Bài giảng Các phương pháp nghiên cứu và ứng dụng công nghệ sinh học

Việc tuân thủ và chấp hành các nội quy, quy Trang 5 1 Chỉ được làm thí nghiệm khi có sự hiện diện của giáo viên trong phòng thí nghiệm.2 Đọc kỹ hướng dẫn và suy nghĩ trước khi làm thí

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

Khoa Hóa và Môi trường

Giảng viên: TS Cao Thị Huệ

Bộ môn: Công nghệ Sinh học

BÀI GIẢNG

CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

VÀ ỨNG DỤNG CNSH

Hà Nội - 2021

Chương 1 Giới thiệu về phòng thí nghiệm

1.1 An toàn phòng thí nghiệm là gì?

An toàn phòng thí nghiệm là những tiêu chí được đặt

ra để những người làm việc tại phòng thí nghiệm tuân thủ theo Việc tuân thủ và chấp hành các nội quy, quy

định đó sẽ giúp việc nghiên cứu trở nên an toàn và thuận lợi Tránh được những rủi ro không xảy ra về người và của tại phòng thí nghiệm.

1) Chỉ được làm thí nghiệm khi có sự hiện diện của

giáo viên trong phòng thí nghiệm.

2) Đọc kỹ hướng dẫn và suy nghĩ trước khi làm thí

7) Làm sạch bàn thí nghiệm trước khi bắt đầu một thí nghiệm 8) Không bao giờ được nếm các hóa chất thí nghiệm Không ăn

hoặc uống trong phòng thí nghiệm

9) Không được nhìn xuống ống thí nghiệm.

10) Nếu làm đổ hóa chất hoặc xảy ra tai nạn, báo cho giáo viên

ngay lập tức

11) Rửa sạch da khi tiếp xúc với hóa chất.

12) Nếu hóa chất rơi vào mắt, phải đi rửa mắt ngay lập tức.

13) Bỏ chất thải thí nghiệm vào đúng nơi quy định như được

hướng dẫn

14) Nếu bạn chưa rõ vấn đề nào, hãy hỏi.

Quy định chung của Phòng thí nghiệm (2)

Trách nhiệm đối với cán bộ, nhân viên trong việc bảo đảm

an toàn phòng thí

nghiệm

1/ Kiểm tra cẩn thận phương tiện, dụng cụ thí nghiệm trước khi sử dụng.

2/ Khi cất nước phải thường xuyên kiểm tra nguồn nước vào thiết

bị, không để xảy ra cạn nước

3/ Khi sử dụng xong thiết bị như lò nung, tủ sấy, bếp đun…trong phòng thí nghiệm, phải tắt công tắc thiết bị và tắt nguồn điện

4/ Phòng thí nghiệm CNSH, Hóa học phải được trang bị quạt hút, vòi sen cấp cứu

5/ Không đổ hóa chất nguyên vào bồn rửa dụng cụ hoặc cống xả vì như vậy sẽ gây nguy hiểm

6/ Không được nhìn vào những hóa chất hoặc chất lỏng đang sôi để tránh bắn vào mắt

7/ Phải nắm rõ những vị trí cần thiết để có thể thao tác một cách

nhanh gọn và an toàn

Quy định về an toàn khi làm việc trong PTN

7/ Sau khi thao tác xong thí nghiệm rửa dụng cụ dọn dẹp về đúng nơi quy định và vệ sinh nơi làm việc luôn luôn sạch sẽ, khô ráo.

8/ Vệ sinh mặt bàn làm việc và nhà xưởng sau mỗi ca làm

việc

9/ Mang găng tay khi thu nhặt mảnh thủy tinh vỡ

10/ Không để vật dụng, hóa chất trên sàn nhà, trên lối đi

11/ Tất cả các sự cố trong phòng thí nghiệm CNSH đều được ghi chép đầy đủ vào sổ ghi nhận sự cố, và thông báo ngay cho Phụ trách PTN

12/ Trước khi ra về kiểm tra máy móc thiết bị và tắt nguồn

điện

Quy định về an toàn khi làm việc trong PTN (2)

1 Chất thải của Phòng thí nghiệm được kiểm soát theo quy định quản lý chất thải của Nhà máy

2 Dung dịch mẫu nguyên còn dư phải tập trung lại nơi cung cấp mẫu, trả lại cho đơn vị giao mẫu

3 Dung dịch sau khi thử mẫu thu gom về hồ xử lý nước thải

4 Hoá chất hết thời hạn sử dụng, hoá chất rơi vãi, bao bì phế thải… cần thải bỏ phải cho vào bình chứa phù hợp, có nút đậy kín, có dán nhãn với tên đầy đủ, không được viết tắt Báo cho cơ quan quản lý để có thể tiêu hủy đúng cách

Kiểm soát chất thải của PTN

Quy tắc an toàn đối với hóa chất trong PTN

An toàn đối với hóa chất là điều cơ bản đối với phòng thí

nghiệm Ngoài những hóa chất an toàn không gây độc hại thì còn có những chất cực kì độc nếu tiếp xúc sẽ dễ gây nên ăn mòn da, bỏng da, gây mù lòa nếu rơi vào mắt và nguy hiểm hơn có thể gây cháy nổ Vì vậy, khi thao tác với những hóa chất này phải cực kỳ cẩn thận

CÁCH SƠ CỨU CHẤN THƯƠNG VÀ NGỘ ĐỘC TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM

Vết bỏng do dung môi dễ

cháy như benzen, acetone: Dùng

khăn vải, khăn tẩm nước chụp lên chỗ cháy trên người nạn nhân, sau

đó dùng cát hoặc bao tải ướt dập

đám cháy Không dùng nước để

rửa vết bỏng mà dùng gạc tẩm

dung dịch thuốc tím (KMnO 4 1%)

hoặc axit picric H3BO 3 2% đặt nhẹ lên vết thương bỏng.

Trường hợp bị bỏng

•Vết bỏng do kiềm đặc: Xút ăn da, potat ăn da (NaOH, KOH):

Dùng nước sạch để rửa vết thương nhiều lần, sau đó rửa bằng dung dịch axit axetic 5% Nếu kiềm bắn vào mắt thì phải rửa bằng nước sạch nhiều lần sau dung dịch axit boric (H3BO3 2%)

•Đối với bỏng phopho: Trước tiên rửa vết bỏng bằng dung dịch

đồng sunphat (CuSO4) 2% Không dùng thuốc mỡ Tiếp theo

dùng gạc tẩm dung dịch đồng sunphat 2% hoặc dung dịch thuốc tím (KMnO4) 3% đặt lên vết thương Vết bỏng loại này lâu khỏi hơn với vết bỏng khác, cần tránh gây nhiễm trùng

•Vết bỏng do axit đặc như axit sunfuric, nitric ( H 2 SO 4 , HNO 3…):

Trước tiên rửa bằng nước sạch nhiều lần, sau dùng dung dịch amoniac 5% hoặc dung dịch NaHCO3 10%, loại bỏ các phương tiện dính axit trên vùng bị bỏng (không nên dùng xà phòng để rửa vết thương)

•Nếu axit rơi vào mắt thì nhanh chóng rửa kỹ nhiều lần bằng nước

sạch, nước cất, nước đun sôi để nguội sau dùng dung dịch natri hydro cacbonat (NaHCO3) 3%

Trường hợp bị ngộ độc (1)

 Ngộ độc do uống nhầm axit: Trước tiên cho nạn nhân

uống nước đá, vỏ trứng nghiền nhỏ (1/2 thìa con trong cốc nước) và cho uống bột magie oxit (MgO) trộn với nước cho uống nước (29 gam trong 300 ml nước) và

uống từ từ.

 Ngộ độc do hút phải kiềm (amoniac, xút ăn da…): Sơ

cứu nạn nhân bằng cách uống giấm loãng (axit axetic

2%) hoặc nước chanh.

 Ngộ độc do ăn phải hợp chất của thuỷ ngân: Trước hết cần cho nạn

nhân nôn ra rồi cho uống sữa có pha lòng trắng trứng Sau đó cho nạn nhân uống than hoạt tính

 Ngộ độc do phốt pho trắng: Trước hết cần làm cho nạn nhân nôn ra,

rồi uống dung dịch đồng sunphat (CuSO4) 0,5 gam trong một lít nước

và cho uống nước đá Không được uống sữa, lòng trắng trứng, dầu mỡ

vì các chất này hoà tan photpho

Trường hợp bị ngộ độc (2)

 Ngộ độc vì hỗn hợp chì: Cho nạn nhân uống natri sunphat (Na2SO4) 10% hoặc magie sunphat (MgSO4) 10% trong nước ấm vì các chất này

sẽ tạo thành kết tủa với chì Sau đó uống sữa lòng trắng trứng và uống than hoạt tính

 Ngộ độc do hít phải khí độc như khí clo, brom (Cl2, Br2 ) cần đưa nạn nhân ra chỗ thoáng, nới dây thắt lưng, cho thở không khí có một lượng nhỏ amoniac hoặc có thể dùng hỗn hợp cồn với amoniac

 Ngộ độc do hít phải khí hiđro sunfua, các bon oxit… Cần đưa nạn

nhân nằm ở chỗ thoáng, cho thở bằng oxi nguyên chất, làm hô hấp

nhân tạo nếu cần thiết

 Ngộ độc do hít phải quá nhiều amoniac: Cần cho nạn nhân hít hơi nước nóng, sau đó cho uống nước chanh hoặc giấm loãng

Trường hợp bị ngộ độc (3)

Cách trình bày Báo cáo Thí nghiệm

6 Tài liệu tham khảo

1.2 Nhật kí phòng thí nghiệm và báo cáo thực nghiệm

1.3 Dụng cụ phòng thí nghiệm

 Dụng cụ thủy tinh phòng thí nghiệm: Đây là những sản

phẩm được làm bằng thủy tinh như ống nghiệm, ống đong,cốc thủy tinh, pipet, bình định mức, đũa thủy tinh, bình tamgiác, chai trung tính, chai đựng hóa chất,

 Dụng cụ nhựa phòng thí nghiệm: Nhóm sản phẩm này

được làm từ nhựa bao gồm các sản phẩm ca nhựa, bình tianhựa, các loại dụng cụ xúc hóa chất bằng nhựa

 Dụng cụ inox phòng thí nghiệm: Những sản phẩm này bao

gồm giá treo dụng cụ thí nghiệm, kẹp gắp ống nghiệm, kẹpgắp mẫu trong lò nung, chổi rửa ống nghiệm,

Phân loại dụng cụ Phòng thí nghiệm

Đặc điểm của dụng cụ thủy tinh phòng thí nghiệm

Một số dụng cụ thủy tinh trong phòng thí nghiệm

1 Ống nghiệm thủy tinh

2 Pipet thủy tinh

1.4 Các loại pipet lấy dung dịch

 Chiếc pipet thí nghiệm đầu tiên được làm bằng

thủy tinh, ví dụ như pipet Pasteur Hầu hết các

pipet khác cũng có chất liệu là thủy tinh, tuy

nhiên vẫn có một số được làm từ nhựa, có thể

bóp Chúng được sử dụng với những thí

nghiệm không đòi hỏi độ chính xác cao

 Năm 1957, tiến sĩ Heinrich Schnitger phát

minh ra chiếc micropipet đầu tiên và đến năm

1961 thì đưa vào sản xuất thương mại Sau đó,

Wisconsin hợp tác với Warren Gilson và Henry

Lardy để sáng chế ra micropipet có thể điều

chỉnh

Nguồn gốc ra đời của ống pipet trong phòng thí nghiệm

Cách sử dụng micropipet

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

Khoa Hóa và Môi trường

Giảng viên: TS Cao Thị Huệ

Bộ môn: Công nghệ Sinh học

BÀI GIẢNG

CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

VÀ ỨNG DỤNG CNSH (2)

Hà Nội - 2021

2.1 Máy đo pH và cách đo pH, các dung dịch đệm 2.2 Các loại cân và ứng dụng

2.8 Các loại máy ly tâm và ứng dụng

Chương 2 Một số thiết bị cơ bản trong phòng thí nghiệm công nghệ sinh học và ứng dụng

2.1 Máy đo pH và cách đo pH, các dung dịch đệm 2.1.1 Máy đo pH và cách đo pH

 pH là chỉ số đo độ hoạt động (hoạt độ) của các ion H₃O⁺ (H+) trong dung dịch và vì vậy là độ axit hay bazơ của nó Việc đo lường chỉ số này có thể sử dụng các chất chỉ thị pH vào dung dịch đang nghiên cứu để xác định, hoặc sử dụng sự hỗ trợ của các thiết bị đo pH.

 Đo đo pH của đất, kiểm tra mức độ kiềm của đất nôngnghiệp, xác định có phù hợp với giống cây trồng hay không?

 Xác định đo pH của nước để đảm bảo sự an toàn trong nuôitrồng thủy sản

 Đo độ axit của các hỗn hợp trong sản xuất công nghiệp: sảnxuất thực phẩm, đồ uống; đo đo pH của bột giấy;

Định nghĩa pH

Ứng dụng của thiết bị đo pH

Định nghĩa

Dung dịch đệm là dung dịch có pH thay đổi không đáng kể khi thêm vào đó một ít axit, bazơ hay pha loãng chúng.

2.1.2 Dung dịch đệm

 Khả năng chống lại sự thay đổi pH đột ngột giúp dung dịch đệm được dùng phổ biến trong các quá trình hoá học và cần thiết cho các chu trình hoá sinh.

 Dung dịch đệm giúp giữ nguyên độ pH cho các enzym trong các cơ thể sống hoạt động

 Hỗn hợp đệm của axit cacbonic (H2CO3) và bicacbonat (HCO3−) hiện diện trong huyết tương, nhằm duy trì pH trong giữa 7,35 và

•Dung dịch đệm axit: Là hệ hỗn hợp đệm được tạo thành bởi một

axit yếu trộn lẫn với muối của nó với 1 bazơ mạnh

•Dung dịch đệm bazơ: Là một dung dịch lỏng được tạo thành bởi

sự trộn lẫn bởi một bazơ yếu với một muối của nó và một axit

mạnh

•Dung dịch đệm thứ 3: Là một loại hợp chất được tạo thành từ 2

chất lưỡng tính axit – bazo

Các loại dung dịch đệm

Thành phần của dung dịch đệm và cơ chế tác dụng đệm

 Trong hệ đệm có mặt đồng thời với một tương quan đáng

kể của hai dạng axit và bazơ của một cặp axit và bazơ liên hợp Nghĩa là trong dung dịch đệm luôn luôn tồn tại cân bằng:

HA ⇔ H+ + A

- Vì vậy, khi thêm vào dung dịch đệm H+, cân bằng trên sẽ dịch chuyển theo chiều nghịch tạo ra axit điện li yếu HA Ngược lại khi thêm bazơ OH- hay pha loãng, nồng độ

H+ bị giảm xuống thì đồng thời cân bằng sẽ dịch chuyển theo chiều thuận để tạo thêm H+ và do đó pH không bị thay đổi.

Giả sử dung dịch đệm gồm axit HA với nồng độ [HA], hằng số Ka và bazơ liên hợp A- với nồng độ [A-] Từ cân bằng điện li:

HA ⇔ H+ + Một cách tổng quát pH của dung dịch đệm:

A-pH = pKa + log ([bazo liên hợp]/[axit liên hợp])

pH của dung dịch đệm

Phương trình Henderson – Hasellbalch

pH = pKa + log ([bazo liên hợp]/[axit liên hợp])

Lưu ý: tỷ số nồng độ ([bazo liên hợp]/[axit liên hợp]) cũng là tỷ số

mol của bazơ liên hợp và axit liên hợp trong dung dịch đệm

Dựa vào phương trình Henderson – Hasellbalch, ta có thể:

- Tính pH của dung dịch đệm nếu biết pKa, [A-], [HA]

Ví dụ: Tính pH của dung dịch đệm gồm: 100ml dung dịch CH3COOH0,1M và 50ml dung dịch CH3COONa 0,4M

pH = 4,76 + log [(0,4x0,05)/(0,1x0,1)] = 5,06

2.2 Các loại cân và ứng dụng

Cân là thiết bị dùng để đo trọng lượng hoặc tính toán khối lượng

1 Cân Phân tích (Analytical Balances )

2 Cân kỹ thuật (Precision Balances)

3 Cân bàn (Bench Scales, Bench Scale Bases)

4 Cân Sàn (Floor Scales)

5 Cân đếm (Counting Scales)

6 Cân đĩa ( còn gọi là cân thông dụng,Portable Balances)

7 Cân treo móc cẩu (Crane Scales )

8 Cân Ô tô (Truck Scales)

9 Cân Băng tải

Các loại cân phổ biến hiện nay

2.3 Các loại tủ sấy và ứng dụng

Tủ sấy phòng thí nghiệm được hiểu là thiết bị được dùng để khử

trùng, làm sạch, sấy khô các dụng cụ thí nghiệm, các chế phẩm… để phục vụ cho hoạt động đào tạo và nghiên cứu khoa học

Loại thiết bị này thường được dùng trong phòng thí nghiệm, phòng xét nghiệm y tế, dược phẩm, thực phẩm và công nghiệp,…

 Khoang sấy: bộ phận này được thiết kế bằng

thép không gỉ hoặc sắt không gỉ để đảm bảo

độ bền của tủ cũng như hiệu quả khi sử dụng

 Vách ngoài: bộ phận này được làm bằng sắt

không gỉ phủ sơn cách điện và sơn tĩnh điện

 Cửa quan sát: bộ phận này được làm bằng

kính chịu nhiệt để dễ dàng quan sát bên

trong

 Giá đỡ: bộ phận này cũng được làm bằng

thép không gỉ, dễ dàng điều chỉnh lên xuống

 Bộ điều khiển: bộ điều kỹ thuật số với màn

hình LED hiển thị giá trị cài đặt, giá trị hoạt động và điều chỉnh nhiệt độ,…

Cấu tạo cơ bản của tủ sấy PTN

 Trong phòng thí nghiệm nuôi cấy vi sinh: tủ sấy được dùng để

sấy khô, tiệt trùng que cấy, đĩa Petri, để tránh bị nhiễm vi sinh vật

lạ làm ảnh hưởng đến quá trình nuôi cấy

 Trong các phòng thí nghiệm sản xuất dược phẩm, nông sản: tủ

sấy được dùng để sấy khô nguyên vật liệu để nguyên vật liệu

không bị ẩm mốc, đồng thời cũng đảm bảo nhiệt độ đồng đều cho các lô nguyên vật liệu, thực phẩm trong dây chuyền sản xuất

 Trong phòng thí nghiệm nghiên cứu chuyên sâu: tủ sấy giúp sấy

khô, diệt khuẩn toàn bộ dụng cụ thí nghiệm bằng thuỷ tinh một

cách an toàn và hiệu quả ở mức nhiệt độ hợp li, không gây nứt, vỡ,

hư hỏng…

Ứng dụng của tủ sấy PTN

Phân loại tủ sấy PTN

 Tủ sấy đối lưu cưỡng bức

 Tủ sấy đối lưu tự nhiên

 Tủ sấy chân không

 Tủ sấy có lọc

 Tủ sấy tiệt trùng

 Tủ sấy công nghiệp

 Tủ sấy nhiệt độ cao.

2.5 Các loại tủ bảo quản lạnh và ứng dụng

“Lạnh” là một trạng thái của vật chất khi nhiệt độ của nó thấp hơn nhiệt độ môi trường xung quanh

mà ta cảm nhận được trong điều kiện bình

thường của khí trời.

Hiện nay vấn đề xác định trạng thái lạnh

vẫn chưa đi đến thống nhất trên thế giới.

Có nhiều nước chọn giới hạn để phân biệt

trạng thái nóng và lạnh là 20 ÷ 24oC.

Khái niệm tạm chấp nhận: trạng thái vật

chất khi nhiệt độ dưới 20oC.

Các loại tủ mát/tủ lạnh phổ biến trong PTN

+ Tủ mát

+ Tủ lạnh -30 oC;

+ Tủ lạnh -40 oC

+ Tủ lạnh -80 oC

2.6 Các loại máy lắc và ứng dụng

 Máy lắc là thiết bị được sử dụng trong phòng thí nghiệm

sinh học, hóa học dùng để trộn đều mẫu dung dịch, hòa trộn hỗn hợp có thể hòa tan, lắc đồng đều các mẫu.

 Máy lắc dùng nhằm phục vụ nhiều mục đích thí nghiệm

khác nhau mà chúng cũng có nhiều loại để người dùng lựa chọn phù hợp với nhu cầu sử dụng.

2.7 Các loại nồi hấp và ứng dụngNồi hấp tiệt trùng là gì?

Công dụng của nồi hấp tiệt trùng

 Nồi hấp là thiết bị được sử dụng

thường xuyên để tiệt trùng các dụng cụ thí nghiệm, hóa chất, môi trường nuôi cấy vi sinh, chất thải sinh hoạt,…

 Sản phẩm được sử dụng rộng rãi trong

vi sinh, dược phẩm, y tế, công nghiệp Chúng có nhiều chủng loại và kích

thước khác nhau, tùy thuộc vào ứng

dụng khử trùng

Cấu tạo nồi hấp tiệt trùng

Cách sử dụng của nồi hấp tiệt trùng

Một số loại nồi hấp tiệt trùng phổ biến trong PTN CNSH

2.8 Các loại máy ly tâm và ứng dụng

Máy ly tâm là máy thực hiện quá trình phân ly dựa vào trường lực ly tâm để phân riêng hỗn hợp hai pha rắn – lỏng hoặc lỏng-lỏng thành các cấu tử riêng biệt.

Máy ly tâm là gì?

Gồm có 4 phần chính:

Cấu tạo của máy ly tâm

 Phần quay: gồm một động cơ có vận tốc cao, lực ly tâm

lớn, hệ thống giảm rung, giảm chấn động, rotor và adapter

 Phần điều khiển: Gồm một mạch điện điều khiển ( mạch

cơ bản hoặc mạch điều khiển PID ) có chức năng cài đặt tốc

độ, hẹn giờ ly tâm

 Hệ thống cảm biến: Cảm biến đóng cửa, cảm biến bất đối

xứng, cảm biến quá tải, quá dòng và cảm biến rotor

 Thùng máy: Là một buồng kín nhằm đảm bảo quá trình ly

tâm sẽ xảy ra trong một hộp kín đáo, đảm bảo an toàn cho quá trình ly tâm