Mở đầu
Câu hỏi SGK Sinh 10 Chân trời sáng tạo Bài 27 (trang 130): 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?Trả lời:
Muối chua (ngâm chua) là phương pháp bảo quản thực phẩm trong môi trường axit. Sau khi muối chua, độ pH trong dung dịch sẽ tăng đồng thời gây 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.
Vì vậy, để bảo quản rau, củ, quả dùng dần vào những tháng trái vụ hoặc khi thời tiết khắc nghiệt, biện pháp muối chua luôn là phương án hàng đầu được người nông dân áp dụng một cách hiệu quả.
I. Cơ sở khoa học của việc ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn
Câu hỏi 1 SGK Sinh 10 Chân trời sáng tạo Bài 27 (trang 130): Hãy nêu các đặc điểm có lợi và gây hại của vi sinh vật đối với con người.Trả lời:
– Đặc điểm có lợi:
+ 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.
+ Vi sinh vật có khả năng chuyển hóa mạnh, sinh sản nhanh nên sinh khối tăng nhanh. Đồng thời, một số vi sinh vật có thể tổng hợp các chất cần thiết như các amino acid quý, protein đơn bào, chất kháng sinh sử dụng cho người và động vật; chất dinh dưỡng cho cây trồng.
+ Phụ thuộc vào các yếu tố sinh trưởng nên được ứng dụng để bảo quản thực phẩm.
+ Vi sinh vật có khả năng phân giải các chất hữu cơ dư thừa, chất độc hại trong môi trường.
+ Vi sinh vật có thể gây độc cho các loài thiên địch gây hại mùa màng.
– Đặc điểm gây hại:
+ 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,…
+ Vi sinh vật hư hỏng thực phẩm.
Câu hỏi 2 SGK Sinh 10 Chân trời sáng tạo Bài 27 (trang 130): Trình bày cơ sở khoa học của việc ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn.
Trả lời:
* 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
II. Một số ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn
Câu hỏi 3 SGK Sinh 10 Chân trời sáng tạo Bài 27 (trang 132): 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,..).Trả lời:
|
Ứng dụng |
Cơ sở khoa học |
Chủng vi khuẩn |
Vai trò trong đời sống |
|
Sản xuất phomat |
Vi sinh vật có khả năng tiết ra enzyme để phân giải các chất ở bên ngoài tế bào. |
Lactococcus lactis |
Cung cấp thực phẩm |
|
Sản xuất tương |
Aspergillus oryzae |
||
|
Sản xuất thuốc kháng sinh |
Vi sinh vật có khả năng tự tổng hợp các chất cần thiết bằng cách sử dụng năng lượng về enzyme nội bào. |
Chi Streptomyses, chi Bacillus, chi Penicillum |
Chữa bệnh |
|
Sản xuất thuốc trừ sâu Bt |
Một số vi sinh vật tạo ra chất gây độc hại cho côn trùng. |
Bacillus thuringiensis |
Bảo vệ mùa màng |
|
Xử lí nước thải |
Vi sinh vật có khả năng tiết ra enzyme để phân giải các chất ở bên ngoài tế bào. |
Các chi Pseudomonas, Zoogloea, Achromobacter, Nitrosomonas, Nitrobacter |
Bảo vệ môi trường |
Trả lời:
* 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. Sau đó, trên môi trường nuôi cấy được chọn 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: Quá trình này thực hiện theo 4 bước:
+ 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.
=> Tuỳ thuộc vào từng loại chất kháng sinh mà có phương pháp tách chiết sao cho phù hợp.
Câu hỏi 5 SGK Sinh 10 Chân trời sáng tạo Bài 27 (trang 133): Quan sát Hình 27.4, hãy mô tả quá trình sản xuất thuốc trừ sâu Bt.
* Quá trình sản xuất thuốc trừ sâu Bt gồm 6 bước:
– Bước 1: Chuẩn bị giống vi khuẩn chủng Bacillus thuringiensis chuẩn.
– Bước 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.
– Bước 3: Lên men.
– Bước 4: Li tâm để thu sinh khối.
– Bước 5: Sấy, nghiền sinh khối vi khuẩn.
– Bước 6: Phối trộn phụ gia và đóng gói sản phẩm. Sản phẩm có thể ở dạng chai hoặc dạng gói.
=> Các bước trên được áp dụng theo phương pháp lên men chìm.
Luyện tập
- Kể tên các loại thuốc kháng sinh, thuốc trừ sâu được sản xuất từ vi sinh vật.
- Giải thích vì sao sữa chuyển từ trạng thái lỏng sang dạng đông đặc sau khi lên men.
Trả lời:
– Một số loại thuốc kháng sinh, thuốc trừ sâu được sản xuất từ vi sinh vật:
+ Thuốc trừ sâu từ vi sinh vật: Nấm đối kháng Trichoderma, Nấm trừ côn trùng Metarhizium anisopliae (nấm xanh) và Beauveria bassiana (nấm trắng);…Firibiotox P, Firibiotox C (chế phẩm trừ sâu Bt); Ometar, Biovip (chế phẩm nấm trừ côn trùng); TriB1 (Trichoderma),…
+ Thuốc kháng sinh từ vi sinh vật: Erythromycin, Azithromycin, Spiramycin, Josamycin, Chloramphenicol, penicillin, tetracyclin, ampicillin, amoxicillin, cephalexin, clarithromycin,…
– Giải thích hiện tượng sữa chuyển từ trạng thái lỏng sang dạng đông đặc sau khi lên men:
+ Khi lên men, vi khuẩn lactic lên men đường có trong sữa, sẽ sinh ra acid lactic làm giảm độ pH trong dịch sữa. Khi pH giảm, protein trong sữa bị đông tụ và chuyển sữa từ trạng thái lỏng sang dạng đông đặc. Do đó, khả năng đông tụ sữa cũng là tiêu chí đánh giá sự thành công của việc làm sữa chua.
Câu hỏi 6 SGK Sinh 10 Chân trời sáng tạo Bài 27 (trang 134): 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.
Trả lời:
– 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, phần bùn thừa sau khi được tách nước sẽ được đưa đi phân giải yếm 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 bể UASB:
– Cấu tạo của một bể UASB gồm có 3 phần:
+ Hệ thống phân phối nước đáy bể: Là nơi nước thải được đưa vào bằng hệ thống ống phun nước thải 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.
+ 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,..)
Trả lời:
* 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.
=> Lưu ý: Tiệt trùng tất cả dụng cụ làm dưa chua bằng nước sôi trong khoảng thời gian 2 – 3 phút. Có thể phơi héo nguyên liệu để làm giảm lượng nước, dưa chua sẽ giòn hơn.
– Bước 2: Muối rau củ:
+ Rửa sạch nguyên liệu, sơ chế (cắt rau cải thành đoạn ngắn; gọt vỏ củ, quả và cắt thành lát mỏng, ngắn).
+ Có thể thêm men hoặc nước dưa chua từ mẻ trước và đường để tăng tốc độ phát triển của vi khuẩn lactic, nén chặt, đậy kín và đặt ở nơi ấm có nhiệt độ khoảng 28 – 30 oC.
+ 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.
=> Lưu ý: Cần nén chặt để dưa cải không nổi lên mặt nước nhằm đảm bảo quá trình lên men kị khí. Có thể tăng lượng muối hợp lí để hạn chế quá trình lên men, tăng thời gian bảo quản ở nhiệt độ thường.
– Bước 3: Thu nhận và bảo quản:
+ Khoảng 1- 2 ngày sau khi sản phẩm được muối chua, cần kiểm tra sản phẩm, sau đó loại bớt nước 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
Bài tập 1 SGK Sinh 10 Chân trời sáng tạo Bài 27 (trang 134): Hãy liệt kê các sản phẩm có ứng dụng vi sinh vật trong bảo vệ môi trường.Trả lời:
* Một số sản phẩm có ứng dụng vi sinh vật trong bảo vệ môi trường:
– Chế phẩm sinh học EM (Effective Microorganisms): Là một loại phân bón vi sinh, vừa là một chất kích thích sinh trưởng cây trồng và vật nuôi. Vừa là một loại nông dược phòng ngừa dịch bệnh.
– Men vi sinh BTV: Là loại men vi sinh kích thích vật nuôi ăn khỏe, chóng lớn, tăng khả năng sinh sản, tiết sữa, thịt thơm ngon.
– Chế phẩm sinh học Sagi Bio: Dùng cho các công trình xử lý nước thải giàu hữu cơ hiếu khí, thiếu khí và ao hồ bị ô nhiễm hữu cơ.
– Chế phẩm từ chủng vi khuẩn Ideonella sakaiensis có khả năng phân hủy một số loại nhựa phổ biến.
– Chế phẩm vi sinh xử lí nước thải Microbelift IND.
– 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.
– Chế phẩm vi sinh xử lí mùi hôi Microbelift OC.
– 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
Bài tập 2 SGK Sinh 10 Chân trời sáng tạo Bài 27 (trang 134): 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.
Trả lời:
* 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.
– Chính quyền địa phương liên hệ với các công ty sản xuất, phân phối thuốc trừ sâu sinh học và phân bón vi sinh để có các chương trình hỗ trợ về giá và quy trình sử dụng cho người dân yên tâm sử dụng.