Công nghệ vi sinh vật

Mỗi năm, con người thải vào môi trường hàng triệu tấn rác thải thông qua các hoạt động sản xuất và sinh học hằng ngày. Giả sử không có vi sinh vật tham gia phân huỷ rác thì điều gì sẽ xảy ra trên Trái Đất của chúng ta?

I. Một số thành tựu hiện đại của công nghệ vi sinh vật

1. Khái niệm và cơ sở khoa học của công nghệ vi sinh vật

- Công nghệ vi sinh vật là một lĩnh vực quan trọng của công nghệ sinh học, sử dụng vi sinh vật hoặc các dẫn xuất của chúng để tạo ra sản phẩm phục vụ cho đời sống của con người.

- Sản phẩm từ công nghệ vi sinh vật thường có đặc điểm là an toàn, thân thiện với môi trường, giá thành rẻ, hiệu quả lâu dài.

- Cơ sở khoa học của việc ứng dụng công nghệ vi sinh vật là dựa trên các đặc điểm của vi sinh vật như:

Kích thước hiển vi.
Tốc độ trao đổi chất với môi trường nhanh.
Sinh trưởng và sinh sản nhanh.
Hình thức dinh dưỡng đa dạng.

2. Một số thành tựu hiện đại của công nghệ vi sinh vật

a. Trong công nghiệp

- Công nghệ vi sinh sản xuất phân bón: sử dụng chế phẩm vi sinh vật để sản xuất các loại phân bón vi sinh. Chế phẩm có thể chứa một hoặc nhiều chủng vi sinh vật có khả năng cố định đạm hoặc phân giải các chất hữu cơ, vô cơ khó hấp thụ.

- Công nghệ vi sinh sản xuất thuốc trừ sâu: sử dụng các chế phẩm vi khuẩn có khả năng tiết ra các chất độc diệt sâu bệnh hoặc nấm kí sinh trên côn trùng để sản xuất thuốc trừ sâu vi sinh.

b. Trong công nghiệp thực phẩm

- Sử dụng các vi sinh vật có khả năng sản xuất sinh khối nhanh để tạo ra các nguyên liệu trong công nghiệp và đời sống. Ví dụ: sử dụng nấm men Saccharomyces cerevisiae để sản xuất ethanol dùng làm nhiên liệu sinh học và sản xuất protein đơn bào làm thức ăn bổ sung cho vật nuôi.

Sơ đồ quy trình sản xuất ethanol sinh học
từ phụ phẩm nông nghiệp nhờ nấm men *Sacharomyces cerevisiae*

- Sử dụng các vi sinh vật lên men để sản xuất các loại rượu, bia, nước giải khát, thực phẩm. Ví dụ: sử dụng nấm men Saccharomyces cerevisiae để sản xuất rượu vang, bia, bánh mì.

Những sản phẩm nào dưới đây được tạo ra nhờ sử dụng nấm men Saccharomyces cerevisiae?

Nước tương.

Rượu vang.

Mì chính.

Bánh mì.

Bia.

c. Trong y học

- Sử dụng công nghệ vi sinh vật để sản xuất thuốc kháng sinh chữa bệnh cho người và động vật. Ví dụ: sử dụng nấm Penicillium chrysogenum để sản xuất kháng sinh penicillin điều trị vết thương nhiễm khuẩn.

- Sử dụng công nghệ vi sinh vật để sản xuất hormone hoặc vaccine. Ví dụ: sử dụng vi khuẩn E. coli để sản xuất insulin điều trị bệnh tiểu đường.

d. Trong xử lí ô nhiễm môi trường

- Sử dụng công nghệ vi sinh vật để xử lí rác thải hữu cơ giúp bảo vệ môi trường, đồng thời làm phân bón cho cây trồng. Ví dụ: vi khuẩn Clostridium thermocellum để phân huỷ rác hữu cơ.

- Sử dụng công nghệ vi sinh vật để xử lí nước thải bằng cách phân huỷ các chất hữu cơ có trong môi trường nước, làm sạch nước, giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Ví dụ: chế phẩm Bio - EM chứa các vi sinh vật giúp phân huỷ các chất hữu cơ như cellulose, tinh bột, protein, lipid, pectin, chitin,... có trong nước.

Công nghệ vi sinh vật là lĩnh vực nghiên cứu, ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất, chế biến các sản phẩm phục vụ cho đời sống con người theo quy trình kĩ thuật, công nghệ đặc thù. Ngày nay, công nghệ sinh vật đóng một vai trò rất quan trọng trong đời sống con người và đã đạt được nhiều thành tựu đáng kể trong sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, y học và xử lí môi trường.

Ghép nối thông tin ở 2 cột dưới đây sao cho phù hợp.

Vi khuẩn Corynebacterium glutamicum để sản xuất

ethanol.

Nấm Penicillium chrysogenum để sản xuất

kháng sinh.

Nấm men Saccharomyces cerevisiae để sản xuất

mì chính.

Vi khuẩn Lactococus lactis để sản xuất

phomat.

II. Một số ngành nghề liên quan đến công nghệ vi sinh vật

- Công nghệ vi sinh vật đã mở ra nhiều lĩnh vực ngành nghề khác nhau, góp phần giải quyết việc làm, thúc đẩy sự phát triển kinh tế xã hội. Các ngành nghề liên quan đến công nghệ vi sinh vật:

Gắn liền với thực tiễn đời sống sản xuất: chăn nuôi, trồng trọt, sản xuất thực phẩm.
Chăm sóc sức khoẻ, chữa bệnh: y, dược.
Xử lí ô nhiễm môi trường, nghiên cứu, quản lí các vấn đề liên quan đến công nghệ vi sinh vật.

Gắn liền với thực tiễn đời sống sản xuất

Chăm sóc sức khoẻ, chữa bệnh

Xử lí ô nhiễm môi trường

Sự phát triển của công nghệ vi sinh vật đã thúc đẩy sự phát triển của các ngành nghề liên quan và mở ra triển vọng cho nhiều ngành nghề khác như: kĩ sư, kĩ thuật viên, chuyên viên tư vấn, nhà dịch tễ học,...

III. Triển vọng của công nghệ vi sinh vật trong tương lai

- Sản xuất pin nhiên liệu vi sinh vật để làm chỉ thị đánh giá nhanh nước thải bằng cách dựa vào dòng điện sinh ra để đánh giá cường độ quá trình trao đổi chất của vi sinh vật và qua đó phản ánh thành phần môi trường đầu vào.

- Sử dụng công nghệ Nano Bioreactor 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 hoám 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 trong sản xuất mĩ phẩm bảo vệ da.

1. Công nghệ vi sinh vật đang ngày càng phát triển và có nhiều triển vọng trong tương lai nhằm tạo ra các sản phẩm sạch, an toàn, thân thiện với môi trường và phát triển bền vững.

2. Sự phát triển của công nghệ vi sinh vật sẽ dẫn đến sự phát triển của nhiều ngành nghề có liên quan và mở ra nhiều cơ hội nghề nghiệp mới trong tương lai.