1.210 chủng vi sinh vật đang được bảo tồn

Trong công nghệ sinh học, công nghệ VSV đóng vai trò chủ đạo. Sự đa dạng trong ứng dụng vi sinh xuất phát từ tính đa dạng của vi sinh vật. Vì thế, các quốc gia cũng như những công ty lớn đang tập trung đầu tư vào việc thu thập, nắm giữ nguồn gen. Tại Việt Nam, nhiệm vụ “Bảo tồn và lưu giữ nguồn gen vi sinh vật công nghiệp thực phẩm” là một trong những nỗ lực của Chính phủ nhằm tạo nền tảng và phát triển ngành công nghiệp chế biến và công nghệ sinh học.

Tại Viện CNTP, sưu tập giống VSV đã có từ những ngày đầu thành lập Viện (1967) với 3 nhóm VSV chính là vi khuẩn, nấm men, nấm mốc. Trong thời kỳ khó khăn của đất nước, các cơ sở đã ứng dụng các chủng của Viện trong sản xuất mì chính, axít citric, axít acetic, bia, rượu, chao, tương, xì dầu, nước chấm,... đáp ứng một phần đáng kể nhu cầu sản xuất, tiêu dùng. Viện CNTP đã thực hiện sản xuất ở quy mô pilot các chế phẩm enzyme (α-amylase, glucoamylase, glucoizomerase, protease, phytase, tannase), các axít amin (glutamin, lizin), nghiên cứu nâng cao chất lượng các sản phẩm lên men truyền thống.

Trong giai đoạn 2001 - 2013, Viện CNTP được Bộ Khoa học và Công nghệ (KH&CN) và Bộ Công Thương giao nhiệm vụ bảo tồn nguồn gen VSV công nghiệp thực phẩm với tổng kinh phí thực hiện trong 13 năm là 4.065 triệu đồng. Theo báo cáo của Viện CNTP tại hội nghị Đánh giá kết quả hoạt động KH&CN về quỹ gen giai đoạn 2001 - 2013, hiện Viện đang bảo tồn và lưu giữ một nguồn gen quan trọng cho công nghiệp thực phẩm với 1.210 chủng VSV có các ứng dụng khác nhau như sản xuất bia, rượu, sữa chua, thực phẩm lên men, đường chức năng, nzyme, thuốc,… Từ 2001-2013, Viện đã thu thập, sàng lọc 1.655 chủng VSV; đánh giá đặc tính công nghệ, sinh lý, hình thái của 774 chủng; xác lập cơ sở dữ liệu của 645 chủng.

Ông Vũ Nguyên Thành, Viện CNTP cho biết, hàng năm, các chủng giống được kiểm tra, đánh giá về phân loại, khả năng công nghệ và các đặc điểm sinh lý, hình thái, di truyền nhằm xây dựng cơ sở dữ liệu chủng giống cũng như tạo tiền đề cho các nghiên cứu công nghệ chuyên sâu. Việc đánh giá các chủng giống giúp chọn lọc chủng có giá trị, loại bỏ các chủng trùng lặp, chủng không thuộc đối tượng bảo tồn lưu giữ. Trong giai đoạn 2001-2013 sau quá trình sàng lọc đặc tính công nghệ của 1.655 chủng có 774 chủng tiềm năng đã được đánh giá chi tiết.

Các bước trong công đoạn kết tinh sản phẩm chuyển hóa sản xuất đường chức năng isomaltulose. (A) - Dịch chuyển hóa sau khi cô về 70oBx và bổ sung mầm isomaltulose; (B) - Sau 1 giờ kết tinh; (C) - Sau 24 giờ kết tinh, các tinh thể isomaltulose tạo thành kết lắng dưới đáy.

Gần đây, để tiếp cận với trình độ nghiên cứu trong khu vực và thế giới, các kỹ thuật chuyên sâu về DNA và protein cũng được quan tâm đầu tư. Các kỹ thuật hiện có trong bảo tồn gen như các phương pháp phân lập tuyển chọn trên môi trường đặc hiệu; các kỹ thuật xác định đặc tính sinh hóa, enzyme, vitamin, kháng sinh; kỹ thuật PCR, điện di (agarose, SDS-PAGE, 2 chiều, xung trường, DGGE), giải trình tự, phân tích dữ liệu di truyền; tinh chế enzyme, protein; phân tích hóa học TLC, HPLC, ELISA.

Xây dựng cơ sở dữ liệu phù hợp

Theo ông Vũ Nguyên Thành, hiện việc khai thác nguồn gen này còn mang tính cục bộ, chưa thể hiện thực sự tầm vóc của bảo tồn gen, mới chỉ khai thác tập trung vào một số chủng và mang tính truyền thống. Các ứng dụng thường xuất phát từ các đề tài triển khai của Viện và phụ thuộc vào điều kiện kinh phí, hợp đồng với khách hàng. Một trong những nguyên nhân của vấn đề này xuất phát từ việc bảo tồn gen chưa có một catalog phục vụ cho việc khai thác, quảng bá tới các cơ sở sản xuất, viện nghiên cứu, trường đại học.

Để khắc phục những khó khăn này và hướng đến xuất bản catalog, sưu tập giống, ông Thành cho biết, Viện đang nỗ lực thiết lập cơ sở dữ liệu đặc thù cho từng nhóm VSV. Các đặc điểm quan tâm gồm: tên chủng trong sưu tập Viện CNTP và tại các sưu tập khác; tên loài, nguời định danh, phương pháp định danh; nguồn gốc xuất xứ; ứng dụng công nghệ hoặc tiềm năng công nghệ; môi trường nuôi cấy, nhiệt độ nuôi cấy; đặc tính hình thái; các đặc tính sinh lý sinh hóa (khả năng lên men, sử dụng các nguồn cacbon, nitơ, vitamin, khả năng sinh enzyme, các test sinh lý sinh hóa khác);...

Thời gian tới, việc bảo tồn gen sẽ tiếp tục được triển khai thông qua việc thực hiện các các nội dung cơ bản đã xác định như: điều tra khảo sát, đánh giá đặc tính, bảo tồn, xây dựng cơ sở dữ liệu nguồn gen. Dự kiến đến năm 2020, có 950 chủng đặc hữu của Việt Nam, chủng có ý nghĩa quan trọng trong sản xuất, nghiên cứu sẽ được thu thập và nâng số chủng bảo tồn lưu giữ lên trên 2.100 chủng. Các chủng sẽ được bảo quản bằng các kỹ thuật hiện đại như bảo quản đông khô/L-drying, bảo quản trong nitơ lỏng kết hợp với các phương pháp khác phụ thuộc vào từng đối tượng.

Ngoài các công nghệ, để chuẩn hóa cơ sở dữ liệu, các chủng sẽ được đánh giá đồng bộ theo những tiêu chí chung cho từng nhóm VSV. Đồng thời thiết lập cơ sở dữ liệu đầy đủ, xuất bản catalog chủng giống, giao diện trang web và kết nối với mạng lưới bảo tồn gen VSV quốc tế WFCC. Công tác bảo tồn và cung cấp chủng giống sẽ được chuẩn hóa theo ISO 34. Dự kiến, trên 1.400 ống giống sẽ được cung cấp cho sản xuất, nghiên cứu, đào tạo. Một số nghiên cứu về genomics của các chủng công nghiệp sẽ được thực hiện nhằm khai thác hiệu quả nguồn gen.

Bảo tồn gen VSV công nghiệp thực phẩm có vai trò rất lớn trong công nghiệp chế biến và công nghệ sinh học. Sự phát triển vượt bậc của công nghệ sinh học trong thời gian gần đây đã tạo ra nhiều hướng phát triển mới trong bảo tồn, khai thác nguồn gen VSV. Để bắt kịp với xu thế phát triển trên thế giới, phục vụ thiết thực cho sự phát triển của ngành công nghiệp chế biến và công nghệ sinh học tại Việt Nam, công tác quản lý nguồn gen VSV nói chung và nguồn gen VSV công nghiệp thực phẩm nói riêng cần có sự chuyển biến mới theo hướng chuyên sâu, đặc biệt trong lĩnh vực sinh học phân tử, công nghệ gen. 

Bài, ảnh: Hạnh Nguyên