moät soá loaïi vi khuaån phaùt trieån.
Chính vì vaäy phaûi löu yù tôùi haøm löôïng chaát thaûi ôû soâng, hoà, ao, kinh,
raïch,.., sao cho vöøa ñuû, khoâng neân ñeå quaù nhieàu seõ taïo ra hieäu quaû
ngöôïc vôùi ñieàu maø ta chôø ñôïi.
Vôùi söï töï laøm saïch, caùc nguoàn nöôùc chöùa caùc chaát thaûi seõ trong
daàn. Tuy nhieân thôøi gian ñeå thöïc hieän quaù trình naøy phuï thuoäc vaøo loaïi
chaát thaûi, noàng ñoä chaát thaûi, toác ñoä doøng chaûy,..Chính vì vaäy, ñeå thuùc
ñaåy caùc quaù trình naøy sao cho xöû lyù nhanh hôn, hieäu quaû hôn, ngöôøi ta
ñaõ duøng nhieàu phöông phaùp xöû lyù sinh hoïc ñeå taùc ñoäng ñeán quaù trình
phaân giaûi caùc chaát gaây oâ nhieãm.
4.6.2. Xöû lyù chaát thaûi baèng vi sinh vaät:
- Trao ñoåi chaát hieáu khí: caùc heä xöû lyù coù theå laø caùc beå aeroten – buøn
hoaït tính, loïc sinh vaät, hoà sinh vaät, caùnh ñoàng töôùi,..Yeâu caàu laø phaûi
ñaûm baûo löôïng oxy hoøa tan cho vi sinh vaät phaùt trieån.
- Trao ñoåi chaát yeám khí: nguoàn oxy cho caùc phaûn öùng phaân huûy laáy töø
caùc chaát höõu cô bò phaân huûy hoaëc töø nöôùc. Chaát taïo thaønh laø acid
hoaëc metan. Heä xöû lyù laø caùc beå metan, beå töï hoaïi,...
Trong trao ñoåi yeám khí, löôïng chaát höõu cô coøn laïi vaø löôïng buøn taïo
thaønh ít hôn so vôøi trao ñoåi hieáu khí.
Loaïi vi sinh vaät:
- Loaøi chuû ñaïo laø doøng Pseudomonas, coù khaû naêng ñoàng hoùa haàu
heát moïi chaát höõu cô vaø soàng laâu trong moïi moâi tröôøng.
- Ngoaøi ra phaûi keå ñeán caùc vi sinh vaät thuoäc doøng Alcaligenes vaø
Flavobacterium coù khaû naêng ñoàng hoùa protein raát toát, vaø caùc loaøi
.................................................................................................................................................................
92

23. Chöông 4: Söï chuyeån hoùa caùc chaát trong thieân nhieân nhôø vi sinh vaät.
........................................................................................................................................
khaùc nhö: Methanobacterium, Methanococcus, Methanosarcina, Desulfovibrio,
Micrococcus, Bacillus, Achromobacter.
+ Caùc vi sinh vaät thuoäc doøng Bacillus laø loaïi hieáu khí, caùc
loaïi naám , caùc loaïi taûo toàn taïi trong caùc heä xöû lyù cuõng laø
nhöõng loaøi hieáu khí. Pseudomonas, Alcaligenes, Flavobacterium,
Micrococcus, Achromobacter laø nhöõng vi khuaån yeám khí tuøy tieän.
+ Coøn Desulfovibrio, Methanobacterium, Metanococcus, Methanosarcina laø
loaøi yeám khí.
.................................................................................................................................................................
93