công nghệ vi sinh vật và ứng dụng của nó
TS. Nguyễn Khắc Thái Sơn - Chuyên ngành Trồng trọt
Giáo viên Khoa Tài nguyên và MT - ĐT. 0988 717622
1. Mở đầu
Có rất nhiều định nghĩa khác nhau về “công nghệ sinh học”, nhưng đến nay định nghĩa được nhiều nhà
khoa học cũng như nhiều nước trên thế chấp nhận có nội dung như sau: 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 dưới tế bào) dựa trên các thành tựu tổng hợp của nhiều bộ môn khoa học, phục vụ cho việc tăng
của cải vật chất của xã hội và bảo vệ lợi ích của con người. Nếu phân loại theo tác nhân sinh học tham
gia thì công nghệ sinh học vi sinh vật (gọi tắt là công nghệ vi sinh vật) là một nhánh của công nghệ sinh
học. Vậy, có thể hiểu:
Công nghệ vi sinh vật là các quá trình sản xuất ở quy mô công nghiệp có sự tham gia của vi sinh vật dựa
trên các thành tựu tổng hợp của nhiều bộ môn khoa học, phục vụ cho việc tăng của cải vật chất của xã
hội và bảo vệ lợi ích của con người.
Bài viết này nhằm giới thiệu những suy nghĩ của tôi về công nghệ vi sinh vật và ứng dụng nó trong cuộc
sống.
2. Sơ lược về lịch sử phát sinh, phát triển của công nghệ vi sinh vật
2.1. Giai đoạn trước khi phát hiện ra thế giới vi sinh vật
Từ trước công nguyên, trong cuốn “Những quan sát về cây cối”, nhà triết học Phrastes (Hy Lạp) dã coi
cây họ đậu như một nguồn bồi bổ lại sức lực cho đất. Sau đó, người cổ La Mã đã đề nghị luân canh cây
họ hoà thảo với cây họ đậu. Từ thế kỷ 16 về trước, mặc dù con người ta đã biết áp dụng một số quy luật
của thiên nhiên như: luân canh giữa cây họ hoà thảo với cây họ đậu, ủ men nấu rượu, làm tương…
nhưng vẫn không biết giải thích tại sao.
2.2. Giai đoạn phát hiện ra thế giới vi sinh vật
Đến thế kỷ 17, nhà bác học An Tôn Van Lơ Ven Húc (Hà lan) đã chế tạo được kính hiển vi nguyên thuỷ,
nhờ đó đã phát hiện ra một thế giới sinh vật mới đó là thế giới vi sinh vật. Đến thế kỷ 19, Pasteur (Pháp)
đã chỉ ra rằng vi sinh vật dóng vai trò quyết định trong quá trình lên men, nhờ đó mở ra một giai đoạn
mới là ứng dụng vi sinh vật trong công cuộc sống
2.3. Giai đoạn sản xuất và ứng dụng công nghệ vi sinh vật
Năm 1885, Pasteur đã thành công trong việc chế tạo vaccine phòng bệnh dại. Năm 1886, Hellrigel và
Uyn Fac đã tìm ra cơ chế cố định nitơ phân tử. Từ năm 1900-1914, nhiều nước trên thế giới đã sản xuất

gây bệnh hoặc cỏ dại tức là khi có mặt những loài vi sinh vật này thì các vi sinh vật gây bệnh mà đối
kháng với chúng sẽ không phát sinh, phát triển được. Ví dụ: sử dụng nấm Penicillium (các dạng
oxalicum, frequentans, vermiculatum, nigricans, chrysogetum) để đối kháng với các nấm Pythium spp.
Rhioctonica solani, Selerotium cepivorum, Vertcillium alboatrum; sử dụng vi khuẩn Steptomyces
griseoviridy để đối kháng với bệnh nấm Fusarium...
+ ứng dụng công nghệ vi sinh vật để sản xuất men tiêu hoá cho vật nuôi: Người ta đã sản xuất các men
tiêu hoá cho vật nuôi bằng cách sử dụng những vi khuẩn có lợi cho hệ tiêu hoá như vi khuẩn Bacillus
subtilis…
* ứng dụng gián tiếp
- Sản xuất phân bón hữu cơ sinh học (compost): Phân bón hữu cơ sinh học là loại phân bón được tạo
thành nhờ quá trình lên men các chất hữu cơ có nguồn gốc khác nhau (phế thải của sản xuất nông lâm
nghiệp, phế thải của công nghiệp chế biến, phế thải sinh hoạt…) bằng vi sinh vật hoặc các hoạt chất sinh
học của chúng tạo thành mùn. Ví dụ lên men bã mía, mùn cưa, rơm rạ, rác thải hữu cơ, than bùn… bằng
vi sinh vật hữu hiệu (EM) thành phân bón (gọi là Bokashi). Kết quả nghiên cứu của tôi cho thấy sử dụng
EM để chế than bùn thành phân hữu cơ sinh học bón cho vải, dứa đều cho năng suất không thua kém so
với bón bằng phân trâu bò cùng lượng. Sử dụng phân này trộn với đất làm giá thể để trồng dứa nuôi cấy
mô ở vườn ươm rất tốt.
- Cải tạo giống cây trồng bằng vi sinh vật: Hiện nay, người ta đã dùng vi khuẩn chuyển gen vào cây
trồng thông qua các tế bào bị thương để từ đó nuôi cấy nhân nhanh các tế bào này trong môi trường
nhân tạo rồi cho tái sinh thành giống cây mới.
- Sản xuất chất điều hoà sinh trưởng từ vi sinh vật: Người ta có thể sản xuất các chất điều hoà sinh
trưởng như Gibberellin, Auxin từ vi sinh vật.
- Sản xuất thức ăn cho vật nuôi từ vi sinh vật: Dùng vi sinh vật có ích để lên men thức ăn cho vật nuôi
(dạng Bokashi), dạng thức ăn này làm cho vật nuôi tiêu hoá tốt, ngủ nhiều, tăng trọng nhanh.
- ứng dụng công nghệ vi sinh vật để sản xuất vaccine và kháng sinh cho vật nuôi: Một phần lớn các loại
vaccine và kháng sinh dùng cho vật nuôi hiện nay đều được sản xuất từ vi sinh vật. Ví dụ vaccine phòng
bệnh lở mồm long móng đối với gia súc, vaccine phòng bệnh Niu cát sơn ở gia cầm, vaccine gumboro
phòng bệnh suy giảm miễn dịch cho gia cầm… Các loại thuốc kháng sinh sử dụng để chữa bệnh cho vật
nuôi hiện nay cũng phần lớn có nguồn gốc từ vi sinh vật.
3.2. Một số hướng nghiên cứu ứng dụng công nghệ vi sinh vật trong bảo vệ môi trường

3.3. Một số hướng nghiên cứu ứng dụng công nghệ vi sinh vật trong công nghiệp
* ứng dụng công nghệ vi sinh vật trong chế biến thực phẩm: Việc ứng dụng vi sinh vật trong chế biến
thực phẩm đã được con người sử dụng từ rất lâu và ngày càng rộng rãi. Hiện nay, phần lớn các công
nghệ chế biến thực phẩm đều có sử dụng vi sinh vật bằng công nghệ lên men. Ví dụ sản xuất bánh mỳ,
rượu, bia, sữa chua, nước mắm, chế biến tinh bột, nước uống lên men...
* ứng dụng công nghệ vi sinh vật trong sản xuất nguồn năng lượng: Các nhà khoa học đã dự báo nguồn
năng lượng bằng than, dầu khí… là những loại năng lượng chính hiện nay con người đang sử dụng
nhưng là ngườn tài nguyên không tái tạo nên ngày càng bị cạn kiệt. Ngược lại, nhu cầu của con người về
năng lượng lại càng ngày càng tăng nên các nhà khoa học đã nghĩ đến việc tạo ra và sử dụng những
nguồn năng lượng thay thế. Trong các hướng đó có hướng sản xuất cồn và khí đốt biogas.
- ứng dụng công nghệ vi sinh vật trong sản xuất cồn công nghiệp: Hướng này là dùng vi sinh vật lên men
tinh bột để tạo ra cồn công nghiệp. Hiện nay, nhiều nước đã sản xuất cồn để dùng thay thế một phần
năng lượng cho xăng dầu. Theo tôi, nguồn cồn là vô tận vì cách chính để sản xuất ra cồn hiện nay là lên
men tinh bột (thế mà nguồn tinh bột sẽ là vô tận, không bị cạn kiệt vì có sự tái tạo). Vấn đề còn khó
khăn khi thay thế toàn bộ xăng dầu bằng cồn là chúng ta phải sản xuất ra được cồn 99 % chứ không
phải là cồn 96 % như hiện nay.
- ứng dụng công nghệ vi sinh vật trong sản xuất khí đốt biogas: Hướng này là việc ứng dụng vi sinh vật
để lên men yếm khí các chất hữu cơ thành khí đốt (chủ yếu là dùng chất thải của vật nuôi). Nó vừa bổ
sung cho nguồn năng lượng là khí đốt, vừa có tác dụng góp phần bảo vệ môi trường.
Ngoài ra, công nghệ vi sinh vật còn được ứng dụng trong công nghiệp sản xuất các chất tăng hương vị
thực phẩm như: amino acid, vitamin, các chất màu thực phẩm, keo thực phẩm; sản xuất các dung môi
hữu cơ như: ethanol, acetone…; sản xuất các acid hữu cơ như: acid lactic, acid citric…
3.4. Một số hướng nghiên cứu ứng dụng công nghệ vi sinh vật trong y tế
- ứng dụng công nghệ vi sinh vật để sản xuất vaccine cho con người: Một phần lớn các vaccine phòng
bệnh cho con người có nguồn gốc từ vi sinh vật. Vaccine được chế tạo trực tiếp từ các vi sinh vật gây
bệnh gọi là vaccine thế hệ cũ. Hiện nay, người ta chế tạo các vaccine thế hệ mới không phải trực tiếp từ
các vi sinh vật gây bệnh mà từ ribosome trong tế bào vi khuẩn hoặc các mảnh của virus (như vỏ virus)
hoặc dùng kỹ thuật gen để tạo ra các vaccine từ việc tổng hợp kháng nguyên của virus hay vi khuẩn. Các
vaccine này an toàn hơn rất nhiều so với vaccine thế hệ cũ.
- ứng dụng công nghệ vi sinh vật để sản xuất kháng sinh cho con người và vật nuôi: Kháng sinh chế từ vi

: Cơ thể vi sinh vật có cấu tạo hết sức đơn giản, thậm
chí với virus còn chưa có cấu tạo đến mức tế bào nên dưới tác động của ngoại cảnh nó rất dễ bị biến đổi
về kiểu gen. Do đó, nó dễ dàng phát sinh ra loài mới
5. Kết luận
Công nghệ vi sinh vật có khả năng ứng dụng vào rất nhiều khía cạnh của cuộc sống như: nông nghiệp,
công nghiệp, môi trường, y tế… Trong cuộc sống không thể thiếu vi sinh vật được nhưng do cơ thể nó
rất nhỏ bé (mắt thường không nhìn thấy được), cấu tạo rất đơn giản, sinh sôi nhanh, vòng đời ngắn nên:
1- Khó xác định được mật độ vi sinh vật trong các chế phẩm của nó nếu không không có trang thiết bị
chuyên dùng nên một số phẩm khi dùng không còn đảm bảo về mật độ.
2- Khó có thể bảo quản và giữ giống vi sinh vật trong điều kiện bình thường.
3- Dễ bị biến đổi về kiểu gen nên dễ sinh ra loài mới.
Tài liệu tham khảo
1. Đái Duy Ban, Lê Thanh Hoà (1996), Công nghệ sinh học đối với vật nuôi và cây trồng, Nxb Nông
nghiệp, Tr. 175-177, 200-227.
2. Bùi Thị Thu Hương (1998), Tổng quan các nghiên cứu về EM (Effective Micro-organisms) tại Việt
nam, Niên luận khoa học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội.
3. Nguyễn Đức Lượng (2001), Công nghệ sinh học, Nxb Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh, Tr. 267-
231.
4. Lương Đức Phẩm (2002), Công nghệ xử lí nước thải bằng biện pháp sinh học, Nxb Giáo dục.
5. Nguyễn Khắc Thái Sơn (2002), Nghiên cứu hiệu quả ứng dụng kỹ thuật thuỷ canh vào giai đoạn
vườn ươm để sản xuất cây giống chuối và dứa cấy mô, Luận án tiến sĩ nông nghiệp, Trường Đại học
Nông nghiệp I, Hà Nội
6. Nguyễn Khắc Thái Sơn (2003), ảnh hưởng của chế phẩm vi sinh vật hữu hiệu (EM) thứ cấp tới năng
suất và chất lượng quả vải, Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Số12, Tr. 1540-1542.
7. Nguyễn Xân Thành, Lê Văn Hưng, Phạm Văn Toản (2003), Giáo trình công nghệ vi sinh vật trong
sản xuất nông nghiệp và xử lí ô nhiễm môi trường, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội.
8. Nguyễn Văn Uyển, Nguyễn Tiến Thắng (2000), Những kiến thức cơ bản về công nghệ sinh học,
Nxb Giáo dục, Tr. 40-79, 95-116, 178-180.
9. EM application manual for countries (1995), Apnan Asia-Pacific Natural Agriculture Network
10. Eparvier, A.; Lemanceau, P.; Alabouvette, C. (1991), “Population dynamics of non-pathogenic