MỘT SỐ THIẾT BỊ ĐƯỢC SỬ TRONG TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM CÔNG NGHỆ SINH HỌC

+ Thông số kỹ thuật - Thể tích sử dụng nồi hấp: nồi hấp khử trùng có nhiều loại với thể tích khác nhau, thường từ 32l đến 105l... Rotor hình đĩa gồm nhiều lỗ dùng để chứa ống nghiệm cách

MỘT SỐ THIẾT BỊ CƠ BẢN ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG CÔNG SINH HỌC

I tủ sấy khô (Drying Oven)

+ Đặc điểm cấu tạo:

- Vỏ tủ cấu tạo 02 lớp: lớp trong là kim loại dẫn nhiệt để giữ nhiệt độ bên trong

tủ, lớp ngoài cấu tạo bằng kim loại dày hơn và được bọc phía trong bởi một lớp cách nhiệt (amiant) Giữa phía trong và phía ngoài là khoảng trống để giữ cho nhiệt độ trong tủ ít bị biến đổi.

- Cửa tủ: Làm bằng thép dày, giữa có lớp amiant, xung quanh cửa tủ được viền một lớp nỉ hoặc cao su chịu nhiệt để khép kín cánh cửa tủ, tranh va đập cánh tủ vào thân tủ.

- Trong tủ: Được chia làm nhiều ngăn nhờ các vi sắt chịu lực, xung quanh lòng tue được mạ một lớp đồng chống rỉ Trong tủ có bộ phận cảm biến nhiệt tự động

để báo nhiệt độ lên xuống cho rơ-le hoạt động và quạt gió được lắp đặt ở phần giữa thân để điều hoà nhiệt độ bên trong tủ.

- Phần ngoài tủ được lắp đặt bảng điện tử để điều khiển nhiệt độ, thời gian khử trùng theo yêu cầu nghiên cứu Mặt trên của tủ có lắp van an toàn, nếu nhiệt độ giao động vượt quá biên độ thì van an toàn sẽ tự ngắt

+ Thông số kỹ thuật chính:

- Thể tích sử dụng: Tủ sấy thông thường trong phòng thí nghiệm thường là 32l đến 53l ngoài ra còn có tủ sấy có thể tích lớn: 156l đến 980l.

- Khoảng nhiệt độ điều khiển: đối với tủ sấy thông thường 50° đến 300°C Nhiệt

độ dưới 100°C có thể điều chỉnh từng 0.1°C Nhiệt độ trên 100°C có thể điều chỉnh từng 0.5°C.

- Độ chính xác của nhiệt độ của tủ sấy hiện đại nhất hiện nay đạt hiệu chuẩn 100% từ 160 độ trở xuống Trên 160°C nhiệt độ có thể chênh lệch từ 0.2°C-0.5°C Còn đối với tủ sấy thông thường độ chính xác: ±1,0°C ở 110°C.

- Công suất: Tùy thuộc vào thể tích của tủ sây Thông thường tủ sấy có thể tích dưới 250°C thì công suất từ 2000-3000w tủ sấy trên 250l có công suất từ 4000-6000w.

- Trọng lượng: Tùy thuộc vào thể tích của tủ và từng nhà sản xuất, ví dụ tủ sấy 35l của nhà sản xuất astori có trọng lượng 27kg.

- Kích thước tổng thể: kích thước tổng thể phụ thuộc vào từng thể tích của tủ và từng nhà sản xuất Ví dụ Tủ Sấy Memmert UN30, 32 lít có kích thước rộng 585 x cao 704 x sâu 434 mm Tủ Sấy Memmert UF750, 749 lít có kích thước rộng 1224

x cao 1726 x sâu 784 mm

Bảng ví dụ về một số loại tủ sấy của nhà sản xuất france etuves.

mode

Nhiệt độ sấy

Độ chính xác < ±0.2 < ±0.2

Tốc độ gia nhiệt 0.1 tới

20°C/phút 0.1 tới 20°C/phút Thời gian sấy 1 – 99h59 phút 1 – 99h59 phút

Kích thước(cm) 40x36x40 100x70x140

II.nồi hấp hơi nước cao áp (Autoclave)

+ Đặc điểm cấu tạo:

- Thùng tiệt trùng( thân nồi): có hình trụ tròn, làm bằng sắt dày, được sơn chống

gỉ có thể chịu được áp suất và nhiệt độ cao.

- Thùng đựng dụng cụ: làm bằng kim loại chịu nhiệt, đáy thùng có các lỗ thủng

để hơi nước bốc lên.

- Ngăn chứa hơi nước: là một khoảng trống ở giữa thùng tiệt trùng và vỏ nồi hấp, được thông với thùng tiệt trùng để hơi nước đi vào thùng tiệt trùng.

- Vỏ nồi: được làm bằng kim loại chịu nhiệt, cách nhiệt và chống rỉ.

- Nắp nồi: Nắp nồi được làm bằng kim loại dày, được sơn chống rỉ, xung quanh

có lót cao su giúp đóng khít nắp nồi.

- Khoá nắp nồi: thường được gắn vào hai bên của nắp nồi, khóa có hình chữ T hoặc hình tròn Khóa có tác dụng đậy kín nồi hấp khi vận hành.

- Bộ phận cấp nước: là một hệ thống ống dẫn nước từ ngoài vào, không cần phải

mở nắp nồi, bộ phận cấp nước thường bố trí ở mặt trải hoặc mặt phải nồi hấp.

- Van xả nước: Vòi tháo nước được đặt ở đáy nồi Thông thường sau khi hấp xong dụng cụ, nước thải còn thừa sau quá trình hấp được tháo ra hết để lau chùi

và vệ sinh nồi.

- Áp kế: trên thành hoặc nắp nồi Đồng hồ áp kế hiển thị thông số áp suất trong nồi khi hấp áp suất trên vạch chia độ cho thấy mối tương quang nhiệt độ và áp suất với nhau Ví dụ

100 110°C -112°C 115°C -121°C 132°C -135°C

- Van an toàn: : Van an toàn thường được làm bằng một nút cao su gắn ở thân hoặc nắp nồi, van bảo hiểm có tác dụng nhả khí khi áp suất trong nồi quá cao, tránh hiện tượng nổ nồi hấp.

- Van xả hơi: là một hệ thống ống dẫn hơi từ thùng tiệt trùng ra ngoài môi trường, đượt đặt ở đáy thùng thùng tiệt trùng và thông ra ngoài mt.

+ Nguyên lý hoạt động:

Hơi nước trong nồi hấp cao áp được sinh ra sẽ nén dần lại trong nồi và nếu tiếp tục để nước được đun sôi thì hơi nước trong nồi sẽ tăng dân lên và làm cho áp suất tăng lên tương ứng Áp suất tăng làm cho nhiệt độ hơi nước cũng tăng theo

và kết quả là làm tăng hiệu quả tiệt trùng mẫu vật và giảm tương đối thời gian tiệt trùng.

+ Thông số kỹ thuật

- Thể tích sử dụng nồi hấp: nồi hấp khử trùng có nhiều loại với thể tích khác nhau, thường từ 32l đến 105l.

- Nhiệt độ tiệt trùng tối đa: 137°C-140°C

- Thời gian hoạt động : Thời gian tiệt trùng, hòa tan: 0 đến 10 giờ, Thời gian làm ấm: 0 đến 48 giờ

- Áp suất hoạt động tối đa: 0.250 Mpa-0.270Mpa

Bảng thông số kĩ thuật của một số nồi áp suất tiệt trùng của nhà sản xuất ALP-Nhật

mode

Kích thước khoan Ø320x420mm Ø400x832mm

tiệt trùng

Nhiệt độ tiệt trùng

Áp suất sử dụng tối

, 1 pha, 12A AC220/230/240V, 1 pha, 20A

III.thiết bị lên men vi sinh vật.

3.1 Cấu tạo thiết bị lên men:

- Thân máy:

+ Bể phản ứng (reactor tank): thông thường là có hình trụ, nắp và đáy hình nón + Vỏ điều chỉnh nhiệt (Thermal jacket): Cảm ứng nhiệt độ, điều chỉnh làm mát + Cửa (ống nối): nạp môi trường dinh dưỡng, nạp không khí, xả môi trường, đưa vòi rửa, cửa quan sát và các cửa để nắp các bộ cảm biến

- Bộ dẫn động:

+ Động cơ: là thiết bị biến đổi điện năng thành cơ năng

+ Trục: được gắn với động cơ để biến đổi chuyển động tịnh tiến thành chuyển động quay.

+ Cánh khuấy, khử bọt có khả năng điều chỉnh tốc độ khuấy: 110 – 220 vòng/phút

- Bộ phận tích hợp:

+ Đầu dò đo nhiệt độ: Đo nhiệt độ và đưa thong tin đến bộ phận xử lí để điều chỉnh nhiệt độ bên trong buồng nuôi, thong thường thì luôn giữ cho nhiệt độ ở 45-50 độ.

+ Đầu dò đo pH: Trong quá trình nuôi cấy vi sinh vật pH sẽ tang cao hoặc giảm xuống, đầu dò sẽ đo pH và điều chỉnh pH sao cho thích hộ bằng cách thêm NaOH hoặc HCl

+ Đầu dò đo ôxy hoà tan: giúp đo oxy hòa tan và điều chỉnh cho thích hợp.

+ Máy nén khí, bộ lọc khí và thiết bị điều khiển được lưu lượng khí

- Thiết bị kèm theo:

+ Máy quang phổ: phân tích và thu nhận kết quả.

+ Máy phân tích các chất dinh dưỡng quan trọng như phân tích glucose,

3.2 Thông số kỹ thuật của thiết bị lên men thông dụng trong phòng thí nghiệm.

- Tổng thể tích của thiết bị lên men thông thường khoảng 7.5 lít

- Thể tích làm việc: 2.0-5.6 lít

- Trọng lượng:18kg

- Khoảng nhiệt độ hoạt động: 20-70 0 C

- Bộ điều khiển nhiệt độ PID dùng để đốt nóng và làm nguội.

- Đầu dò RTD bằng platin (Pt 100)

- Tốc độ khuấy dùng trong quá trình lên men: 50-1200 rpm.

- Chỉnh lưu lượng khí bằng tay(qua các máy đo tốc độ quay): 0-150 mLPM;

250-2500 mLpm; 1-5 mLpm

- Khoảng pH hoạt động 2-14

- Khoảng DO: 0-200%

- Bộ điều khiển 3 bơm cố định vận tốc 60 Hz/14.4 rpm; 50 Hz/ 12 rpm.

- Nguồn điện: 100-230 V; 50-60 Hz; 1 pha: 100-120 V: 10 Amps; 200-240 V: 6 Amps.

- Kích thước bộ điều khiển (H x W x D): 67.6 x 3.6 x 40.6 cm.

3.3 Quy trình lên men

Tháo rời các phụ kiện

Rửa sạch và vệ sinh

Khử trùng các bộ phân theo tiêu chuẩn SOP (standard of operating procedure): Cho không khí nóng hoặc hơi nước nóng đi qua dụng cụ để khử trùng.

Nắp ghép các bộ phận

Nạp các thành phần môi trường vào bể lên men

Tiến hành khử trùng tại 121 0 C, 30 phút

Làm nguội môi trường

Lấy giống từ tủ làm lạnh và tiến hành rã đông

Cấy truyển huyển dịch của giống sang bình tam giác chứa sẵn môi trường nuôi cấy tươi đã khử trùng

Nuôi cấy trên máy lắc vòng

Chuyển dịch nuôi cấy vào bể lên men.

Tiến hành lên men

Theo dõi các thông số: nhiệt độ, tốc độ khuấy, ôxy hoà tan, pH, áp suất, mật độ quang, tốc độ cấp khí, nồng độ glucose

Bảng theo dõi sinh trưởng: OD600 theo thời gian

Bảng theo dõi thông số lên men: nhiệt độ (internal and water jacket temperature), tốc độ khuấy, ôxy hoà tan, pH, áp suất, tốc độ cấp khí, nồng độ glucose, vessel pressure

IV.thiết bị ly tâm trong phòng thí nghiệm công nghệ sinh học

- Cấu tạo:

+ Mô tơ điện: dùng để chuyển đổi năng lượng điện sang năng lượng cơ, chuyển động trong tại một điểm cố định.

+ Rotor được gắn vào mô tơ điện, khi mô tơ điện quay sẽ làm cho rotor quay theo Rotor hình đĩa gồm nhiều lỗ dùng để chứa ống nghiệm cách đều và đối xứng nhau, các lỗ thường được đánh số

+ Bộ phận làm lạnh: Một số máy làm mát bằng không khí, một số máy có bộ pjaanj làm lạnh với nhiệt độ từ -4 0 C đến -40 0 C

+ Vỏ máy thường được làm bằng kim loại.

+ Bảng điều khiển: có màn hình hình hiển thị, gồm các nút điều khiển tốc độ quay, thời gian, hẹn giờ

- Nguyên lý hoạt động:

Ly tâm là quá trình sử dụng lực ly tâm để phân riêng các cấu tử có khối lượng riêng khác nhau Động lực của quá trình là ly tâm và yếu tố khác biệt để phân riêng các thành phần có khối lượng riêng khác nhau Sự khác biệt khối lượng riêng càng lớn thì qua trình phân riêng được thực hiện càng dễ dàng.

Khi máy hoạt động nguyên liệu quay cùng với roto của máy, các cấu tử có khôi lượng riêng khác nhau phân lớp theo hướng gia tốc trọng lực Cấu tử có khối lượng riêng lớn tập trung ở vùng đáy ống, còn phần có khối lượng riêng nhỏ nhất tập trung ở miệng ống tại vị trí gần roto hơn.

- Các thông số kỹ thuật chính

+ Lực ly tâm tối đa: tùy thuộc vào từng máy li tâm Thông thường máy li tâm trong phòng cnsh có lực li tâm tối đa từ 3.641x g đến 20000 x g

+ Tốc độ ly tâm tối đa tùy thuộc vào từng máy, thường từ 6000 vòng/phút đến

15000 vòng/phút

+ Thể tích dịch ly tâm tối đa: loại nhỏ thường là 120ml

+ Số lượng loại rotor: tùy thuộc vào từng máy li tấm, một số máy gồm nhiều rotor goc với các kích thước và số lượng lỗ khác nhau.

Bảng ví dụ về thông số kỹ thuật của một số máy ly tâm thông dụng trong phòng thí nghiệm cnsh của hãng sản xuất hettich-Đức.

mode

Lực li tâm tối đa

Tốc độ li tâm tối đa 6000

vòng/phút 1500 vòng/phút Thời gian chạy 1 giây – 99

phút 59 giây 1 giây – 99 phút 59 giây

Kích thước 216 x 231 x

292 mm 260 x 281 x 553 mm Làm lạnh Làm lạnh bằng

không khí -10 đến -40

0 C

Số loại rotor Rotor góc 8

ống * 15ml

- Rotor góc 24 ống 1.5/2.0 ml,

- Rotor góc 30 ống 0.5 ml, 2 hàng

- Rotor góc 30 ống 0.5 ml, lực RCF đối

đa 20.376

V các loại máy sắc ký trong phòng thí nghiệm công nghệ sinh học

+ Phân loại máy sắc ký cột: dựa vào đặc tính vật lý của hạt bead, có thể phân loại máy sắc ký cột thành 3 loại sau đây:

- Máy sắc ký trao đổi iôn (Ion – exchange chromatography) ) là một quá trình cho phép phân tách các ion hay các phân tử phân cực dựa trên tính chất của

chúng có thiết kế cơ bản bao gồm: bình chứa dung môi, đường dẫn pha động, các van, bơm, hệ thống tiêm mẫu, cột phân tích, bộ triệt nhiễu nền, đầu dò, bộ ghi, máy tính và máy in.

- Máy sắc ký tương tác kỵ khí (Hydrophobic interaction chromatography)

- Máy sắc ký phân tách theo kích thước (Size exclusion chromatography)

+ Nguyên lý hoạt động của máy sắc ký cột:

- Máy sắc ký trao đổi iôn: vật chất tích điện trái dấu với hạt bead sẽ tạo liên kết iôn với hạt bead của cột sắc ký, nhờ đó thông qua quá trình tách rửa bằng dung dịch đệm sẽ tách được vật chất mang cùng điện tích với hạt bead.

- Máy sắc ký tương tác kỵ khí: hạt bead được gắn kết với các chất kỵ nước do đó các chất có tính kỵ nước sẽ liên kết với bề mặt hạt bead, nhờ đó thông qua quá trình tách rửa bằng dung dịch đệm sẽ tách được các vật chất có tính kỵ nước.

- Máy sắc ký phân tách theo kích thước: vật chất có kích thước khác nhau sẽ có tốc độ di chuyển khác nhau trong cột sắc ký, vật chất có kích thước càng lớn thì càng di chuyển nhanh Thông qua cột sắc ký sẽ tách được các vật chất có kích thước khác nhau từ hỗn dịch nghiên cứu.

IV.

máy quang phổ kế trong phòng thí nghiệm công nghệ sinh học.

+ Đặc điểm cấu tạo

- Nguồn bức xạ có năng lượng ổn định tạo ra bức xạ có cường độ không đổi trên toàn bộ khoảng bước sóng.Cấu tạo gồm có:

 Nguồn sáng: các loại đèn Deuterium Arc( bước sóng 190-700nm), đèn Tungsten( bước sóng 320-1100nm), đèn Xemon( bước sóng 12nm)…

 Hệ thấu kính( hệ gương hội tụ)

 Kính lọc

- Bộ phận tạo bức xạ đơn sắc: ống chuẩn trực, lăng kính và buồng ảnh có chức năng chọn từ nguồn bức xạ bước sóng đặc trưng tạo ra các bước sóng khác nhau Có cấu tạo gồm

 Lăng kính: sử dụng để khúc xạ, phản xạ và tán sắc ánh sáng qua màu quang phổ Lăng kính thường được làm theo dạng kim tự tháp đứng, có đáy là hình tam giác.

 Cách tử: là một thành phần quang học được sử dụng đê lan truyền hoặc phân tán ánh sáng thành phổ một Cách tự tạo ra góc tuyến tính không phụ

thuộc vào nhiệt độ.

- Cuvet chứa dung dịch cần đo:

 Thông thường Cuvet có kích thước r = 1cm, d=1cm và h = 5cm

UV-Vis thường sử dụng bước sóng từ 200-400nm Với nguyên liệu sử dụng là nguyên liệu trơ như: thủy tinh, thạch anh, nhựa…

- Detector là bộ phận phân tích, có nhiệm vụ phân tích cường độ chùm ánh sáng

đi qua dung dịch và đi qua dung môi, tự động phát tín hiệu, chuyển tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu điện Có cấu tạo gồm:

 Nguồn sáng: là một đèn D2 hay đèn W-halid

 Buồn mẫu và môi trường hấp thụ

 Bộ đơn sắc để thu chùm sáng, phân li và chọn tia sáng cần đo.

- Chỉ thị kết quả: Thông thường người ta kết nôi máy quang phổ kế với máy tính

có ứng dụng chương trình đo quang phổ ghi lại phổ qua tín hiệu phát ra từ Detector ở máy quang phổ.

+ Nguyên lý hoạt động:

Thông qua bộ phận tạo bức xạ đơn sắc, nguồn bức xạ có các bước sóng khác nhau sẽ thành bước sóng đơn sắc Khi ánh sáng đơn sắc chiếu qua mẫu vật thì một phần ánh sáng được hấp thụ bởi các phân tử có trong dung dịch mẫu Mức hấp thụ càng lớn thì nồng độ chất chứa trong dung dịch càng nhiều Dựa vào mức hấp thụ quang chúng ta có thể tính toán được nồng độ vật chất chứa trong dung dịch

+ Thông số kỹ thuật chính:

- Dải bước sóng: dạng các bước sóng cố định hay dạng dải bước sóng thay đổi từ 190nm-1100nm

- Độ chính xác của bước sóng tùy thuộc vào từng máy nhưng thông thường là: ± 0.3nm

- Nguồn phát sáng : Halogen & Deuterium lamp được lien kết trước

Bảng thông số kĩ thuật của một số máy quang phổ kế của Hàn Quốc.

Phạm vi chiều dài bước sóng 190-1100nm 190-1100nm

Hệ quang học Chùm đôi, sàn lưới 1200 dòng/nm

Độ chính xác chiều dài bước

inch Nguồn sáng Halogen & Deuterium lamp được

lien kết trước

VII.máy điện di trong phòng thí nghiệm công nghệ sinh học.

+ Đặc điểm cấu tạo

- Bộ nguồn điện di: Để điều chỉnh các thông số: Hiệu điện thế, cường độ dòng điện, đặt thời gian Có một phích điện (đầu vào) để kết nối với nguồn điện thông dụng và các lỗ ( đầu ra ) để kết nối với buồng điện di.

- Bộ khuôn đúc gel gồm có: nắp, khay vận hành và buồng điện di.

+ Nắp: trên nắp có đầu ra của dây cáp điện nối điện cực trên buồng điện di với nguồn điện

+ Khay vận hành bao gồm: khay đổ gel, khuôn đổ gel, lược

+ Buồng điện di: là nơi đặt gel trong quá trình điện di Buồng có rãnh để cài lược, hai điện cực tạo ra điện trường trong dung dịch

- Buồng giảm sốc

- Máy chụp ảnh điện di: hệ thống phát tia tử ngoại, buồng tối, máy chụp ảnh chuyên dụng, được kết nối với máy tính và dùng phần mềm chuyên dụng để đọc kết quả.

+ Nguyên lý hoạt động:

Khi các phân tử tích điện được đặt trong từ trường thì các phân tử tích điện khác nhau sẽ di chuyển theo các hướng khác nhau tuỳ theo trạng thái tích điện của phân tử đó Phân tử tích điện dương sẽ di chuyển về cực âm và ngược lại các phân tử mang điện âm sẽ di chuyển về cực dương Các phân tử có kích thước khác nhau sẽ có tốc độ di chuyển khác nhau, chính nhờ vậy máy điện di không những có khả năng phân tách được các phân tử mang điện tích khác nhau mà còn có thể tách biệt được các phân tử có kích thước khác nhau