Bài giảng Nhập môn công nghệ sinh học - Chương 7: Các ứng dụng trong nông nghiệp

Nội dung text: Bài giảng Nhập môn công nghệ sinh học - Chương 7: Các ứng dụng trong nông nghiệp

1. . bar gus bar . N một cây mô h . Agrobacterium c Agrobacterium Agrobacterium gus . Nhập môn Công nghệ sinh học 247
2. - - (Southern b . Phaseolus Agrobacterium gusA, bar gus gus . 5.6. Cây bông Agrobacterium tumefaciens soma . Nhập môn Công nghệ sinh học 248
3. 5.7. Cố định đạm Quá trình cố định đạm diễn ra ở rễ của các loài cây họ đậu nhờ một số loài vi khuẩn cộng sinh có khả năng hấp thụ nitrogen của không khí và tạo ra chất đạm cho cây. Vi khuẩn chính tham gia quá trình cố định đạm là Rhizobium. Sự có mặt của nó dẫn đến hình thành các nốt sần trên rễ cây nhiễm khuẩn. Các vi khuẩn sống trong nốt sần sẽ thực hiện quá trình cố định đạm. Phương trình tổng quát có dạng sau: Nitrogenase + - + N2 + 10H + 8e + 16ATP 2NH4 + 16ADP + 16Pi + H2 Rhizobium Plasmid RE Phân lập gen nif Mở vòng DNA của plasmid DNA ligase Lúa Protoplast Biến nạp Protoplast mang plasmid có gen nif Callus Tái sinh cây mang gen nif Hình 7.4. Mô hình biến nạp gen nif Để tăng mức độ cung cấp đạm tự nhiên cho cây trồng, người ta chọn giải pháp chuyển gen nif (nitrogen fixation-gen mã hóa enzyme nitrogenase) vào cơ thể thực vật và vi sinh vật sống tự do hoặc sống cộng sinh với thực vật (Hình 7.4). Vì trong tự nhiên, giữa các cơ thể vi sinh vật vẫn xảy ra sự Nhập môn Công nghệ sinh học 249
4. trao đổi thông tin di truyền, như vậy về mặt kỹ thuật việc chuyển gen nif vào cơ thể vi sinh vật sẽ dễ dàng hơn. Vấn đề còn lại là làm thế nào để gen nif hoạt động sau khi được chuyển vào cơ thể vi sinh vật chủ. Tương tự, việc chuyển gen nif vào tế bào thực vật có thể được thực hiện thông qua viral vector hoặc vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens. Tuy nhiên, đây là một công việc khó khăn và có lẽ trong một tương lai gần vấn đề này vẫn chưa giải quyết được. III. Chăn nuôi và thú y 1. Kỹ thuật cấy chuyển phôi Kỹ thuật đã được ứng dụng khá rộng rãi hiện nay là cấy chuyển hợp tử ở bò. Nguyên lý của kỹ thuật này là gây rụng trứng ở bò cái có các đặc điểm mà ngành chăn nuôi cần đến và cho thụ tinh với tinh trùng của bò đực cũng mang những đặc điểm mong muốn. Các hợp tử hay phôi thu nhận bằng cách rửa dạ con. Đông lạnh phôi và bảo quản chúng trong nitrogen lỏng ở -179oC, phôi ở điều kiện này được vận chuyển dễ dàng đến nơi cần thiết. Sau đó, phôi được cấy vào bò cái khác để mang thai hộ. Bê con phát triển từ các phôi này sẽ ra đời trong môi trường sống của nó và không gặp phải những bất lợi về mặt môi trường như đối với các gia súc nhập nội. Kỹ thuật cấy phôi còn cho phép tạo ra gia súc sinh đôi hoặc sinh ba (hoặc nhiều hơn nữa) hoàn toàn giống nhau về mặt di truyền. Nguyên tắc của kỹ thuật này là chia noãn bào đã thụ tinh của gia súc thành hai hoặc ba phần (hoặc hơn nữa) giống nhau. Sau đó, cấy ngược lại vào con cái chữa đẻ hộ. Mặt khác, kỹ thuật cấy chuyển phôi còn giúp xác định giới tính của vật nuôi, việc này đem lại hiệu quả kinh tế cao. Chẳng hạn, người ta chỉ quan tâm lấy phôi bò đực để tạo bò lấy thịt, trong khi phôi bò cái được dùng để tạo bò lấy sữa, hoặc để bảo vệ những giống bò ưu việt. Nguyên tắc của kỹ thuật này dựa trên cơ sở phân chia tinh dịch thành hai nhóm: nhóm chứa nhiễm sắc thể X tạo ra bê cái, và nhóm chứa nhiễm sắc thể Y tạo ra bê đực. Người ta chỉ cần chọn một trong hai nhóm để thụ tinh trong ống nghiệm rồi sau đó chuyển phôi được tạo ra vào bố mẹ. 2. Tạo chế phẩm phòng tránh bệnh cho động vật Công nghệ sinh học trong những năm gần đây đã có những đóng góp không nhỏ, chủ yếu là tạo ra các vaccine thế hệ mới nhờ áp dụng công nghệ Nhập môn Công nghệ sinh học 250
5. DNA tái tổ hợp, chẳng hạn như vaccine phòng bệnh lỡ mồm long móng (Foot and Mouth Disease Virus-FMDV), bệnh Theileriosis (bệnh sốt bờ biển đông-East Coast Fever) ở gia súc, bệnh sốt lợn Châu Phi, bệnh Newcastle, bệnh cầu trùng ở gia cầm Bệnh toi gà do virus gây ra ở gia cầm, đặc biệt là gà. Virus này thuộc nhóm Paramyxovirus, bao gồm cả virus quai bị, thuộc họ Paramyxoviridae (họ này bao gồm cả virus gây bệnh lợn gạo). Virus có khả năng làm ngưng kết hồng cầu, thông qua một loại protein F của nó. Loại protein này có khả năng gây miễn dịch và được dùng làm vaccine. Bệnh lỡ mồm long móng là loại bệnh do virus, lây lan rất nhanh và gây bệnh cho khoảng 30 loài động vật móng guốc, đặc biệt nguy hiểm đối với trâu, bò, lợn và cừu. Khi có dịch, để tránh bệnh lây lan, phải tiêu diệt hàng loạt gia súc nhiễm bệnh, thực hiện các biện pháp cách ly nghiêm ngặt. Người ta đã thành công trong việc dùng enzyme trypsin xử lý vỏ protein và nhận thấy một trong số các protein vỏ của nó có thể tạo được miễn dịch, kích thích sản sinh kháng thể. Năm 1985, các nhà khoa học đã xác định được gen mã hóa loại protein này và tạo dòng nó trong E. coli, biến E. coli thành “nhà máy” sản xuất protein nói trên và khi tiêm vào bò, lợn thì chúng trở nên miễn dịch đối với loại virus gây bệnh lở mồm long móng. 3. Chuyển gen vào động vật Một trong những thí nghiệm chuyển gen đầu tiên đã được tiến hành là gắn gen mã hóa cho hormone sinh trưởng của chuột cống và promoter methallothionein của chuột nhắt vào plasmid vector, sau đó vector này được tiêm vào tế bào trứng của chuột nhắt đã thụ tinh. Kết quả là chuột nhắt chuyển gen này lớn nhanh hơn chuột nhắt bình thường. Kiểm tra mô chuột nhắt chuyển gen thấy rằng promoter methallothionein điều hòa sự biểu hiện gen hormone sinh trưởng trong gan nhiều hơn trong tuyến yên mặc dù ở chuột thường thì tuyến yên là chính. Điều này cho thấy việc chuyển gen đã thoát khỏi sự kiểm tra điều hòa của tuyến yên, dẫn đến việc sản xuất một lượng lớn hormone sinh trưởng. Lợn chuyển gen tổng hợp hormone sinh trưởng của người tuy không lớn hơn về kích thước nhưng lại có lượng thịt nạc nhiều hơn, ít mỡ hơn và tiêu tốn thức ăn ít hơn từ 20-30%. Tuy nhiên, các động vật chuyển gen dễ bị Nhập môn Công nghệ sinh học 251
6. thấp khớp, stress và mất khả năng sinh sản cũng như định hướng chuyển động. Như chúng ta đã biết cystein cần cho sự phát triển lông, nhưng do cừu thiếu khả năng tổng hợp amino acid này và do các vi sinh vật đường ruột của cừu sử dụng phần lớn cystein sẵn có nên đã ảnh hưởng xấu đến sản lượng lông cừu. Để khắc phục điều này, người ta đã tạo dòng hai gen vi khuẩn mã hóa cho enzyme chuyển hóa serine thành cystein. Sự ổn định của các gen này trong cừu chuyển gen sau đó đã giúp cừu tự tổng hợp được cystein làm tăng sự phát triển của bộ lông. Hiện nay, các nhà khoa học cũng đã có những thành công bước đầu trong việc chuyển các gen người vào lợn nhằm mục đích lấy phủ tạng của chúng (tim, gan, thận ) để cấy ghép, thay thế cho các bộ phận bị hư hỏng của người. Như vậy, công nghệ gen mở ra cho y học một khả năng to lớn trong lĩnh vực cấy ghép các bộ phận cho người và một triển vọng giải quyết vấn đề miễn dịch cấy ghép. Bên cạnh việc chờ đợi những thành công mới của công nghệ chuyển gen trực tiếp cho vật nuôi, người ta cũng đang tìm kiếm các biện pháp mới để tăng năng suất vật nuôi bằng công nghệ DNA tái tổ hợp. Chẳng hạn, một loại hormone tăng trưởng tái tổ hợp của bò (recombinant bovine growth hormone) được chuyển vào E. coli đã sản xuất thành công loại hormone trên, và có thể kích thích tăng sản lượng sữa ở bò lên tới 15% mà không cần phải gia tăng thêm khẩu phần thức ăn hàng ngày. Hoặc gen sản xuất hormone sinh trưởng của gà cũng được đưa vào E. coli, và người ta đã chứng minh được rằng hormone được sản xuất bằng kỹ thuật trên cho phép tăng khả năng sinh trưởng của gà lên khoảng 15%. IV. Chế biến thực phẩm Đây là lĩnh vực công nghệ sản xuất thực phẩm từ nông sản có sự tham gia của vi sinh vật, cũng như sự đóng góp của công nghệ sinh học hiện đại trong việc nâng cao hiệu suất của các quy trình sản xuất nói trên. Thực phẩm được tạo ra bởi vi sinh vật rất đa dạng, từ các sản phẩm truyền thống có nguồn gốc xa xưa như men bánh mì, phomát, sữa chua, rượu vang, rượu cất, đến những sản phẩm mới xuất hiện như protein nấm (mycoprotein) Trước đây, trong công nghiệp thực phẩm các nghiên cứu công nghệ sinh học được sử dụng chủ yếu để hoàn thiện các quy trình công nghệ lên Nhập môn Công nghệ sinh học 252
7. men truyền thống. Còn hiện nay, các nghiên cứu công nghệ sinh học chủ yếu liên quan đến việc tạo ra các chủng mới có năng suất sinh học cao và việc áp dụng chúng vào các công nghệ lên men hiện đại. Theo đánh giá chung, hiện nay mới chỉ khoảng 15% thực phẩm trên thế giới được sản xuất bằng các quy trình công nghệ sinh học. Do vậy, ảnh hưởng của công nghệ sinh học hiện đại trong lĩnh vực này thực sự chưa rõ nét. Nguyên nhân có thể là do ngành công nghiệp chế biến thực phẩm hiện nay vẫn mang nặng tính thủ công, công nghệ chưa hiện đại, ngành công nghiệp chế biến thực phẩm có quy mô to lớn nhưng lại có lợi nhuận nhỏ, do vậy khó có khả năng tái đầu tư. Tuy vậy, trong tương lai khi công nghệ chế biến thực phẩm truyền thống không đáp ứng được nhu cầu ngày càng gia tăng của con người, thì ảnh hưởng và vai trò của công nghệ sinh học hiện đại sẽ gia tăng rất mạnh. 1. Sản xuất sữa Các sản phẩm sữa quen thuộc đối với chúng ta đều được tạo ra trong quá trình lên men của một số nhóm vi khuẩn như Lactobacillius, Streptococcus, Leuconostos Trước kia người ta thường sử dụng những nhóm vi khuẩn tự nhiên có mặt trong sữa để lên men, do vậy quá trình lên men nói chung khó kiểm soát và hiệu suất không cao. Ngày nay, nhờ việc tạo ra được các giống, chủng vi khuẩn với các tính chất xác định, người ta có khả năng điều khiển được quá trình lên men nói trên một cách có định hướng. Các sản phẩm chủ yếu từ sữa là phomát, sữa chua, bơ, kem sữa 1.1. Sản xuất sữa chua Trong sữa có sẵn một hệ vi sinh vật phong phú, đó là vi khuẩn lactic (gây lên men lactic), vi khuẩn acetic (lên men acetic), vi khuẩn đường ruột, vi khuẩn gây thối (phân giải chất hữu cơ thành các mùi thối), nấm men, nấm mốc Trong sản xuất sữa chua bằng lên men lactic, vi khuẩn dùng để lên men chính là một số chủng thuộc Lactobacterium bulgaricum có sẵn trong sữa. Trong công nghiệp sản xuất sữa chua, người ta tiến hành thanh trùng sữa rồi cấy vi khuẩn lactic vào. Quy trình sản xuất sữa chua theo quy mô công nghiệp như sau: Nhập môn Công nghệ sinh học 253
8. 1.1.1. Nguyên liệu Nguyên liệu duy nhất là sữa (có thể bổ sung thêm đường). Sữa dùng trong sản xuất sữa chua gồm những loại sau: - Sữa tươi nguyên hay sữa đã tách béo. - Sữa khô nguyên hay sữa sấy phun không béo. - Sữa đặc nguyên hay sữa đặc không đường. Các loại sữa trên trước khi đưa vào sử dụng cần phải xử lý qua các khâu: - Điều chỉnh hàm lượng lipid thích hợp thường từ 3,2-6%. - Nếu trên bề mặt sữa xuất hiện váng sữa thì tiến hành quá trình đồng hóa để trở thành một thể đồng nhất. - Tiệt trùng sữa 85-90oC trong 15-20 phút. Để nguội sữa đến nhiệt độ cần thiết cho sự lên men để cấy giống vào, thường từ 40-50oC. 1.1.2. Giống Các chủng lactic thuần khiết thường được dùng để sản xuất là: Streptococcus thermophilus, Lactobacterium bulgaricum, Lactobacterium acidophilum, Lactobacillus delbrueckibulgaricus. Thường hai chủng đầu được cùng sử dụng với số lượng bằng nhau. Nếu Streptococcus thermophilus có số lượng nhiều hơn, lúc đó sữa chua thu được sẽ quá chua và kém mịn. 1.1.3. Lên men tạo sữa chua Quy trình sản xuất sữa chua qua hai giai đoạn: giai đoạn đông tụ sữa và giai đoạn giữ chín sữa chua. - Giai đoạn đông tụ sữa Sữa sau khi tiệt trùng được cấy giống vào và khuấy đều để lên men bằng phương pháp bể hoặc chai. Ở giai đoạn này quá trình lên men được tiến hành ở 29-35oC. Quá trình lên men lactic xảy ra mạnh mẽ, casein sữa bị kết tủa ở điểm pH đẳng điện, sữa được đông tụ và đạt độ chua cần thiết. Thường căn cứ vào cục đông của sữa và độ chua để kết thúc quá trình lên men. Cục đông phải đặc, đồng nhất, không có hiện tượng nước-sữa tách rời Nhập môn Công nghệ sinh học 254
9. nhau ra. Độ chua phải đạt 60-80oT. Thời gian lên men (thường 8-12 giờ) có thể thay đổi khác nhau tùy thuộc vào chủng vi khuẩn và nhiệt độ lên men. Khi sữa có độ chua cần thiết thì kết thúc quá trình lên men bằng phương pháp làm lạnh nhanh (6-8oC) để tránh tình trạng độ chua tăng và nước sẽ tách ra khỏi sữa. - Giai đoạn giữ chín sữa chua Trong giai đoạn này quá trình lên men lactic vẫn còn xảy ra ở mức độ yếu, sữa tiếp tục được đông tụ. Lúc này lipid trong sữa trở nên rắn, nước tự do liên kết với protein làm sữa đông đặc thêm. Giai đoạn này còn xảy ra quá trình tạo hương cho sữa làm cho sữa có mùi rất đặc trưng bằng cách bổ sung vaniline, hương vị trái cây tự nhiên (dâu, cam, dứa ) hay hương tổng hợp, màu thực phẩm. Thời gian của giai đoạn này từ 12-14 giờ. 1.2. Sản xuất phomát Phomát là sản phẩm lên men được chế biến từ sữa (sữa bò, sữa dê ) với sự tham gia của một số nhóm vi sinh vật. Đây là một thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, bảo quản được lâu. Trong phomát chứa 20% protein (dưới dạng peptone, amino acid), 30% lipid, các muối khoáng, vitamin Phomát có mùi vị thơm ngon, kích thích quá trình tiết dịch tiêu hóa, làm tăng khả năng đồng hóa thức ăn cho cơ thể. Quy trình sản xuất phomát được tiến hành qua bốn giai đoạn. Cũng như sản xuất sữa chua, nguyên liệu chính ở đây là sữa. - Giai đoạn làm đông sữa Từ nguyên liệu sữa ban đầu, sữa được làm đông lại. Về mặt hóa lý đó là giai đoạn làm kết tủa: những micelle của casein dính lại với nhau để hình thành một gel đặc, rắn chứa huyết thanh sữa bên trong. Sau khi được khử trùng ở 85-90oC trong 15-20 phút, được xử lý bằng rennin với một lượng nhỏ vừa đủ, sau một thời gian nhất định sữa sẽ đông lại thành một khối nhầy phủ gelatin, mềm dẻo, không thấm nước. Để làm đông tụ sữa, ngoài vai trò của rennin người ta còn sử dụng vi khuẩn lactic. Vi khuẩn lactic được tạo điều kiện hoạt động ở 30oC. Khi tiến hành làm đông tụ sữa, người ta cấy vi khuẩn lactic vào môi trường sữa. Quá trình lên men lactic được tiến hành, chuyển đường lactose của sữa thành lactic acid. Kết quả là quá trình này cũng gây ra sự đông tụ sữa như đã trình Nhập môn Công nghệ sinh học 255
10. bày ở trên (các sợi micelle của casein sữa lại kết thành cục rắn chứa huyết thanh sữa ở bên trong). Khi quá trình lên men lactic xảy ra, pH môi trường sẽ giảm, pH hướng về môi trường acid là pH thích hợp cho hoạt động của enzyme đông tụ sữa. Điều này dẫn đến sự đông tụ sữa càng xảy ra nhanh hơn. Ở giai đoạn này, dưới tác dụng của rennin, casein và paracasein của sữa sẽ bị phân giải tạo peptone và amino acid (tyrosine, tryptophan ) tập trung lại trong cục đông. Huyết thanh sữa ở bên ngoài cục đông tồn tại ở dạng dung dịch. - Giai đoạn khử nước Giai đoạn này ép cục sữa để tách huyết thanh ra khỏi cục đông sữa. Quá trình này xảy ra ở 35-50oC trong 20-24 giờ. Trong thời gian này quá trình lên men lactic vẫn tiếp tục. Phomát lúc này có thành phần chủ yếu là casein và lipid. - Giai đoạn muối phomát Ngay sau khi ép cục đông để tách huyết thanh, phomát được ngâm vào bể nước muối NaCl nồng độ 24% trong vài ngày để tăng vị mặn cho phomát, tạo sự đồng nhất về thành phần cho khối phomát và ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật có hại, chủ yếu là trực khuẩn đường ruột. Kết quả của quá trình ngâm muối là các chất ở bề mặt của khối phomát như đường, muối khoáng sẽ khuếch tán ra ngoài, ngược lại NaCl từ ngoài dung dịch ngâm sẽ thấm vào bên trong khối phomát. Muối ăn thấm vào lớp bề mặt của phomát, tạo lớp bảo vệ chống lại sự xâm nhập của vi sinh vật có hại. - Giai đoạn ủ chín pho mát Phomát được đưa vào hầm làm chín ở 50-57oC có độ ẩm là 80-90%. Quá trình làm chín phomát kéo dài khá lâu từ vài tháng đến hàng năm, bao gồm nhiều khâu chuyển hóa hóa sinh phức tạp, có nhiều nhóm vi sinh vật khác nhau tham gia cùng với men đông tụ sữa. Hoạt động của vi khuẩn lactic và rennin có mối liên hệ mật thiết vói nhau dẫn đến làm tăng chất lượng của phomát trong giai đoạn này. Sau khi chế biến xong, trước khi được cắt ra và đóng gói bằng giấy nhôm, oliofilm, rilsan, phomát được khử trùng bằng cách chiếu tia tử ngoại. Việc đóng gói được tiến hành trong điều kiện vô trùng, cuối cùng thu được thành phẩm. Nhập môn Công nghệ sinh học 256
11. 2. Chế biến tinh bột Sản phẩm truyền thống từ bột mì rất đa dạng và được tạo ra trong những quy trình sản xuất khác nhau. Tuy nhiên, chúng có một điểm chung là sử dụng nấm men bánh mì Sac. cerevisiae để lên men. Cho đến những năm 1950, tinh bột chủ yếu được thủy phân bằng công nghệ sử dụng acid. Vào những năm 1960, bằng công nghệ thủy phân acid kết hợp với xử lý enzyme và sau này chủ yếu bằng enzyme. Thường người ta thủy phân tinh bột bằng -amylase và amyloglycosidase, là hai enzyme có tốc độ thủy phân cao, không gây ô nhiễm môi trường và tạo ra sản phẩm có hệ số đương lượng dextrose DE (dextrose equivalent) cao. Hệ số DE phản ánh mức độ thủy phân tinh bột thành đường glucose (dịch đường glucose nguyên chất có DE = 100, còn dịch tinh bột có DE = 0). Hiện nay, người ta đã tạo được một số chủng vi khuẩn, trong đó có Bacillus licheniformis và Bac. amyloliquefaciens, có khả năng tổng hợp -amylase chịu nhiệt hoạt động được ở nhiệt độ tới 100oC. Điều này cho phép quá trình hồ hóa thực hiện được triệt để, tạo điều kiện cho giai đoạn đường hóa tiếp theo, tạo ra dịch đường có DE gần tới 100. Thông thường, người ta tiến hành đường hóa bằng glucoamylase nhận được từ nấm Aspergillus niger. Dịch có hàm lượng glucose cao được sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau, trong đó chủ yếu là để làm nguyên liệu lên men. Tuy nhiên, gần đây mới xuất hiện hướng sản xuất sirô fructose-glucose từ dịch glucose. Hiện nay, sản phẩm này đang được sử dụng rộng rãi trong ngành chế biến thực phẩm ở các nước phát triển để thay thế đường saccharose truyền thống từ mía và củ cải đường. Thông thường, sirô fructose-glucose được tạo ra từ glucose của dịch thủy phân tinh bột có DE gần 100, thông qua quá trình khử ion và đồng phân hóa dịch glucose bởi glucose isomerase do Streptomyces, Bac. coagulans và Actinoplanes missouriensis tạo ra. Trong đó, qua một lần xử lý người ta nhận được sirô chứa khoảng 51% glucose, 42% fructose và 7% oliogosaccharide. Nếu xử lý tiếp sẽ có thể nhận được sirô chứa tới 90% fructose. 3. Sản xuất nước uống lên men Các loại nước uống lên men có cồn nói chung đều được sản xuất từ nguyên liệu chứa đường. Trong đó, quá trình tạo ethanol bằng lên men của các chủng nấm men thuộc giống Saccharomyces là quá trình chung, còn Nhập môn Công nghệ sinh học 257
12. từng loại nước uống lên men có cồn lại có quy trình sản xuất riêng của mình. 3.1. Sản xuất bia Bia là nước giải khát chứa nước, CO2, rượu, các chất chiết xuất, carbohydrate Cơ sở khoa học của lên men sản xuất bia là sự trao đổi chất trong quá trình sinh trưởng, phát triển của một số loài vi sinh vật trong điều kiện yếm khí. Quá trình sản xuất bia chủ yếu dựa vào sự lên men đường của mầm đại mạch (hiện nay có thể thay bằng ngô, gạo, kê ). Bia sản xuất từ mầm đại mạch bao gồm công đoạn chủ yếu là ủ ở 67oC để enzyme tự nhiên trong mầm thủy phân tinh bột của hạt đại mạch, bổ sung hoa bia và dịch thủy phân, ủ để dịch lên men bia, cuối cùng tách men bia và giữ bia tươi một thời gian để bia chín. Bia hơi là loại bia sử dụng ngay không qua khử trùng. Bia chai và bia lon bảo quản được lâu vì đã qua khử trùng ở 55-60oC hoặc qua lọc, đóng chai hoặc đóng hộp bằng các thao tác vô trùng. Các chủng nấm men được sử dụng chủ yếu trong sản xuất bia là Sac. cerevisiae và Sac. calsbergensis. Trong đó Sac. cerevisiae được sử dụng cho cả lên men bề mặt và lên men chìm để sản xuất các loại nước giải khát lên men. Còn Sac. calsbergensis dùng để sản xuất bia nhẹ. Quá trình lên men bia gồm 2 giai đoạn: lên men chính và lên men phụ. 3.1.1. Lên men chính (chủ yếu dùng lên men chìm) Ở giai đoạn này tế bào nấm men sinh trưởng mạnh, một lượng lớn cơ chất được chuyển thành ethanol, CO2 và H2O. Thời gian lên men khoảng 6- 10 ngày. Nhiệt độ yêu cầu từ 28-30oC, pH môi trường 5,3-6. Trong giai đoạn này có hiện tượng tạo bọt do khí CO2 tạo ra lúc đầu tan trong dung dịch, sau với liều lượng cao sẽ tách ra tạo thành túi khí, tạo cơ sở cho sự tạo bọt. Kết thúc giai đoạn lên men chính tạo ra được sản phẩm gọi là bia non. Bia non có đặc điểm còn đục, có mùi vị đặc trưng của bia nhưng chưa thích hợp cho việc giải khát. 3.1.2. Lên men phụ Khác với lên men chính xảy ra trong các thiết bị lên men hở, lên men phụ thực hiện trong các bình kín ở nhiệt độ 0-5oC. Ở giai đoạn này quá trình lên men diễn ra chậm, dịch lên men được lắng đọng và bão hòa CO2. Giai Nhập môn Công nghệ sinh học 258