Ứng dụng vi khuẩn lên men trong sản xuất chế phẩm sinh học

Ứng dụng vi khuẩn lên men trong sản xuất chế phẩm sinh học đang được đẩy mạnh nhằm thay thế kháng sinh và phân bón hóa học bằng các phương pháp an toàn, thân thiện. Trong bài viết này, MT sẽ hướng dẫn cách ứng dụng vi khuẩn đã lên hiệu quả trong quy trình công nghiệp.

Vi khuẩn lên men là gì?

Vi khuẩn lên men là nhóm các vi sinh vật có khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ phức tạp (như đường, tinh bột, protein) trong điều kiện kỵ khí hoặc hiếu khí để tạo ra năng lượng và các sản phẩm phụ có lợi như axit hữu cơ, enzyme, kháng sinh tự nhiên hoặc vitamin.

Quá trình này không chỉ là một hiện tượng sinh học tự nhiên mà còn là một quy trình kỹ thuật chính xác. Mối liên hệ giữa hoạt động của vi khuẩn lên men và điều kiện vận hành thiết bị lên men là vô cùng mật thiết.

Vi khuẩn lên men có khả năng chuyển hóa các hợp chất hữu cơ thành năng lượng

Các chủng vi khuẩn lên men dùng trong sản xuất chế phẩm sinh học

Tùy theo mục đích ứng dụng, điều kiện lên men và yêu cầu chất lượng của chế phẩm sinh học, các nhà sản xuất sẽ lựa chọn những chủng vi khuẩn lên men:

Vi khuẩn lactic (Lactobacillus, Bifidobacterium…): Nhóm vi khuẩn lên men tạo axit hữu cơ, có khả năng ức chế vi sinh vật gây hại, cân bằng hệ vi sinh và tăng cường sức khỏe cây trồng, vật nuôi.
Bacillus (B. subtilis, B. licheniformis…): Vi khuẩn sinh bào tử bền nhiệt, dễ nuôi cấy ở quy mô công nghiệp, có khả năng tạo enzyme và chất kháng khuẩn sinh học.
Vi khuẩn quang hợp, xạ khuẩn: Nhóm vi sinh vật có khả năng phân hủy chất hữu cơ phức tạp, cải thiện môi trường đất và nước, giảm mùi hôi và ức chế mầm bệnh.
Tiêu chí lựa chọn chủng vi khuẩn phù hợp: Chủng vi khuẩn cần có hoạt tính sinh học rõ ràng, ổn định di truyền, an toàn sinh học, khả năng sinh trưởng tốt trong điều kiện thiết bị lên men và phù hợp với mục tiêu sử dụng của chế phẩm sinh học.

Vi khuẩn lactic là một trong những chủng vi khuẩn lên men dùng trong sản xuất chế phẩm sinh học

Quy trình ứng dụng vi khuẩn lên men trong sản xuất chế phẩm sinh học

Quy trình sản xuất chế phẩm sinh học từ vi khuẩn lên men được xây dựng theo chuỗi công đoạn khép kín, từ tuyển chọn giống đến tạo dạng chế phẩm.

Chuẩn bị và tuyển chọn giống vi khuẩn: Lựa chọn các chủng vi khuẩn lên men có hoạt tính sinh học rõ ràng, ổn định di truyền và an toàn sinh học.
Nhân giống vi khuẩn: Vi khuẩn được nhân qua nhiều cấp để đạt mật độ tế bào tối ưu, đảm bảo tính đồng nhất và khả năng sinh trưởng ổn định trước khi đưa vào giai đoạn lên men chính.
Thiết bị lên men và hệ thống lên men: Quá trình lên men được thực hiện trong bồn lên men hoặc bioreactor chuyên dụng, gồm thân bồn, cánh khuấy, hệ thống cấp khí và cảm biến pH – nhiệt độ; thiết bị có thể vận hành theo mẻ, bán liên tục hoặc liên tục, đóng vai trò quyết định trong việc kiểm soát chất lượng chế phẩm sinh học.
Thu hoạch sinh khối và hoạt chất sinh học: Sau khi kết thúc lên men, sinh khối vi khuẩn và các hợp chất sinh học được thu hồi bằng các phương pháp phù hợp nhằm bảo toàn hoạt tính sinh học.
Ổn định và tạo dạng chế phẩm: Sinh khối sau thu hoạch được ổn định, phối trộn chất mang và tạo dạng lỏng hoặc dạng bột, giúp kéo dài thời gian bảo quản và thuận tiện cho quá trình sử dụng.

Thiết bị lên men và hệ thống lên men là nơi nhiệt độ, pH và nồng độ oxy được kiểm soát nghiêm ngặt

Đọc thêm bài viết liên quan:

Quá trình lên men giấm

Quá trình lên men tinh bột