Bài 20. Thành tựu của công nghệ vi sinh vật và ứng dụng của vi sinh vật

I. Công nghệ vi sinh vật và một số ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn

1. Công nghệ vi sinh vật

- Công nghệ vi sinh vật là ngành khoa học nghiên cứu và ứng dụng các vi sinh vật trong công nghiệp để sản xuất các sản phẩm phục vụ đời sống con người.

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

- Vi sinh vật đóng vai trò quan trọng trong quá trình phân giải và tổng hợp các chất hữu cơ, chuyển hoá các chất vô cơ tạo ra nhiều sản phẩm hữu ích cho tự nhiên và con người.

- Nhiều vi sinh vật có khả năng sinh trưởng nhanh hoặc sống trong môi trường khắc nghiệt.

→ Con người đã khai thác các hoạt động của vi sinh vật để ứng dụng vào nhiều lĩnh vực trong thực tiễn sản xuất và đời sống.

3. Một số ứng dụng của vi sinh vật trong thực tiễn

* Ứng dụng trong chăm sóc sức khoẻ cộng đồng

- Nhiều chất có hoạt tính sinh học (kháng sinh, enzyme, các chất kích thích,...) được sản xuất từ vi sinh vật dùng làm thuốc.

- Vi sinh vật còn được sử dụng để sản xuất sinh khối làm chế phẩm hỗ trợ sức khoẻ con người.

* Ứng dụng trong nông nghiệp

- Nhiều vi sinh vật được sử dụng làm chế phẩm trừ sâu sinh học giúp ức chế hoặc tiêu diệt một số sinh vật gây hại cho cây trồng, vật nuôi.

- Một số vi sinh vật khác đóng vai trò quan trọng trong phân giải lân khó tan trong đất, tăng cường cố định đạm, hỗ trợ và kích thích sinh trưởng bộ rễ cây trồng.

* Ứng dụng trong công nghiệp

- Các enzyme, các acid hữu cơ, các chất ức chế sinh trưởng do vi sinh vật tạo ra được sử dụng trong công nghiệp giấy, dệt nhuộm, giặt tẩy,... 

- Nấm men được sử dụng trong công nghiệp sản xuất ethanol sinh học.

- Một số vi khuẩn (vi khuẩn lactic, vi khuẩn acetic) được sử dụng để sản xuất các acid hữu cơ trong công nghiệp hoá chất.

* Ứng dụng trong bảo vệ môi trường

- Vi sinh vật được sử dụng trong các quy trình xử lí rác thải và nước thải sinh hoạt, công nghiệp và nông nghiệp.

- Nhiều chế phẩm vi sinh vật hữu hiệu đã được sản xuất, ứng dụng trong chuyển hoá rác thải hữu cơ thành phân bón hữu cơ, khí sinh học và xử lí rác thải rắn, nước thải dạng lỏng.

- Một số vi sinh vật hoặc chế phẩm enzyme sản xuất từ vi sinh vật được sử dụng trong quá trình xử lí khí thải.

* Ứng dụng trong chế biến và bảo quản thực phẩm

- Các enzyme từ vi sinh vật được sử dụng nhiều nhất trong công nghiệp chế biến và bảo quản thực phẩm.

- Sinh khối của một số vi sinh vật được sử dụng trực tiếp để lên men.

- Lactic acid, acetic acid, athanol và một số chất ức chế sinh trưởng do vi sinh vật sinh ra được dùng như chất bảo quản trong chế biển thực phẩm.

II. Một số thành tựu và dự án điều tra sản phẩm thương mại của công nghệ vi sinh vật

1. Một số thành tựu của công nghệ vi sinh vật

- Vi sinh vật có khả năng trao đổi chất mạnh mẽ, sinh trưởng nhanh và hệ gene của chúng đã được nghiên cứu kĩ giúp dễ dàng điều khiển các hoạt động trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng.

→ Chúng được sử dụng như các "nhà máy" sản xuất protein, kháng sinh, nhiên liệu sinh học,...

- Trên 90 % các chất kháng sinh tự nhiên được sản xuất từ vi sinh vật, đặc biệt là từ xạ khuẩn và nấm. Kháng sinh penicillin là kháng sinh đầu tiên dùng chống nhiễm khuẩn vết thương được chiết xuất từ nấm Penicillum rubens và sau này được sản xuất từ Penicillium chrysogenum

- Vi sinh vật còn được dùng để nhân nhanh các đoạn DNA tái tổ hợp trong các vector plasmid của vi khuẩn, sản xuất các đoan DNA hoặc RNA làm vaccine thế hệ mới.

2. Dự án điều tra sản phẩm thương mại của công nghệ vi sinh vật

- Mục tiêu: Điều tra các sản phẩm thương mại của công nghệ vi sinh vật.

- Chuẩn bị: Phiếu điều tra theo gợi ý như bảng dưới đây và thiết bị chụp ảnh.

STT	Tên sản phẩm, ảnh chụp hoặc mô tả sản phẩm	Tên vi sinh vật sử dụng trong sản phẩm	Lĩnh vực ứng dụng
1	Sữa chua ?	Lactobacilus bulgaricus, Streptococcus thermophilus	Chế biến thực phẩm
2	?	?	?
3	?	?	?

- Thực hiện:​​ ​

• Đến khu trung tâm thương mại, các chợ ở nơi em sống tìm các sản phẩm thương mại của công nghệ vi sinh vật.
• Điền các thông tin: Tên sản phẩm, tên vi sinh vật sử dụng trong các sản phẩm, lĩnh vực ứng dụng vào phiếu điều tra.
• Chụp ảnh các sản phẩm.

- Báo cáo: Trình bày kết quả điều tra.

III. Ngành nghề liên quan đến công nghệ vi sinh vật và triển vọng của công nghệ vi sinh vật

1. Một số ngành nghề liên quan đến công nghệ vi sinh vật và triển vọng

* Các cơ quan, đơn vị, doanh nghiệp liên quan đến công nghệ vi sinh vật

- Quản lí nhà nước

• Các bộ: Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, Khoa học và Công nghệ, Tài nguyên và Môi trường,...
• Các sở: Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, Khoa học và Công nghệ, Tài nguyên và Môi trường,...

- Viện nghiên cứu

• Trực thuộc Chính phủ (các viện hàn lâm).
• Trực thuộc các bộ, sở.
• Trực thuộc các trường đại học và các công ty sản xuất liên quan đến công nghệ vi sinh vật.

- Các nhà máy: sản xuất các sản phẩm liên quan đến công nghệ vi sinh vật.

* Các sản phẩm liên quan đến công nghệ vi sinh vật

- Chế biến thực phẩm

• Các sản phẩm lên men lactic.
• Nước mắm, nước tương,...
• Đồ uống: bia, rượu, nước ngọt,...
• Các sản phẩm khác: bánh mì, giấm,...​

- Chăn nuôi

• Chất phụ gia cho thức ăn chăn nuôi, thuỷ và hải sản.
• Men vi sinh, thuốc thú y và vaccine cho vật nuôi, thuỷ và hải sản,...

- Trồng trọt

• Phân hữu cơ vi sinh và chế phẩm vi sinh cho cây trồng.
• Thuốc trừ sâu sinh học.

- Y - dược học

• Vaccine cho người.
• Men vi sinh và các chất có hoạt tính sinh học hỗ trợ điều trị.
• Dược phẩm sinh học.

- Môi trường

• Chế phẩm vi sinh xử lí nước thải, khí thải và chất thải rắn.
• Chế phẩm vi sinh xử lí phế phụ phẩm nông nghiệp, biogas.

- Hoá chất

• Các acid hữu cơ.
• Các dung môi hữu cơ.

- Các ngành công nghiệp khác

• Chế phẩm vi sinh sản xuất enzyme cho công nghiệp giấy, dệt, nhuộm,...
• Chế phẩm vi sinh sản xuất enzyme và các chất hoạt tính cho công nghiệp mĩ phẩm.

* Một số vị trí việc làm trong ngành Công nghệ vi sinh vật

Vị trí việc làm	Hoạt động
Nghiên cứu viên	Nghiên cứu trong các viện nghiên cứu, các trường đại học có phòng nghiên cứu về vi sinh vật và công nghệ vi sinh vật.
Kĩ thuật viên	Thực hiện các phân tích vi sinh vật trong các nhà máy sản xuất có sử dụng công nghệ vi sinh vật. Thực hiện các phân tích vi sinh trong các cơ sở y tế, phòng thí nghiệm phân tích của các cơ sở Khoa học và Công nghệ, Tài nguyên và Môi trường, Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, Công thương.
Chuyên viên hoặc chuyên gia hoạch định chính sách	Tư vấn và hoạch định các chính sách liên quan đến công nghệ vi sinh vật cho các bộ và các sở: Khoa học và Công nghệ, Tài nguyên và Môi trường, Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, Công thương.
Kĩ sư	Thiết kế các phần mềm liên quan đến công nghệ vi sinh vật. Thiết kế các máy móc, thiết bị liên quan đến công nghệ vi sinh vật. Vận hành các máy móc, thiết bị liên quan đến công nghệ vi sinh vật trong các nhà máy. Điều hành và quản lí các quy trình công nghệ vi sinh vật trong các nhà máy.

2. Triển vọng các ngành Công nghệ vi sinh vật

- Công nghệ vi sinh vật trong tương lai là ngành công nghệ giao thoa của nhiều ngành khác nhau: công nghệ gene, tin sinh học, tự động hoá và trí tuệ nhân tạo.

- Trong tương lai, công nghệ vi sinh vật hướng đến:

• Chỉnh sửa, tạo đột biến đính hướng các gene trong tế bào vi sinh vật.
• Tìm kiếm và khai thác các nguồn gene vi sinh vật.
• Thiết lập các hệ thống lên men lớn, tự động, liên tục và đồng bộ với công nghệ thu hồi.
• Xây dựng các giải pháp phân tích vi sinh vật tự động trong công nghiệp, nông nghiệp và xử lí môi trường.

1. Công nghệ vi sinh vật là ngành khoa học nghiên cứu và ứng dụng các vi sinh vật trong công nghiệp để sản xuất các sản phẩm phục vụ đời sống con người.

2. Cơ sở khoa học của việc ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn là dựa trên khả năng phân giải, tổng hợp các chất; khả năng sinh trưởng nhanh; khả năng sống trong các điều kiện khắc nghiệt của một số vi sinh vật.

3. Vi sinh vật được ứng dụng chủ yếu trong chăm sóc sức khoẻ cộng đồng, nông nghiệp, công nghiệp, bảo vệ môi trường và trong chế biến, bảo quản thực phẩm.

4. Một số thành tựu của ngành công nghệ vi sinh vật: được sử dụng như các "nhà máy" sản xuất protein, kháng sinh, nhiên liệu sinh học,...; vi sinh vật sống trong các điều kiện khắc nghiệt là nguồn cung cấp các chất có hoạt tính sinh học đặc biệt, phục vụ cho các ứng dụng trong công nghiệp, nông nghiệp và nghiên cứu công nghệ sinh học.

5. Công nghệ vi sinh vật trong tương lai là ngành công nghệ giao thoa của nhiều ngành khác nhau: công nghệ gene, công nghệ tin sinh, tự động hoá, trí tuệ nhân tạo,...

6. Các vị trí việc làm chủ yếu liên quan đến các ngành nghề về công nghệ vi sinh vật gồm: nghiên cứu viên, kĩ thuật viên, kĩ sư, chuyên viên hoặc chuyên gia hoạch định chính sách.