Công nghệ vi sinh tại Việt Nam được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau từ y dược, nông nghiệp đến xử lý môi trường. Tại Việt Nam, trong thời gian qua cùng với sự quan tâm, hỗ trợ mạnh mẽ từ Nhà nước, công nghệ sinh học nói chung cũng như công nghệ vi sinh nói riêng đã có những bước phát triển rất nhanh chóng. Tuy nhiên, công nghệ sinh học nói chung cũng như công nghệ vi sinh nói riêng là một ngành khoa học đa lĩnh vực vô cùng rộng lớn. Do đó, để cho hoạt động nghiên cứu khoa học cũng như ứng dụng công nghệ vi sinh tại Việt Nam đạt hiệu quả cao thì việc đánh giá chính xác thực trạng và xác định các xu hướng phát triển của thế giới để từ đó định hướng công nghệ ưu tiên tập trung nghiên cứu là rất quan trọng. Bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu về thực trạng và xu hướng phát triển công nghệ vi sinh tại Việt Nam của nhóm nghiên cứu xây dựng Bản đồ công nghệ vi sinh, Cục Ứng dụng và Phát triển công nghệ.

1. Mở đầu:

Công nghệ vi sinh là một trong các nhánh của công nghệ sinh học, là ngành công nghệ nhằm khai thác tốt nhất khả năng kì diệu của cơ thể vi sinh vật. Nhiệm vụ của công nghệ vi sinh là tạo ra được các điều kiện thuận lợi cho các vi sinh vật hoạt động với hiệu suất cao nhất.  

Tại Việt Nam, trong thời gian qua công nghệ sinh học nói chung cũng như công nghệ vi sinh nói riêng cũng được phát triển rất nhanh chóng với sự quan tâm, hỗ trợ mạnh mẽ từ Nhà nước. Công nghệ vi sinh tại Việt Nam được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau từ y dược, nông nghiệp đến xử lý môi trường. Trong lĩnh vực nông nghiệp tại Việt Nam, công nghệ vi sinh được áp dụng trong việc chọn, tạo và nhân giống cây trồng chất lượng cao cho phát triển nông, lâm nghiệp, cây dược liệu và cây công nghiệp.  Công nghệ vi sinh cũng được sử dụng để sản xuất các chế phẩm sinh học, chủ yếu là chế phẩm vi sinh vật làm phân bón, thuốc trừ sâu, trừ bệnh phục vụ tăng năng suất cây trồng, bảo vệ cây trồng và bảo quản nông sản, giảm thiểu tác hại dùng thuốc hoá học. Công nghệ vi sinh cũng áp dụng trong sản xuất các loại vắcxin vật nuôi và tiến tới có được vắcxin tái tổ hợp, trước mắt bảo đảm được nhu cầu trong nước, từng bước thay thế việc nhập nội. Công nghệ vi sinh cũng được sử dụng để sản xuất các chế phẩm chẩn đoán (KIT) bệnh cây trồng vật nuôi, ngăn chặn các dịch bệnh lớn, từng bước chuẩn hoá việc sản xuất giống cây ăn quả bảo đảm chất lượng cao .

2. Thực trạng công nghệ vi sinh tại Việt Nam

Sau khi điều tra ghi nhận các công nghệ mà nước ta đã làm chủ và đang triển khai, kết hợp ý kiến của chuyên gia trong ngành, nhóm nghiên cứu xác định cấu trúc cây công nghệ vi sinh vật như hình dưới. Cây công nghệ được chia thành 5 lớp, mức độ chi tiết của công nghệ được phân nhánh và giới hạn trong lớp 5. Điều này phù hợp mục tiêu của bản đồ công nghệ công nghệ vi sinh đang xây dựng. Theo đó, công nghệ công nghệ vi sinh có 67 công nghệ nhánh/thành phần với 4 nhánh chính: tạo giống, bảo quản, lên men, thu hồi và tạo sản phẩm (hình 1).

Hình 1. Sơ đồ cây công nghệ của công nghệ vi sinh vật

Dựa trên tình hình thực tế và hiện trạng công nghệ vi sinh vật ở nước ta đến năm 2019, kết quả khảo sát cho thấy ở Việt Nam đã triển khai thành công nhiều công nghệ nền và đang triển khai một số công nghệ khác. Phần lớn các công nghệ thành phần của công nghệ vi sinh đang triển khai trên thế giới cũng đang được nghiên cứu hoặc triển khai tại Việt Nam.

Về vai trò công nghệ, nhìn chung theo các chuyên gia trọng số của các công nghệ nhánh chính có sự sai khác không nhiều. Nếu xem vai trò của các công nghệ trong nhánh chính là 100%, 03 nhánh chính là: tạo giống, lên men, thu hồi và tạo sản phẩm chiếm hơn 80% với biên độ dao động từ 26%-30%; bảo quản chủng giống được đánh giá thấp hơn so với 03 nhánh còn lại (14,6%).

Về hiện trạng năng lực công nghệ, nhìn chung năng lực công nghệ trong công nghệ vi sinh của Việt Nam không thấp so với thế giới, chúng ta hiện làm chủ được phần lớn các công nghệ nền, năng lực trong các công nghệ chính là: công nghệ tạo giống (66,04%), công nghệ bảo quản giống (90%), công nghệ lên men (66,06%), công nghệ thu hồi và tạo sản phẩm (78,3%). Tuy nhiên, khả năng ứng dụng vào thực tế còn hạn chế, do các vấn đề phi công nghệ (chính sách, nhu cầu thị trường…).

Hình 2. Hiện trạng công nghệ vi sinh ở Việt Nam.

Công nghệ tô màu xanh lá cây là các công nghệ đã tiến hành hoặc đã sẵn sàng ứng dụng; công nghệ tô màu vàng là công nghệ đang tiến hành nghiên cứu thử nghiệm và chưa làm chủ công nghệ; công nghệ tô màu cam là công nghệ nghiên cứu bước đầu; công nghệ tô màu đỏ là công nghệ chưa tiến hành. 

Hình 3.Vai trò và hiện trạng năng lực công nghệ vi sinh tại Việt Nam.

Về tổng thể, trình độ công nghệ của Việt Nam trong ngành không quá thấp so với thế giới, tuy nhiên vẫn còn yếu ở những công nghệ quan trọng. Mặt khác, do chưa tập trung nguồn lực, chưa được đầu tư đồng bộ một phần khác do chi phí đầu tư cao trong khi dung lượng thị trường chưa đủ lớn và tính chuyên môn hóa trong cộng đồng doanh nghiệp còn chưa cao. Do đó, các doanh nghiệp hoặc không đủ kinh phí đầu tư, hoặc sợ rủi ro cao trong thu hồi vốn vì không đủ số lượng đơn đặt hàng thường xuyên.

Đối với các cơ sở nghiên cứu và ứng dụng công nghệ vi sinh ở Việt Nam làm chủ các công nghệ đơn giản, cổ điển trong bảo quản thường quy, công nghệ phân lập, nuôi cấy vi sinh vật; trong khi hầu hết các công nghệ hiện đại, tiên tiến chỉ đang tiếp cận ở mức trung bình so với thế giới.

Hình 4. Bản đồ hiện trạng và năng lực nghiên cứu công nghệ vi sinh của Việt Nam

Kết quả này khẳng định rằng nền công nghiệp công nghệ vi sinh của Việt Nam đang ở bước đầu phát triển. Nhiều công nghệ tiên tiến, độ chính xác cao, hiệu năng cao, quy mô lớn để hướng đến một nên công nghiệp công nghệ vi sinh vẫn chưa sẵn sàng ở nước ta. Từ kết quả khảo sát, điều tra và đánh giá chuyên gia một lần nữa cho thấy, việc phát triển công nghệ vi sinh ở nước ta đang ở giai đoạn sử dụng những công nghệ cơ bản và tiếp cận những công nghệ tiên tiến. Các sản phẩm công nghệ vi sinh ở nước ta còn thiếu trong nhiều nhóm ứng dụng và chưa cạnh tranh được với các sản phẩm nhập ngoại, các sản phẩm, ứng dụng chủ yếu tập trung vào gia công và thương mại sản phẩm. Việc phát triển sản phẩm một cách đồng bộ và bài bản từ đầu còn chưa được đầu tư.

Hình 5. Bản đồ hiện trạng và năng lực sản xuất công nghệ vi sinh của Việt Nam

Kết quả này khẳng định rằng nền công nghiệp công nghệ vi sinh của Việt Nam đang ở bước đầu phát triển. Nhiều công nghệ tiên tiến, độ chính xác cao, hiệu năng cao, quy mô lớn để hướng đến một nên công nghiệp công nghệ vi sinh vẫn chưa sẵn sàng ở nước ta. Từ kết quả khảo sát, điều tra và đánh giá chuyên gia một lần nữa cho thấy, việc phát triển công nghệ vi sinh ở nước ta đang ở giai đoạn sử dụng những công nghệ cơ bản và tiếp cận những công nghệ tiên tiến. Các sản phẩm công nghệ vi sinh ở nước ta còn thiếu trong nhiều nhóm ứng dụng và chưa cạnh tranh được với các sản phẩm nhập ngoại, các sản phẩm, ứng dụng chủ yếu tập trung vào gia công và thương mại sản phẩm. Việc phát triển sản phẩm một cách đồng bộ và bài bản từ đầu còn chưa được đầu tư.

3. Xu hướng phát triển của công nghệ vi sinh

Công nghệ vi sinh hiện đại hiện nay đang phát triển mạnh mẽ trên thế giới tập trung vào tổng hợp sinh học. Sự kết hợp giữa công nghệ vi sinh hiện đại, công nghệ nano, công nghệ thông tin và trí tuệ nhân tạo có thể mở ra những mô hình công nghệ mới và trở thành xu thế trong tương lai.

Những vấn đề lớn về công nghệ vi sinh vật đang được nghiên cứu hiện nay trên thế giới bao gồm:

1. Nghiên cứu hệ VSV trái đất – Earth Microbiome phù hợp thế giới trong dự án Hệ VSV trái đất – Earth Microbiome Projects.

2. Nghiên cứu hệ VSV con người – Human Microbiome, bao gồm các nội dung lớn: Hệ VSV con người có khoảng 1 x1014 tế bào gồm rất nhiều loài VSV, có lợi và có hại, VSV đường ruột con người được coi là hệ DNA thứ hai của con người và là bộ não thứ hai của con người. Do đó nghiên cứu vsv đường ruột con người cho thấy mối quan hệ giữa vsv và bệnh tật của con người để phát triển các phương pháp, sản phẩm, chế phẩm chữa bệnh cho con người như: Nghiên cứu microbiome ruột cho thấy các liên kết vi khuẩn mới với bệnh tiểu đường; chỉ dấu DNA của vi khuẩn trong máu chỉ ra xét nghiệm ung thư phổ quát mới; độc tố được sản xuất bởi vi khuẩn đường ruột thông thường  liên quan đến ung thư ruột; chất trao đổi vi khuẩn đường ruột gợi ý cách điều trị viêm ruột mới; nghiên cứu tác dụng của chế độ ăn uống và microbiome đối với tim và lão hóa; nghiên cứu phát triển AI để dự đoán tuổi dựa trên hệ vi sinh vật đường ruột, da và miệng; nghiên cứu khám phá mối liên hệ giữa tính cách và hệ vi sinh vật đường ruột; vi khuẩn đường ruột làm giảm mức độ nghiêm trọng của bệnh Parkinson; microbiome đường thở liên quan đến bệnh hen suyễn ở trẻ em; tăng nguy cơ ung thư ruột liên quan đến các loài vi khuẩn đường ruột; nghiên cứu ánh sáng mặt trời trên da ảnh hưởng trực tiếp đến hệ vi sinh vật đường ruột; vi khuẩn đường ruột sản xuất rượu có thể gây ra bệnh gan; microbiome ảnh hưởng đến serotonin trong ruột và lượng đường trong máu...

Hình 6. Tổng hợp xu hướng phát triển công nghệ vi sinh trên thế giới

Tổng hợp lại, nhóm nghiên cứu đã cho thấy năng lực công nghệ vi sinh của Việt Nam hiện nay đang ở mức trung bình tiên tiến và xu hướng công nghệ, công nghệ vi sinh trong thời gian tới tại Việt Nam cũng như trên thế giới là tập trung vào tổng hợp sinh học, kết hợp giữa công nghệ vi sinh hiện đại, công nghệ nano, công nghệ thông tin và trí tuệ nhân tạo.

4. Kết luận

Thông qua nghiên cứu và đánh giá ở trên chúng ta thấy được thực trạng cũng như xu hướng phát triển của công nghệ vi sinh tại Việt Nam. Năng lực công nghệ vi sinh của Việt Nam ở mức trung bình tiên tiến so với thế giới, chúng ta hiện làm chủ được phần lớn các công nghệ nền, năng lực trong các công nghệ chính là: công nghệ tạo giống (66,04%), công nghệ bảo quản giống (90%), công nghệ lên men (66,06%), công nghệ thu hồi và tạo sản phẩm (78,3%). Về xu hướng công nghệ, công nghệ vi sinh trong thời gian tới tại Việt Nam là tập trung vào tổng hợp sinh học, kết hợp giữa công nghệ vi sinh hiện đại, công nghệ nano, công nghệ thông tin và trí tuệ nhân tạo để tạo ra những mô hình công nghệ mới, đáp ứng nhu cầu thay đổi của sản phẩm, thị trường.