Bộ giáo dục và đào tạo

Trờng đại học nông nghiệp I Hà Nội Nguyễn Xuân Thành - Lê Văn Hng - Phạm Văn Toản
Chủ biên và hiệu đính
PGS.TS. Nguyễn Xuân Thành Giáo trình

Công nghệ vi sinh vật
trong sản xuất nông nghiệp và
xử lý ô nhiễm môi trờng

Nhà xuất bản nông nghiệp
Hà Nội - 2003
Lời nói đầu
Công nghệ vi sinh vật (Microbial Technology) là một bộ phận quan trọng trong Công nghệ
sinh học, là một môn khoa học nghiên cứu về những hoạt động sống của vi sinh vật, nhằm khai
thác chúng tốt nhất vào quy trình sản xuất ở quy mô công nghiệp. Những tiến bộ của công nghệ

lịch sử và triển vọng của Công nghệ sinh học
và công nghệ vi sinh vật trong nông nghiệp
I . Khái niệm chung
1. Thuật ngữ
* Công nghệ sinh học là các quá trình sản xuất ở quy mô công nghiệp có sự tham gia của
các tác nhân sinh học (ở mức độ cơ thể, tế bào hoặc dới tế bào) dựa trên các thành tựu tổng hợp
của nhiều bộ môn khoa học, phục vụ cho việc gia tăng của cải vật chất của xã hội và bảo vệ lợi
ích của con ngời.
Công nghệ sinh học là một lĩnh vực khoa học công nghệ rất rộng, có thể chia công nghệ sinh
học thành các ngành sau:
+ Công nghệ vi sinh vật: Là ngành công nghệ nhằm khai thác tốt nhất khả năng kỳ diệu của
cơ thể vi sinh vật. Nhiệm vụ của công nghệ vi sinh là tạo ra đợc điều kiện thuận lợi cho các vi
sinh vật hoạt động với hiệu suất cao nhất, phục vụ cho việc làm tăng của cải vật chất của xã hội,
đáp ứng nhu cầu cuộc sống của con ngời và cân bằng sinh thái môi trờng.
+ Công nghệ tế bào: Các tế bào động, thực vật với bộ máy di truyền đặc trng cho từng loài
giống đợc tạo điều kiện phát triển trong các môi trờng xác định và an toàn. Kỹ thuật nuôi cấy
mô đợc coi là là kỹ thuật chủ yếu của công nghệ tế bào.
+ Công nghệ gen: Là ngành công nghệ sử dụng các phơng pháp thực nghiệm ứng dụng các
thành tựu của sinh học phân tử, di truyền học phân tử để tạo nên các tổ hợp tính trạng di truyền
mong muốn ở một loài sinh vật. Từ đó giúp điều khiển theo định hớng tính di truyền của sinh
vật. Công nghệ gen đợc coi là mũi nhọn của công nghệ sinh học, là chìa khóa để giúp mở ra
những ứng dụng mới trong công nghệ vi sinh vật.
2. Nội dung và yêu cầu của môn học
+ Nắm đợc nguyên lý cơ bản của công nghệ vi sinh vật, về bản chất của từng loại chế phẩm
vi sinh vật, quy trình công nghệ, hiệu quả tác dụng và cách sử dụng của từng loại chế phẩm dùng
trong lĩnh vực nông nghiệp và xử lý phế thải nông, công nghiệp chống ô nhiễm môi trờng.
+ Định hớng trong nghiên cứu về các lĩnh vực của công nghệ vi sinh vật để tạo ra nhiều loại
chế phẩm vi sinh vật hữu ích ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp và phục vụ đắc lực cho hoạt
động sống của con ngời.
+ Tuyên truyền và hớng dẫn ngời dân sử dụng các loại chế phẩm vi sinh vật, nhằm tạo ra

a) Giai đoạn trớc khi phát hiện ra thế giới vi sinh vật
Từ xa xa, năm 372 - 287 trớc Công nguyên, nhà triết học cổ Hy Lạp (theo Phrastes) trong
tập Những quan sát về cây cối đã coi cây họ đậu nh một nguồn bồi bổ lại sức lực cho đất.
Nhận xét này đã đợc những ngời cổ La Mã quan tâm vào những năm 30 trớc công nguyên.
Họ đã đề nghị luân canh giữa cây hoà thảo với cây họ đậu.
Trớc thế kỷ 15, tất cả những sự kiện xảy ra trong tự nhiên và trong cuộc sống con ngời đều
đợc cho là "do Chúa trời định sẵn hay ma quỷ ám hình". Nhng con ngời khi đó cũng đã biết
áp dụng một số quy luật tất yếu của thiên nhiên vào trong cuộc sống, nh: ủ men nấu rợu, xen
canh hoặc luân canh giữa cây hoà thảo với cây họ đậu... Họ không có khái niệm về bản chất của
các công nghệ, mà hoàn toàn làm theo kinh nghiệm và cảm tính. Tuy nhiên, Tổ tiên của chúng ta
đã rất thành thạo trong việc sử dụng các phơng pháp vi sinh vật để chế biến thực phẩm.
b) Giai đoạn phát hiện ra thế giới vi sinh vật
Thế kỷ 17, nhà bác học nổi tiếng ngời Hà Lan - An Tôn Van Lơ Ven Húc (1632 -1723) đã
chế tạo đợc loại dụng cụ bằng nhiều lớp kính ghép lại với nhau có độ phóng đại 160 lần, đó là
kính hiển vi nguyên thuỷ. Bằng loại dụng cụ này An Tôn Van Lơ Ven Húc đã phát hiện ra một
thế giới mới đó là thế giới huyền ảo của các loài vi sinh vật. Ông không chỉ là ngời đầu tiên phát
hiện ra thế giới vi sinh vật, mà còn có rất nhiều công trình khoa học cơ bản đợc ông viết trong
tuyển tập Những bí ẩn của thiên nhiên năm 1695.
Đầu thế kỷ 19, nhiều công trình khoa học ra đời trong đó phải kể đến các công trình nghiên
cứu của nhà bác học nổi tiếng ngời Pháp - Pasteur (1822 - 1895), tiếp đó là Ivanopkii (1864),
Helrigell và Uyn Fac (1886), Vinagratxkii, BeyJerinh, Kôk...Những công trình nghiên cứu của họ
là cơ sở cho sự phát triển của công nghệ vi sinh, nhờ đó một loạt các loại chế phẩm vi sinh vật ra
đời,... Pasteur đã chỉ ra rằng vi sinh vật đóng vai trò quyết định trong quá trình lên men. Kết quả
nghiên cứu của Pasteur là cơ sở cho sự phát triển của công nghiệp lên men và sản xuất dung môi
hữu cơ nh: axeton (acetone), ethanol, butanol, izopropanol...
c) Giai đoạn sản xuất và ứng dụng công nghệ vi sinh vật
Cuối thế kỷ 19 đầu thế kỷ 20 Pasteur đã chế thành công Vaccine phòng bệnh dại (1885); năm
1886 Hellrigel và Uyn Fac đã tìm ra cơ chế của quá trình cố định nitơ phân tử; năm 1895 - 1900
tại Anh , Mỹ, Ba Lan và Nga bắt đầu sản xuất chế phẩm vi sinh vật cố định nitơ phân tử; năm
1907 ở Mỹ ngời ta gọi chế phẩm vi sinh vật này là những chỉ nitơ; năm 1900 - 1914 nhiều nớc

- Vaccine các mảnh của virus: Là vaccine chế tạo từ glycoprotein của vỏ virus gây bệnh nh
virus cúm...
- Vaccine kỹ thuật gen: Là vaccine chế tạo từ vi khuẩn hay nấm men tái tổ hợp có mang gen
mã hóa việc tổng hợp protein kháng nguyên của một virus hay vi khuẩn gây bệnh nào đó.
+ Insulin: Việc sản xuất insulin ở quy mô công nghiệp ngày càng là một thành công rực rỡ
của công nghệ gen. Insulin là một protein đợc tuyến tụy tiết ra nhằm điều hòa lợng đờng
trong máu. Thiếu hụt insulin trong máu sẽ làm rối loạn hầu hết quá trình trao đổi chất ở cơ thể
dẫn đến tích nhiều đờng trong nớc tiểu. Để điều trị bệnh này ngời bệnh phải tiêm insulin.
Loại insulin chế từ tuyến tuỵ của gia súc hay đợc tổng hợp insulin bằng con đờng hóa học. Quá
trình tổng hợp rất phức tạp, rất tốn kém.