Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu trình bày khái niệm, phạm trù sản xuất của nhiều lĩnh vực khoa học, một số ứng dụng của công nghệ sinh học vào công tác nghiên cứu, sản xuất và đời sống.
Trường ĐHDL Văn Lang, nội san Khoa học & Đào tạo, số 1, 11/2003 CÔNG NGHỆ SINH HỌC PHẠM TRÙ SẢN XUẤT CỦA NHIỀU LĨNH VỰC KHOA HỌC PGS.TS Trần Minh Tâm Thuật ngữ công nghệ sinh học (CNSH) (Biotechnology) xuất 20 năm từ đến thu hút ý nhà sinh học, vi sinh vật; ngành khoa học thực chuyển 15 năm trở lại đây, nhiên hiểu biết định nghĩa xác CNSH nhiều ý kiến khác Lịch sử phát triển sinh học từ sinh học mô tả đến sinh học thực nghiệm, bước tiến khoa học sống gắn liền với tiến vật lý, hóa học, học toán học Sự phát minh kính hiển vi điện tử giúp cho việc phát cấu trúc phân tử protêin, ADN… Tất chuyển hoá lượng phát triển sinh học chuyển thành chất đến thập niên 1980-1990 tạo bước nhảy vọt đời CNSH mà người ta gọi cach mạng CNSH Thực CNSH có lịch sử lâu đời, từ 6.000 năm trước đây, người cổ xưa biết lấy hạt lúa mì nảy mầm nấu thành loại nước giải khát cho lên men tự nhiên Đó loại bia người Người xưa biết làm dấm, dân Hy Lạp La Mã cổ xưa thường uống dấm pha loãng thứ nước giải khát Quá trình làm rượu vang ngày khơng khác loại rượu lên men trước Cũng cách 6000 năm, người Ai cập cổ làm loại bánh mì xốp từ bột nhào lên men; dạng CNSH cổ điển muối chua rau để bảo quản, sử dụng lâu dài vào tháng mùa đông băng tuyết người biết đến từ hàng ngàn năm Trong ngành chăn nuôi, người ta ủ chua thức ăn để làm thức ăn cho gia súc, … tất CNSH gắn liền với cơng nghệ q trình lên men Từ đến nay, danh mục CNSH thị trường ngày nhiều, khả to lớn thể vi sinh vật, tế bào, hệ enzym người khai thác qui mơ cơng nghiệp – CNSH đại, ngưỡng cửa CNSH tương lai CNSH đánh biện pháp hữu hiệu giúp nhân loại vượt qua khủng hoảng lương thực, lượng, ô nhiễm môi trường bệnh tật hiểm nghèo sai xót di truyền gây nên Vậy CNSH gì? Hiểu CNSH cho Trước đây, người ta cho CNSH công nghệ nuôi cấy mô tế bào, hiểu phiến diện Nhiều nhà khoa học cho “ CNSH triển khai tổng hợp vi sinh vật học, di truyền học, sinh hóa học cơng nghệ để đạt ứng dụng công nghiệp lực vi sinh vật, tế bào, mô nuôi cấy hợp phần chúng Đại phận nhà khoa học hàng đầu giới cho CNSH bao gồm lĩnh vực cơng nghệ chính: cơng nghệ tế bào mô, kỹ thuật gen, công nghệ vi sinh công nghệ enzym Nếu phân chia theo quan điểm ứng dụng CNSH đại phục vụ cho ngành chủ yếu khác như: CNSH công nghiệp (trong có CNSH vi sinh, CNSH phục vụ chế biến nông sản thực phẩm), CNSH nông nghiệp (bao gồm công nghệ sinh học phục vụ tạo giống di truyền, sản xuất chế phẩm tăng suất ngành trồng trọt, tăng trọng chăn nuôi đàn gia súc, chế phẩm phòng chống dịch bệnh hại trồng,…), CNSH phục vụ y học môi trường Những năm gần đây, công nghiệp phát triển mạnh, nhiều nước giới kết hợp công nghiệp CNSH để trở thành ngành công nghiệp CNSH vững mạnh, đạt nhiều thành tựu đáng kể, đặc biệt lĩnh vực cơng nghệ thực phẩm Đó qui trình sản xuất thực phẩm lên men truyền thống với dây chuyền thiết bị đại công nghệ sản xuất Công nghệ sinh học – phạm trù sản xuất nhiều lĩnh vực khoa học PGS TS Trần Minh Tâm Trường ĐHDL Văn Lang, nội san Khoa học & Đào tạo, số 1, 11/2003 rượu vang, rượu sâm-banh, cồn thực phẩm, loại rượu cao cấp như: uyski, vodka, sakê,… công nghệ sản xuất bia – loại nước giải khát có cồn nhiều người ưa thích, sản xuất từ CNSH vi sinh Những sản phẩm chiếm hàng đầu thu nhập CNSH hầu hết nước, kể nước tiên tiến Công nghệ sản xuất axit thực phẩm acid acetic, lactic, acid amin mì chính, lysin, tryptophan sản xuất theo phát triển CNSH công nghiệp Ngay Mỹ, 45% lượng đường fructoza tiêu thụ sản phẩm CNSH thực phẩm Ở Anh quốc, tính riêng ngành rượu bia hàng năm có doanh thu khoảng 15 tỷ USD CNSH phục vụ việc sản xuất chế phẩm enzym phát triển mạnh Trong số gần 2000 enzym xúc tác sinh học, có 50 enzym sản xuất từ công nghiệp với qui mô khác nhau, hàng năm thu 500 triệu USD chế phẩm enzyme Các chế phẩm enzym sản phẩm tiêu dùng trực tiếp, sử dụng vào nhiều lĩnh vực khác công nghệ thực phẩm, công nghệ dệt, tẩy, công nghệ dược phẩm cơng trình nghiên cứu khác CNSH sản xuất thức ăn gia súc hướng CNSH phục vụ nông nghiệp – việc sản xuất protein đơn bào, sản xuất sinh khối vi sinh, chế phẩm tăng suất, vitamin, acid amin,… cơng nghiệp hóa kỹ thuật CNSH ( giới hàng năm sản xuất, 1,5 tỷ USD axit amin… ) Trong lĩnh vực nông nghiệp, trồng trọt, CNSH tạo chế phẩm kích thích sinh trưởng, tăng suất phẩm chất trồng Các chế phẩm vi khuẩn, vi nấm sản xuất hàng loạt, chế phẩm sinh học phòng trừ dịch hại, loại phân vi sinh vật chức vi khuẩn Rhizonbium cố định đạm cộng sinh loại họ đậu sử dụng làm phân bón cho lúa, làm tăng lượng đạm cố định lúa cao… Tất tạo từ CNSH ứng dụng Đặc biệt lĩnh vực nuôi cấy mô tế bào, kỹ thuất cấy gen… CNSH tạo nhiều giống qúy hiếm, bệnh có hệ số nhân cao Một lĩnh vực khoa học khác CNSH mở rộng phát triển mạnh, có nhiều thành tựu ứng dụng CNSH cơng nghiệp dược Về khía cạnh CNSH nghiên cứu sản xuất hàng loạt chất kháng sinh (100% kháng sinh tự nhiên dùng từ vi sinh vật sản xuất từ CNSH (chiếm khoảng tỷ USD) Các loại vacxin truyền thống vacxin hệ thu từ phương pháp CNSH có nhiều sản phẩm q đắt tiền isulin, interferon, số hocmôn sinh trưởng Ngoài CNSH triển khai sang lĩnh vực hóa học nhiên liệu Ơ lĩnh vực này, phương pháp CNSH, người ta sản xuất chất etylen, glyxerin, acid acetic số dung mơi hữu có giá trị khác dùng ngành cơng nghiệp sơn bónh aceton, butanol, etanol,… người ta dự đoán đến kỷ tới, CNSH đường tổng hợp nên chất hữu có hiệu không so với tổng hợp từ than đá dầu mỏ Những nước có bề dày kỹ thuật cao lĩnh vực CNSH Mỹ, Anh, Nhật, Đức, Nga Vì thấy rõ tác dụng hiệu lớn ngành CNSH nên nước đầu tư kinh doanh lớn cho CNSH phát triển Hàng chục tỉ đôla đầu tư vào nghiên cứu, thực nghiệm ứng dụng, họ thu nhiều thành tựu lớn, bù đắp lại chi phí đầu tư ban đầu CNSH nói ngành khoa học nhiều ngành khoa học khác Trên sở CNSH, khai thác nhiều lĩnh vực khác đường cịn mở rộng, chí cịn nhiều khía cạnh chưa sâu khai thác từ chờ đón thành tựu bất ngờ tới CNSH đại Từ thành tựu chung ngành CNSH ta thấy rõ : CNSH phạm trù sản xuất hầu hết nhà khoa học đến chấp nhận định nghĩa sau : “Cơng nghệ sinh học q trình sản xuất qui mơ cơng nghiệp có tham gia tác nhân sinh học (ở mức độ thể, tế bào tế bào) dựa thành tựu tổng hợp nhiều môn khoa học, phục vụ cho việc tăng cải vật chất xã hội bảo vệ lợi ích người “ Từ định nghĩa ta thấy nhiều điều lý thú : • CNSH khơng phải mơn khoa học t tốn , lý, hố, sinh học phân tử… mà phạm trù sản xuất Công nghệ sinh học – phạm trù sản xuất nhiều lĩnh vực khoa học PGS TS Trần Minh Tâm Trường ĐHDL Văn Lang, nội san Khoa học & Đào tạo, số 1, 11/2003 • • • Bản thân công nghệ gen không gọi CNSH mà thành phần chủ chốt sở để giúp cho phát triển nhanh CNSH Các tác nhân tế bào (như enzyme) tham gia vào trình CNSH trở thành nhánh quan trọng CNSH Nông nghiệp công nghiệp chế biến truyền thống khơng phải CNSH, CNSH lại đóng góp lớn lao vào phát triển nông nghiệp công nghiệp chế biến để đưa hai ngành lên vị trí kinh tế CNSH không tạo cải vật chất , mà hướng vào việc bảo vệ tăng chất lượng sống người Trong năm gần CNSH góp phần hỗ trợ, thúc đẩy phát triển nơng nghiệp tồn cầu, đặc biệt Mỹ có nhiều cố gắng nhằm nâng cao hiểu biết ứng dụng CNSH nông nghiệp, ví dụ chương trình huấn luyện kỹ thuật sinh học hỗ trợ kỹ thuật toàn cầu Bộ Nơng nghiệp Mỹ nước ngồi (FAS), tài trợ Chương Trình Thị Trường Mới (Emerging Market Program ) Các hoạt động chương trình chủ yếu hội thảo hội nghị chuyên đề, tổ chức nhằm làm rõ hiểu biết vấn đề ứng dụng CNSH nông nghiệp thị trường tồn cầu Các hàng hố hưởng lợi từ chương trình gồm ngũ cốc, đậu tương, lúa mì, bơng vải, trái rau … Thơng qua chương trình này, thơng tin khoa học dễ ứng dụng CNSH Nông nghiệp cung cấp đầy đủ cho người tham gia người định công việc thị trường tương lai quan trọng cho sản phẩm nông nghiệp Mỹ Các thảo luận tập trung vào vấn đề chủ yếu sau : CNSH ? Nó hứa hẹn điều ? CNSH có an tồn hay khơng ? Các chế luật pháp có quốc gia với ngành CNSH phát triển ? Những vấn đề Mậu dịch thiết yếu liên quan đến CNSH? Cái vấn đề định thương trường, ví dụ thương thuyết phạm vi tổ chức Thương Mại Thế giới (World Trade Organization) hay nhóm luật thực phẩm (Codex Alimentarus), nhãn hiệu cách bảo quản nguyên trạng Người tiêu dùng quan tâm đến vấn đề CNSH? Làm trao đổi với họ cách khách quan, có trách nhiệm, nhiệt tình cảm thơng ? Chương trình có mục tiêu sau : • • • • Cải thiện đối thoại CNSH thị trường chủ đích, nơi mà kỹ thuật đem lại nhiều lợi ích Khuyến khích báo cáo có tính cân nhắc phương tiện truyền thông Phát triển môi trường kinh doanh cho sản phẩm CNSH nơng nghiệp, thơng qua khuyến khích hoạt động mậu dịch rõ ràng, hợp lý dự đốn trước sách hoạt động điều tiết Gia tăng xuất CNSH nơng nghiệp nước Mỹ Trong năm tài 2001, nhà điều phối chương trình bắt đầu dự án huấn luyện hỗ trợ cho trung tâm thương mại Philippin, Chile, Peru Nam phi Ngoài họ tổ chức Mỹ chương trình giáo dục cho nhà làm luật Mexico FAS chủ trì hội nghị chuyên đề hội thảo kỹ thuật chủ đề mối quan tâm hạn chế riêng biệt vùng Các mục tiêu chun biệt gồm có : • • • Thơng báo cho phận có quan tâm đến vấn đề, từ nhà kinh doanh nông sản đến người tiêu dùng, lợi ích CNSH nông nghiệp, đặc biệt vấn đề riêng biệt đất nước ho Bộ Nơng nghiệp Hoa kỳ hoàn thành thành hướng dẫn dựa sở trao đổi thông tin CNSH, dịch ngôn ngữ quốc gia liên hệ Giáo dục lợi ích sản phẩm ứng dụng CNSH, suất cao hơn, sử dụng hố chất có sức kháng trùng cao Giáo dục cho đối tượng quan tâm đến an toàn thực phẩm hệ thống pháp qui nứơc Mỹ Công nghệ sinh học – phạm trù sản xuất nhiều lĩnh vực khoa học PGS TS Trần Minh Tâm Trường ĐHDL Văn Lang, nội san Khoa học & Đào tạo, số 1, 11/2003 • • • • Thảo luận cần thiết luật bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ nhằm khuyến khích phát triển công nghệ Giáo dục nhà làm luật nhà khoa học cần thiết việc tiêu chuẩn hóa tính thống đánh giá rủi ro Nâng cao nhận thức phủ đơn vị kinh doanh nước sách Mỹ CNSH Giáo dục nhà quản lý tài nguyên thiên nhiên lợi ích môi trường vấn đề liên quan đến cơng nghệ Chương trình Mậu dịch Đầu tư (Trade and Investment Program ), phận Vụ công nghệ thực phẩm FAS (FAS ‘ Food Industries Division) lĩnh vực Hợp tác Phát triển Quốc tế (International Cooperation and Development Area) đặt điều hành môi hoạt động, tạo mối liên lạc văn phòng FAS với quan khác, thành viên thuộc khối nhà nước hay tư nhân Chương Trình Thị Trường Mới xem xét đề nghị, phê chuẩn Quốc gia cung cấp tài Văn phịng FAS vùng hỗ trợ chỗ việc thực dự án Họ giúp việc đánh giá nhu cầu thông tin thị trường, định thành phần thính giả,tìm chỗ, tập hợp diễn giả địa phương để hỗ trợ cho nhóm chuyên gia từ Mỹ Những hiệp hội hợp tác tư nhân mà FAS thiết lập đối tác Hội Đồng Thông Tin Thực phẩm Thế Giới (International Food Information Council) , Viện Khoa Học Đời Sống Thế Giới (International Life Science), Hiệp Hội Bảo Vệ Cây Trồng Hoa Kỳ (American Crop Protection Association) , Hiệp Hội Chế Biến Thực Phẩm Quốc Gia ( National Food Proseeors Association) Hiệp Hội nhà Chế biến Hàng Tạp Hoá Hoa kỳ (Grocery Manufactures of America), cung cấp cố vấn, nguồn lực giáo dục báo cáo viên Các công ty hiệp hội cá nhân thường xuyên gửi chuyên gia có tầm cỡ quốc tế họ tới diễn đàn chia xẻ chi phí Các quan thuộc quyền Hoa kỳ quan phát triển Quốc tế Hoa kỳ (US Agency for International Development), Cơ quan Quản lý Thực Phẩm Dược Phẩm (Food and Drug Administration), Cơ quan Bảo vệ Môi trường (Environmental Protection Agency), phận Kiểm Dịch động Thực vật (Animal and Plant Health Inspection Service) cung cấp báo cáo viên Quan trọng khơng kém, Chương trình thu hút nhà tài trợ tham gia chuyên gia diễn giả tiếng quốc gia sở Các cá nhân đến từ trường Đại học, quan quyền phận trị, từ tổ chức thương mại công ty tư nhân Sự tham gia họ giúp bảo đảm thảo luận rộng rãi thích hợp với địa phương chấp thuận thính giả nội dung hội thảo PGS.TS Trần Minh Tâm Công nghệ sinh học – phạm trù sản xuất nhiều lĩnh vực khoa học PGS TS Trần Minh Tâm ... phạm trù sản xuất Công nghệ sinh học – phạm trù sản xuất nhiều lĩnh vực khoa học PGS TS Trần Minh Tâm Trường ĐHDL Văn Lang, nội san Khoa học & Đào tạo, số 1, 11/2003 • • • Bản thân công nghệ. .. CNSH ta thấy rõ : CNSH phạm trù sản xuất hầu hết nhà khoa học đến chấp nhận định nghĩa sau : ? ?Công nghệ sinh học q trình sản xuất qui mơ cơng nghiệp có tham gia tác nhân sinh học (ở mức độ thể, tế... phương chấp thuận thính giả nội dung hội thảo PGS.TS Trần Minh Tâm Công nghệ sinh học – phạm trù sản xuất nhiều lĩnh vực khoa học PGS TS Trần Minh Tâm