Câu 127 trang Sinh 10 – Chân trời sáng tạo: Hãy nêu một số triển vọng của công nghệ vi sinh vật trong tương lai

Câu hỏi/Đề bài:

Hướng dẫn giải:

Trong tương lai, công nghệ sinh học hướng tới các triển vọng về nhiên liệu sinh học, tạo nguồn gene vi sinh vật mới thông qua các phương pháp gây đột biến, chuyển gene; khai thác nguồn gene của các vi sinh vật sống ở điều kiện môi trường cực đoan; xây dựng các hệ thống tự động hóa trong quy trình sản xuất,…

Lời giải:

– Sản xuất pin nhiên liệu vi sinh vật (microbial fuel cell) để làm chỉ thị đánh giá nhanh nước thải bằng cách dựa vào dòng điện.

– Sử dụng công nghệ Nano Bioreactor (là sự kết hợp giữa vật liệu sinh học bioreactor và máy sục khí nano) để xử lí nước thải bằng cách thúc đẩy quá trình tự làm sạch của môi trường thông qua việc phát huy tối đa khả năng phân giải các chất bẩn, độc hại của các vi sinh vật sẵn có trong môi trường.

– Tạo giống vi sinh vật bằng công nghệ DNA tái tổ hợp, tạo đột biến định hướng, chỉnh sửa gene, phân lập gene.

– Sử dụng công nghệ chuyển gene để sản xuất các chế phẩm sinh học, nhờ vào khả năng sinh trưởng nhanh, chuyển hoá mạnh của vi sinh vật.

– Bảo quản giống vi sinh vật bằng công nghệ làm lạnh sâu.

– Lên men quy mô lớn, thu hồi sản phẩm bằng cách tăng tính đồng bộ hoá, ứng dụng công nghệ 4.0 trong kiểm soát, điều khiển quá trình lên men, tự động hoá trong các khâu.

– Thu hồi và tạo sản phẩm bằng công nghệ lọc tiếp tuyến; li tâm liên tục, siêu li tâm, công nghệ sấy phun, công nghệ tạo vi nang,.

– Sử dụng công nghệ vi sinh vật Microbiome (hệ vi sinh vật sống trên cơ thể con người) trong sản xuất mĩ phẩm bảo vệ da.

Hướng dẫn giải:

Trong tương lai, công nghệ sinh học hướng tới các triển vọng về nhiên liệu sinh học, tạo nguồn gene vi sinh vật mới thông qua các phương pháp gây đột biến, chuyển gene; khai thác nguồn gene của các vi sinh vật sống ở điều kiện môi trường cực đoan; xây dựng các hệ thống tự động hóa trong quy trình sản xuất,…

Lời giải:

Em có thể đề xuất một ý tưởng về ứng dụng công nghệ vi sinh vật trong tương lai dựa theo các triển vọng của công nghệ vi sinh vật.

Ví dụ: vi khuẩn chứa gen có khả năng tiêu diệt tế bào ung thư; chế phẩm vi sinh vật có khả năng xử lý rác thải nhựa,….

Hướng dẫn giải:

Các nhóm dựa vào đề tài và các bước đã được gợi ý trong sách để thực hiện dự án về sản phẩm công nghệ vi sinh vật. Nội dung cần tìm hiểu gồm

– Tên các sản phẩm ứng dụng công nghệ vi sinh vật trong các lĩnh vực.

– Hình ảnh/ tên của các sản phẩm đó trên thị trường.

– Vai trò của sản phẩm đó trong từng linh vực.

– Các chủng vi sinh vật được sử dụng trong các sản phẩm đó.

– Cơ sở của việc ứng dụng sản phẩm

– Quy trình sản xuất các vi sinh vật.

– ….

Lời giải:

Ví dụ các nội dung cần tìm hiểu của mỗi nhóm:

(1) Các sản phẩm công nghệ vi sinh vật trong sản xuất nông nghiệp;

– Tên các sản phẩm: Chế phẩm sinh học BT.

– Vai trò: Tiêu diệt các côn trùng gây hại cho côn trùng như sâu bướm, bọ cánh cứng, ong bắp cày, kiến,…

– Chủng vi sinh vật được sử dụng: vi khuẩn Bacillus thuringiensis.

– Cơ sở của sản phẩm: Vi khuẩn tiết ra các protein gây độc cho hệ thống tiêu hóa của các côn trùng ăn phải lá có chứa vi khuẩn này.

– Quy trình sản xuất:

(2) Các sản phẩm công nghệ vi sinh vật trong sản xuất công nghiệp và thực phẩm;

Ví dụ: Sữa chua

– Tên các sản phẩm: Sữa chua.

– Vai trò:

– Chủng vi sinh vật được sử dụng: vi khuẩn Lactobacterium bulgaricus và Streptococcus thermophilus.

– Cơ sở của sản phẩm: Quá trình lên men của các vi khuẩn lactic có lợi cho đường tiêu hóa.

– Quy trình sản xuất:

Nguyên liệu → Phối trộn → Gia nhiệt → Đồng hoá 1 → Làm lạnh → Ageing → Thanh trùng → Đồng hoá 2 → Hạ nhiệt → Cấy men → Ủ → Làm lạnh → Bồn rót → Đóng gói, dán nhãn.

(3) Các sản phẩm công nghệ vi sinh vật trong y tế;

Ví dụ: Kháng sinh

– Tên các sản phẩm: Kháng sinh Penicillin

– Vai trò: Sử dụng để tiêu diệt các vi khuẩn trong điều trị các bệnh nhiễm trùng.

– Chủng vi sinh vật được sử dụng: vi khuẩn Penicillium chrysogenum.

– Cơ sở của sản phẩm: Vi khuẩn tiết kháng sinh làm phá vỡ thành tế bào của vi khuẩn bằng cách ngăn chặn protein liên kết các peptidoglycan với nhau.

– Quy trình sản xuất:

(4) Các sản phẩm công nghệ vi sinh vật trong xử lí môi trường.

– Tên các sản phẩm: Chế phẩm EM

– Vai trò: Cải tạo hệ vi sinh môi trường thủy sản, xử lý mùi hôi chuồng trại, ủ rác thải hữu cơ như phân giá súc, các bộ phận của cây,… và cung cấp phân bón cho cây.

– Chủng vi sinh vật được sử dụng: vi khuẩn vi khuẩn quang hợp, vi khuẩn lactic, vi khuẩn Bacillus subtilis, vi khuẩn Bacillus mesentericus, vi khuẩn Bacillus megaterium, xạ khuẩn và nấm men.

– Cơ sở của sản phẩm: Quá trình phân giải các chất hữu cơ.

– Quy trình sản xuất:

Bước 1: Nhân giống cấp 1 trên máy lắc: Chuẩn bị các môi trường phù hợp và các điều kiện nuôi cấy (nhiệt độ, ảnh sáng,…).

Bước 2: Lên men (nhân giống cấp 2) trong nồi ở điều kiện hiếu khí (3 ngày) sau đó chuyển sang môi trường kỵ khí ( 3- 4 ngày), kiểm tra pH hàng ngày và bổ sung các phụ gia.

Bước 3: Kiểm tra mật độ và kiểm tra chất lượng sản phẩm.

Bước 4: Đóng gói sản phẩm.