Sự cần thiết của công nghệ lên men sinh khối cao. Trong bối cảnh dân số toàn cầu gia tăng và biến đổi khí hậu diễn biến phức tạp, nhu cầu về nguồn protein bền vững và thân thiện với môi trường trở nên cấp thiết. Công nghệ lên men sinh khối cao nổi lên như một giải pháp tiềm năng, cho phép sản xuất lượng lớn protein từ vi sinh vật trong thời gian ngắn, đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng và giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.
Nhận thức của giới khoa học về vấn đề. Các nhà khoa học trên thế giới đã nhận ra rằng phương pháp sản xuất protein truyền thống, chủ yếu từ chăn nuôi, không chỉ tiêu tốn nhiều tài nguyên mà còn góp phần gia tăng phát thải khí nhà kính, gia tăng bệnh tật cho con người. Do đó, họ đã tập trung nghiên cứu các phương pháp thay thế, trong đó công nghệ lên men sinh khối được coi là hướng đi triển vọng nhờ khả năng sản xuất protein hiệu quả và giảm thiểu tác động môi trường. Đây chính là su thế của thời đại, thời đại men vi sinh.
Thành tựu và hạn chế trong nghiên cứu
Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu về lên men sinh khối trong thế kỷ 19, hầu hết chỉ dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm do hạn chế về kinh phí và công nghệ. Việc mở rộng quy mô lên men sinh khối đối mặt với nhiều thách thức như chi phí cao, khó kiểm soát quy trình và thiếu nguồn lực đầu tư, khiến nhiều dự án chưa thể triển khai ở quy mô lớn. Duy trì chất lượng sản phẩm, tối đa hóa năng suất và giảm thiểu chi phí hoạt động là những thách thức chính trong quá trình mở rộng quy mô. Để giải quyết những vấn đề này, cần có sự hiểu biết sâu sắc về cả kỹ thuật và sinh học, cũng như đầu tư vào công nghệ và thiết bị hiện đại.
Một trong những thách thức chính là duy trì chất lượng sản phẩm, tối đa hóa năng suất và giảm thiểu chi phí hoạt động khi mở rộng quy mô. Việc đảm bảo các điều kiện tối ưu cho vi sinh vật trong các bể lên men lớn đòi hỏi sự kiểm soát chặt chẽ về nhiệt độ, pH, nồng độ oxy và các thông số khác. Sự không đồng nhất trong các bể lên men lớn có thể dẫn đến căng thẳng trao đổi chất, giảm sản lượng sản phẩm và tăng hình thành sản phẩm phụ. Để giải quyết những vấn đề này, cần có sự hiểu biết sâu sắc về cả kỹ thuật và sinh học, cũng như đầu tư vào công nghệ và thiết bị hiện đại.
Ưu điểm của sản phẩm từ lên men sinh khối so với sản phẩm truyền thống. Sản phẩm từ lên men sinh khối mang lại nhiều ưu điểm vượt trội so với các nguồn protein truyền thống:
Hiệu quả sản xuất cao: Quá trình lên men sinh khối chỉ mất từ 24 đến 48 giờ cho mỗi chu kỳ, nhanh hơn đáng kể so với chăn nuôi và trồng trọt truyền thống. Cụ thể, chăn nuôi heo cần khoảng 160-180 ngày, gia cầm từ 35-100 ngày, và bò từ 240-300 ngày để đạt trọng lượng thu hoạch. Như vậy, thời gian sản xuất protein từ lên men sinh khối ngắn hơn chăn nuôi heo khoảng 99,5%, gia cầm khoảng 98,5%, và bò khoảng 99,8%. Đối với trồng trọt, việc sản xuất protein từ đậu nành mất từ 100-150 ngày từ khi gieo trồng đến khi thu hoạch, dài hơn khoảng 99,5% so với thời gian lên men sinh khối.
Tiết kiệm tài nguyên: Để sản xuất 1 kg protein, chăn nuôi động vật cần tới 15.000 lít nước và 200 m² đất; trồng cây cần 1.800 lít nước và 15 m² đất. Trong khi đó, quy trình lên men sinh khối chỉ sử dụng 15 lít nước và 1 m² đất cho mỗi kg protein.
Thân thiện với môi trường: Sản xuất protein động vật phát thải trung bình 7,5 tấn CO₂/tấn sản phẩm, trong khi protein thực vật là 1,2 tấn CO₂/tấn. Đặc biệt, protein từ men vi sinh YERA gần như không phát thải, chỉ 0,01 tấn CO₂/tấn sản phẩm.
An toàn sinh học: Sản phẩm từ lên men sinh khối ít nguy cơ chứa các chất tồn dư như hormone hay kháng sinh, đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng.
Những ưu điểm này cho thấy tiềm năng của lên men sinh khối trong việc cung cấp nguồn protein bền vững và hiệu quả cho tương lai.
Điều Gì Làm Nên Sự Khác Biệt Của Yeast Era?
Công nghệ lên men sinh khối do Thạc sĩ Lê Quang Thành phát triển mang tính đột phá và mới mẻ, góp phần giải quyết các thách thức toàn cầu như biến đổi khí hậu, gia tăng bệnh dịch, kháng kháng sinh và nạn đói.
1. Tính đột phá
- Chủng men probiotic mới: Phát hiện và sử dụng chủng men probiotic an toàn, có khả năng tạo sinh khối lớn trong thời gian ngắn.
- Quy trình lên men công nghiệp hiệu quả: Thiết kế và xây dựng quy trình lên men sinh khối ở quy mô công nghiệp, với thời gian ngắn, tiết kiệm năng lượng và sử dụng ít hơn 99% nước so với phương pháp truyền thống.
- Hiệu suất chuyển đổi cao: Quy trình đạt hiệu suất cao trong việc chuyển đổi polysaccharide thành protein, đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng và giảm phụ thuộc vào nguồn protein từ động vật.
2. Tính mới
- Chủng men và quy trình lên men mới: Sử dụng chủng men mới và phát triển quy trình lên men độc đáo, cho phép nồng độ cơ chất lên men cao hơn, tăng hiệu suất sản xuất.
- Quy trình thu hoạch cải tiến: Phát triển quy trình thu hoạch men mới, tạo điều kiện cho chủng men sản xuất enzyme nội sinh để thủy phân các phân tử purine thành các axit amin có lợi, giảm hàm lượng purine từ 2% xuống còn 0,02%, giúp sản phẩm an toàn và tốt cho sức khỏe người tiêu dùng.
3. Hiệu quả kinh tế
Công nghệ này cho phép sản xuất protein với chi phí thấp hơn so với chăn nuôi truyền thống, do tiết kiệm được tài nguyên như đất đai và nước, đồng thời giảm thiểu chi phí liên quan đến kiểm soát dịch bệnh và sử dụng kháng sinh. Việc cung cấp nguồn protein ổn định và bền vững cũng góp phần giảm thiểu nạn đói trên thế giới.
Sản phẩm chứa 44% protein với đầy đủ các axit amin thiết yếu, đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng của con người. Nguồn protein này rất dễ tiêu hóa, không purine. Sản phẩm có chứa hàm lượng 16,5%, Beta-Glucan hỗ trợ tăng cường hệ miễn dịch, giảm cholesterol, điều hòa đường huyết và bảo vệ sức khỏe tim mạch. Sản phẩm không chứa kháng sinh, hormone hay độc tố, phù hợp cho mọi đối tượng sử dụng. Những đặc điểm này giúp giảm áp lực bệnh tật, hạn chế việc sử dụng thuốc kháng sinh và đặc biệt là giảm nguy cơ các bệnh do kháng kháng sinh. Việc tăng cường sức khỏe cộng đồng dẫn đến giảm tần suất nhập viện, giảm chi phí và thời gian điều trị bệnh, từ đó mang lại lợi ích kinh tế rõ rệt.
4. Khả năng ứng dụng toàn cầu
Công nghệ lên men sinh khối có thể được triển khai trên toàn thế giới, đặc biệt ở những khu vực có hạn chế về tài nguyên đất và nước, những nơi đất đai không phù hợp để trồng đậu nành, phải phụ thuộc hoàn toàn từ nhập khẩu đậu nành. Việc sản xuất protein thông qua công nghệ này không phụ thuộc vào điều kiện khí hậu hay địa lý, giúp đảm bảo nguồn cung protein ổn định và bền vững, đồng thời giảm thiểu các vấn đề liên quan đến biến đổi khí hậu, gia tăng bệnh dịch, kháng kháng sinh và nạn đói.
1 Trả lời
27/02/20251