tin tức

Ngày nay, người ta đã biết nhiều loại ung thư gây ra do yếu tố môi trường bao gồm tác nhân vật lý, hoá học, sinh học. Chúng tác động từ ngoài vào sinh ung thư. I. TÁC NHÂN VẬT LÝ Chủ yếu là bức xạ ion hoá và tia cực tím. 1.1 Bức xạ ion hoá. Nguồn tiếp xúc tia phóng xạ tự nhiên chủ yếu từ các tia vũ trụ, đất hoặc các  vật liệu xây dựng. Nguồn tiếp xúc phóng xạ nhân tạo chủ yếu là trong chẩn đoán y khoa. Tỷ lệ tất cả do tia phóng xạ rất thấp (khoảng 2%- 3%). Các bằng chứng dịch tể học. Các nhà Xquang đầu tiên đã không tự che chắn nên thường bị ung thư da và bệnh bạch cầu. Ung thư tuyến giáp gia tăng rõ ở những người điều trị tia xạ vào vùng cổ lúc con trẻ. Ngày nay người ta thấy rằng bệnh phổi ở các thợ mỏ vùng Joachimstal (Tiệp khắc) và Schneeberg (Đức) quan sát được từ thế kỷ 16, chính là ung thư phổi do sự hiện diện của quặng đen có tính phóng xạ trong các mỏ. Nguy cơ ung thư phổi tăng cao trong các nghiên cứu về thợ mỏ Uranium va thợ mỏ đá cứng dưới lòng đất phải tiếp xúc với khí radon vì lý do nghề nghiệp. Nghiên cứu những người sống sót trong vụ nổ bom nguyên tử ở Hiroshima và Nagasaki ở Nhật Bản năm 1945 đã cho thấy tăng nguy cơ của nhiều loại ung thư đặc biệt là ung thư máu thể tuỷ. Sau 10 năm sự cố rò rỉ tia phóng xạ Chernobyl 1986, người ta nhận thấy tỷ lệ ung thư gia tăng mạnh, trong đó đặc biệt là trẻ em bị ung htư tuyến giáp tăng gắp 10 lần. Quá trình phóng xạ đã bắn ra các hạt ion hóa các thành phần hữu cơ của tế bào tạo ra các gốc tự do. Chính các gốc tự do này tác động lên các base của AND làm rối loạn các gen tế bào tạo ra các biến dị và đột biến gây ung thư, quái thai và dị tật. Tác động của tia phóng xạ gây ung thư ở người phụ thuộc vào ba yếu tố quan trọng: Tuổi tiếp xúc càng nhỏ càng nguy hiểm nhất là bào thai và trẻ nhỏ. Mối liên hệ và liều đáp ứng: phơi nhiễm càng cao và càng kéo dài thì nguy cơ càng tăng. Cơ quan bị chiếu xạ: các cơ quan như tuyến giáp, tuỷ xương rất nhạy cảm với tia xạ. 1.2 Bức xạ cực tím Tia cực tím có trong ánh sáng mặt trời có ba loại A, B, và C gây ra bỏng da, ung thư da, loét giác mạc và đục thuỷ tinh thể. Càng gần xích đạo tia cực tim cang mạnh. Tia C gây đột biến mạnh nhất nhưng được lọc bởi tầng ozon. Tia B kích thích tế bào da tạo ra sắc táo melanin lam rám nắng và đỏ da và tác động trực tiếp lên AND làm lớp da lão hoá sớm và tế bào bị biến đổi thành ung thư. Tia A do bước sóng dài nên ít gây ung thư hơn. Các bằng chứng dịch tể học cho thấy những người làm việc ngoài trời thường có tỷ lệ ung thư tế bào đáy và tế bào vảy của da khu trú ở vùng đầu, cổ cao hơn những người làm việc trong nhà. Đối với những người da trắng sống ở vùng nhiệt đới tỷ lệ ung thư hắc tố cao hơn hẳn người da màu. Cần phải lưu ý trào lưu tắm nắng thái quá của người da trắng gây bỏng nắng và tăng nguy cơ ung thư da. Hiện nay tầng ozon ngày càng mỏng đi do ngày càng có nhiều chất thải độc hại từ mặt đất, sự phun của núi lửa làm huỷ hoại tầng ozon đã làm tăng cả cường độ lẫn biên độ tiếp xúc với tia cực tím. Kết quả dự báo sẽ tăng tầng suất mới mắc của ung thư da cũng như một số bệnh khác trong tương lai. II. TÁC NHÂN HOÁ HỌC 1.1 Thuốc lá. Vai trò gây bệnh của hút thuốc đã được chứng minh qua nhiều nghiên cứu. Hút thuốc đại diện cho hầu hết các nguyên nhân chính gây bệnh đã được phát hiện trong lịch sử của nghiên cứu ngành y sinh học. Một nửa trong số những người thường xuyên hút thuốc cuối cùng sẽ chết do thói quen hút thuốc của họ. Hút một điếu thuốc đã làm mất đi 5,5 phút cuộc sống của chính mình. Tuổi thọ trung bình của người hút thuốc ngắn hốn với người không hút thuốc từ 5-8 năm. Hơn nữa, bố mẹ hút thuốc có thể gây hại cho thai nhi và những trẻ sống trong gia đình họ. Các nghiên cứu dịch tể học đã chứng minh rằng những người hút thuốc lá có nguy cơ mắc các ung thư phổi, thanh quản, khoang miệng, thực quản và bàng quang. Những ung thư nay ít gập ở những người không hút thuốc lá. Quan sát cũng nhận thấy một số ung thư khác cũng gia tăng ở những người hút thuốc lá như: ung thư tụy, thận, mũi họng, dạ dày và ung thư máu. Thành phần của khói thuốc lá có trên 4.000 hoá chất, trong đó có hơn 200 loại gây hại cho sức khoẻ và 43 chất gây ung thư đã được nhận biết. Các chất này chủ yếu là: Các hydrocarbon thơm đa vòng: được tạo ra do đốt cháy thuốc lá không hoàn toàn hay trong khói và bụi công nghiệp. Nitrosamine: là chất gây ung thư mạnh nhất ở động vật thí nghiệm và có vai trò chủ yếu trong ung thư phổi, thực quản, tụy, miệng khi hút thuốc lá. Hydrocarbon dị vòng: có trong nhựa thuốc lá là những chất gây biến dị mạnh và sinh ung thư ở nhiều cơ quan khác nhau như gan, phổi… Benzene Polonium-226 có hoạt tính phóng xạ. 2.1 Chế độ ăn và các chất gây ô nhiễm thực phẩm Người ta nhận thấy có sự khác nhau giữa tỷ lệ ung thư đường tiêu hoá theo vùng địa lý và thói quen ăn uống. những thay đổi nhanh chóng về tỷ lệ ung thư dạ dày (giảm) và tỷ lệ ung thư đại tràng ( tăng ) ở thế hệ người nhật đầu tiên di cư sang Mỹ là bằng chứng rõ ràng rằng những thay đổi môi trường và chế đạo ăn uống làm thay đổi nguy cơ của các loại ung thư này. Lạm dụng rượu có thể gây ung thư: nghiện rượu liên quan đên ung thư vùng miệng, họng, thanh quản, thực quản và gan. Càng tiêu thụ nhiều rượu thì nguy cơ càng cao và ngược lại. Chất béo và thịt: các nghiên cứu cho thấy với chế độ ăn uống giàu chất béo động vật làm tăng nguy cơ ung thư vú và ung thư đại tràng. Ở những nước phát triển, nơi tiêu thụ nhiều thịt người ta thấy tỷ lệ ung thư đại tràng cao có y nghĩa. Ngược lại, chế độ ăn nhiều trái cây xanh và rau xanh, quả chín và nhiều sợi thực vật cho thấy làm giảm tỷ lệ ung thư đại trực tràng. Tỷ lệ một số loại ung thư khác như hạ họng thanh quản, thự quản, phổi, vú cũng giảm nhẹ. Những chất gây ô nhiễm và chất phụ gia trong thực phẩm: thịt cá hong khói và ướp muối, các loại mắm và dưa muối có rất nhiều muối nitrat và nitrit. Nitrat, nitrit và nitrosamin làm tăng nguy cơ ung thư thực quản và dạ dày. Nitrosamin là chất gây ung thư khá mạnh trên thực nghiệm. ngày nay ở các nước phát triển nhờ các tiến bộ về bảo quản thực phẩm rau và thực phẩm tươi sống bằng các hầm lạnh, gian hàng lạnh, tủ lạnh đã làm giảm các thực phẩm có chứa muối nitrat và nitrit. Tỷ lệ ung thư dạ dày ở các nước này càng giảm xuống rệt. Thực phẩm dể bị mốc. Nấm mốc Aspergillus Flavus thường có ở thư gan nguyên phát. Sự đột biến gen P53 được tim thấy trong 53% các trường hợp ung thư tế bào gan nguyên phát ở các khu vực có độc tố alfatoxin trong thực phẩm. 2.3 Các ung thư liên quan đến nghề nghiệp. Theo các nghiên cứu của Pháp, phơi nhiễm nghề nghiệp có thể gây ra khoảng 3% tử vong do ung thư. Các nghiên cứu ở Mỹ những năm gần đây có tỷ lệ cao hơn do phơi nhiễm với các chất như amian, arsen, nicken, chrome, benzene và các sản phẩm của công nghiệp hoá dầu. Tuy nhiên phơi nhiễm nghề nghiệp là khó đánh giá do phối hợp với các yếu tố khác như thuốc lá và rượu. Tác nhân sinh ung thư quan trọng nhất trong việc gây ung thư nghề nghiệp chủ yếu là các hoá chất và ít gặp hơn là các tác nhân khác như là vi rút, bức xạ ion hoá. Việc đánh giá ung thư nghề nghiệp trong dân số chỉ mang tính chất tương đối. Một số công trình nghiên cứu ở Mỹ cho thấy rằng 4% ung thư là có liên quan đến nghề nghiệp.Một số đánh giá của các quốc gia công nfghiệp hoá khác thấy tỉ lệ này thay đổi từ 2 đến 8%... ở các nước đang phát triển và các nước mới công nghiệp tỷ lệ ung thư do nghề nghiệp chưa được đánh giá một các rõ ràng. Các ung thư nghề nghiệp thường xãy ra ở các hệ cơ quan tiếp xúc trực tiếp với các nhân sinh ung thư hay các chất chuyển hoá các hoạt tính của các tác nhân này. Pott (1775) lần đầu tiên đã mô tả về tỉ lệ ung thư da bìu cao hơn ở những người thợ cạo ống khói,ông đã gợi ý mối liên quan với nghề nghiệp và cho rằng mồ hóng là nguyên nhân. Hắc ín và các dẫn xuất của chúng có trong dầu mỏ và cũng được xem là các chất sinh ung thư. Tần suất ung thư da cao ở những người thợ đánh sợ và thợ máy là do họ sử dụng những thiết bị được bôi trơn bằng dầu mỏ có chất hydrocarbon thơm là dẫn xuất từ anthracene. Ung thư nghề nghiệp thường hay gặp nhất là ung thư đường hô hấp. Người ta đã xác định một số hoá chất hay hỗn hợp hoá chất trong môi trường nghề nghiệp có liên quan nhân quả với bệnh ưng thư phổi. Cơ quan nghiên cứu ung thư quốc tế IARC đã đánh giá 10 hóa chất hay hỗn hợp khác như là khói thải của các động cơ diesel, beryllium và các hỗn hợp của nó, tinh thể silica, cadmium và các hợp chất của nó có khả năng sinh ung thư ở người. Amian có lẽ là chất quan trọng nhất gây ung thư phổi do nghề nghiệp. Hít bụi (Amium) sẽ gây sơ hoá phổi lan toả ( asbertosis ).Các nghiên cứu từ nhiều nơi trên thế giới cho thấy công nhân do nhiễm asbestos (asbestosis) thì tỉ lệ ung thư phổi hiện diện từ 20 đến 50% trường hợp trong đó bướu trung mô màng phổi chiếm tỉ lệ cao ( thậm chí thời gian tiếp xúc không dài ). Ung thư bàng quang cũng là một trong các ung thư nghề nghiệp thường gặp nhất. Bắt đầu từ giữa thế kỷ XIX. Công nghiệp nhuộm azo đã phát triển danh chóng. Vào thế kỷ này những trường hợp ung thư bàng quang đã được phát hiện ở các thợ thường tiếp xúc với các chất Anilin. Chất Anilin tự nó không sinh ra ung thư ở người và động vật nhưng Anilin có chứa nhiều tạp chất 4-amindiphenyl và có tính sinh ung thư. Các chất chính gây ra ung thư bàng quang trong kỷ nghệ sản xuất Anilin là Benzidine, 2-naphthylamine và 4-aminodiphenyl. Hít thở benzen có thể làm ức chế tủy xương và gây ra chứng thiếu máu bất sản, nếu tiếp xúc với benzen với mức độ cao sẽ gây bệnh ung thư bạch cầu tủy cấp. Ngoài ra nó có thể gây ra bệnh đa u tuỷ xương và u lympho ác tính. Sarcoma phần mềm ở công nhân tiếp xúc với chất diệt cỏ có gốc phenoxy; ung thư thanh quản gặp ở các công nhân tiếp xúc với hơi acid vô cơ mạnh và ung thư các xoang cạnh mũi gặp ở công nhân tiếp xúc với formaldehyd. Cơ quan nghiên cứu ung thư quốc tế đã liệt kê 100 loại hoá chất có thể gây ra ung thư biểu mô và các Sarcoma ở các súc vật thí nghiệm. Một số hoá chất này có thể gây ung thư nghề nghiệp nhưng phần lớn còn lại cho đến nay vẫn chưa có bằng chứng. 2.4. Hoá trị liệu Điều trị hoá chất chống ung thư có thể gây ra tổn thương AND và sinh ung thư. Ngày nay nhờ phát hiện sớm ung thư và sử dụng nhiều phuơng pháp điều trị hiệu quả nên thời gian sống thêm kéo dài hơn. Một số ung thư điều trị khỏi nhờ vào phát hiện ở giai đoạn chưa xâm lấn. Vì vậy vai trò sinh ung thư do hoá chất cần phải được cân nhắc và có biện pháp sàng lọc ở những đối tượng này. Bảng liệt kê các loại thuốc hay sử dụng có nguy cơ gây ung thư. Nguy cơ gây ung thư do thuốc gia tăng phụ thuộc vào các yếu tố: Tuổi sử dụng: tuổi càng trẻ càng tăng nguy cơ. Thời gian tiềm tàng giữa sử dụng thuốc và phát triển ung thư trung bình từ 5 đến 10 năm ngắn hơn so với 40 đến 50 năm trong phơi nhiễm hoá chất công nghiệp. Và sự hiện diện giữa các yếu tố cùng sinh ung thư như thuốc lá và phơi nhiễm phóng xạ. Thuốc gây ung thư nhiều nhất là các thuốc chống ung thư vì các loại thuốc này đã được chứng minh gây ung thư thực nghiệm và các loại ung thư chủ yếu là ung thư máu và các u lymphô ác tính.Ung thư máu thể tỷ cấp là biến chứng hiếm của các thuốc nhóm alkyl. Suy giảm miễn dịch do hoá trị thuốc ức chết miễn dịch, AIDS làm tăng nguy cơ mắc u lymphô ác tính do nhiễm EBV. Ngày nay, có nhiều thuốc chống ung thư hiện đại có hiệu quả nên thời gian sống thêm của bệnh nhân ung thư kéo dài hơn và nhiều loại ung thu có thể của khỏi do được phát hiện sớm và sử dụng hoá trị đa phương thức nên vai trò sinh ung thư do thuốc ngày càng được chú ý để có các biện pháp sàng lọc và phát hiện sớm các ung thư thứ hai này.

GIỚI THIỆU Trong sản xuất sản phẩm chế phẩm vi sinh, ly tâm là một phương pháp thường được sử dụng để cô đặc các tế bào trước khi ổn định. Tuy nhiên, hoạt động này dẫn đến chi phí sản xuất và bảo trì cao; chất lượng sản phẩm thấp do nhiệt độ cao. Ngoài ra, vì phương pháp ly tâm dựa trên sự khác nhau về khối lượng riêng của các thành phần; nên khi cô đặc sinh khối, sự phân tách giữa sinh khối cô đặc và dịch lỏng trường thường không hoàn toàn (dưới 90%); vì vậy sự thất thoát sinh khối tế bào trong dịch thải bỏ là rất lớn. Thay vào đó, phương pháp lọc tiếp tuyến được xem như là phương pháp tốt để tách các tế bào vi khuẩn. Phương pháp lọc tiếp tuyến thường được áp dụng như là bước đầu tiên để thu hoạch các sản phẩm sinh học như sinh khối vi sinh, protein tái tổ hợp, enzym, kháng sinh, axit hữu cơ do vi sinh vật tạo ra,… PHƯƠNG PHÁP LỌC TIẾP TUYẾN Nguyên tắc của phương pháp lọc tiếp tuyến là lọc toàn bộ dịch lỏng  đầu vào; dịch lỏng sẽ được di chuyển vào cột lọc/casette thông qua bơm áp lực. Ở đó, các dịch có kích thước/trọng lượng phân tử nhỏ hơn kích thước màng bao gồm cả nước sẽ đi tiếp tuyến qua bề mặt màng lọc để đi ra qua đường dịch qua màng (gọi tắt là permeate); các chất có kích thước lớn hơn cỡ lỗ màng lọc (sinh khối vi sinh vật) sẽ đi qua đường hồi (gọi là retentate) và được quay lại tank chứa ban đầu; từ đó làm cô đặc mật độ vi sinh vật. Nguyên lý hệ thống lọc tiếp tuyến:   Ưu điểm của công nghệ này là hạn chế sự tạo thành lớp cặn tích tụ bám vào bề mặt màng và gây ra hiện tượng tắc màng như công nghệ lọc truyền thống. Theo phương pháp này, môi trường sau lên men đi vào cootju/màng theo phương tiếp tuyến với màng lọc, với kích thước lỗ từ 0,05 đến 1 µm tùy vào mục đích sử dụng. Màng lọc này, giúp tách biệt chọn lọc các tế bào khỏi môi trường lên men (thấm qua màng) do sự chênh lệch áp suất, điều này làm cho sinh khối được cô đặc lại. Gradient áp suất này, được gọi là áp suất xuyên màng, cùng với vận tốc dòng chảy được áp dụng cho các môi trường lên men, là hai thông số quan trọng đặc trưng cho phương pháp lọc tiếp tuyến. ƯU ĐIỂM CỦA PHƯƠNG PHÁP LỌC TIẾP TUYẾN - Lọc tiếp tuyến là một kỹ thuật đa năng để thu hoạch tế bào và là phương pháp tốt loại bỏ các mảnh vụn tế bào trong quá trình sản xuất, thu hồi các sản phẩm nội bào. - Vốn và chi phí bảo trì của màng vi lọc thấp hơn so với ly tâm  - Có thể thu hồi hầu như 100% sinh khối tế bào, trong khi đó ở phương pháp ly tâm thường ít hơn 90% với lọc tiếp tuyến. - Hơn nữa, quá trình lọc tiếp tuyến là một quy trình xử lý môi trường lên men hiệu quả hơn so với ly tâm để sản xuất sinh khối tế bào: ít ảnh hưởng đến nồng độ tế bào vi sinh sau lọc, ít ảnh hưởng đến hoạt động cũng như các tính năng của tế bào, ít ảnh hưởng đến trạng thái sinh lý của tế bào. Vì vậy, khả năng sống, hàm lượng enzyme, các hoạt chất của tế bào cũng như tính ổn định của tế bào không bị ảnh hưởng bởi phương pháp lọc tiếp tuyến. Từ đó làm chất lượng sản phẩm ổn định và giảm chi phí sản xuất. - Có thể cô đặc huyền phù tế bào đến 10-40% trọng lượng khô (tùy từng loại dịch và theo yêu cầu). - Phương pháp lọc tiếp tuyến, có thể có lợi thế hơn so với ly tâm với các yêu cầu về kiểm soát nhiễm chéo như: Khi xử lý các sinh vật gây bệnh trong sản xuất vaccine (nhiễm chéo ra môi trường hoặc trong công nghệ DNA tái tổ hợp); trong sản xuất vi sinh (nhiễm chéo từ môi trường sản phẩm). Vì không khí trong ly tâm tạo ra trong quá trình hoạt động, còn trong lọc tiếp tuyến tất cả các thông số đầu vào và đầu ra có thể kiểm soát  vô trùng. - Hạn chế sự tạo thành lớp cặn tích tụ bám vào bề mặt màng và gây ra hiện tượng tắc màng như công nghệ lọc truyền thống, do đó cho phép xử lý chất lỏng chứa một lượng khá lớn chất rắn lơ lửng trên quy mô lớn nên thích hợp trong sản xuất chế phẩm sinh học.        

Đại cương lên men Định nghĩa lên men Lên men là một phản ứng hóa học được thực hiện bởi vi sinh vật, nhờ quá trình này mà các phân tử carbohydrat như tinh bột hoặc glucose được phân cắt và phá hủy. Lên men có rất nhiều lợi ích cho sức khỏe con người và được sử dụng trong sản xuất các sản phẩm như nước uống có cồn, bánh mì, sữa chua, dưa chua, giấm táo… Nó cũng được sử dụng trong công nghiệp như sản xuất ethanol như một nguồn năng lượng sinh học. Ưu nhược điểm công nghệ lên men Ưu điểm: Sử dụng các vi sinh vật với kích thước nhỏ, tỉ lệ bề mặt trên thể tích lớn, do đó hấp thu dược chất rất nhanh. Các vi sinh vật có khả năng sinh trưởng mạnh chu kỳ ngắn do dó tốc độ đồng nhất hóa cao, sinh sản nhanh, nhanh sản xuất sản phẩm. Dễ thích nghi, do vi sinh vật dễ dàng tiếp nhận một vật liệu di truyền nào đó để thích nghi với điều kiện môi trường sống. Sản xuất ít phụ thuộc môi trường thời tiết. Tốn ít diện tích (chỉ cần một nồi lên men). Tận dụng được các phế phẩm và nguyên liệu nuôi cấy. Như các vi tảo có khả năng sử dụng các nguyên liệu từ dầu mỏ, khí CO2… Phát triển được ở nhiệt độ và áp suất thường. Có thể thực hiện được nhiều phản ứng hóa sinh khác nhau, do một vi sinh vật có chứa rất nhiều enzym. Như đã đề cập, các vi sinh vật rất dễ tiếp nhận các vật liệu di truyền mới, cũng như dễ dàng thực hiện các phương pháp biến đổi gen như đột biến, tái tổ hợp để tăng sản lượng hoặc biến đổi các sản phẩm cuối. Có khả năng tạo ra sản phẩm đối quang mong muốn và có hoạt tính- những sản phẩm này rất khó để thực hiện bằng các phản ứng hóa học. Điện hình là việc sản xuất các acid amin như glutamic, aspamat… Nhược điểm: Do dễ dàng thay đổi kiểu gen, nên các vi sinh vật này cũng rất dễ biến dị và hồi biến tính hoang dại. Có thể gây ra các độc tính cho người dùng. Quá trình sản xuất phức tạp và đòi hỏi độ vô trùng cao. Chỉ cần nhiễm một vi khuẩn hay một virus khác, nguy cơ hỏng quá trình lên men là rất cao do các tạp nhiễm, các độc tố mà vi sinh vật tạp nhiễm này gây ra. Cần tiến hành bảo quản và giữ giống trong thời gian dài, tăng chi phí. Các phương pháp lên men Theo điều kiện hô hấp Dựa vào đặc điểm hô hấp của vi sinh vật để chọn điều kiện nuôi cấy thích hợp: Lên men kị khí: áp dụng cho với các vi sinh vật kỵ khí (không tiếp xúc với O2); quá trình nuôi cấy này không cần cung cấp không khí cho vi khuẩn. Có thể thực hiện nên men trên môi trường lỏng hoặc bán rắn. Một số ví dụ của quá trình lên men kị khí như lên men rượu, lên men vitamin B12, muối dưa. Hình ảnh: Lên men rượu Lên men hiếu khí: áp dụng với vi sinh vật hiếu khí, quá trình nuôi cấy cần cung cấp không khí sạch có O2 để vi sinh vật hô hấp. Môi trường lên men có thể là lỏng hoặc bán rắn. Các sản phẩm được sản xuất từ lên men hiếu khí như dấm, mốc tương, sản xuất penicillin từ nấm mốc. Lên men vi hiếu khí: áp dụng đối với các vi sinh vật vi hiếu khí, cần cấp khí nhẹ trong quá trình lên men. Thực hiện nuôi cấy các vi sinh vật này trong môi trường lỏng. Ví dụ điển hình của quá trình này là sản xuất vitamin B12 (cần cấp khí giai đoạn sau để vi sinh vật có O2 tổng hợp sản phẩm). Theo hình thức thiết bị Dựa vào bề dày và thể chất của môi trường để phân loại: Lên men bề mặt dịch thể: áp dụng cho nuôi cấy các vi sinh vật hiếu khí, thực hiện ở môi trường lỏng, bề dày môi trường nuôi cấy mỏng, bề mặt tiếp xúc với không khí rộng. Trong quá trình nuôi cấy cần cấp khí vô trùng và làm mát. Ưu điểm: đơn giản, dễ tiến hành, khi có sự cố ở một vài thiết bị nuôi cấy có thể dễ dàng loại bỏ. Nhược điểm: Khó giữ được độ vô trùng do bề mặt thoáng của nó rất rộng, cấp khí trong quá trình nuôi cấy nên rất khó để kiểm soát. Khó cơ giới hóa và tự đồng hóa. Tốn diện tích do lên men bề mặt có bề mặt thoáng lớn và có bề dày môi trường nhỏ, nên cần không gian rộng để xếp các dụng cụ nuôi cấy này. Tốn nhân công do cơ giới hóa kém, nhiều bình nuôi cấy khác nhau nên cần nhiều nhân lực để kiểm soát và vận hành. Sản phẩm thu được không đồng nhất, do được nuôi cấy trên nhiều thiết bị khác nhau, khó kiểm soát được độ đồng đều về hàm lượng vi sinh vật, dinh dưỡng, không khí và sản phẩm tạo thành giữa các thiết bị. Lên men bề mặt rắn: áp dụng với các vi sinh vật hiếu khí. Môi trường nuôi cấy ở dạng lỏng hoặc bán rắn. Có thể sử dụng các chất dinh dưỡng không tan như tinh bột và sử dụng các chất làm tăng độ xốp từ các loại hạt, mảnh, phế liệu hữu cơ, bã mía. Trong quá trình nuôi cấy, trước tiên cần hồ hóa tinh bột (độ ẩm từ 60 đến 75%), bổ sung các chất dinh dưỡng, các chất khoáng và vi lượng… Bề mặt rắn có ưu điểm rẻ hơn bề mặt lỏng do các thành phần dinh dưỡng rẻ hơn, tận dụng được nhiều nguyên liệu phế thải. Trong quá trình nuôi cấy cần cung cấp không khí vô trùng như với lên men bề mặt dịch thể. Ưu điểm: Tiến hành đơn giản, có thể tiến hành nuôi cấy đồng thời nhiều vi sinh vật (khác biệt với dịch thể) (ví dụ lên men rượu, bột men rắc lên cơm là hỗn hợp nhiều vi sinh vật nuôi cấy, các vi sinh vật trong môi trường sẽ phân giải tinh bột để tạo thành các glucose, sau đó nấm men mới sử dụng để tạo ethanol. Dễ tiến hành sử lý cục bộ: trong cùng bình nuôi cấy hoặc giữa các bình. Do bề mặt rắn lên dễ dàng khu trú những vùng bị hỏng và loại đi không để chúng lan ra toàn bộ thiết bị. Nhược điểm: cũng giống như thiết bị lên men bề mặt dịch thể, phương pháp này khó giữ được độ vô trùng (do diện tích tiếp xúc rộng), khó cơ giới hóa tự động hóa và tốn diện tích nhân công. Ở dưới thiết bị nuôi cấy,  vi sinh vật khó hô hấp, ảnh hưởng đến nuôi cấy vi sinh vật hiếu khí do đó môi trường cần xốp và có bề dày thích hợp. Hiện nay có một số cá tiến được áp dụng như thiết bị nuôi cấy có thêm cánh đảo hoặc bị quay để tăng quá trình đảo trộn giúp vi sinh vật tiếp xúc với không khí và dinh dưỡng tốt hơn nhưng vẫn phải đảm bảo điều kiện vô trùng tốt. Lên men chìm: thực hiện nuôi cấy vi sinh vật trong môi trường lỏng, môi trường nuôi cấy dày. Chúng có thể áp dụng cho cả lên men vi sinh vật hiếu khí hoặc kỵ khí. Ưu điểm: Áp dụng được gần như mọi loại vi sinh vật. Với vi sinh vật hiếu khí tiến hành cấp khí vào môi trường lỏng (nhưng là từ dưới lên chứ không phải từ bề mặt như 2 phương pháp trên) còn vi sinh vật kỵ khí thì không cần. Tốn ít diện tích vi sinh vật chỉ cần nuôi cấy trong một thiết bị với thể : tích lớn, diện tích mặt thoáng nhỏ. Do chỉ cần một thiết bị, mặt thoáng nhỏ nên việc kiểm soát độ vô trùng tốt hơn, dễ dàng kiểm soát được toàn bộ quy trình. Dễ dàng kiểm soát bằng các máy móc và thiết bị, do đó ít cần sử dụng nhân lực hơn. Đảm bảo độ đồng nhất của sản phẩm, (do chúng cùng được thu từ một thiết bị). Nhược điểm: thiết bị đắt tiền, phức tạp, cần có cán bộ chuyên môn vận hành. Do là môi trường lỏng và chỉ có một thiết bị, nên nếu xảy ra sự cố như nhiễm khuẩn, vi sinh vật bị chết có thể sẽ làm hỏng cả lô sản phẩm. Các thiết bị sử dụng trong lên men bề mặt như bình nón (với quy mô phòng thí nghiệm) đến các bình fermentor trong quy mô công nghiệp. Hình ảnh: Thiết bị lên men Fermentor Theo cách tiến hành Tùy thuộc chế độ cung cấp nguyên liệu và thu sản phẩm mà có các phương pháp khác nhau. Lên men mẻ gián đoạn: phương pháp này tiến hành theo các lô, mẻ. Chỉ cung cấp dinh dưỡng trước nuôi cấy và thu sản phẩm ở cuối quy trình. Khi được nuôi cấy trong các điều kiện thích hợp như dinh dưỡng, nhiệt độ, độ ẩm, các vi sinh vật sẽ phát triển theo đúng chu kỳ gồm 5 giai đoạn từ tiềm tàng, nhân lên chậm, sinh trưởng mạnh (logarit), giai đoạn cân bằng và suy vong. Do hầu hết các thông số quy trình không thay đổi, nên phương pháp này rất thích hợp với các phẩm chuyển hóa bậc 2 (đồi hỏi điều kiện nghiêm ngặt và ổn định, nếu thay đổi điều kiện môi trường sẽ không tạo ra sản phẩm nữa). Ưu điểm: chi phí ban đầu thấp, dễ dàng nâng quy mô bằng các mô hình toán học. Có thể tiến hành sản xuất với quy mô lớn với nồi lên men trên 1000 lít). Nhược điểm: Hiệu suất thấp hơn các phương pháp khác, do vi sinh vật sẽ phát triển theo đúng chu kỳ sinh trưởng, sản phẩm chỉ thu trong một thời điểm nhất định. Không lý tưởng với các sản phẩm bậc 1 Có sản xuất theo các lô mẻ, nên nếu có thay đổi nhỏ về các thông số và môi trường nuôi cấy, sẽ rất khó để bảo đồng nhất giữa các mẻ. Cần tiến hành khử trùng ở môi mẻ, lô sản xuất, khử trùng nhiều lần như vậy sẽ khiến các bộ phận như cảm biến oxy, đo pH, nhiệt kế, áp suất thẩm thấu nhanh lão hóa, dẫn đến tăng chi phí sản xuất. Lên men bán liên tục: định kỳ bổ sung chất dinh dưỡng và thu sản phẩm không chứa tế bào hoặc thu sản phẩm cuối quy trình. Quy trình này được áp dụng trong sản xuất các sản phẩm cuối cùng hoặc các sản phẩm bậc 1. Việc bổ sung môi trường dinh dưỡng định kỳ gây thay đổi thể tích môi trường nuôi cấy, thay đổi các đặc điểm về nhiệt độ, dinh dưỡng nên không thích hợp với các sản phẩm bậc 2. Ưu điểm: Việc bổ sung dinh dưỡng giúp giảm độ nhớt môi trường nuôi cấy làm thuận tiện cho các quá trình chuyển khối và vi sinh vật hấp thu dinh dưỡng tốt hơn. Môi trường được pha loãng còn làm giảm ức chế của tế bào với các sản phẩm phụ hoặc bản thân sản phẩm chính của nó. Ví dụ, trong quá trình lên men rượu nấm men bị ức chế ethanol, do đó, chỉ một thời gian, khi nồng độ ethanol đã đạt quá mức làm nấm men không thể tiếp tục sản xuất ethanol được nữa dù môi trường nuôi cấy vẫn rất dồi dào, dẫn đến làm giảm hiệu suất quá trình. Còn trong lên men bán liên tục, môi trường được pha loãng bởi dinh dưỡng và thu sản phẩm định kỳ, giúp nấm men sản xuất ethanol một cách liên tục. Nhược điểm: Như đã nói ở trên, việc bổ sung sẽ làm không ổn định môi trường nuôi cấy cả về dinh dưỡng và sản phẩm. Do đó, cần tiến hành kiểm soát và lấy mẫu thường xuyên để kiểm tra nồng độ cơ chất và sản phẩm tạo thành. Việc cấp dinh dưỡng và thu sản phẩm định kỳ cũng làm tăng nguy cơ nhiễm khuẩn trong môi trường nuôi cấy, tăng rủi ro nhiễm khuẩn. Phương pháp lên men liên tục: Đặc điểm: quá trình này đặc trưng bởi một cân bằng động giữa việc cấp dinh dưỡng vào và thu sản phẩm một cách liên tục. Do đó, môi trường nuôi cấy có thể tích không thay đổi. Việc thay đổi này, cũng giống như lên men bán liên tục, gây ra các thay đổi sinh lý của vi sinh vật. Nhờ việc cung cấp dinh dưỡng và thu sản phẩm liên tục, vi sinh vật sẽ có khả năng kéo dài được pha cân bằng, điều này rất thuận lợi để thu được nhiều sản phẩm. Phương pháp này cũng chỉ cần tiến hành với những nồi lên men nhỏ quy mô dưới một 1000 Lit trong sản xuất công nghiệp. Ưu điểm: Như đã nói ở trên, phương pháp này kéo dài pha cân bằng, do đó tế bào lấu già hóa hơn. Trạng thái sinh lý của tế bào đồng nhất hơn lên men mẻ, tạo được sản lượng ổn định hơn. Do kéo dài được pha cân bằng, quá trình sản xuất sản phẩm sẽ được kéo dài hơn, do đó giảm được chi phí nhân lực và các khâu nhân giống. Ngoài ra, thiết bị lên men nhỏ hơn và sản phẩm thu dần dần nên giảm độ phức tạp cho quá tiệt trùng và thu sản phẩm. Do được tiến hành liên tục, dinh dưỡng và sản phẩm cũng như các điều kiện khác được giữ hằng định, nên tính đồng nhất của sản phẩm thu được sẽ đồng nhất hơn lên men nhiều lô mẻ. Lượng dinh dưỡng được sử dụng nhiều hơn (do kéo dài pha cân bằng), tổng lượng sản phẩm cũng thu được nhiều hơn giúp hiệu suất của quy trình tăng. Nhược điểm: Do liên tục được lấy ra và pha loãng bởi môi trường, nên sản phẩm thu được không phải là dạng đặc nhất Tương tự như lên men bán liên tục, việc cấp và thu sản phẩm giữa quá trình nuôi cấy làm tăng nguy cơ nhiễm khuẩn. Do đó, cần tăng kiểm soát quy trình dẫn đến tăng chi phí. Làm thay đổi sinh lý tế bào (kéo dài pha cân bằng), do đó cần tính toàn lại các thống số và chất lượng giữa các đợt lên men. Việc thu sản phẩm định kỳ cũng là một nguy cơ gây thất thoát giống và sinh khối. Quy trình này chưa được phổ biến trong công nghiệp và gây khó khăn khi năng cấp quy mô sản xuất. Thiết bị trong quá trình lên men Theo hình thức, thiết bị được chia thành thiết bị lên men bề mặt (dạng rắn hoặc lỏng) và thiết bị lên men chìm. Thiết bị lên men bề mặt dịch thể: thưởng sử dụng các lọ hở hoặc kín. Ưu điểm của nó là cấu tạo đơn giản, rẻ. Tuy nhiên, khả năng đảm bảo vô trùng kém, không đồng nhất lô mẻ và tốn diện tích. Penicillin trước đây được sản xuất nhờ thiết bị này. Thiết bị lên men bề mặt bán rắn: sử dụng các thiết bị dạng khay, thùng quay hoặc đĩa quay. Dạng khay: cũng tương tự như các chai lọ, nó cần nhiều diện tích. Trong môi trường nuôi cấy cần có thêm chất tạo xốp để vi sinh vật tiếp xúc oxy. Dạng thùng quay: là biến thể của dạng khay. Chuyển động quay mà môi trường được phân tán đồng đều, do đó vi sinh vật phát triển tốt hơn, tiếp xúc nhiều với dinh dưỡng và không khí. Trong thùng quay có thể lắp thêm các cánh đảo, để tăng khả năng đảo trộn. Các thùng quay còn ưu điểm là có thể xếp chồng các khay lên nhau giúp giảm diện tích môi trường nuôi cấy. Thiết bị lên men chìm: Với quy mô phòng thí nghiệm có thể sử dụng bình nón: Bình nón có ưu điểm là phần dưới có kích thước lớn hơn do đó dễ dàng cung cấp oxy cho vi sinh vật hô hấp, và khi lắc, oxy dễ dàng hòa tan vào môi trường. Hình ảnh: Bình nón Với quy mô công nghiệp sử dụng thiết bị fermentor: thiết bị này được làm từ thủy tinh và thép không gỉ do đó rất dễ vệ sinh và hạn chế được vi sinh vật bám vào gây tạp nhiễm. Thiết bị này có nhiều loại kích thước để phù hợp với từng quy mô nghiên cứu hay quá trình nhân giống (từ 5- 10 lít: thích hợp với phòng thí nghiệm; từ 50 đến 500 lít: thích hợp với quy mô pilot; và từ 1000 lít trở lên có khi đến hàng triệu lít…phù hợp với quy mô công nghiệp). Trong thiết bị này có bộ phận khuấy trộn, hệ phân tán khí vô trùng, hệ thống áo nước bên ngoài (duy trì nhiệt độ thích hợp cho vi sinh vật phát triển), hơi nước để tiệt trùng… nên rất thuận tiện cho quá trình nuôi cấy và kiểm soát trong quy trình. Các giai đoạn quá trình lên men Quá trình lên men gồm 3 giai đoạn chính là trước lên men, trong lên men và sau lên men. Trước lên men Cần thực hiện việc chuẩn bị giống, chuẩn bị môi trường dinh dưỡng, thiết bị; và tiến hành khử trùng. Chuẩn bị giống: giống phải đạt các tiêu chuẩn để tiến hành lên men. Việc này phải tùy vào mục đích sản xuất sản phẩm cuối như protein đơn bào, probiotic, acid amin, ….Nhưng chúng đều phải có nguồn gốc rõ ràng và phải được phân loại đến cấp chủng. Giữ giống: giống chưa nuôi cấy cần được giữ trong môi trường thạch, trong cát đất, hạt ngũ cốc, silicagel, đông khô… Các biện pháp này phải đảm bảo giữ được hoạt tính và không làm chết vi sinh vật. Giữ giống trong môi trường thạch Hoạt hóa giống: cần tiến hành kiểm tra độ thuần khiết và kiểm tra khả năng hồi biến tính hoang dại. Sau đó tiến hành kích thích tế bào vi sinh vật. Chú ý: không được sử dụng giống từ một nồi lên men đã kết thúc lên men để làm giống cho mẻ sản xuất tiếp theo do các vi sinh vật này đã già (đến pha suy tàn), khả năng sinh trưởng cũng như sinh sản phẩm là rất thấp. Môi trường dinh dưỡng: yêu cầu phải cung cấp đủ chất dinh dưỡng cho nhu cầu sinh trưởng, phát triển và tạo sản phẩm của vi sinh vật. Về cơ bản, môi trường nuôi cấy gồm các thành phần như nguồn hydrocarbon, nguồn nitơ, nguồn phospho, vi lượng, vitamin và các chất kích thích sinh trưởng, dầu phá bọt và các tiền chất: Nguồn hydrocarbon: Đây là nguồn năng lượng lớn nhất cho vi sinh vật. Chúng tiêu thụ từ 10 đến 50% nguồn này trong chu kỳ sinh trưởng. Nguồn này gồm có 2 dạng là dạng tan được như glucose, saccarose…- các đường này vi sinh vật rất dễ đồng hóa và các dạng không tan như tinh bột (gồm ngô, lúa mì, gạo, sắn…)- vi sinh vật phải có amylase mới có thể tiêu hóa được. Ngoài ra còn có thể sử dụng một số nguồn khác như cellulose (từ rơm rạ, bã mía..) hoặc dầu mỏ như methan, parafin (từ C8 đến C18). Nguồn N2: ngoài cung cấp năng lượng, nguồn này còn cung cấp các nhóm amin cho acid amin, acid nucleotid cần thiết để vi sinh vật nhân lên và tạo sản phẩm. Các nguồn nitơ gồm có nguồn vô cơ như amoni, và muối nitrat và nguồn hữu cơ như acid amin trong bột đậu, bột ngô, cao nấm men, pepton và cao thịt. Ngoài ra trong cao ngô còn có thêm các chất kích thích sinh trưởng và các nguyên tố vi lượng, nên nguồn này được sử dụng rất phổ biến. Phospho: phospho là thành phần cấu tạo lên nhiều thành phần của tế bào như các acid nucleotid, các enzym. Cũng như nguồn nitơ, nguồn phospho có thể ở dạng hữu cơ hoặc vô cơ. Với các muối KH2PO4, K2HPO4 (vô cơ); bột đậu, ngô (nguồn hữu cơ)… Canxi: hay sử dụng là CaCO3, vì chúng còn có khả năng duy trì Ph môi trường do các acid béo của vi sinh vật tiết ra. Các nguyên tố vi lượng: bổ sung thêm các nguyên tố thiết yếu cho vi sinh vật phát triển như magie, đồng, mangan, kẽm…  Các nguồn này có thể được bổ sung từ các muối vô cơ hoặc chính từ các nguồn nguyên liệu hydrocarbon và nito hữu cơ. Vitamin và chất kích thích sinh trưởng: cần thiết cho các quá trình trao đổi chất và nhân lên của vi sinh vật. Các thành phần này có thể được bổ sung riêng lẻ hoặc từ các nguồn dinh dưỡng như cao ngô hoặc rỉ đường. Dầu phá bọt: được sử dụng để phá bọt sinh ra trong quá trình nuôi cấy (do khuấy trộn hoặc do cấp khí với vi sinh vật hiếu khí). Thường sử dụng dầu thực vật để phá, nguồn này cũng có thể trở thành nguồn dinh dưỡng cho vi sinh vật. Tuy nhiên, khi sử dụng với lượng quá lớn, nó có thể tạo thành nhũ tương và cản trở quá trình trao đổi khí hoặc dinh dưỡng của vi sinh vật. Tiền chất: một số sản phẩm tạo thành cần có thêm tiền chất để gắn vào sản phẩm của vi sinh vật. Ví dụ như trong sản xuất kháng sinh penicillin, cần bổ sung thêm các gốc R để tạo kháng sinh mong muốn, hoặc như tổng hợp vitamin B12, cần 5,6 DMB bổ sung vào công thức. Thông thường được sử dụng với nồng độ thấp (mcg/L) và trong những khoảng thời gian nhất định. Khử trùng: gồm khử trùng thiết bị, môi trường nuôi cấy, nước… Quá trình khử để tiệt khuẩn môi trường dinh dưỡng, với dung nhiệt nó còn giúp hồ hóa các thành phần tinh bột trong môi trường. Phương pháp tiệt khuẩn hay được áp dụng là nhiệt ẩm: với nhiệt độ 121 độ C trong 30 phút, ở áp suất 0.6 đến 1 atm. Chú ý: khi tiến hành khử trùng không khí, cần qua các hệ thống sử lý độ ẩm và tạp tiểu phân. Trong lên men Gồm 2 quá trình là nhân giống và lên men. Nhân giống: quá trình nhân giống làm tăng số lượng tế bào ở giai đoạn đoạn sinh trưởng (phát triển mạnh nhất), do đó chỉ nuôi trong một thời gian ngắn. Giai đoạn này, còn giúp vi sinh vật quen với môi trường nuôi cấy (thường là dịch thể trong lên men chìm). Khi tiến hành nhân giống, cần căn cứ vào thể tích thiết bị lên men, thể tích nồi nhân giống cuối thường bằng 10% so với thể tích tổng (có thể từ 5 đến 20%). Nếu tỉ lệ quá nhỏ, vi sinh vật sẽ khó quen với lượng dinh dưỡng quá lớn, không kịp để tiêu thụ hết dinh dưỡng đã đến pha suy tàn, làm hiệu suất giảm. Còn tỉ lệ quá cao, lượng dinh dưỡng không đủ, chưa kịp tạo sản phẩm đã hết dinh dưỡng. Để vi sinh vật quen với thiết bị lên men, quá trình nhân giống cuối cùng cần được tiến hành trong thiết bị có hình dạng tương tự thiết bị lên men. Lên men: đây là giai đoạn quan trọng nhất vì nó tạo ra sản phẩm và tăng sinh khối. Quá trình này tiến hành cung cấp không khí, chất dinh dưỡng, truyền nhiệt, chuyển khối và điều chỉnh các phản ứng sinh học thích hợp như bổ sung môi trường dinh dưỡng, điều chỉnh pH và phá bọt. Thời gian tiến hành giao động từ 24h đến 120 giờ tùy thuộc vào sản phẩm đích muốn thu hoạch. Hiệu suất của quá trình này sẽ phụ thuộc vào độ vô trùng, thành phần dinh dưỡng, pH, nhiệt độ, cấp khí, thời gian nuôi cấy, chất tiền thể. Quá trình khuấy trộn: Giúp ngăn cản sự kết tụ và sa lắng giữa các tế bào trong quá trình nuôi cấy, tăng tiếp xúc vi sinh vật với dinh dưỡng và không khí. Giảm tập trung cục bộ sản phẩm chính và sản phẩm phụ trong quá trình, làm ức chế việc sinh tổng hợp vi sinh vật. Cần chú đến tốc độ khuấy trộn trong quá trình. Khi khuấy trộn với tốc độ quá cao, các tế bào va đạp mạnh có thể gây vỡ, tổn thương hoặc tạo các hệ sợi, các pellet đặc chắc và nhỏ- pellet càng đặc, tiếp xúc đồng đều giữa các vi sinh vật với dinh dưỡng càng kém. Tuy nhiên, khi khuấy quá nhẹ, việc đồng đều oxy và chất dinh dưỡng khó đạt được. Quá trình cấp khí: quá trình đặc biệt quan trọng với vi sinh vật hiếu khí. Nhu cầu oxy là khác nhau giữa các vi sinh vật, lượng sinh khối trong nồi lên men, và dung tích thiết bị nuôi cấy. Tốc độ cấp khí được đo bằng thông số V/V/M hoặc g/l/h… Quá trình phá bọt: bọt sinh ra trong quá trình lên men do khuấy trộn và sục khí. Khí bọt này tạo ra lượng quá lớn có thể trào ra các đường ống và dễ dẫn đến tạp nhiễm và khó khăn khi vệ sinh bảo trì. Bọt sinh ra nhiều cũng cản trở việc tiếp xúc của các tế bào vi sinh vật với môi trường dinh dưỡng. Do đó cần tiến hành phá bọt trong lên men. Các phương pháp xử lý bọt như sử dụng các chất diện hoạt, các dầu thực vật, mỡ cá heo. Yêu cầu của các chất phá bọt này có khả năng nhanh chóng phân tán bọt, không gây độc được với vi sinh vật có tác dụng kéo dài và chỉ cần sử dụng với một lượng nhỏ là có tác dụng. Điều chỉnh pH: mỗi vi sinh vật chỉ phát triển trong một điều kiện pH nhất định, pH ảnh hưởng đến tỉ lệ các ion H+ và OH- trong môi trường mà các ion này ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt lực của các enzym và chất keo trong tế bào (thành phần quan trọng đối với sự sống còn của vi sinh vật) do đó cần ổn định pH trong quá trình lên men. Các biện pháp ổn định pH thường dùng là các chất hệ đệm như đệm phosphat, đệm amoni hoặc các chất kiềm nhẹ như CaCO3. Hình ảnh: Bột CaCo3 Điều chỉnh nhiệt độ: cũng như pH các vi sinh vật cũng chỉ hoạt động và sinh trưởng trong khoảng nhiệt độ nhất định- do nhiệt độ ảnh hưởng đến hoạt độ của enzym. Đặc biệt trong quá trình lên men, các quá trình như khuấy trộn, sục khí hay sự hô hấp của vi sinh vật đều là quá trình tỏa nhiệt, làm thay đổi nhiệt độ môi trường nuôi cấy. Do đó, cần có các thiết bị để kiểm soát và điều khiển nhiệt độ thích hợp. Ngoài ra, trong quá trình lên men cũng thường xuyên tiến hành quá trình lấy mẫu để xác định pH môi trường, hàm lượng dinh dưỡng, độ vô trùng, hàm lượng sản phẩm, trạng thái của vi sinh vật. Từ đó, tiến hành các biện pháp giải quyết kịp thời và xác định được thời gian thu sản phẩm thích hợp. Quá trình thu sản phẩm Tùy thuộc sản phẩm ở trong nội bào hay ngoại bào mà tiến hành các thu sinh khối hay thu dịch lọc. Với sản phẩm nội bao ta tiến hành thu sinh khối còn ngoại bào thì thu dịch lọc. Một số sản phẩm còn tồn tại cả trong và ngoài tế bào, do đó cần thu toàn bộ khối sau lên men. Tiến hành tách sinh khối và dịch lên men: có thể sử dụng ly tâm hoặc lọc (lọc trống hay khung bản- ưu tiên sử dụng vì lọc được các dịch nhớt cao) và mới nhất là lọc tiếp tuyến. Quá trình này nên tiến hành ở nhiệt độ thấp khoảng 4 độ C để giữ được hoạt tính của tế bào cũng như các thành phần khác. Trong quá trình lọc, có thể sử dụng các chất trợ lọc là các chất có cấu trúc xốp, hấp phụ được các tế bào, trành để các tế bào này nến chặt trên bề mặt màng lọc và cản trở quá trình di chuyển của dịch. Với sản phẩm nội bào cần tiến hành tiếp quá trình phá hủy tế bào để giải phóng dược chất. Có thể sử dụng acid hoặc kiềm để phá hủy màng tế bào và giải phóng chất nội bào ra ngoài. Tiến hành lọc để thu được dịch nội bào. Chiết tách sản phẩm: dịch thu được sau lọc sẽ được chiết bằng dung môi hữu cơ, sử dụng các nhựa trao đổi ion hay nhựa hấp phụ để thu được sản phẩm. Có thể chuyển dạng muối hoặc dạng kết tủa thích hợp. Tinh chế: sản phẩm thô thu được sẽ tiếp tục tinh chế để loại tạp, tẩy màu, sau đó được kết tinh lại tạo sản phẩm.

Vi sinh vật là gì và sự phân bố vi sinh vật trong cơ thể người   Vi sinh vật phân bố khắp mọi nơi trong tự nhiên và trên cả cơ thể người và các loài động vật. Vi sinh vật bao gồm vi sinh vật có lợi và vi sinh vật có hại. Trong đó, chỉ có một số ít loài vi sinh vật gây bệnh cho con người. 1. Vi sinh vật là gì?   Vi sinh vật là các sinh vật đơn bào hoặc đa bào, nhân sơ hoặc nhân thực, có kích thước rất nhỏ và thường chỉ quan sát được qua kính hiển vi. Vi sinh vật bao gồm cả vi khuẩn, virus, nấm, tảo và nguyên sinh động vật. Đặc điểm của vi sinh vật là: Kích thước rất nhỏ bé, thường được đo bằng micromet; Hấp thu nhiều và chuyển hóa nhanh; Sinh trưởng nhanh và phát triển mạnh so với các sinh vật khác; Năng lực thích ứng mạnh, dễ phát sinh biến dị; Chủng loại nhiều: Số lượng và chủng loại vi sinh vật thay đổi theo thời gian. Có khoảng trên 100.000 loài vi sinh vật, bao gồm 69.000 loài nấm, 30.000 loài động vật nguyên sinh, 1.200 loài vi tảo, 2.500 loài vi khuẩn lam, 1.500 loài vi khuẩn, 1.200 loài virus và Rickettsia. Đặc biệt, do tính chất dễ phát sinh đột biến nên số lượng loài vi sinh vật được tìm thấy ngày càng tăng. Ví dụ như nấm: Trung bình mỗi năm bổ sung thêm khoảng 1.500 loài mới; Phân bố rộng: Vi sinh vật phân bố ở khắp mọi nơi trên trái đất, ngay cả ở những điều kiện khắc nghiệt nhất như miệng núi lửa, Nam cực, đáy đại dương,... Có thể phân loại các nhóm vi sinh vật dựa trên lợi ích của chúng như sau: Vi sinh vật có lợi: Vi sinh vật có lợi có trong thực phẩm, đường ruột hoặc vi sinh vật có lợi cho cây trồng; Vi sinh vật có hại: Các loại vi sinh vật gây bệnh cho người, vật nuôi, cây trồng,... Các môi trường sinh sống của vi sinh vật bao gồm: Môi trường nước, môi trường đất, môi trường trên mặt đất - không khí và môi trường sinh vật (người, động vật, thực vật). Vi sinh vật có kích thước vô cùng nhỏ, phải sử dụng kính hiển vi để quan sát 2. Sự phân bố vi sinh vật trong cơ thể người 2.1 Đặc điểm vi sinh vật trong cơ thể người Có một quần thể vi sinh vật gọi là vi hệ sống trên cơ thể người khỏe mạnh. Các loại vi sinh vật thường thấy trên cơ thể người có thể được phân chia thành: Vi sinh vật ký sinh có hại cho con người, vi sinh vật cộng sinh có lợi cho cả người và vi sinh vật, loại trung gian là vi sinh vật hội sinh. Dựa trên thời gian vi sinh vật cư trú trên cơ thể, có thể phân chia thành 2 nhóm sau: Nhóm có mặt thường xuyên: Tồn tại trên cơ thể người hằng năm hoặc vĩnh viễn; Nhóm có mặt tạm thời: Không thường xuyên tồn tại trên cơ thể người, thường chỉ thấy trong vài giờ, vài ngày hoặc vài tuần. Vai trò của hệ vi sinh vật bình thường trên cơ thể người: Vi khuẩn tổng hợp và tiết ra một số enzyme cần thiết cho chúng, đồng thời giúp cơ thể tăng cường hấp thu chất dinh dưỡng. Cụ thể, vi khuẩn đường ruột (E.coli) sản xuất vitamin K, vitamin B12,...; Các vi sinh vật cư trú tại chỗ có khả năng ngăn cản sự xâm nhập của các loại vi khuẩn gây bệnh từ nơi khác tới; Vi sinh vật có khả năng kích thích sinh kháng thể phản ứng chéo. 2.2 Sự phân bố vi sinh vật trên cơ thể người Có khoảng trên 200 loài vi sinh vật tồn tại trên cơ thể người và chúng chủ yếu phân bố ở các bộ phận sau: Vi sinh vật trên da Da là bộ phận tiếp xúc trực tiếp với môi trường nên có nhiều loại vi sinh vật ký sinh trên da và chủ yếu là các vi sinh vật có mặt tạm thời. Các loại vi sinh vật này lấy thức ăn trên da từ các chất tiết của tuyến mồ hôi, tuyến bã nhờn. Chúng phân bố dày hơn ở những vùng da ẩm như da đầu, da mặt, kẽ ngón tay, ngón chân, nách. Tùy vị trí, số lượng vi khuẩn trên da có thể từ 102 - 103 vi sinh vật/cm2 da. Trên da thường tồn tại các loại vi sinh vật sau: Cầu khuẩn gram dương (Peptostreptococcus, Micrococcus sp. và S.epidermidis) và trực khuẩn gram dương (Propionibacterium, Corynebacterium, Bacillus, Diphtheroid). S. Epidermidis là căn nguyên gây bệnh ở những bệnh nhân nằm viện được đặt ống thông catheter. Việc vệ sinh tắm rửa thường xuyên có thể làm giảm tới 90% vi sinh vật trên da. Tuy nhiên, sau vài giờ chúng sẽ nhanh chóng được bổ sung từ tuyến bã nhờn, tuyến mồ hôi, các vùng da lân cận và từ môi trường. Vì vậy, con người cần thường xuyên vệ sinh cơ thể để kiểm soát sự gia tăng của vi sinh vật trên da. Vi sinh vật tồn tại ở trên da của con người Vi sinh vật ở đường hô hấp Ở đường hô hấp, sự phân bố của vi sinh vật như sau: Vi sinh vật ở mũi: S.epidermidis, Corynebacterium, S.aureus và Streptococcus; Vi sinh vật ở đường hô hấp trên: S.pneumoniae, Herpes, Streptococcus nhóm viridans, S.aureus, M.Catarrhalis, Adeno, Rhino; Vi sinh vật ở họng miệng: Chủ yếu là liên cầu khuẩn; Vi sinh vật ở đường hô hấp dưới (khí quản, phế quản, phế nang): Bình thường không có vi khuẩn ở đường hô hấp dưới. Vi sinh vật ở đường tiêu hoá Ở đường tiêu hóa, vi sinh vật phân bố như sau: Vi sinh vật ở miệng: Với điều kiện thuận lợi cho vi khuẩn phát triển (nhiệt độ, bã thức ăn, pH nước bọt kiềm nhẹ), có lượng lớn vi khuẩn trong miệng. Vi khuẩn ở miệng chủ yếu là liên cầu khuẩn (S.sanguinis, S.mitis, S.salivarius, S.Mutans.), các cầu khuẩn kị khí (Veillonella, Peptostreptococcus), tụ cầu (S.epidermidis), Lactobacillus, song cầu gram âm (Moraxella catarrhalis, Neisseria). Các vi sinh vật ít gặp hơn ở miệng gồm S.aureus, Enterococcus, C.albicans; Vi sinh vật trong dạ dày: Hầu hết các loại vi sinh vật đều bị phá hủy ở dạ dày và pH axit ở dạ dày giữ cho lượng vi sinh vật ở mức tối thiểu là 103 vi sinh vật/gram thức ăn. Một số loại vi khuẩn có thể sống được trong dạ dày là vi khuẩn H.Pylori và vi khuẩn lao. Người có H.pylori có thể phát triển thành bệnh loét dạ dày - tá tràng; Vi sinh vật ở ruột: pH ở ruột >7, có tính kiềm. Có ít vi sinh vật ở ruột non vì ở đây có các enzyme ly giải. Khi đi dần xuống dưới, số lượng vi sinh vật tăng dần. Ở tá tràng có 103 vi khuẩn/ml dịch, ở đại tràng là 108 - 1011 vi sinh vật/gram phân. Các vi sinh vật chiếm 10 - 30% khối lượng phân. Các vi khuẩn thường tồn tại ở ruột non là Enterococcus, Lactobacillus, Candida albicans. Các vi khuẩn thường tồn tại ở đại tràng người bình thường là: vi khuẩn kỵ khí (Bacteroides, Lactobacillus, Clostridium, Peptococcus) và một số loại vi khuẩn ưa khí, kỵ khí tùy ngộ có số lượng thấp như: E.coli, Proteus, Klebsiella, Lactobacillus, Enterobacter, Enterococcus, B.cereus, Candida spp,... Các vi khuẩn ở ruột đóng vai trò quan trọng trong tổng hợp vitamin A, chuyển hóa sắc tố mật, axit mật, hấp thu các chất dinh dưỡng và chống lại sự xâm nhập của vi khuẩn gây bệnh. Vi sinh vật ở đường tiết niệu Bình thường, đường tiết niệu vô trùng và nước tiểu không có vi sinh vật. Đường tiết niệu ở phía ngoài cùng của niệu đạo có một số ít loài vi khuẩn như: E.coli, S.epidermidis, Enterococcus faecalis, alpha-hemolytic streptococci, Proteus. Chúng có thể có trong nước tiểu đầu với số lượng dưới 104 vi sinh vật/ml. Vi sinh vật ở trong cơ quan sinh dục Ở trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ: Âm đạo có các loại vi khuẩn như Lactobacillus acidophilus, cầu khuẩn và trực khuẩn (E.coli); Ở phụ nữ tuổi dậy thì tới mãn kinh: Dưới tác động của estrogen trong máu, tế bào biểu mô âm đạo có nhiều glycogen. Lactobacillus có khả năng chuyển hóa glycogen thành axit lactic, khiến pH âm đạo có tính axit (pH 4 - 5), chống lại sự xâm nhập của các vi sinh vật gây bệnh và nấm. Trong trường hợp người phụ nữ sử dụng kháng sinh hoặc bước sang thời kỳ mãn kinh, Lactobacillus bị ức chế, nấm và nhiều loại vi khuẩn khác sẽ sinh trưởng mạnh và gây viêm. Các vi sinh vật thường tồn tại ở âm đạo gồm: Lactobacillus, Bacteroides, Peptostreptococcus, S.epidermidis, Enterococcus, G.vaginalis, ít gặp hơn là liên cầu nhóm B, vi khuẩn đường ruột và C.albicans. Vi sinh vật luôn tồn tại trong cơ thể người, trong đó bao gồm cả vi sinh vật có lợi và vi sinh vật có hại. Mỗi người cần duy trì chế độ sinh hoạt lành mạnh, khoa học để kích thích lợi khuẩn tăng trưởng và kiểm soát, chống lại sự xâm nhập, phát triển của vi sinh vật gây hại.