Đánh giá thực trạng sản xuất, ứng dụng các chế phẩm vi sinh và đề xuất định hướng phát triển công nghệ vi sinh trong nông nghiệp tại Việt Nam

98 Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 3(112)/2020 18. ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG SẢN XUẤT, ỨNG DỤNG CÁC CHẾ PHẨM VI SINH VÀ ĐỀ XUẤT ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ VI SINH TRONG NÔNG NGHIỆP TẠI VIỆT NAM Lê Như Kiểu1, Ngô Đình Bính2, Nguyễn Đức Hoàng3, Lê Trọng Tài3 TÓM TẮT Bài báo trình bày thực trạng sản xuất, ứng dụng chế phẩm vi sinh và đề xuất định hướng phát triển công nghệ vi sinh vật (VSV) trong nông nghiệp tại Việt Nam. Các ứng dụng công nghệ vi sinh trong nông nghiệp Việt Nam như: i) Phân giải các hợp chất hữu cơ; ii) Phân giải lân; iii) phân giải kali; iv) Phân giải protein, lipit, tinh bột,; v) Sinh các chất kích thích sinh trưởng thực vật; vi) Cố định nitơ tự do; vii) Đối kháng bệnh thực vật; viii) Sinh polysacharit; ix) Vi sinh vật khử mùi hôi, Có khoảng 980 doanh nghiệp tiêu biểu hoạt động trong lĩnh vực vi sinh nông nghiệp đã được khảo sát trong cả nước, cho thấy, sản xuất thức ăn chăn nuôi chiếm tỉ lệ cao nhất (362 doanh nghiệp, chiếm 37%), tiếp theo là nhóm thuốc bảo vệ thực vật (200 doanh nghiệp, chiếm 21%), kế đến là nhóm sản xuất phân hữu cơ vi sinh, thuốc thú y và chế phẩm probiotic cho động vật (180, 121 và 96 doanh nghiệp, chiếm 18%, 12% và 10% tương ứng). Cuối cùng là nhóm sản xuất nấm ăn và nấm dược liệu, có 21 doanh nghiệp, chiếm 2%.. Các công nghệ (CN) bảo quản lạnh sâu, CN đông khô, CN tạo giống ADN tái tổ hợp, CN sấy phun có tầm quan trọng ở mức trung bình. Năng lực về một số công nghệ VSV tương đương thế giới như: CN bảo quản trên thạch, trong glycerol, silica gel. Các CN khác chủ yếu ở mức trung bình so với các nước trên thế giới, ngoại trừ các CN vi nang. CN chỉnh sửa gen, CN ứng suất tới hạn và CN vi nang đều ở mức rất thấp. Cần có những định hướng phát triển như: Sử dụng công nghệ ADN, chỉnh sửa gen để tạo chủng giống VSV vật hữu ích đa hoạt tính. Tiếp tục phát triển CN bảo quản, CN lên men và CN thu hồi sản phẩm ở mức độ cao hơn. Tập trung CN lên men chìm liên tục hiếu khí, CN lên men bề mặt rắn hiếu khí, phát triển CN lọc tiếp tuyến và công nghệ lọc thu dịch. Kiến nghị Nhà nước cần có những chính sách khuyến khích các cơ sở nghiên cứu và doanh nghiệp phát triển công nghệ vi sinh như: Tăng đầu tư nghiên cứu lĩnh vực công nghệ vi sinh trong nông nghiệp, nhất là nghiên cứu tạo giống vi sinh vật từ nguồn gen VSV bản địa; Giảm lãi suất tín dụng, giảm thuế sử dụng đất và miễn giảm thuế cho những doanh nghiệp khoa học; Hỗ trợ kinh phí cho sản xuất và sử dụng chế phẩm vi sinh và phân bón hữu cơ. Đơn giản quy trình công nhận sản phẩm, chế phẩm và giống VSV; xây dựng bộ tiêu chuẩn thống nhất; tăng cường kiểm soát sản phẩm; xây dựng các tiêu chuẩn phi thuế quan để hạn chế nhập khẩu, nhằm bảo hộ các sản phẩm trong nước. Từ khóa: Chế phẩm vi sinh, công nghệ vi sinh, định hướng, thực trạng 1 Viện Thổ nhưỡng Nông hóa; 2 Viện Công nghệ Sinh học 3 Cục Ứng dụng và Phát triển công nghệ, Bộ Khoa học và Công nghệ I. ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay, các thành tựu của công nghệ sinh học tạo ra các chế phẩm vi sinh ứng dụng vào nông nghiệp đã trở nên phổ biến nhằm thay thế việc sử dụng thuốc hóa học bảo vệ thực vật, kháng sinh trong phòng, trừ dịch hại, cải tạo đất, cung cấp bổ sung dinh dưỡng cho cây trồng. Đồng thời, để phát triển bền vững nền nông nghiệp, việc sản xuất các thực phẩm sạch, bảo vệ môi trường và sức khỏe người tiêu dùng, việc sử dụng chế phẩm vi sinh trong trồng trọt, chăn nuôi và nuôi trồng thủy sản đã chứng minh được ưu điểm vượt trội, đem lại nhiều lợi ích cho bà con nông dân như giảm chi phí sản xuất, tăng chất lượng và năng suất nông sản, giảm mạnh ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe con người, vật nuôi, cây trồng và không gây ô nhiễm môi trường sinh thái. Các nghiên cứu đã chứng minh, vi sinh vật có những vai trò và tác dụng rất lớn cho ngành nông nghiệp. Cả trong trồng trọt và chăn nuôi với những ưu điểm vượt trội như: Giúp cân bằng hệ sinh thái trong đất nói riêng và môi trường nói chung; Cải thiện môi trường lý, hóa, sinh của đất. Góp phần tăng độ phì nhiêu và tiêu diệt các tác nhân gây bệnh, sâu hại cho đất; Giúp lưu trữ chất dinh dưỡng; Kiểm soát dòng chảy của phân bón; Tăng năng suất, chất lượng cây trồng, vật nuôi; Tiêu diệt côn trùng gây hại; Giảm thiểu bệnh hại và góp phần tăng sức đề kháng và chống chịu cho cây trồng, vật nuôi khi gặp những điều kiện bất lợi; Có khả năng phân hủy, chuyển hóa các phế thải sinh học, phế thải nông nghiệp, công nghiệp, góp phần làm sạch môi trường (Nguyễn Xuân Hoàn, 2014). Trong nhiều năm qua, Việt Nam đã có những nghiên cứu, ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất nông nghiệp, tạo nhiều sản phẩm có ích, chất lượng tốt (Lê Như Kiểu, 2008a). Để định hướng nghiên cứu vi sinh vật trong tương lai, bài báo trình bày kết quả đánh giá thực trạng sản xuất, ứng dụng chế phẩm vi sinh và đề xuất định hướng phát triển công nghệ vi sinh trong nông nghiệp Việt Nam. 99 Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 3(112)/2020 II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Vật liệu nghiên cứu Một số tài liệu khoa học công nghệ vi sinh vật, nông nghiệp nông thôn, tài nguyên môi trường (sách, bài báo về vi sinh vật nông nghiệp và môi trường, các doanh nghiệp hoạt động trong lĩnh vực nông nghiệp, thư viện quốc gia, internet,) 2.2. Phương pháp nghiên cứu Tham khảo tài liệu từ các đề tài, dự án của các đơn vị nghiên cứu, công ty, trường đại học,... trên internet, bài báo, thông tin từ các hội nghị, hội thảo trong và ngoài nước,... Điều tra, khảo sát thông tin từ các nhà quản lý, nhà nghiên cứu, nhà doanh nghiệp, công ty, theo các mẫu phiếu chuẩn bị sẵn, phương pháp chuyên gia và tự nghiên cứu. Tham khảo đường lối, chính sách của Đảng, Nhà nước, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn. 2.3. Thời gian và địa điểm nghiên cứu Thực hiện từ tháng 9 năm 2017 đến tháng 12 năm 2019 tại Việt Nam. III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Hiện trạng ứng dụng công nghệ vi sinh trong nông nghiệp Phát triển nền nông nghiệp hữu cơ hiện đại thì việc ứng dụng các thành tựu tiến bộ khoa học kĩ thuật là then chốt và công nghệ sinh học đóng vai trò quan trọng, trong đó công nghệ vi sinh là nền tảng. Vi sinh vật là những cơ thể nhỏ bé không thể nhìn bằng mắt thường, nhưng hoạt động sống và các hoạt chất sinh ra của chúng đóng vai trò hết sức quan trọng cho sự sống trên trái đất, thậm chí chúng được các nhà khoa học ví như những nhà máy công nghiệp tí hon. Các ứng dụng công nghệ vi sinh trong nông nghiệp tại Việt Nam phải kể đến như: i) Phân giải các hợp chất hữu cơ; ii) Phân giải lân; iii) phân giải kali; iv) Phân giải protein, lipit, tinh bột; v) Sinh các chất kích thích sinh trưởng thực vật; vi) Cố định nitơ tự do; vii) Đối kháng bệnh thực vật; viii) Sinh polysacharit; ix) Vi sinh vật khử mùi hôi,... (Lê Như Kiểu, 2008b). Hình 1. Ứng dụng của công nghệ vi sinh trong nông nghiệp Ghi chú: Chữ đậm: Ứng dụng được sản xuất đại trà và thương mại tại Việt Nam; Chữ nghiêng: Ứng dụng ở giai đoạn thử nghiệm hoặc sản xuất nhỏ lẻ tại Việt Nam; Chữ thường: Ứng dụng đang ở giai đoạn nghiên cứu hoặc chưa có tại Việt Nam. 100 Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 3(112)/2020 Kết quả hình 1 cho thấy, nhóm ứng dụng được sản xuất đại trà và thương mại ở Việt Nam gồm có: phân vi sinh, nấm ăn và nấm dược liệu, vắc-xin thú y. Nhóm chế phẩm vi sinh phân giải và phụ gia thức ăn chăn nuôi chỉ ở mức độ sản xuất nhỏ lẻ; cây trồng chuyển gen và thuốc trừ sâu sinh học đang ở giai đoạn nghiên cứu, doanh nghiệp trong các nhóm này thường chỉ tham gia khâu thương mại. Các loại chế phẩm vi sinh ứng dụng trong nông nghiệp hợp thành nhiều nhóm sản phẩm với mức độ yêu cầu về công nghệ (CN) khác nhau, trong mỗi nhóm cũng được chia ra thành các mức. Các mức độ này phụ thuộc vào tính chất sản phẩm cuối cùng là đơn giản hay phức tạp, đi kèm là các công nghệ đơn giản và công nghệ yêu cầu kỹ thuật cao (Bảng 1). Chi tiết các mức yêu cầu công nghệ để sản xuất chế phẩm vi sinh trong nông nghiệp được thể hiện ở bảng 1. Theo đó, yêu cầu công nghệ mức 1 thường được áp dụng với những đối tượng sản phẩm sử dụng trực tiếp, không yêu cầu cao về quy trình lên men và thu hồi, tạo sản phẩm, các doanh nghiệp sản xuất ở Việt Nam hoàn toàn làm chủ công nghệ này. Ở yêu cầu công nghệ mức độ 2 vẫn sử dụng các công nghệ ở mức 1, tuy nhiên yêu cầu về quy trình lên men, thu hồi và tạo sản phẩm ở mức cao hơn, nhưng vẫn chỉ ở dạng thô và đơn giản. Các doanh nghiệp Việt Nam ở mức độ yêu cầu này có thể làm chủ tới 70%, tuy nhiên quy mô sản xuất còn nhỏ lẻ do các vấn đề khác ngoài công nghệ. Bảng 1. Mức độ yêu cầu về công nghệ Nhóm ứng dụng Mức 1 Mức 2 Mức 3 Mức 4 Cây trồng chuyển gen Chế phẩm vi sinh trong nông nghiệp Phân vi sinh, vsv đối kháng, chế phẩm phân giải Chất điều hoà sinh trưởng, kích thích sinh trưởng Nấm ăn và nấm dược liệu Nấm ăn Nấm dược liệu Thuốc trừ sâu sinh học Sử dụng trực tiếp sản phẩm sau lên men Thu hồi và tạo sản phẩm Chăm sóc sức khoẻ vật nuôi Probiotics, prebiotics, protein đơn bào, chất tăng cường miễn dịch dạng thô Vắc-xin truyền thống, vitamin, chất tăng cường miễn dịch qua chế biến Vắc-xin đa giá, vắc-xin tái tổ hợp Ghi chú: Mức 1 - mức 4: theo mức độ yêu cầu tăng dần của công nghệ. Với mức 3 và 4, các công nghệ yêu cầu ở mức độ cao hơn, nghiêm ngặt hơn trong quá trình sản xuất, thu hồi, độ tinh khiết và hoạt tính phải đạt yêu cầu nhất định. Mức 4, có sự tham gia của nhiều công nghệ yêu cầu trình độ và kỹ thuật cao, ở mức này có thêm sự tham gia của máy móc thay thế phần lớn các quá trình thủ công. Sự tham gia của doanh nghiệp ở mức 3 chỉ một phần trong chuỗi giá trị: sản xuất, đóng gói và thương mại, tuy nhiên các công nghệ thường được nhập khẩu, tỷ lệ chuyển giao công nghệ trong nước còn hạn chế. Mức 4 chỉ đang ở giai đoạn nghiên cứu và thử nghiệm. Hiện tại các doanh nghiệp trong nước đang tiến tới làm chủ hoàn toàn công nghệ ở mức 2 và tăng khả năng làm chủ ở mức 3, bước đầu tiếp cận các công nghệ sản xuất ở mức 4 (chủ yếu ở lĩnh vực sản xuất vắc-xin thú y, chẩn đoán bệnh thú y). 3.2. Thị trường và các doanh nghiệp sản xuất, ứng dụng công nghệ vi sinh trong nông nghiệp Hiện nay ở Việt Nam có khoảng 1.000 công ty hoạt động trong lĩnh vực vi sinh nông nghiệp, thuộc các lĩnh vực: phân bón, thuốc bảo vệ thực vật, thức ăn chăn nuôi, chế phẩm vi sinh trong chăn nuôi và nuôi trồng thủy hải sản, thuốc và vắc-xin thú y, nấm ăn và nấm dược liệu, trong đó hơn 70% là các công ty ứng dụng và thương mại, 90% của số còn lại là các công ty nhỏ và vừa. Bên cạnh đó, còn một số lượng lớn là các doanh nghiệp FDI đang đầu tư sản xuất ở Việt Nam. 101 Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 3(112)/2020 Hơn một nửa trong số các doanh nghiệp sản xuất trong nước tập trung vào thị trường nội địa với yêu cầu công nghệ thấp và đầu ra thấp. Các doanh nghiệp với công nghệ và chất lượng cao hơn thường là doanh nghiệp có vốn nhà nước, ngoài nhiệm vụ sản xuất, kinh doanh, thương mại còn có nhiệm vụ dự trữ quốc gia, như : dự trữ quốc gia về thuốc, dự trữ quốc gia về vắc-xin Phần còn lại tham gia vào chuỗi giá trị với vai trò gia công và thương mại hóa sản phẩm. Ngoài ra, có một số doanh nghiệp nhập khẩu hoàn toàn công nghệ từ nước ngoài, chỉ sản xuất dựa vào nguồn nguyên liệu sẵn có trong nước và thương mại hóa sản phẩm. Các công nghệ nhập khẩu là những công nghệ mà Việt Nam đang yếu như: chủng giống công nghệ, hệ thống lên men công nghiệp, thu hồi và bao gói tự động, Các doanh nghiệp sản xuất và ứng dụng chế phẩm vi sinh của Việt Nam đang phải đối mặt với sự cạnh tranh khốc liệt từ các công ty nước ngoài, đặc biệt là Trung Quốc, bao gồm cả giá cả và chất lượng. Hình 2. Số lượng các doanh nghiệp công nghệ vi sinh trong nông nghiệp Nguồn: Số liệu khảo sát của nhóm tác giả năm 2019. Kết quả hình 2 cho thấy, nhóm ứng dụng công nghệ vi sinh trong sản xuất thức ăn chăn nuôi chiếm tỉ lệ cao nhất (362 doanh nghiệp, chiếm 37%), tiếp theo là nhóm thuốc bảo vệ thực vật (200 doanh nghiệp, chiếm 21%), tiếp theo là nhóm sản xuất phân hữu cơ vi sinh, sản xuất, phân phối thuốc thú y và chế phẩm sinh học probiotic động vật (180, 121 và 96 doanh nghiệp, chiếm 18%, 12% và 10% tương ứng). Cuối cùng là nhóm sản xuất và phân phối nấm, chỉ có 21 doanh nghiệp, chiếm 2%. Như vậy, rõ ràng số doanh nghiệp đầu tư nghiên cứu, sử dụng vi sinh vật trong chăn nuôi nói chung là rất lớn (579 doanh nghiệp gồm: Sản xuất và phân phối thuốc thú y; Chế phẩm sinh học Probiotic động vật; Thức ăn chăn nuôi), điều này cũng phù hợp với thực tế chăn nuôi hiện nay tại Việt Nam. Tiếp sau là nhóm sản phẩm phục vụ lĩnh vực trồng trọt (380 doanh nghiệp gồm: Phân bón hữu cơ và hữu cơ vi sinh; Thuốc sinh học bảo vệ thực vật). Xu hướng sản xuất nông nghiệp theo hướng hữu cơ là tất yếu và đang được nhà nước rất chú trọng và khuyến khích. 3.3. Vai trò và hiện trạng năng lực công nghệ vi sinh trong nông nghiệp Trong công nghệ vi sinh, các công nghệ thành phần được chia thành 4 công đoạn chính bao gồm: công nghệ tạo giống, công nghệ bảo quản chủng giống, công nghệ lên men, công nghệ thu hồi và tạo sản phẩm. Vai trò và hiện trạng năng lực công nghệ của công nghệ vi sinh trong lĩnh vực nông nghiệp được trình bày chi tiết tại hình 3, hình 4. Trong công nghệ bảo quản, điều quan trọng là giữ được khả năng sống sót, tính ổn định và duy trì hoạt tính của chủng giống. Đối với công nghệ này, hầu hết các công nghệ thành phần Việt Nam đã làm chủ. Trình độ công nghệ bảo quản được đánh giá tương đương 80% so với thế giới. Trong công nghệ vi sinh, chủng giống tốt là yếu tố đầu tiên và quyết định lớn đến năng suất, chất lượng, khả năng cạnh tranh của sản phẩm (Lương Đức Phẩm và Hồ Sưởng, 1978). Đối với công nghệ tạo giống, nhìn chung Việt Nam có năng lực trung bình yếu so với thế giới, năng lực công 102 Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 3(112)/2020 nghệ chỉ đạt mức 53,34% so với thế giới. Đối với công nghệ lên men, hầu hết các công nghệ thành phần thường sẽ đi kèm với một hệ thống thiết bị lên men chuyên biệt cho từng loại đối tượng vi sinh vật, sản phẩm. Về mặt trang thiết bị, năng lực sản xuất của Việt Nam còn hạn chế, các sản phẩm nhập khẩu có tính đồng bộ và thích hợp chưa cao, hạn chế về tính năng tự động hóa. Từ đó dẫn đến năng lực vận hành, làm chủ công nghệ còn ở mức thấp. Về tổng thể, năng lực trong công nghệ lên men ở Việt Nam chỉ đạt 61,9% so với thế giới. Thu hồi và tạo sản phẩm là công đoạn cuối cùng trước khi đưa sản phẩm ra thương mại. Các doanh nghiệp Việt Nam tham gia sản xuất chế phẩm vi sinh trong nông nghiệp do quy mô nhỏ nên thường vận hành theo hình thức “tự sản-tự tiêu”, tức là sản xuất theo đơn đặt hàng hoặc nhu cầu thực tế và tiêu thụ trong thời gian ngắn. Trình độ năng lực công nghệ thu hồi và tạo sản phẩm trong lĩnh vực này chủ yếu được thể hiện qua các ứng dụng trong sản xuất phụ gia thức ăn chăn nuôi và sản xuất vắc-xin, trình độ năng lực công nghệ bằng 73,5% so với thế giới. Hình 3. Vai trò các công nghệ vi sinh trong lĩnh vực nông nghiệp. Nguồn: Số liệu khảo sát của nhóm tác giả năm 2019. Ghi chú: Trục tung là các công nghệ (CN) sử dụng trong sản xuất chế phẩm VSV; trục hoành biểu thị mức độ quan trọng (trọng số) của mỗi công nghệ trong từng công đoạn sản xuất chế phẩm VSV. 103 Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 3(112)/2020 Qua các số liệu phân tích về mức độ quan trọng và trình độ năng lực của các công nghệ thành phần, có thể thấy công nghệ vi sinh trong nông nghiệp ở Việt Nam đang yếu ở một số công nghệ đóng vai trò quan trọng. Trong số các công nghệ thành phần, 5 công nghệ có vai trò quan trọng nhất theo thứ tự giảm dần gồm: công nghệ lên men chìm theo mẻ hiếu khí; công nghệ phân lập, phân loại vi sinh vật; công nghệ lên men bề mặt trạng thái rắn hiếu khí; công nghệ sấy khay tĩnh; công nghệ bảo quản trên thạch. Trong 5 công nghệ này có 2 công nghệ thuộc công đoạn lên men, điều này phù hợp với tính chất của các chế phẩm vi sinh trong nông nghiệp: sử dụng trực tiếp sinh khối của vi sinh vật. Công nghệ có mức độ quan trọng càng cao thì tính phổ biến càng rộng, được áp dụng nhiều nhất tại các đơn vị nghiên cứu, ứng dụng. Điều này cũng rất phù hợp với thực tế hiện nay tại Việt Nam. Hình 4. Hiện trạng năng lực công nghệ vi sinh trong lĩnh vực nông nghiệp Nguồn: Số liệu khảo sát của nhóm tác giả năm 2019. Ghi chú: Trục tung là các công nghệ (CN) sử dụng trong sản xuất chế phẩm VSV; trục hoành biểu thị năng lực công nghệ của mỗi công nghệ trong sản xuất chế phẩm VSV. 104 Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 3(112)/2020 Về tổng thể, trình độ công nghệ của Việt Nam trong ngành nông nghiệp không quá thấp so với thế giới và có khả năng phát triển để bắt kịp trình độ trung bình trên thế giới nếu có chiến lược phát triển đúng đắn. 3.4. Xu hướng công nghệ, ứng dụng vi sinh vật trong lĩnh vực nông nghiệp 3.4.1. Xu hướng về công nghệ Trong lĩnh vực nông nghiệp, Việt Nam đang hướng tới phát triển một nền sản xuất nông nghiệp bền vững, theo hướng hữu cơ, trong đó vi sinh vật đóng một vai trò vô cùng to lớn. Do vậy, muốn đạt được định hướng trên thì xu hướng công nghệ vi sinh nông nghiệp trong tương lai sẽ là: Sử dụng các công nghệ hiện đại như: ADN tái tổ hợp, đột biến, chỉnh sửa gen trong chọn tạo giống vi sinh vật, phát hiện ra những chủng vi sinh bản địa với đa hoạt tính (một chủng có khả năng sinh ra nhiều hoạt chất sinh học có lợi khác nhau) có tác dụng vượt trội hơn nhiều lần so với những chủng đang sử dụng để ứng dụng trong sản xuất phân bón, cải tạo đất (cố định nitơ, phân giải lân, phân giải xenlulo, phân giải kali, sinh polysacharit),), trong bảo vệ môi trường và bảo vệ thực vật (xử lý hữu cơ, phân giải tinh bột, protein, lipit, hấp thụ khí độc, đối kháng bệnh cây trồng), trong nuôi trồng thủy sản, chăn nuôi (probiotic, emzyme, ) để từ đó ứng dụng, phục vụ đắc lực cho các mặt của ngành nông nghiệp, đó là chủ trương, định hướng trước mắt và lâu dài. Cùng theo đó các công nghệ bảo quản, lên men, thu hồi sinh khối và tạo sản phẩm cũng được chú trọng và nâng cao hiệu quả ở mức độ cao nhất. Bảo quản giống là khâu quan trọng trong toàn bộ quy trình lên men của bất kỳ cơ sở sản xuất nào (Lương Đức Phẩm, 2010). Xét ở khía cạnh sản xuất, hiện nay và xu hướng trong thời gian tới vẫn tập trung chủ yếu vào công nghệ đông khô, công nghệ lạnh sâu và bảo quản trong glycerol. Công nghệ bảo quản giống còn tiếp tục phát triển, đáng chú ý là công nghệ lạnh sâu để hoàn thiện và tăng hiệu quả chủng giống. Theo xu hướng phát triển, công nghệ tạo giống sẽ đóng vai trò ngày càng quan trọng, những chủng vi sinh vật mang những đặc tính mới mong muốn ngày càng được quan tâm trong các quy trình lên men công nghiệp. Trong số các công nghệ chọn tạo giống, công nghệ chọn giống hiện đại bằng kỹ thuật sinh học phân tử và công nghệ gen sẽ ngày càng chiếm ưu thế trên cơ sở cải biến các chủng giống tốt có sẵn trong tự nhiên (Chỉ thị số 50 CT/TW ngày 04/3/2005 của Ban Bí thư). Đối với công nghệ lên men, theo xu hướng, Việt Nam cũng sẽ đi theo công nghệ phổ biến của các nước tiên tiến đang sử dụng hiện nay là lên men chìm bổ sung (fed-batch fermentation) do dinh dưỡng mới bổ sung vào nên tốc độ lên men được duy trì và sản phẩm sẽ được tích lũy cho tới khi kết thúc mẻ lên men. Đối với lên men chìm liên tục đòi hỏi thiết bị và thao tác phức tạp hơn, nên chưa thể phù hợp với nhiều đơn vị ở Việt Nam trong thời gian tới.Lên men bề mặt bằng bioreactor dạng mới trên môi trường rắn từ nguyên liệu là phế phụ phẩm nông nghiệp và chế biến thực phẩm để tăng chuỗi giá trị trong nông nghiệp là xu hướng mới hiện nay trên thế giới và đang bắt đầu ở Việt Nam. Việc thu hồi sản phẩm cũng là một khâu còn thiếu, chưa đồng bộ, tuy nhiên việc thu hồi lại phụ thuộc vào loại hình công nghệ lên men, đối tượng lên men và sản phẩm tạo thành, do đó việc đầu tư cho mảng này rất quan trọng để có được sản phẩm đảm bảo chất lượng, ổn định, đáp ứng được các tiêu chí vệ sinh, an toàn. Trong nhóm công nghệ này, công nghệ lọc thu sinh khối (hoặc thu dịch), CN ly tâm, CN sấy đang được sử dụng phổ biến, nhất là công nghệ sấy phun đang được phát triển mạnh hiện nay. Công nghệ lọc và sấy (sau khi trộn phụ gia hoặc giá thể) là phổ biến nhất. Công nghệ ly tâm sử dụng trong các mục đích thu sinh khối, trong đó ly tâm liên tục vẫn còn hạn chế do chi phí cho máy ly tâm rất lớn. Công nghệ ly tâm kết hợp với túi lọc vắt cũng được sử dụng khá bổ biến. 3.4.2. Xu hướng về ứng dụng, sản phẩm Song song với xu hướng công nghệ thì xu hướng ứng dụng sản phẩm vi sinh cũng ngày càng nâng cao về chất lượng và tính an toàn. Đó là các sản phẩm mang tính đa tác dụng (một sản phẩm có nhiều tác dụng, ví dụ sản phẩm vừa bổ sung dinh dưỡng cho cây trồng, vừa có tính cải tạo đất, đối kháng bệnh, an toàn với môi trường,), trên cơ sở đó dễ sử dụng và bảo quản sản phẩm, giảm giá thành, nâng cao chất lượng và hiệu quả của sản phẩm như: Phân bón vi sinh vật, chế phẩm vi sinh vật dùng bảo vệ thực vật, men tiêu hoá cho vật nuôi, sản xuất vaccine và kháng sinh cho vật nuôi Phần lớn các loại vaccine và kháng sinh dùng cho vật nuôi hiện nay đều được sản xuất từ vi sinh vật. 3.5. Đề xuất định hướng phát triển công nghệ vi sinh ứng dụng trong nông nghiệp 3.5.1. Định hướng phát triển công nghệ Sử dụng công nghệ ADN, chỉnh sửa gen để tạo chủng giống vi sinh vật đa hoạt tính để sản xuất các vắc-xin thế hệ mới, các sản phẩm làm thuốc bảo vệ thực vật, phân bón đa chức năng và chế phẩm xử lý 105 Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 3(112)/2020 môi trường (Chương trình quốc gia phát triển công nghệ cao đến năm 2020). Tiếp tục phát triển công nghệ bảo quản, công nghệ lên men và công nghệ thu hồi sản phẩm ở mức độ cao hơn. Trong công nghệ lên men, sẽ tập trung vào công nghệ lên men chìm hiếu khí liên tục. Tập trung phát triển và nâng cao công nghệ lên men mật độ vi sinh vật cao (trong đó cần quan tâm cả lên men bề mặt rắn và lỏng hiếu khí), nghiên cứu phát triển công nghệ lọc tiếp tuyến, công nghệ lọc thu dịch và công nghệ kết tủa. Trong công nghệ tạo sản phẩm cần nghiên cứu tạo ra các sản phẩm gọn nhẹ, dễ bảo quản, chất lượng cao, giá thành hạ. 3.5.2. Định hướng phát triển sản phẩm Phát triển sản phẩm theo hướng sản phẩm gọn nhẹ, dễ bảo quản, chất lượng cao, giá thành hạ, đạt mục đích yêu cầu của thực tế sản xuất nông nghiệp. Trong đó chú trọng sản phẩm trong xử lý môi trường nông nghiệp (xử lý phụ phẩm nông nghiệp, phế thải chăn nuôi), bảo vệ thực vật (phòng chống bệnh cây trồng), sản phẩm bổ sung vào phân bón hữu cơ (tăng mật độ vi sinh vật hữu ích, tăng dinh dưỡng cho cây trồng, cải tạo đất). 3.5.3. Đề xuất cơ chế, chính sách Nhà nước cần có những chính sách khuyến khích các cơ sở nghiên cứu và doanh nghiệp phát triển công nghệ vi sinh như: - Tăng đầu tư nghiên cứu lĩnh vực công nghệ vi sinh trong nông nghiệp (Báo Hà Nội mới, 2019). - Giảm lãi suất tín dụng, giảm thuế sử dụng đất và miễn giảm thuế cho những doanh nghiệp khoa học. - Khuyến khích sản xuất, sử dụng chế phẩm vi sinh và phân bón hữu cơ thông qua truyền thông, hỗ trợ kinh phí cho sản xuất và sử dụng (Lê Như Kiểu, 2008). - Nâng cao vị thế bản quyền của công nghệ vi sinh. - Đơn giản quy trình công nhận sản phẩm, chế phẩm; xây dựng bộ tiêu chuẩn thống nhất; tăng cường kiểm soát sản phẩm; xây dựng các tiêu chuẩn phi thuế quan để hạn chế nhập khẩu, nhằm bảo hộ các sản phẩm trong nước. IV. KẾT LUẬN 4.1. Kết luận - Các ứng dụng công nghệ vi sinh trong nông nghiệp Việt Nam như: i) Phân giải các hợp chất hữu cơ; ii) Phân giải lân; iii) phân giải kali; iv) Phân giải protein, lipit, tinh bột, ) Sinh các chất kích thích sinh trưởng thực vật; vi) Cố định nitơ tự do; vii) Đối kháng bệnh thực vật; viii) Sinh polysacharit; ix) Vi sinh vật khử mùi hôi,.. - Hiện nay có khoảng 980 doanh nghiệp tiêu biểu hoạt động trong lĩnh vực vi sinh nông nghiệp, trong đó sản xuất thức ăn chăn nuôi chiếm tỉ lệ cao nhất (362 doanh nghiệp, chiếm 37%), tiếp theo là nhóm thuốc bảo vệ thực vật (200 doanh nghiệp, chiếm 21%), kế đến là nhóm sản xuất phân hữu cơ vi sinh, thuốc thú y và chế phẩm probiotic cho động vật (180, 121 và 96 doanh nghiệp, chiếm 18%, 12% và 10% tương ứng). Cuối cùng là nhóm sản xuất nấm và nấm dược liệu (21 doanh nghiệp, chiếm 2%). - Các công nghệ (CN) bảo quản lạnh sâu, CN đông khô, CN tạo giống ADN tái tổ hợp, CN sấy phun có tầm quan trọng ở mức trung bình. Năng lực về một số công nghệ VSV tương đương thế giới như: CN bảo quản trên thạch, trong glycerol, silica gel. Các CN khác chủ yếu ở mức trung bình so với các nước trên thế giới, ngoại trừ các CN vi nang. CN chỉnh sửa gen, CN ứng suất tới hạn và CN vi nang đều ở mức rất thấp. - Cần có những định hướng phát triển như: Sử dụng công nghệ ADN, chỉnh sửa gen để tạo chủng giống VSV vật hữu ích đa hoạt tính. Tiếp tục phát triển CN bảo quản, CN lên men và CN thu hồi sản phẩm ở mức độ cao hơn. Tập trung CN lên men chìm liên tục hiếu khí, CN lên men bề mặt rắn hiếu khí, phát triển CN lọc tiếp tuyến và công nghệ lọc thu dịch. 4.2. Đề nghị - Sử dụng công nghệ ADN, chỉnh sửa gen để tạo chủng giống vsv đa hoạt tính. - Tiếp tục phát triển công nghệ bảo quản, công nghệ lên men và công nghệ thu hồi sản phẩm ở mức độ cao hơn. - Phát triển sản phẩm theo hướng gọn nhẹ, dễ bảo quản, chất lượng cao, giá thành hạ. - Nhà nước cần có những chính sách khuyến khích các cơ sở nghiên cứu và doanh nghiệp phát triển công nghệ vi sinh như: Tăng đầu tư nghiên cứu lĩnh vực công nghệ vi sinh trong nông nghiệp, nhất là nghiên cứu tạo giống vi sinh vật từ nguồn gen VSV bản địa; Giảm lãi suất tín dụng, giảm thuế sử dụng đất và miễn giảm thuế cho những doanh nghiệp khoa học; Hỗ trợ kinh phí cho sản xuất và sử dụng chế phẩm vi sinh và phân bón hữu cơ. Đơn giản quy trình công nhận sản phẩm, chế phẩm và giống VSV; xây dựng bộ tiêu chuẩn thống nhất; tăng cường kiểm soát sản phẩm; xây dựng các tiêu chuẩn phi thuế quan để hạn chế nhập khẩu, nhằm bảo hộ các sản phẩm trong nước. 106 Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 3(112)/2020 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành bài báo, nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn đề tài “Xây dựng bản đồ công nghệ trong công nghệ vi sinh phục vụ phát triển kinh tế xã hội”, Bộ Khoa học và Công nghệ tạo điều kiện kinh phí cho nghiên cứu. TÀI LIỆU THAM KHẢO Ban Chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam, 2005. Chỉ thị số 50 CT/TW ngày 04/3/2005 của Ban Bí thư về việc đẩy mạnh phát triển và ứng dụng công nghệ sinh học phục vụ sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước. Báo Hà Nội mới, 2019. Ứng dụng khoa học công nghệ trong nông nghiệp: Chưa kịp với yêu cầu phát triển, ngày 28/08/2019. Địa chỉ: https://hanoimoi.com.vn/ tin-tuc/Nong-nghiep/943826/ung-dung-khoa-hoc- cong-nghe-trong-nong-nghiep-chua-kip-voi-yeu- cau-phat-trien; truy cập ngày 20/01/2020. Lê Như Kiểu, 2008a. Vai trò của vi sinh vật trong chăm sóc cây trồng và cải tạo đất. Tạp chí Khoa học Đất, số 30, tr 137-140. Lê Như Kiểu, 2008b. Triển vọng ứng dụng vi sinh vật hữu ích trong nông nghiệp và bảo vệ môi trường. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam, số 2, tr 68-74. Nguyễn Xuân Hoàn, 2014. Vai trò của chế phẩm vi sinh trong chăn nuôi, trồng trọt và xử lý môi trường. Địa chỉ: https://tpbackan.backan.gov.vn/Pages/tin-tuc- su-kien-327/khoa-hoc-381/vai-tro-cua-che-pham- vi-sinh-trong-chan-nuo-33779a77737e5d3a.aspx; truy cập ngày 15/2/2019. Lương Đức Phẩm, 2010. Giáo trình Công nghệ lên men. NXB Giáo dục Việt Nam. Lương Đức Phẩm và Hồ Sưởng, 1978. Vi sinh vật tổng hợp. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật. Thủ tướng Chính phủ, 2010. Chương trình quốc gia phát triển công nghệ cao đến năm 2020. Quyết định số 2457/QĐ-TTg ngày ngày 31 tháng 12 năm 2010. Evaluation of current status of production, application of microbial preparations and recommendations for microbiological technology development in agriculture in Vietnam Le Nhu Kieu, Ngo Dinh Binh, Nguyen Duc Hoang, Le Trong Tai Abstract The paper presents the current status of production, application of microbial preparations and recommendations for microbiological technology development in agriculture in Vietnam. Microbiological technology applications in Vietnam agriculture include: i) Decomposition of organic compounds; ii) Phosphate resolution; iii) Potassium resolution; iv) Decomposition of proteins, lipids, starch, ...; v) Plant growth stimulants; vi) Free nitrogen fixation; vii) Against plant diseases; viii) Create polysacharite; ix) Microorganisms for deodorizing... About 980 typical businesses operating in the field of microbiology were surveyed nationwide, showing that the production of animal feed accounted for the highest proportion (362 enterprises, accounting for 37%), followed by a group of plant protection drugs (200 enterprises, accounting for 21%), and by the group of producing organic fertilizer, veterinary medicine and probiotics for animals (180, 121 and 96 enterprises, accounting for 18 %, 12% and 10%, respectively). Finally, there are 21 enterprises producing edible mushrooms and medicinal mushrooms, accounting for 2%. The technologies of cryopreservation, freeze-drying technology, recombinant DNA technology, spray drying technology are of medium importance. The capacity of some microbiological technologies is equivalent to the world such as: storage technology on slant agar, in glycerol, silica gel. Other technology is mostly at average level compared to other countries in the world, except microencapsulation technology. Gene editing technology, sublethal technology and microencapsulation technology are all very low. Development orientations are needed such as: Using DNA technology, gene editing to create useful multi-functional microbial strains. Continuing to develop preservation technology, fermentation technology and product recovery technology at a higher level. Focusing on aerobic continuous submerged fermentation technology, aerobic solid status fermentation technology, developing tangent filtration technology and fluid extraction technology. Recommendations the State should have policies to encourage research facilities and enterprises to develop microbiological technologies such as: Increasing investment in research in the field of microbiological technology in agriculture, especially research and obtain microbial culture strains from indigenous gene source; Reduce credit interest rates, reduce land use tax and exempt tax for scientific enterprises; Financial support for the production and use of microbial products and organic fertilizers. Simplify the process of accrediting products, preparations and microbiological varieties; building uniform standards; strengthen product control; formulating non-tariff standards to restrict imports, in order to protect domestic microbial products. Keywords: Microbiological products, microbiological technology, orientation, situation Ngày nhận bài: 2/3/2020 Ngày phản biện: 11/3/2020 Người phản biện: TS. Lê Thị Thanh Thủy Ngày duyệt đăng: 23/3/2020