Lý thuyết Sinh học 10 Bài 27 (Chân trời sáng tạo): Ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn

Lý thuyết Sinh học 10 Bài 27: Ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn

A. Lý thuyết Sinh học 10 Bài 27: Ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn

I. Cơ sở khoa học của việc 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.

- Cơ sở khoa học của việc ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn:

II. Một số ứng dụng của vi sinh vật trong thực tiễn

1. Khái quát về ứng dụng của vi sinh vật trong thực tiễn

- 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,... nhằm nâng cao sức khỏe và tạo môi trường sống thân thiện, an toàn.

2. Một số ứng dụng của vi sinh vật trong thực tiễn

a. Sản xuất phomat (cheese)

- Phomat là sản phẩm được làm từ sữa (bò, dê, cừu,...) nhờ ứng dụng quá trình phân giải của Lactococcus lactis.

- Quy trình:

Quy trình sản xuất phomat trong nhà máy

+ Thanh trùng sữa ở 72 ^oC trong 15 giây.

+ Cấy vi khuẩn Lactococcus lactis và enzyme rennin để lên men: Vi khuẩn lactic lên men đường lactose tạo acid làm đông tụ sữa. Enzyme rennin thủy phân k–cazein trong sữa làm cho protein đông vón. Thêm chất phụ gia CaCl₂ làm tăng khả năng kết tủa sữa.

+ Cắt cục vón, khuấy đều, để yên 10 - 30 phút, nâng nhiệt độ lên đến 49 - 54 ^oC. Rửa cục vón bằng nước Clo năm phần triệu để tách lactose. Khuấy đều cho đến khi cục vón chắc lại, cho vào khuôn nén, sau vài tuần thu được phomat.

b. Sản xuất tương

- Tương là sản phẩm đượctạo thành nhờ ứng dụng quá trình phân giải tinh bột và protein nhờ enzyme của nấm mốc Aspergillus oryzae.

- Một số loại tương nổi tiếng như tương Bần, tương Cự Đà, tương Nam Đàn, tương hột.

- Quy trình:

Quy trình sản xuất nước tương lên men

+ Bước 1 - Tạo chế phẩm enzym từ nấm mốc: Ngâm gạo nếp 4 – 8 tiếng → Nấu xôi, để nguội, dàn mỏng lên nong → Cho nhiễm nấm tự nhiên hoặc dùng mốc trong phòng thí nghiệm để tạo mốc → Chọn mốc có màu vàng, 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, sấy hoặc rang vàng → Nghiền hạt đậu tương bể làm đôi, làm sạch vỏ, đun sôi, để nguội → Cho vào chum ngâm nước khoảng 7 ngày.

+ 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, khấy đều mỗi buổi sáng, ủ trong thời gian thích hợp.

c. 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).

- Quy trình:

Quá trình sản xuất penicillin

+ 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, để đạt năng suất cao cần phải thêm tiền chất. Mặt khác, quá trình lên men cần đảm bảo các thông số như pH, nhiệt độ, độ thông khí và thời gian.

+ Tách chiết: Tùy thuộc vào từng loại chất kháng sinh mà có phương pháp tách chiết sao cho phù hợp hơn. Quá trình này thực hiện theo các bước sau: lọc tách sinh khối → tách chiết → đông khô → bột tinh sạch.

d. Sản xuất thuốc trừ sâu sinh học

- Ưu – nhược điểm của thuốc trừ sâu sinh học:

+ Ưu điểm: không gây độc hại cho con 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.

+ Nhược điểm: hiệu lực chậm, phổ tác động hẹp.

- Một số chế phẩm thuốc trừ sâu sinh học phổ biến: Bacillus thuringiensis, Beauveria, Metarhizium,....

- Chế phẩm Bacillus thuringiensis được sản xuất bằng phương pháp lên men chìm theo quy trình:

Quy trình sản xuất chế phẩm Bacillus thuringiensis

+ (1) Chuẩn bị giống vi khuẩn chủng Bacillus thuringiensis chuẩn.

+ (2) Nhân giống. Thực hiện nhân giống cấp 1 trên máy lắc và nhân giống cấp 2 trong nồi lên men 500 lít hoặc 5000 lít.

+ (3) Lên men.

+ (4) Li tâm để thu sinh khối.

+ (5) Sấy, nghiền sinh khối vi khuẩn.

+ (6) Phối trộn phụ gia và đóng gói sản phẩm. Sản phẩm có thể ở dạng chai hoặc dạng gói.

e. Xử lí nước thải

- Quá trình xử lí nước thải thường trải qua 3 cấp: cấp 1 (lí học), cấp 2 (sinh học), cấp 3 (hóa học).

- Xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học chủ yếu dựa vào vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh và vi khuẩn nitrat hóa.

- Có hai nhóm phương pháp sinh học sử dụng trong xử lí nước thải:

+ Phương pháp xử lí sinh học hiếu khí: xử lí bằng bùn hoạt tính, hồ hiếu khí, bể phản ứng theo mẻ, quá tình tiêu hủy hiếu khí, lọc nhỏ giọt, đĩa quay sinh học, bể lọc sinh học.

Quy trình xử lí nước thải theo phương pháp bùn hoạt tính

* Quá trình xử lí nước thải bằng phương pháp bùn hoạt tính: Nước thải đã được xử lí sơ cấp được dẫn vào bể thổi khí để cung cấp oxygen cho vi khuẩn và vi sinh vật oxi hóa chất hữu cơ. Trong bể thổi khí, lượng bùn hoạt tính tăng dẫn → Dẫn hỗn hợp từ bể thổi khí sang bể lắng để tách bùn hoạt tính ra khỏi nước thải → Một phần bùn hoạt tính được đưa trở lại bể thổi khí làm giống, phần bùn thừa sau khi được tách nước sẽ được đưa đi phân giải yếm khí.

+ Phương pháp xử lí sinh học yếm khí: xử lí bằng hồ yếm khí, bể UASB, bể lọc yếm khí, lọc trên giá mang hữu cơ.

Quy trình xử lí nước thải bằng phương pháp bể UASB

* Quá trình xử lí nước thải bằng phương pháp bể UASB: Nước thải sẽ được dẫn qua các đường ống cấp dưới đáy bể với vận tốc 0,6 – 0,9 m/s và được điều chỉnh pH duy trì ở 6,6 – 7,6 nhằm đảm bảo sự phát triển của vi sinh vật kị khí → Hỗn hợp bùn và nước thải sẽ được tiếp xúc nhau. Quá trình phát triển sinh khối của các vi sinh vật sử dụng các chất ô nhiễm và tạo thành CH₄, CO₂. Lượng khí này sẽ được bám vào bùn và nổi lên trên bề mặt của bể → Bể UASB được lắp các vách nghiêng. Tại đây xảy ra hiện tượng tách pha khí – rắn – lỏng. Để hấp thụ triệt để, hiệu quả nhất lượng khí trên thì dẫn hỗn hợp khí qua dung dịch NaOH từ 5% – 10%. Bùn sau đó sẽ được lắng xuống do tách hoàn toàn khí. Nước thải theo màng tràn răng cưa dẫn đến bể xử lí tiếp theo.

B. Bài tập trắc nghiệm Sinh học 10 Bài 27: Ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn

Câu 1: Vi sinh vật nào sau đây được ứng dụng để sản xuất phomat?

A. Lactococcus lactis.

B. Aspergillus oryzae.

C. Bacillus thuringiensis.

D. Saccharomyces cerevisiae.

Câu 2: Trong sản xuất tương, nấm mốc Aspergillus oryzae có vai trò

A. tiết acid lactic để làm đông tụ tinh bột và protein trong đậu tương.

B. tiết độc tố để ức chế sự phát triển của vi sinh vật gây thối hỏng tương.

C. tiết enzyme ngoại bào thủy phân tinh bột và protein trong đậu tương.

D. tiết chất kháng sinh để ức chế sự phát triển của vi sinh vật gây thối hỏng tương.

Câu 3: Cho một số đặc điểm sau:

(1) Có khả năng chuyển hóa mạnh, sinh sản nhanh

(2) Có khả năng tổng hợp được một số chất quý

(3) Có khả năng phân giải các chất hữu cơ dư thừa

(4) Có thể gây độc cho một số loài gây hại mùa màng

Trong các đặc điểm trên, số đặc điểm có lợi của vi sinh vật được ứng dụng trong thực tiễn là

A. 1.

B. 2.

C. 3.

D. 4.

Câu 4: Dựa trên khả năng tự tổng hợp các chất cần thiết bằng cách sử dụng các enzyme và năng lượng nội bào của vi sinh vật, có thể ứng dụng vi sinh vật để

A. xử lí rác thải.

B. sản xuất nước mắm.

C. sản xuất sữa chua.

D. tổng hợp chất kháng sinh.

Câu 5: Cơ sở khoa học của ứng dụng sử dụng vi sinh vật để sản xuất thuốc trừ sâu sinh học là

A. khả năng tự tổng hợp các chất cần thiết của vi sinh vật.

B. khả năng tiết enzyme ngoại bào để phân giải các chất của vi sinh vật.

C. khả năng tạo ra các chất độc hại cho côn trùng gây hại của vi sinh vật.

D. khả năng chuyển hóa các chất dinh dưỡng cho cây trồng của vi sinh vật.

Câu 6: Vì sao có thể bảo quản thực phẩm bằng cách phơi khô, bảo quản lạnh, ngâm trong dung dịch đường?

A. Vì vi sinh vật chỉ sinh độc tố gây hại trong những điều kiện môi trường khắc nghiệt.

B. Vì vi sinh vật chỉ sinh ra độc tố trong giới hạn nhất định của các yếu tố môi trường.

C. Vì vi sinh vật chỉ sinh trưởng trong những điều kiện môi trường khắc nghiệt.

D. Vì vi sinh vật chỉ sinh trưởng trong giới hạn nhất định của các yếu tố môi trường.

Câu 7: Có bao nhiêu ứng dụng sau đây là ứng dụng của vi sinh vật trong thực tiễn?

(1) Xử lí rác thải

(2) Tổng hợp chất kháng sinh

(3) Lên men sữa chua

(4) Tạo ra máy đo đường huyết

(5) Sản xuất thuốc trừ sâu sinh học

A. 2.

B. 3.

C. 4.

D. 5.

Câu 8: Để sản xuất chất kháng sinh, người ta thường sử dụng chủ yếu những nhóm vi sinh vật nào sau đây?

(1) Xạ khuẩn.

(2) Vi khuẩn.

(3) Động vật nguyên sinh.

(4) Nấm.

A. (1), (2), (3).

B. (1), (2), (4).

C. (2), (3).

D. (1), (4).

Câu 9: Tại sao vi khuẩn Bacillus thuringiensis được sử dụng để sản xuất thuốc trừ sâu sinh học?

A. Vì vi khuẩn Bacillus thuringiensis có khả năng sinh ra độc tố để tiêu diệt côn trùng.

B. Vì vi khuẩn Bacillus thuringiensis có khả năngkí sinh và làm chết côn trùng.

C. Vì vi khuẩn Bacillus thuringiensis có khả năngức chế sự sinh sản của côn trùng.

D. Vì vi khuẩn Bacillus thuringiensis có khả năngức chế sự di chuyển của côn trùng.

Câu 10: Xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học chủ yếu dựa vào

A. vi khuẩn tự dưỡng kí sinh và vi khuẩn nitrat hóa.

B. vi khuẩn tự dưỡng cộng sinh và vi khuẩn phản nitrat hóa.

C. vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh và vi khuẩn nitrat hóa.

D. vi khuẩn dị dưỡng kí sinh và vi khuẩn phản nitrat hóa.

Xem thêm tóm tắt lý thuyết Sinh học 10 sách Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 25: Sinh trưởng và sinh sản ở vi sinh vật

Lý thuyết Bài 26: Công nghệ vi sinh vật

Lý thuyết Bài 29: Virus

Lý thuyết Bài 30: Ứng dụng của virus trong y học và thực tiễn

Lý thuyết Bài 31: Virus gây bệnh