Phát triển công nghệ vi sinh trong công nghiệp tại Việt Nam

Tiềm năng thị trường trong lĩnh vực vi sinh công nghiệp ở nước ta tương đối lớn và có sự khuyến khích từ Nhà nước. Tuy nhiên công nghệ nội địa chưa đáp ứng được kỳ vọng về nguồn cầu trong nước, mức độ sẵn sàng công nghệ của Việt Nam cho sản xuất và thương mại các sản phẩm vi sinh công nghiệp còn rất hạn chế; trình độ, năng lực của các công nghệ thành phần còn yếu ở một số công nghệ đóng vai trò quan trọng. Do vậy, để phát triển công nghệ vi sinh trong công nghiệp tại Việt Nam, bên cạnh những định hướng trước mắt và lâu dài, cần có những điều chỉnh về cơ chế, chính sách.

khoa học - công nghệ đổi sáng tạo Khoa học - Công nghệ đổi sáng tạo Phát triển công nghệ vi sinh công nghiệp Việt Nam Quản Lê Hà1, Ngơ Đình Bính2, Nguyễn Đức Hồng3, Lê Trọng Tài3, Tạ Việt Dũng3 Viện Cơng nghệ sinh học Công nghệ thực phẩm, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Viện Công nghệ sinh học, VAST Cục Ứng dụng Phát triển công nghệ, Bộ KH&CN Tiềm thị trường lĩnh vực vi sinh công nghiệp nước ta tương đối lớn có khuyến khích từ Nhà nước Tuy nhiên công nghệ nội địa chưa đáp ứng kỳ vọng nguồn cầu nước, mức độ sẵn sàng công nghệ Việt Nam cho sản xuất thương mại sản phẩm vi sinh cơng nghiệp cịn hạn chế; trình độ, lực cơng nghệ thành phần cịn yếu số cơng nghệ đóng vai trị quan trọng… Do vậy, để phát triển cơng nghệ vi sinh công nghiệp Việt Nam, bên cạnh định hướng trước mắt lâu dài, cần có điều chỉnh chế, sách Ứng dụng thương mại công nghệ vi sinh công nghiệp Việt Nam Các sản phẩm công nghiệp vi sinh sản xuất từ nhóm vi sinh vật (VSV) nấm men, nấm mốc, vi khuẩn nhiều thập kỷ qua đóng góp to lớn vào tăng trưởng kinh tế phục vụ nhân loại Đối với nước ta, Nhà nước quan tâm đến lĩnh vực này, cụ thể Thủ tướng Chính phủ ban hành Quyết định số 553/QĐ-TTg ngày 21/4/2017 phê duyệt Kế hoạch tổng thể phát triển công nghiệp sinh học đến năm 2030, cơng nghệ vi sinh enzyme hai lĩnh vực chủ chốt Trong lĩnh vực công nghiệp, hầu hết loại thực phẩm (rượu, bia, nước giải khát, enzyme loại…), mỹ phẩm sản phẩm lên men truyền thống trực tiếp gián tiếp liên quan đến VSV Từ nhiều thập kỷ trước, nhiều sở nước sử 30 Hình Ứng dụng cơng nghệ vi sinh công nghiệp Việt Nam Màu xanh ứng dụng/sản phẩm sản xuất đại trà thương mại Việt Nam; màu vàng ứng dụng/sản phẩm giai đoạn thử nghiệm sản xuất nhỏ lẻ Việt Nam; màu đỏ ứng dụng/sản phẩm giai đoạn nghiên cứu chưa có Việt Nam Số năm 2020 khoa học - công nghệ đổi sáng tạo dụng chủng VSV sản xuất mì chính, axit citric, chao, tương, xì dầu, nước chấm đáp ứng phần đáng kể nhu cầu sản xuất, tiêu dùng Nhiều chế phẩm enzyme (α-amylase, glucoamylase, glucoizomerase, protease ), axit amin (glutamin, lizin) nghiên cứu, ứng dụng ngành công nghiệp thực phẩm mỹ phẩm Bên cạnh đó, chế phẩm VSV hay hoạt chất từ VSV khác ứng dụng ngành công nghiệp dầu khí (làm tăng hiệu suất khai thác dầu giếng khoan, ức chế VSV gây ăn mòn thiết bị, đường ống khai thác dầu), dệt, sản xuất giấy… Công nghệ vi sinh lĩnh vực làm thay đổi việc sản xuất theo công nghệ truyền thống sang công nghệ thân thiện với môi trường nhiều ngành công nghiệp Một số nhánh ứng dụng quan trọng của công nghệ vi sinh công nghiệp bao gồm: sản xuất thực phẩm, sản xuất enzyme protein, nhiên liệu sinh học, vật liệu sinh học, axit dung mơi hữu cơ, dược phẩm sinh học (hình 1) Có thể thấy, mức độ sẵn sàng công nghệ nước cho sản xuất thương mại sản phẩm vi sinh cơng nghiệp Việt Nam cịn hạn chế Các sản phẩm chủ yếu lĩnh vực thực phẩm đồ uống, nhiên nhánh ứng dụng công nghệ nước làm chủ khoảng 60% Các doanh nghiệp nội địa tham gia vào lĩnh vực khâu sản xuất thương mại chưa có chủng giống cơng nghiệp cơng nghệ liên quan đến chủng giống Hình Số lượng doanh nghiệp công nghệ vi sinh công nghiệp Hiện nước có 1.000 cơng ty hoạt động lĩnh vực vi sinh công nghiệp thuộc nhóm ứng dụng: cơng nghiệp dược, thực phẩm đồ uống, thực phẩm chức năng, axit dung môi hữu cơ, vật liệu sinh học Trong đó, chiếm tỷ trọng lớn doanh nghiệp sản xuất thực phẩm đồ uống (chủ yếu đồ uống có cồn), hai lĩnh vực chiếm gần 50% số lượng doanh nghiệp nước (hình 2) Các doanh nghiệp nước chủ yếu tập trung vào sản xuất dựa công nghệ ngoại nhập gia công, thương mại Tiềm thị trường lĩnh vực vi sinh công nghiệp tương đối lớn có khuyến khích từ Nhà nước, nhiên công nghệ nội địa chưa đáp ứng kỳ vọng nguồn cầu nước Năng lực công nghệ vi sinh công nghiệp Trong công nghệ vi sinh, công nghệ thành phần chia thành cơng đoạn bao gồm: bảo quản chủng giống; tạo giống; lên men; thu hồi tạo sản phẩm Hiện trạng lực công nghệ công nghệ vi sinh lĩnh vực công nghiệp nước ta sau: Trong công nghệ bảo quản chủng giống, hầu hết công nghệ thành phần Việt Nam làm chủ Trình độ cơng nghệ bảo quản đánh giá tiệm cận so với giới (đạt 76,8%) Công nghệ thành phần có vai trị quan trọng bảo quản đông khô, bảo quản thạch, bảo quản lạnh sâu Đây công nghệ sử dụng phổ biến hiệu nghiên cứu sản xuất Đối với cơng nghệ tạo giống, nhìn chung Việt Nam có lực trung bình yếu so với giới (đạt 52%) Chủng giống tốt yếu tố định lớn đến suất, chất lượng, khả cạnh tranh sản phẩm, chủng giống Việt Nam chưa đáp ứng yêu cầu sản phẩm chất lượng cao, chủ yếu sử dụng để sản xuất quy mô nhỏ lẻ Các chủng giống thường có nguồn gốc từ đề tài nghiên cứu, tạo công nghệ tạo giống truyền thống cách phân lập tuyển chọn - phương pháp chọn tạo giống phổ biến nước Số năm 2020 31 Khoa học - Công nghệ đổi sáng tạo Do vậy, doanh nghiệp sản xuất thường mua trực tiếp chủng giống nước ngồi để sản xuất quy mơ cơng nghiệp (đa phần chủng giống công nghiệp Việt Nam nhập ngoại) Đối với công nghệ lên men, hầu hết công nghệ thành phần thường kèm với hệ thống thiết bị lên men chuyên biệt cho loại đối tượng VSV, sản phẩm Năng lực công nghệ lên men Việt Nam đạt 62,1% so với giới Doanh nghiệp nước, đặc biệt doanh nghiệp sản xuất đồ uống có cồn làm tốt công đoạn này, nhiên công nghệ, dây chuyền thiết bị nhập ngoại hồn tồn nghệ có cơng nghệ có vai trị quan trọng thuộc cơng đoạn tạo chủng giống Điều cho thấy, Việt Nam thiếu chủng giống cơng nghiệp Về tổng thể, trình độ công nghệ vi sinh Việt Nam không thấp so với giới, nhiên chưa tập trung nguồn lực, chưa đầu tư đồng bộ, dung lượng thị trường chưa đủ lớn tính chun mơn hóa cộng đồng doanh nghiệp chưa cao, nên có tình trạng doanh nghiệp khơng đủ kinh phí đầu tư, sợ rủi ro thu hồi vốn khơng đủ số lượng đơn đặt hàng thường xuyên Xu hướng công nghệ, ứng dụng VSV lĩnh vực công nghiệp Xu hướng công nghệ Thu hồi tạo sản phẩm công đoạn cuối trước đưa sản phẩm thương mại Trình độ lực công nghệ nước công đoạn 74,6% so với giới Tuy nhiên, hoạt động sản xuất nước hạn chế, nên số không phản ánh mặt chung cho tất nhóm ứng dụng, mà chủ yếu thể ứng dụng sản xuất thực phẩm đồ uống Các công nghệ bảo quản giống VSV tương lai phải dùng chủ yếu công nghệ, gồm đông khô, lạnh sâu, Nitơ lỏng thạch (cấy truyền) Bảo quản giống Nitơ lỏng xu hướng phát triển tương lai có ưu điểm bảo quản tất loài VSV, hiệu bảo quản cao, phục hồi sử dụng chủng giống bảo quản dễ dàng Qua số liệu phân tích mức độ quan trọng trình độ lực cơng nghệ thành phần, thấy công nghệ vi sinh công nghiệp nước ta yếu số cơng nghệ đóng vai trị quan trọng Trong số cơng nghệ thành phần, cơng nghệ có vai trị quan trọng theo thứ tự giảm dần gồm: tạo chủng tái tổ hợp; phân lập, phân loại VSV; lên men chìm theo mẻ hiếu khí; bảo quản lạnh sâu; kết tủa Trong công Công nghệ tạo giống ngày trở nên quan trọng Sự phát triển sinh học phân tử giúp tạo giống có suất cao Đặc biệt, việc ứng dụng công nghệ chọn giống tối ưu điều kiện lên men với kỹ thuật thông lượng cao (high - throughput techniques) giúp rút ngắn thời gian chọn chủng nuôi cấy tăng suất Hiện nay, người ta quan tâm sử dụng kỹ thuật (công nghệ tạo giống tái tổ hợp, chỉnh sửa gen, đột 32 Số năm 2020 biến điểm ) nhằm tạo chủng giống VSV phục vụ sản xuất cho chất lượng tốt, suất cao Các công nghệ thiết bị lên men mức kỹ thuật cao, đại Công nghệ lên men phát triển mạnh vào năm 80 Hiện công nghệ chủ yếu tập trung vào lên men chủng tái tổ hợp nuôi cấy nồng độ tế bào cao tối ưu lên men nhằm tạo hợp chất thứ cấp nồng độ cao, từ tăng suất Cơng nghệ tinh suất cao phát triển thông qua việc sử dụng chất mang sắc ký hấp phụ hay màng có khả hấp phụ tốt hơn, cho tốc độ dịng cao Cơng nghệ thu hồi sản phẩm liên tục ngày sử dụng phổ biến thay cho công nghệ thu hồi theo mẻ nhằm rút ngắn thời gian, tiết kiệm nhiên liệu, cho hiệu thu hồi cao Với sản phẩm sinh khối, công nghệ sấy thăng hoa, sấy phun, đặc biệt sấy phun tạo vi nang giúp tăng thời gian bảo quản, giữ đặc tính sản phẩm trình bảo quản sử dụng Xu hướng sản phẩm Trong sản xuất dược phẩm sinh học, việc tìm chất mới, thuốc quan tâm, sản xuất dược chất có nguồn gốc từ động vật, thực vật nhằm chủ động nguồn nguyên liệu sản xuất thuốc Năng lượng vấn đề lớn nhân loại, việc sử dụng nguồn lượng xanh, bền vững, có lượng sinh học ngày quan tâm Trong sản xuất nhiên liệu sinh học, hướng khoa học - công nghệ đổi sáng tạo tiến tới sản xuất loại nhiên liệu hệ (từ nguyên liệu phế phụ phẩm nông nghiệp), hệ (từ tảo, vi tảo…) Trong lĩnh vực thực phẩm đồ uống, xu tập trung vào sản xuất sản phẩm tốt cho sức khỏe người giữ nguyên tính chất mùi, vị… phù hợp thị hiếu ẩm thực (thực phẩm đồ uống chức năng) xu hướng chung Ví dụ: sữa chua có bổ sung probiotics, tăng sức đề kháng, bia khơng cồn, nước gạo lên men… Một số đề xuất Phát triển công nghệ Trong thời gian tới, nên trọng vào công nghệ di truyền chọn giống nhằm tạo chủng giống công nghiệp ứng dụng vào sản xuất chủng VSV khác để tăng hiệu suất trình lên men tạo hương vị đặc trưng cho sản phẩm thực phẩm hợp vị người tiêu dùng hay tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm; công nghệ tạo chất màu, chất béo phụ gia thực phẩm lên men từ chủng VSV tuyển chọn tác động di truyền; công nghệ tạo chiết xuất nấm men tảo để có hỗn hợp chất dinh dưỡng phong phú thay nguồn động, thực vật để bổ sung vào sản phẩm thực phẩm cần đủ thành phần protein, vitamin, khống chất chất kích thích sinh học Phát triển sản phẩm Công nghệ vi sinh công nghệ tương đối lâu đời công nghệ sinh học, ứng dụng đời sống khơng thể phủ nhận (đồ uống, sữa chua, sản xuất mì chính, sản phẩm thực phẩm truyền thống sử dụng lên men…) Tuy nhiên, xu hướng phát triển giới chủ yếu tập trung tạo sản phẩm ứng dụng y dược, chăm sóc sức khỏe người vật ni, bên cạnh vấn đề an tồn mơi trường sinh thái quan tâm Một số hướng cần ưu tiên phát triển là: sản xuất kháng sinh, hoạt chất sinh học, sản xuất axit hữu ứng dụng nhiều citric, lactic, acetic Về chế, sách Để sản phẩm công nghệ vi sinh sản xuất, thương mại hóa, có chất lượng giá thành cạnh tranh với sản phẩm loại giới, chúng tơi xin có số kiến nghị sau: Một là, ngồi cơng ty có cơng nghệ chuyển giao từ nước ngoài, thiết bị tiên tiến, đại Nhà nước vốn nước đầu tư (các doanh nghiệp sản xuất vắc xin sinh phẩm y tế), 100% vốn nước ngồi (Cơng ty TNHH Vedan, Ajimoto sản xuất mì chính, lizine) doanh nghiệp lớn ngành sữa, bia rượu, chưa có doanh nghiệp công nghệ sinh học lớn, đầu tư hệ thống thiết bị lên men (cả lên men chìm lên men bề mặt), thu hồi tạo sản phẩm đại, đồng Do cần có sách khuyến khích doanh nghiệp xây dựng số doanh nghiệp mạnh lĩnh vực này, đặc biệt doanh nghiệp khoa học công nghệ cần tăng tỷ lệ nội địa hố, tiến tới làm chủ hồn tồn quy trình cơng nghệ sản xuất Khuyến khích hỗ trợ doanh nghiệp tiếp nhận công nghệ từ nghiên cứu với sở nghiên cứu tích hợp, tối ưu, đưa công nghệ vào ứng dụng Nhà nước nên hỗ trợ phần kinh phí cho doanh nghiệp tiếp nhận công nghệ nhà khoa học để sản xuất, phát triển sản phẩm đưa sản phẩm thị trường, cần khoản đầu tư lớn, hàm chứa nhiều rủi ro Hai là, đầu tư Nhà nước sở vật chất (thiết bị nghiên cứu, sản xuất quy mơ pilot, sản xuất thử nghiệm) cịn hạn chế, chưa đồng từ khâu chuẩn bị, xử lý nguyên liệu đến tạo sản phẩm, nên sản phẩm nghiên cứu khó vào thị trường hấp dẫn nhà đầu tư chất lượng giá không cạnh tranh với sản phẩm nước Trong giai đoạn tới cần phải trọng đầu tư, tập trung hỗ trợ cho sở nghiên cứu có tiềm lực tốt người để nghiên cứu, làm chủ công nghệ cốt lõi, đồng quy trình sản xuất, tiến tới chuyển giao cho doanh nghiệp áp dụng Ba là, nguồn nhân lực có trình độ cao (giỏi lý thuyết thực hành, công nghệ thiết bị) nghiên cứu, sản xuất phát triển sản phẩm công nghệ sinh học chất lượng cao cịn thiếu yếu Vì vậy, đào tạo nguồn nhân lực cần phải trọng đào tạo lực nghiên cứu lực công nghệ sản xuất, gắn liền với khả kiểm soát thiết bị nghiên cứu, sản xuất ? Số năm 2020 33 ... Hiện trạng lực công nghệ công nghệ vi sinh lĩnh vực công nghiệp nước ta sau: Trong công nghệ bảo quản chủng giống, hầu hết công nghệ thành phần Vi? ??t Nam làm chủ Trình độ cơng nghệ bảo quản đánh... khích từ Nhà nước, nhiên công nghệ nội địa chưa đáp ứng kỳ vọng nguồn cầu nước Năng lực công nghệ vi sinh công nghiệp Trong công nghệ vi sinh, công nghệ thành phần chia thành công đoạn bao gồm: bảo... hoàn toàn nghệ có cơng nghệ có vai trị quan trọng thuộc công đoạn tạo chủng giống Điều cho thấy, Vi? ??t Nam thiếu chủng giống cơng nghiệp Về tổng thể, trình độ cơng nghệ vi sinh Vi? ??t Nam không