Chế phẩm sinh học: Ứng dụng của nền nông nghiệp bền vững toàn cầu

Chế phẩm sinh học được nghiên cứu không ngừng nhằm giải quyết hiệu quả các vấn đề mà nền nông nghiệp bền vững toàn cầu đang gặp phải

Chế phẩm sinh học ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Điển hình là trong nông nghiệp, y tế, môi trường, và công nghiệp. Không những hiệu quả, an toàn và tiết kiệm chi phí. Các sản phẩm này còn góp phần bảo vệ môi trường và sức khỏe con người. Vậy, chế phẩm sinh học là gì? Chúng đóng vai trò quan trọng như thế nào trong nền nông nghiệp hiện đại? Bài viết dưới đây sẽ cung cấp chi tiết các thông tin và mang đến cái nhìn sâu hơn về chủ đề trên.

1. Chế phẩm sinh học là gì?

Chế phẩm sinh học (Probiotics) xuất phát từ Hy Lạp được ghép bởi “thân thiện” (pro) và “sự sống sinh vật” (biotics). Nó được hiểu các sản phẩm được tạo ra thông qua nghiên cứu thực nghiệm. Nó được điều chế, chiết xuất từ từ những thành phần có nguồn gốc tự nhiên. Cụ thể là thực vật (rong, rêu, tảo…), động vật (giun quế, côn trùng…), vi sinh vật… Những sản phẩm được cấp phép lưu hành đều có độ an toàn cao và thân thiện với con người, môi trường.
Chế phẩm sinh học gồm chế phẩm enzyme, chế phẩm vi sinh, chế phẩm chiết xuất từ vi sinh vật,.. Trong đó, chế phẩm vi sinh là một chế phẩm sinh học tiêu biểu nhất. Dựa vào đặc tính của từng loài sinh vật, chế phẩm vi sinh được nghiên cứu nhằm đáp ứng nhu cầu con người và bồi hoàn sinh học hiệu quả. Chúng được nghiên cứu và phát triển từ công nghệ sinh học hiện đại – công nghệ vi sinh. Hiện nay, các chế phẩm được ứng dụng trong đa dạng lĩnh vực. Cụ thể là y tế, chăn nuôi, trồng trọt, nuôi trồng thủy sản, xử lý ô nhiễm môi trường, sinh tổng hợp các sản phẩm thứ cấp từ sinh khối vi sinh vật.

chế phẩm sinh học là gì

2. Thành phần của chế phẩm sinh học

Chế phẩm sinh học bao gồm các nhóm vi sinh vật hữu hiệu, enzym và chất dinh dưỡng. Từ đó, kích hoạt vi khuẩn sống hoạt động và phát triển. các chủng vi sinh vật được chia làm ba nhóm chính sau:

  • Nhóm 1: Các chủng vi sinh vật nhóm Bacillus, Lactobacillus,… Chúng giúp kích thích hệ tiêu hóa, hấp thu nhanh và phát triển toàn diện. Hỗ trợ tăng trưởng, kích thích tiêu hóa ở động vật bằng cách phối trộn thức ăn.
  • Nhóm 2: Nhóm các vi sinh vật đối kháng như Bacillus spp. Chúng thường được sử dụng trong xử lý khí độc và chất thải hữu cơ. Ngoài ra, còn được ứng dụng trong sản xuất thuốc bảo vệ thực vật trong đối kháng côn trùng và bệnh hại. Chẳng hạn như: Bacillus thuringiensis (Bt), Trichoderma, Chaetomium, Metarhizium sp, Beauveria sp…
  • Nhóm 3: Các vi sinh vật thân thiện, cải thiện chất lượng môi trường như Nitrosomonas sp, Nitrobacter,… Cụ thể là xử lý nước ao nuôi và nền đáy. Chưa kể. còn hỗ trợ quá trình xử lý đất – nước thông qua chuyển hóa chất dinh dưỡng, cải thiện độ mùn, pH,…

3. Cơ chế hoạt động của chế phẩm sinh học

  • Hệ vi sinh có trong chế phẩm sẽ cạnh tranh với sinh vật gây hại bằng cách tranh giành điểm bám trên niêm mạc ruột của vật nuôi, tranh giành các chất dinh dưỡng thiết yếu,…
  • Vi sinh vật có mặt trong chế phẩm tiết ra các hoạt chất có khả năng diệt khuẩn giúp tiêu diệt các nấm khuẩn gây hại.
  • Các dẫn xuất như Polysaccharid, Lipoprotein và các hoạt chất khác có mặt trong thành phần của chế phẩm giúp kích thích quá trình đại thực bào, tăng cường hệ miễn dịch trên cây trồng và vật nuôi.

3.1 Cạnh tranh với vi khuẩn gây bệnh

Lợi khuẩn sẽ cạnh tranh thức ăn và môi trường sống với các vi khuẩn gây bệnh. Từ đó, hạn chế và loại trừ tối đa các vi khuẩn lạ xâm nhập làm mất cân bằng hệ vi sinh. Chế phẩm sinh học cạnh tranh bằng tranh giành điểm bám dính. Sau đó, xâm chiếm bề mặt niêm mạc ruột để lấy thức ăn từ vi khuẩn gây bệnh.

3.2 Hoạt chất ức chế vi khuẩn

Hiện có các chế phẩm sinh học được sản xuất trong trồng trọt và chăn nuôi. Các lợi khuẩn được sử dụng để sản sinh chất diệt khuẩn. Từ đó, các sản phẩm có khả năng chống lại các mầm bệnh phổ biến trên vật nuôi và cây trồng.

3.3 Tăng cường hệ miễn dịch

Các chế phẩm sinh học cần chứa lợi khuẩn giúp tăng cường hệ miễn dịch. Cụ thể là tăng sức đề kháng, tạo điều kiện cho cây cối sinh trưởng và phát triển tốt. Ngoài ra, còn nâng cao sức khỏe và kích thích hệ miễn dịch của vật nuôi. Các chất kích thích miễn dịch khác nhau tùy theo môi trường và cách sử dụng. Các chất dẫn xuất nhất định như polysaccharides, lipoproteins,… kích thích đại thực bào giúp làm tăng bạch huyết cầu. Việc sử dụng Bacillus đã chứng minh được hiệu quả phòng bệnh trong tôm sú.

chế phẩm sinh học trong trồng trọt

4. Ưu điểm của chế phẩm sinh học

Chế phẩm sinh học ngày càng được tin dùng rộng rãi. Đây cũng là lĩnh vực được nghiên cứu không ngừng và ưu tiên hàng đầu hiện nay. Dưới đây là những ưu điểm vượt trội so với các sản phẩm từ hóa học đã được BCC tổng hợp.

  • Không chứa các chất độc hại, ảnh hưởng đến sức khỏe con người.
  • Các chủng vi sinh được sử dụng để điều chế đã được kiểm tra và đảm bảo an toàn tuyệt đối.
  • Góp phần cải tạo đất trồng, cân bằng hệ sinh thái với đặc tính thân thiện với môi trường.

5. Tầm quan trọng của chế phẩm sinh học

5.1 Tăng cường đề kháng và ngăn chặn mầm bệnh

  • Chứa các chủng đối kháng giúp ức chế hại khuẩn và ngăn chặn vi khuẩn gây bệnh
  • Chứa lợi khuẩn có khả năng bám vào thức ăn trong thành ruột với các vi sinh vật gây bệnh. Từ đó, ngăn cản hại khuẩn bám vào cơ thể vật nuôi. Điều này giúp bảo vệ cơ thể khỏi dịch bệnh và đảm bảo sức khỏe vật nuôi.
  • Để loại trừ mầm bệnh và kiểm soát dịch bệnh trong chăn nuôi, nuôi trồng thủy sản, cần hạn chế sử dụng thuốc kháng sinh. Thay vào đó, chế phẩm sinh học là giải pháp hữu hiệu để bảo hiệu quả và an toàn cao.

5.2 Cải thiện hệ tiêu hoá

  • Cung cấp nguồn dinh dưỡng và enzyme cho hệ tiêu hóa của vật nuôi. Cụ thể là sản xuất các enzym ngoại bào như: as protease, amilaza, lipaza,… Cung như đảm bảo nguồn dưỡng chất cần thiết như vitamin, axit béo, axit amin…
  • Bacteroides và clostridium sp cung cấp dinh dưỡng, đặc biệt là axit béo và vitamin cho cá.
  • Hỗ trợ quá trình tiêu hoá tốt ở động vật hai mảnh vỏ.

Xem thêm:

6. Ứng dụng của chế phẩm sinh học

Chế phẩm sinh học được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Điển hình là ứng dụng trong trồng trọt, chăn nuôi, nuôi trồng thủy sản.

6.1 Trồng trọt

Các chế phẩm hữu cơ luôn là lựa chọn hàng đầu của nền nông nghiệp hiện đại ngày nay. Bởi vậy, ứng dụng cũng như các sản phẩm được điều chế ngày càng nhiều. Từ đó, có thể dễ dàng đáp ứng nhu cầu của bà con nông dân. Các nhóm chế phẩm sinh học trong trồng trọt được chia làm 3 nhóm. Đó là:

  • Sản xuất phân bón hữu cơ sinh học, phân hữu cơ vi sinh giúp kích thích tăng trưởng ở cây trồng.
  • Hỗ trợ phòng trừ sâu bệnh hại cây trồng.
  • Hỗ trợ cải tạo đất, xử lý phế thải nông nghiệp.
Nhóm sản xuất phân bón hữu cơ sinh học, phân hữu cơ vi sinh

Phân bón hóa học, thuốc bảo vệ thực vật bị lạm dụng để gia tăng năng suất và sản lượng. Tuy nhiên, các chất hóa học này khiến đất đai bị thoái hóa và gia tăng nguồn bệnh tàn dư trong đất. Từ đó, hệ sinh thái bị mất cân bằng. Do đó, để phát triển nền nông nghiệp bền vững, không thể thiếu chế phẩm sinh học.
Cụ thể là phân bón hữu cơ được ủ từ những nguyên liệu dễ tìm. Chẳng hạn như đậu nành, rau củ quả, rác nhà bếp, rơm rạ, lá cây, phân chuồng,… Tuy nhiên, cần chú ý đến phân chuồng tươi bởi chúng dễ gây mùi và chứa các nguồn bệnh. Do đó, cần ủ phân với chế phẩm vi sinh cho hoai mục để cây trồng hấp thu an toàn và hiệu quả. Một số chế phẩm phân bón uy tín hiện nay phải kể đến như: chế phẩm sinh học Emzeo, Trichoderma Bacillus,… Chúng chứa các chủng nấm đối kháng như Trichoderma, Chaetomium, Metarhizium, Beauveria…

Nhóm chế phẩm sinh học ứng dụng cho việc phòng trừ sâu bệnh hại cây trồng

Nhóm chế phẩm này được ứng dụng sớm nhất trong lĩnh vực cây trồng. Các sản phẩm này góp phần phòng trừ dịch hại và hạn chế ảnh hưởng của thuốc bảo vệ thực vật có nguồn gốc hóa học đến con người và môi trường. Một số sản phẩm tiêu biểu như: sản phẩm chế biến từ cây Neem, giống cây họ đậu (hoạt chất Rotenone), các loại thuốc trừ sâu vi sinh,…

Nhóm chế phẩm sinh học dùng cho cải tạo đất, xử lý phế thải nông nghiệp

Đất trồng giữ vai trò quan trọng, quyết định đến chất lượng và độ an toàn của cây trồng. Đất trồng cần tơi xốp, dễ dàng chuyển hóa chất dinh dưỡng để nâng cao khả năng hấp thu.

  • Cải tạo, khử độc đất: chế phẩm Trichoderma, EM,…
  • Chuyển hóa, phân hủy các chất hữu cơ, phế thải nông nghiệp, công nghiệp và sinh học giúp bảo vệ môi trường.
  • Xử lý rác thải và chất thải như men xử lý bể phốt,…

phân vi sinh chế phẩm sinh học

Ưu điểm của các chế phẩm sinh học ứng dụng trong trồng trọt
  • Không ảnh hưởng đến sức khỏe vật nuôi
  • Hỗ trợ giảm thiệu bệnh hại mà không tác động xấu đến môi trường
  • Tiêu diệt côn trùng gây hại và đảm bảo tăng trưởng tự nhiên, an toàn cho cây trồng
  • Ngăn ngừa xói mòn, thoái hóa đất và góp phần gia tăng độ phì nhiêu cho đất
  • Bổ sung chất dinh dưỡng, gia tăng năng suất và chất lượng nông sản.
  • Tận dụng tốt phế thải sinh học, đảm bảo nông nghiệp phát triển bền vững và an toàn.

trồng rau sạch bằng công nghệ vi sinh

6.2 Chăn nuôi

Chế phẩm sinh học được sử dụng hiệu quả trong quá trình xử lý nước thải. Từ đó, làm giảm nồng độ ô nhiễm, mùi hôi và ảnh hưởng xấu đến môi trường. Các sản phẩm được sử dụng để ủ thức ăn chăn nuôi như men ủ. Từ đó, làm tăng hàm lượng dinh dưỡng, vi sinh có trong thức ăn. Ngoài ra, chúng còn hỗ trợ hệ đường ruột khỏe mạnh, nâng cao khả năng miễn dịch và tăng trưởng nhanh ở vật nuôi. Đồng thời, tiết kiệm chi phí và tăng hiệu quả kinh tế.
Ngoài men ủ, còn có đệm lót sinh học. Nó được sử dụng hiệu quả trong xử lý chuồng trại. Đây là công việc rất quan trọng trong hạn chế mùi hôi và dịch bệnh. Đệm lót sinh học có chứa các chủng nấm Saccharomyces cerevisiae, Actimomyces sp.,… giúp tiêu diệt mầm bệnh và khử mùi hiệu quả.

xử lý môi trường chăn nuôi bằng chế phẩm sinh học

6.3 Nuôi trồng thủy sản

Chế phẩm sinh học ứng dụng trong nuôi trồng thủy sản thông qua xử lý bùn đáy, tiêu hủy thức ăn thừa còn tồn đọng trong ao nuôi. Thêm đó, chúng còn giúp cân bằng và duy trì độ pH cho nước ao nuôi. Từ đó, làm tăng lượng oxy hòa tan, giảm thiểu mầm bệnh và khí độc trong ao cá. Chế phẩm sinh học còn được dùng để ủ thức ăn trong nuôi trồng thủy sản. Từ đó, làm tăng sức đề kháng và chất lượng sản phẩm.

6.4 Chế phẩm sinh học ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

Chế phẩm sinh học được sử dụng để sản xuất thực phẩm chất lượng cao. Phổ biến là men và chất ức chế vi khuẩn. Men là một loại vi khuẩn hoặc nấm có ích được dùng để lên men. Đây là nguyên liệu quan trọng trong làm bánh, sữa chua, nước mắm, bia và rượu. Việc kiểm soát quá trình lên của công nghiệp thực phẩm giúp đảm bảo chất lượng và tính an toàn của sản phẩm. Chất ức chế vi khuẩn giúp ngăn chặn vi khuẩn xâm nhập khiến thực phẩm hư hỏng. Từ đó, đảm bảo thực phẩm được bảo quản lâu dài và an toàn cho sức khỏe.

chế phẩm sinh học trong công nghệ chế biến

6.5 Công nghiệp hóa chất

Chế phẩm sinh học giúp sản xuất hợp chất hữu cơ và vô cơ. Đây là các chất cần thiết trong ngành công nghiệp hóa chất. Chẳng hạn như acid citric, xanthan gum, và tinh bột biến tính. Acid citric là một hợp chất hữu cơ quan trọng được ứng dụng rộng rãi. Xanthan gum là chất làm đặc và tạo nhớt tự nhiên. Tinh bột biến tính cũng được sử dụng như chất làm đặc và tạo cấu trúc.

6.6 Công nghiệp dược phẩm

Y tế là lĩnh vực quan trọng mà chế phẩm sinh học ứng dụng. Nó đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất các loại thuốc như kháng sinh, chất điều trị ung thư và bệnh tim mạch. Kháng sinh là một loại thuốc quan trọng được sử dụng để điều trị các nhiễm khuẩn do vi khuẩn. Các chất điều trị ung thư giúp giảm bớt các triệu chứng và ngăn chặn tế bào ung thư phát triển. Còn chất điều trị bệnh tim mạch hỗ trợ các bệnh liên quan đến hệ tim mạch như huyết áp cao,…

công nghệ dược phẩm chế biến sinh học

6.7 Chế phẩm sinh học bảo vệ môi trường

Chế phẩm sinh học còn được ứng dụng hiệu quả trong xử lý nước thải và chất thải hữu cơ. Từ đó, giảm thiểu tối đa các tác động tác động xấu đến môi trường. Các chế phẩm sinh học được sản xuất có khả năng phân hủy các chất cơ bản trong nước thải và chất thải. Điều này đảm bảo môi trường không bị ô nhiễm. Đây là chức năng quan trọng trong bảo vệ và duy trì sự cân bằng của hệ sinh thái tự nhiên.

Xem thêm:

7. Vì sao sử dụng chế phẩm sinh học trong nông nghiệp đang là xu thế?

Ô nhiễm môi trường đang ở mức báo động “đỏ” không chỉ ở Việt Nam mà còn trên toàn thế giới. Trong khi đó, chất thải nông nghiệp, cụ thể là thuốc hóa học là nguyên nhân chủ yếu gây ra tình trạng ô nhiễm. Do đó, những sản phẩm nào mang lại nhiều lợi ích cho con người và thân thiện với môi trường chính là xu hướng phát triển trong tương lai. Bởi vậy, việc phát triển nền nông nghiệp hữu cơ, sử dụng các chế phẩm sinh học đang là xu hướng tất yếu trên toàn cầu. Ứng dụng công nghệ này vừa giúp tăng chất lượng sản phẩm, giảm chi phí sản xuất, nâng cao cạnh tranh và đảm bảo an toàn với người dùng.

8. Tạm kết

Chế phẩm sinh học ngày càng quan trọng trong nền nông nghiệp hiện đại. Đồng thời, các sản phẩm này cũng được khuyến khích sử dụng do những ưu thế vượt trội mà nó mang lại. Đặc biệt là cho môi trường và sức khỏe con người. Nhờ những ưu điểm vượt trội này, chế phẩm sinh học hứa hẹn sẽ tiếp tục phát triển và góp phần quan trọng vào sự bền vững của nền nông nghiệp toàn cầu. BCC chuyên cập nhật nhanh chóng và chính xác nhất các thông tin liên quan đến nghiên cứu và ứng dụng Công nghệ sinh học trong mọi lĩnh vực.

cv

Tham vấn chuyên môn

TS. Đào Thị Lương

Tiến sĩ sinh học

Nguyên Phó phòng Bảo tàng Giống Vi sinh vật - Viện Vi sinh vật và Công nghệ Sinh học

Bích Vũ

Content Writer of BCC

5/5 - (5 bình chọn)

Bài viết liên quan

các hoạt chất beta glucan trong mỹ phẩm

Beta Glucan là gì? Tác dụng gì tới sức khoẻ và hệ miễn dịch?

Beta glucan là một polysaccharide tự nhiên có tính chất kích thích miễn dịch, giảm cholesterol, hỗ trợ sức khỏe...
nghiên cứu khoa học về beta glucan

Tổng hợp một số nghiên cứu khoa học quan trọng về Beta glucan

Một số nghiên cứu khoa học về Beta glucan là tiền đề cho sự phát triển và ứng dụng hiệu...
1 3 1 4 b glucan

Beta glucan (1,3/1,4) là gì? Vai trò quan trọng với sức khỏe

Beta glucan (1,3/1,4) là dạng đặc biệt của Beta glucan, mang đặc tính dinh dưỡng của chất xơ, giúp cải...