Bài 27. Ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn trang 130, 131, 132, 133, 134 Sinh 10 Chân trời sáng tạo

>> Xem chi tiết: Lý thuyết ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn - Sinh 10 Chân trời sáng tạo

Mở đầu

Để bảo quản rau, củ, quả dùng dần vào những tháng trái vụ hoặc khi thời tiết khắc nghiệt, người nông dân thường dùng biện pháp muối chua (lên men lactic). Vì sao khi muối chua, thực phẩm không bị các vi sinh vật khác phân huỷ và có thể bảo quản được lâu hơn?

Hướng dẫn giải:

Muối chua thực phẩm làm tăng pH trong dung dịch muối chua do các vi sinh vật lactic sinh ra acid lactic.

Lời giải chi tiết:

Khi muối chua làm tăng pH trong dung dịch nên sẽ làm ức chế các vi sinh vật khác nên thực phẩm sẽ bị kéo dài được thời gian bị phân hủy, giúp bảo quản thực phẩm được lâu hơn

Câu hỏi 

Câu 1: Hãy nêu các đặc điểm có lợi và gây hại của vi sinh vật đối với con người.

Câu 2: Trình bày cơ sở khoa học của việc ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn.

Hướng dẫn giải:

Vi sinh vật có khả năng tổng hợp và phân giải các chất phức tạp thành các chất đơn giản, cùng với đó là khả năng tiết enzyme, tiết kháng sinh và sự phụ thuộc vào các yếu tố sinh trường nên được con người ứng dụng vào thực tiễn.

Lời giải chi tiết:

Câu 1:

- Các đặc điểm có lợi của vi sinh vật đối với con người:

+ Một số vi sinh vật có khả năng tiết kháng sinh tiêu diệt các loại vi sinh vật khác và các loại côn trùng mà không gây hại đến sức khỏe con người.

+ Khả năng phân giải các chất gây ô nhiễm, hoặc các chất tham gia vào quá trình tạo thực phẩm.

+ Khả năng tổng hợp các acid amin quý, các protein cần thiết cho y học và nghiên cứu, các dinh dưỡng cho cây trồng.

+ Một số vi sinh vật là sinh vật chuyển gene hoặc là kháng nguyên tạo ra các chế phẩm y học phục vụ điều trị bệnh cho con người.

+ Phụ thuộc vào các yếu tố sinh trưởng nên được ứng dụng để bảo quản thực phẩm.

- Các đặc điểm có hại của vi sinh vật đối với con người:

+ Sinh sản nhanh, nên tạo ra các vết mốc hay phân hủy xenlulose ở các nội thất bằng gỗ làm mất mỹ quan của đồ dùng.

+ Có thể tạo ra các chất độc cho thực phẩm hay phá hủy tế bào các tế bào trong cơ thể người gây bệnh cho con người như ngộ độc, viêm nhiễm,...

Câu 2: Cơ sở khoa học của việc ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn

- Khả năng phân hủy các chất hữu cơ

- Khả năng tổng hợp các chất hữu cơ, tiết kháng sinh giúp tiêu diệt vi sinh vật khác hoặc các loại côn trùng.

- Là vector chuyển gene hoặc là kháng nguyên

- Các yếu tố ảnh hưởng đến các hoạt động của vi sinh vật

Câu hỏi 

Câu 3: Hãy tóm tắt một số ứng dụng của vi sinh vật trong đời sống (tên ứng dụng, cơ sở khoa học, loại vi sinh vật được sử dụng, vai trò trong đời sống,..).

Hướng dẫn giải:

Các ứng dụng của vi sinh vật trong đời sống thực tiễn:

Lời giải chi tiết:

Câu hỏi 

Câu 4: Quan sát Hình 27.3, hãy phân tích quy trình sản xuất penicillin. 

Hướng dẫn giải:

Quan sát hình 27.3 và nêu các giai đoạn trong quy trình sản xuất penicillin.

Lời giải chi tiết:

Quy trình sản xuất Penicillin trải qua 2 công đoạn:

- Công đoạn lên men:

+ Nhân giống: Chọn chủng giống vi khuẩn phù hợp, chọn môi trường nuôi cấy. Dịch huyển phù sau khi được thu từ môi trường nuôi cấy trong phòng thí nghiệm sẽ được chuyển đến các thiết bị nhân giống nhỏ, rồi chuyển đến thiết bị nhân giống sản xuất

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

- Tinh chế và thu Penicillin: Tuỳ thuộc vào từng loại chất kháng sinh mà có phương pháp tách chiết sao cho phù hợp. Quá trình này thực hiện theo các bước sau:

+ Lọc tách sinh khối bằng thiết bị lọc kiểu băng tải hoặc kiểu thùng quay, sau đó phải làm lạnh ngay

+ Trích ly: Sử dụng các dung môi để trích ly penicillin.

+ Tẩy màu: Để tẩy màu và loại bỏ một số tạp chất khác, người ta thường dùng than hoạt tính, sau đó tách than hoạt tính và lọc than bằng thiết bị lọc kiểu băng tải hoặc kiểu thùng quay.

+  Kết tinh, lọc, rửa và sấy thu penicillin tự nhiên.

Luyện tập 

Câu 1: Kể tên các loại thuốc kháng sinh, thuốc trừ sâu được sản xuất từ vi sinh vật.

Câu 2: Giải thích vì sao sữa chuyển từ trạng thái lỏng sang dạng đông đặc sau khi lên men.

Hướng dẫn giải:

Nhờ khả năng tổng hợp ra các loại kháng sinh nên một số được sử dụng trong sản xuất kháng sinh, thuốc trừ sâu vi sinh.

Lên men sữa là quá trình chuyển hóa đường thành acid lactic của vi khuẩn lactic, pH do acid lactic được sinh ra sẽ làm sữa chuyển từ trạng thái lỏng sang dạng đông đặc sau khi lên men.

Lời giải chi tiết:

Câu 1:

- Thuốc trừ sâu từ vi sinh vật: Nấm đối kháng Trichoderma, Nấm trừ côn trùng  Metarhizium anisopliae (nấm xanh) và Beauveria bassiana (nấm trắng);...

- Thuốc kháng sinh từ vi sinh vật: Erythromycin, Azithromycin, Spiramycin, Josamycin, Chloramphenicol,...

Câu 2: Khi vi khuẩn lactic lên men đường có trong sữa, sẽ sinh ra acid lactic, làm giảm pH và cùng với các yếu tố khác, các loại protein casein trong sữa bị đông tụ và chuyển sữa từ trạng thái lỏng sang dạng đông đặc.

Câu hỏi 

Câu 6: Quan sát Hình 27.5 và 27.6, hãy mô tả quá trình xử lí nước thải bằng phương pháp bùn hoạt tính và bể UASB.

Hướng dẫn giải:

Quan sát sự thay đổi của nước thải trong các giai đoạn trong các quy trình và đưa ra mô tả.

Lời giải chi tiết:

- Quá trình xử lí nước thải bằng phương pháp bùn hoạt tính:

+ Tạo kết tủa từ nước thải sơ cấp: Quá trình này được thực hiện ở bể sục khí, các nguyên liệu được đưa vào bằng 3 đường ống:

Ống 1: Đưa nước thải đã được xử lý sơ cấp vào bể sục khí

Ống 2: Không khí chứa O₂ được bơm vào để cung cấp cho hoạt động của vi sinh vật.

Ống 3: Đưa phần bùn hoạt tính vào bể sục khí.

Ở giai đoạn này, các vi sinh vật sử dụng các chất gây ô nhiễm trong nước (các hợp chất của N, P,...) làm dinh dưỡng và tạo ra sản phẩm là các cặn kết tủa lơ lửng trong nước.

+ Lắng cặn, đưa nước sạch qua bể khử trùng và xả:

Nước sau khi được xử lý ở bể sục khí sẽ được đưa qua bể lắng để lọc cặn ra khỏi nước. Bùn lắng ở đáy bể được chuyển về bể lắng để tiếp tục phân giải yếm khí, còn bùn hoạt tính tiếp tục được đưa lại để xử lý nước ở chu kì mới.

- Quá trình xử lí nước thải bằng phương pháp bề UASB:

Cấu tạo của một bể UASB gồm có 3 phần: hệ thống phân phối nước đáy bể, tầng xử lý và hệ thống tách pha.

+ Hệ thống phân phối nước đáy bể là nơi nước thải được đưa vào bằng hệ thống ống phun nước thải

+ Tầng xử lý: Ở giữa hệ thống phân phối nước và tầng xử lý có tấm lọc ngăn cách hai phần. Ở phần này có các vi khuẩn kị khí có trong vùng bùn hoạt tính xử lý nước thải. Nước thải sau khi được xử lý tạo thành các sản phẩm gồm khí, bùn và nước đã xử lý.

+ Hệ thống tách pha: Ở phần này, các sản phẩm sau xử lý nước thải sẽ được tách ra và đưa đến những nơi xử lý sản phẩm tiếp theo khác nhau: Khí sau khi được tạo ra sẽ bay hơi và bị chặn lại bởi các tấm chắn khí và tiến hành thu khí gas. Nước được tách ra khỏi bùn lắng và tràn theo các màng răng cưa để đến chốt dẫn sang bể xử lý tiếp theo. 

Vận dụng

Hãy quan sát và mô tả lại một quá trình ứng dụng vi sinh vật trong đời sống ở địa phương (muối chua rau, củ, quả; làm giấm; nấu rượu; làm tương,..)

Hướng dẫn giải:

Em có thể quan sát trong gia đình hoặc các hộ gia đình khác về một quy trình ứng dụng vi sinh vật trong đời sống và các sản phẩm của quá trình đó.

Lời giải chi tiết:

Ví dụ: Quá trình muối chua rau, củ:

- Bước 1: Chuẩn bị nguyên liệu:

+ Chọn rau củ. Rau củ để muối cần là các loại rau củ sắp già và đang vào mùa.

+ Xác định lượng muối phù hợp để kích thích sự phát triển và hoạt động của các vi khuẩn lactic.

- Bước 2: Muối rau củ:

Sau khi rửa sạch và vắt bớt nước, cho rau, muối vào hũ. Có thể thêm men hoặc nước dưa chua từ mẻ trước và đường để tăng tốc độ phát triển của vi khuẩn lactic. Dùng tấm chắn hoặc vải và vật nặng để đè lên.

Có thể dung nước ấm để kích thích sự phát triển của các vi khuẩn lactic, dùng đĩa, nắp,.. để đậy trên hũ đựng. Ở giai đoạn này cần để hũ muối ở nơi kín gió, ở nhiệt độ phòng hoặc gần bếp, không để ở nơi có ánh nắng.

- Bước 3: Bảo quản:

Sau khi sản phẩm được muối chua khoảng 1- 2 ngày, cần kiểm tra độ chua và bảo quản ở nơi mát như tủ lạnh, và đồng thời có thể bổ sung thêm dịch chiết tỏi, gừng, riềng, benzoat natri 1%,... để hạn chế hoạt động của vi khuẩn lactic trong thời gian này.

Bài tập 

Câu 1: Hãy liệt kê các sản phẩm có ứng dụng vi sinh vật trong bảo vệ môi trường.

Câu 2: Tìm hiểu và nêu thực trạng sử dụng thuốc trừ sâu, phân bón hoá học ở địa phương. Từ đó, hãy đề xuất các biện pháp giúp người dân địa phương chuyển sang sử dụng thuốc trừ sâu sinh học và phân bón vi sinh.

Hướng dẫn giải:

- Các sản phẩm có ứng dụng vi sinh vật học có không gây ô nhiễm môi trường và một số sản phẩm còn có thể giúp xử lý các loại rác thải, nước thải.

- Thuốc trừ sâu và phân bón hóa học là sản phẩm nhân tạo được sản xuất bởi các hóa chất gây độc cho các loại gây hại cho cây trồng. Thuốc trừ sâu và phân bón hóa học có ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người khi hít phải hoặc ăn phải cây trồng chưa phân hủy hết chất độc, gây ô nhiễm môi trường, làm giảm đa dạng sinh học,...

Lời giải chi tiết:

Câu 1: Các sản phẩm có ứng dụng vi sinh vật trong bảo vệ môi trường

- Chế phẩm từ chủng vi khuẩn Ideonella sakaiensis có khả năng phân hủy một số loại nhựa phổ biến.

- Các chế phẩm biogas có chứa các vi sinh vật phân hủy các phế liệu, phế thải trong sản xuất và thải ra các khí để sử dụng trong sinh hoạt.

- Xăng E5 là sản phẩm của quá trình lên men các chất hữu cơ như khoai mì, ngô, sắn,... giúp giảm thiểu các khí thải gây ô nhiễm môi trường từ động cơ.

- .....

Câu 2: Em có thể tự tìm hiểu về thực trạng sử dụng thuốc trừ sâu, phân bón hoá học ở địa phương theo các ý sau:

- Tên các loại thuốc trừ sâu, phân bón hóa học được sử dụng ở địa phương.

- Tần suất, liều lượng sử dụng các loại thuốc trừ sâu, phân bón hóa học đó.

- Thời điểm sử dụng và thời điểm thu nông sản kể từ lần phun cuối.

- Đánh giá thực trạng.

Một số biện pháp đề xuất:

- Tuyên truyền về tác hại của thuốc trừ sâu, phân bón hóa học và các lợi ích của thuốc trừ sâu sinh học và phân bón vi sinh thông qua phát thanh, poster, khẩu hiệu,...

- Có thể thử nghiệm ở vườn tại nhà (nếu có vườn tại nhà và cần có sự hướng dẫn của chuyên gia) rồi thông báo với người dân về các kết quả thu được.

- ...