1. Trang Chủ
  2. Công nghệ - Môi trường
  3. Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu sản xuất vi khuẩn Bacillus subtilis và Lactobacillus tăng cường phân hủy thức ăn thừa tạo phân bón lá

Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu sản xuất vi khuẩn Bacillus subtilis và Lactobacillus tăng cường phân hủy thức ăn thừa tạo phân bón lá

Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu sản xuất vi khuẩn Bacillus subtilis và Lactobacillus tăng cường phân hủy thức ăn thừa tạo phân bón lá được thực hiện với mục tiêu nhằm nhân sinh khối được chủng Bacillus subtilis và Lactobacillus để tăng cường quá trình thủy phân thức ăn thừa tạo ra được phân bón lá. Mời các bạn cùng tham khảo. tên đề tài.txt c Giảng viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Hai SV: Huỳnh Phương Thảo Lớp: 13DSH03 MSSV: 1311100669 Page 1 Đồ án tốt nghiệp LỜI CAM ĐOAN Đồ án tốt nghiệp này là công

Thể loại Tài liệu miễn phí Công nghệ - Môi trường

Số trang 151

Ngày tạo 10/11/2021 12:21:44 AM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 3.55 M

Tên tệp

Tải Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu sản xuất vi khuẩn Bac... (.pdf)

Xem mẫu

  1. tên đề tài.txt c Giảng viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Hai SV: Huỳnh Phương Thảo Lớp: 13DSH03 MSSV: 1311100669 Page 1
  2. Đồ án tốt nghiệp LỜI CAM ĐOAN Đồ án tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu của bản thân tôi dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Thị Hai, giảng viên khoa Công nghệ sinh học – Thực phẩm – Môi trường, Trường Đại học Công Nghệ Tp. Hồ Chí Minh. Những kết quả có được trong đồ án này hoàn toàn không sao chép từ đồ án tốt nghiệp của người khác dưới bất kỳ hình thức nào. Các số liệu trích dẫn trong đồ án tốt nghiệp này là hoàn toàn trung thực. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về đồ án của mình. TP Hồ Chí Minh, ngày 05 tháng 08 năm 2017 Sinh viên thực hiện Huỳnh Phương Thảo
  3. Đồ án tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đồ án này em đã nhận được nhiều sự quan tâm giúp đỡ của Thầy Cô, gia đình và bạn bè. Với lòng biết ơn sâu sắc em xin gủi đến cô Nguyễn Thị Hai đã luôn tận tình quan tâm hướng dẫn và chỉ bảo em trong suốt quá trình học tập cho đến khi xây dựng đề cương và hoàn thành đồ án này. Em xin chân thành cám ơn quý Thầy Cô khoa Công nghệ sinh học- Thực phẩm - Môi trường đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình để truyền đạt kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt quá trình học tập tại đây. Em xin gửi lời cám ơn đến gia đình đã luôn đã chăm sóc,dạy dỗ và hỗ trợ em cũng như luôn bên cạnh và làm chỗ dựa tinh thần cho em. Em cũng xin gửi lời cám ơn đến tất cả các anh chị và bạn bè cùng thực hiện đề tài trong phòng thí nghiệm đã luôn quan tâm, giúp đỡ và chia sẻ với em khi thực hiện đồ án tốt nghiệp này. Cuối cùng em xin gửi lời cám ơn đến quý Thầy Cô trong Hội đồng phản biện đã dành thời gian đọc và nhận xét đồ án này. Với điều kiện thời gian cũng như kinh nghiệm còn hạn chế của một sinh viên, đồ án này không thể tránh được những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của quý Thầy Cô để em có điều kiện bổ sung, nâng cao kiến thức của mình, nhằm phục vụ tốt hơn công tác thực tế sau này. Em xin gửi lời chúc sức khỏe đến quý Thầy Cô. Em xin chân thành cám ơn! TP Hồ Chí Minh, ngày 05 tháng 08 năm 2017 Sinh viên thực hiện Huỳnh Phương Thảo
  4. Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG ............................................................................................................... vi DANH MỤC HÌNH ................................................................................................................ vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................................................. vi MỞ ĐẦU ...................................................................................................................................1 1. Tính cấp thiết của đề tài.......................................................................................................1 2. Tình hình nghiên cứu ...........................................................................................................2 2.1. Tình hình nghiên cứu enzyme protease trong nước..................................................... 2 2.2. Tình hình nghiên cứu enzyme protease ngoài nước .................................................... 2 2.3. Tình hình nghiên cứu sử dụng Bacillus subtilis và Lactobacillus tạo phân bón vi sinh. ........................................................................................................................................... 4 2.4. Tình hình chất thải thực phẩm thừa. .............................................................................. 6 3. Mục đích nghiên cứu ...........................................................................................................7 4. Phương pháp nghiên cứu .....................................................................................................8 4.1 - Phương pháp tổng hợp tài liệu ...................................................................................... 8 4.2 - Phương pháp thu thập và xử lí số liệu.......................................................................... 8 5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ......................................................................................8 6. Kết quả đạt được ..................................................................................................................8 7. Ý nghĩa đề tài ........................................................................................................................9 8. Kết cấu đồ án ........................................................................................................................9 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU............................................................................. 10 1.1.Tổng quan về vi sinh vật dùng để phối trộn vào thức ăn thừa .................................. 10 1.1.1. Giới thiệu về vi khuẩn Bacillus subtilis ................................................................... 10 1.1.2. Giới thiệu về vi khuẩn Lactobacillus........................................................................ 15 1.2. Tổng quan về enzyme.................................................................................................... 20 1.2.1. Enzyme protease ......................................................................................................... 20 1.2.2. Enzyme amylase .......................................................................................................... 24 1.2.3. Enzyme cellulase ......................................................................................................... 28 1.3.Tổng quan về phân bón .................................................................................................. 30 i
  5. Đồ án tốt nghiệp 1.3.1.Khái niệm ...................................................................................................................... 30 1.3.2. Phân loại...................................................................................................................... 31 1.3.3. Thành phần dinh dưỡng ............................................................................................. 33 1.3.4. Ưu điểm của phân bón hữu cơ .................................................................................. 33 CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP ............................................................. 334 2.1. Thời gian và địa điểm thực hiện đề tài ........................................................................ 34 2.1.1. Địa điểm nghiên cứu .................................................................................................. 34 2.1.2. Thời gian nghiên cứu ................................................................................................. 34 2.2. Vật liệu nghiên cứu ........................................................................................................ 34 2.2.1. Nguồn vi sinh vật ........................................................................................................ 34 2.2.2. Hóa chất và môi trường ............................................................................................. 35 2.3.Thiết bị và dụng cụ ......................................................................................................... 36 2.3.1. Thiết bị ......................................................................................................................... 36 2.3.2. Dụng cụ ........................................................................................................................ 36 2.4.1. Bố trí thí nghiệm chung.............................................................................................. 37 2.4.2. Bố trí thí nghiệm chi tiết ............................................................................................ 38 2.5. Phương pháp nghiên c ứu............................................................................................... 52 2.5.1. Phương pháp tăng sinh .............................................................................................. 52 2.5.2. Phương pháp pha loãng mẫu .................................................................................... 52 2.5.3. Phương pháp quan sát hình thái khuẩn lạc............................................................. 53 2.5.4. Phương pháp quan sát hình thái tế bào ................................................................... 54 2.5.5. Phương pháp bảo quản và giữ giống vi sinh vật .................................................... 55 2.5.6. Phương pháp đục lỗ thạch......................................................................................... 56 2.5.7. Phương pháp nghiên cứu khả năng phân giải tinh bột, protein, cellulose. ........ 57 2.5.8. Phương pháp xử lí số liệu .......................................................................................... 58 2.5.9. Xác định mật độ tế bào VSV ...................................................................................... 58 2.5.10. Ảnh hưởng thời gian nuôi cấy đến sự sinh trưởng của các chủng vi khuẩn được tuyển chọn. .................................................................................................................... 59 2.5.11. Ảnh hưởng pH ban đầu môi trường nuôi cấy đến sự sinh trưởng của các chủng vi khuẩn ....................................................................................................................... 60 ii
  6. Đồ án tốt nghiệp 2.5.12. Ảnh hưởng môi trường nuôi cấy đến sự sinh trưởng và khả năng sinh enzyme ngoại bào của các chủng vi khuẩn. ....................................................................... 61 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ..................................................................... 63 3.1. Kết quả khảo sát khả năng thủy phân tinh bột sinh, cellulse và protein của các chủng BM13 và BDH ........................................................................................................... 63 3.1.1. Kết quả khảo sát khả năng phân giải tinh bột của các chủng vi khuẩn BM và BDH. ...................................................................................................................................... 65 3.1.2. Kết quả khảo sát khả năng phân giải protein của các chủng vi khuẩn BM và BDH. ...................................................................................................................................... 65 3.1.3. Kết quả khảo sát khả năng thủy phân CMC của các chủng vi khuẩn BM và BDH. ...................................................................................................................................... 67 3.2. Kết quả khẳng định lại đặc điểm hình thái của chủng BDH4 ................................. 63 3.2.1. Kết quả nhuộm Gram ................................................................................................. 70 3.2.2. Kết quả nhuộm bào tử ................................................................................................ 70 3.3. Kết quả khẳng định lại đặc điểm hình thái của chủng L2 ........................................ 71 3.4. Kết quả khảo sát khả năng đối kháng của chủng Bacillus subtilis BDH4 với Lactobacillus L2 .................................................................................................................... 73 3.5. Kết quả khảo sát khả năng sinh enzyme protease của 2 chủng Bacillus subtilis BDH4 với Lactobacillus L2 khi trộn chung với nhau ...................................................... 74 3.6. Khảo sát điều kiện nuôi cấy để nhân sinh khối vi khuẩn Bacillus subtilis BDH4. 75 3.6.1. Thời gian nuôi cấy ...................................................................................................... 75 3.6.2. Ảnh hưởng pH ban đầu của môi trường nuôi cấy đến sự sinh trưởng của chủng BDH4. .......................................................................................................................... 77 3.7. Khảo sát điều kiện nuôi cấy để nhân sinh khối vi khuẩn Lactobacillus L2. .......... 78 3.7.1. Thời gian nuôi cấy ...................................................................................................... 78 3.7.2. Ảnh hưởng pH ban đầu của môi trường nuôi cấy đến sự sinh trưởng của chủng vi khuẩn L2 ................................................................................................................. 80 3.8. Ảnh hưởng môi trường nuôi cấy đến sự sinh trưởng và khả năng sinh enzyme của chủng BDH4.................................................................................................................... 82 3.9. Ảnh hưởng môi trường nuôi cấy đến sự sinh trưởng và khả năng sinh enzyme của chủng L2 ........................................................................................................................ 827 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .................................................................................................. 92 iii
  7. Đồ án tốt nghiệp 1. Kết luận .............................................................................................................................. 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................... 93 TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT ...................................................................................................... 93 TÀI LIỆU TIẾNG ANH ....................................................................................................... 97 iv
  8. Đồ án tốt nghiệp DANH SÁCH BẢNG Bảng 1.1. Đặc điểm sinh hóa của vi khuẩn Bacillus subtilis (Theo Holt,1992) ........... 13 Bảng 2.1. Danh sách các chủng vi khuẩn BM và BDH được chọn để khảo sát ........... 34 Bảng 3.1. Kết quả khảo sát khả năng thủy phân tinh bột sinh amylase của các chủng vi khuẩn BM và BDH................................................................................................ 63 Bảng 3.2. Kết quả khảo sát khả năng thủy phân protein sinh enzyme protease của các chủng vi khuẩn BM và BDH ......................................................................................... 65 Bảng 3.3. Kết quả khảo sát khả năng thủy phân CMC sinh enzyme cellulase của các chủng vi khuẩn BM và BDH................................................................................................ 67 Bảng 3.4. Kết quả khảo sát thời gian nuôi cấy của chủng vi khuẩn Bacillus subtilis BDH4 ...................................................................................................................................... 75 Bảng 3.5. Kết quả khảo sát ảnh hưởng pH ban đầu môi trường nuôi cấy đến sự sinh trưởng của chủng BDH4 ....................................................................................................... 77 Bảng 3.6. Kết quả khảo sát ảnh hưởng thời gian nuôi cấy đến sự sinh trưởng của chủng vi khuẩn L2 ................................................................................................................. 78 Bảng 3.7. Khảo sát pH ban đầu của môi trường đến sự sinh trưởng của chủng vi khuẩn L2 ................................................................................................................................. 80 Bảng 3.8. Kết quả khảo sát môi trường nuôi cấy đến sự sinh trưởng và khả năng sinh enzyme của chủng BDH4............................................................................................. 82 Bảng 3.9. Kết quả khảo sát môi trường nuôi cấy đến sự ST và khả năng sinh enzyme của chủng L2 ........................................................................................................... 87 v
  9. Đồ án tốt nghiệp DANH SÁCH HÌNH Hình 1.1. Vi khuẩn Bacillus subtilis.............................................................................. 11 Hình 1.2. Hình dạng tế bào của một số chủng vi khuẩn Lactobacillus .................... 17 Hình 2.1. Sơ đồ tổng quan bố trí các bước thí nghiệm ............................................... 37 Hình 2.2. Sơ đồ quy làm thuần các chủng vi khuẩn Bacillus subtilis BM và BDH 38 Hình 2.3. Sơ đồ quy trình làm thuần chủng Lactobacillus L2 ................................... 40 Hình 2.4. Sơ đồ quy trình khảo sát khả năng sinh enzyme protease của các chủng BM và BDH ...................................................................................................................... 42 Hình 2.5. Sơ đồ quy trình khảo sát khả năng sinh enzyme amylase của các chủng BM và BDH ...................................................................................................................... 44 Hình 2.6. Sơ đồ quy trình khảo sát khả năng sinh enzyme cellulase của các chủng vi khuẩn BM và BDH ........................................................................................................... 46 Hình 2.7. Khảo sát tính đối kháng của hai chủng VSV được tuyển chọn dùng để phối trộn vào thức ăn thừa. .............................................................................................. 48 Hình 2.8. Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả năng sinh enzyme protease của chủng Bacillus subtilis được tuyển chọn ................................................................................... 50 Hình 3.1. Vòng phân giải tinh bột của các chủng BM và BDH ............................... 64 Hình 3.2. Kết quả khảo sát khả năng thủy phân tinh bột sinh enzyme amylase của các chủng vi khuẩn BM và BDH .................................................................................... 64 Hình 3.3. Khả năng thủy phân protein sinh enzyme protease cuả các chủng BM và BDH ................................................................................................................................... 65 Hình 3.4. Kết quả khảo sát khả năng thủy phân protein sinh enzyme protease của 65 chủng vi khuẩn BM và BDH........................................................................................... 66 Hình 3.5. Vòng phân giải CMC của các chủng BM và BDH sau 48 giờ ................. 67 Hình 3.6. Vòng phân giải CMC của 6 chủng vi khuẩn BM và BDH sau 2 ngày nuôi cấy ................................................................................................................................... 68 Hình 3.7. Hình thái khuẩn lạc và hình thái tế bào của chủng Bacillus subtilis BDH4 nhuộm Gram trên kính hiển vi x100 .............................................................................. 70 vi
  10. Đồ án tốt nghiệp Hình 3.8 – Kết quả nhuộm bào tử chủng vi khuẩn BDH4 ......................................... 71 Hình 3.9. Hình thái khuẩn lạc và hình thái tế bào của chủng s L2 nhuộm Gram trên kính hiển vi x100 .............................................................................................................. 72 Hình 3.10. Khả năng đối kháng chủng Bacillus subtilis BDH4 với Lactobacillus L2 ................................................................................................................................... 73 Hình 3.11. Khả năng sinh enzyme protease khi trộn 2 chủng vi khuẩn BDH4 và L2 . ................................................................................................................................... 74 Hình 3.13. Ảnh hưởng pH ban đầu môi trường nuôi cấy đến sự sinh trưởng của chủng BDH4 sau 36 giờ nuôi cấy................................................................................... 77 Hình 3.14. Kết quả khảo sát ảnh hưởng thời gian nuôi cấy đến sự sinh trưởng của chủng vi khuẩn L2 ............................................................................................................ 79 Hình 3.16. Ảnh hưởng môi trường nuôi cấy cho sự sinh trưởng và khả năng sinh enzyme amylase của chủng BDH4................................................................................. 83 Hình 3.17. Môi trường nuôi cấy chủng Bacillus subtilis BDH4 .............................. 83 Hình 3.18. Hình thái khuẩn lạc chủng BDH4 khi nuôi cấy trên từng loại môi trường … ............................................................................................................................... 84 Hình 3.19. Ảnh hưởng môi trường nuôi cấy đến khả năng sinh enzyme amylase của chủng vi khuẩn BDH4 ..................................................................................................... 85 Hình 3.20. Ảnh hưởng môi trường nuôi cấy đến khả năng sinh enzyme protease của chủng vi khuẩn BHD4 ..................................................................................................... 86 Hình 3.21. Ảnh hưởng môi trưởng nuôi cấy đến sự sinh trưởng và khả năng sinh enzyme protease của chủng L2 ....................................................................................... 88 Hình 3.22. Môi trường nuôi cấy chủng vi khuẩn Lactobacillus L2 .......................... 88 Hình 3.23. Hình thái khuẩn lạc chủng L2 khi được nuôi cấy trên 4 môi trường.... 89 Hình 3.24. Kết quả khảo sát khả năng sinh amylase của chủng L2 được nuôi cấy trên 4 loại môi trường....................................................................................................... 90 Hình 3.25. Kết quả khảo sát khả năng sinh protease của chủng L2 được nuôi cấy trên 4 loại môi trường....................................................................................................... 90 vii
  11. Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Food and Agriculture Organization of FAO the United Nations MĐVSV Mật độ vi sinh vật NA Nutrient agar NB Nutient broth ĐKVPG Đường kính vòng phân giải VSV Vi sinh vật viii
  12. Đồ án tốt nghiệp MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Xã hội ngày càng phát triển, những tiến bộ về khoa học và kĩ thuật làm cho cuộc sống con người có những thay đổi lớn. Ngành công nghiệp dịch vụ ăn uống mở rộng. Hàng ngày, một lượng lớn thức ăn thừa được thải bỏ từ các nhà hàng, khách sạn dịch vụ ăn uống. Việc gia tăng lượng thức ăn thừa đang là vấn nạn trên phạm vi toàn cầu (Syeda Azeem Unnisa, 2015). Ở Việt Nam, chỉ một lượng nhỏ thức ăn thừa được thu hồi để làm thức ăn chăn nuôi. Đa phần, thức ăn thừa được đổ bỏ theo rác sinh hoạt. Thức ăn thừa là nguồn rác thải thải giàu chất hữu cơ nên việc đổ thức ăn thừa theo rác thải thường tạo ra mùi hôi, là nơi trú ẩn của côn trùng và vi sinh vật có hại đến sức khỏe con người (Jayathilakan et al , 2012). Ngoài ra,việc phân hủy thức ăn thừa tại các bãi rác tạo ra một lượng không nhỏ CH4 và CO2 tác nhân gây hiệu ứng nhà kính. Vì vậy, Syeda Azeem Unnisa, (2015) cho rằng, việc xử lý thức ăn thừa tại các bãi rác là không tốt cho môi trường và kém bền vững. Các tác giả cho biết, sử dụng các vi khuẩn như Bacillus subtilis và Lactobacillus spp. để phân hủy thức ăn thừa trong điều kiện thiếu oxy, tạo phân bón dạng lỏng là một hướng đi đầy triển vọng vừa làm giảm ô nhiễm môi trường, vừa tạo được phân bón hữu cơ thay thế cho phân bón vô cơ trong sản xuất nông nghiệp. Trong số các chủng vi sinh vật được dùng để phối trộn vào thức ăn thừa để chế tạo phân bón vi sinh thì có hai chủng được biết đến nhiều là Bacillus subtilis và Lactobacillus (Ieshita et al. 2011, Syeda Azeem Unnisa, 2015). Tuy nhiên, ở Việt Nam, chưa có nhiều nghiên cứu ứng dụng vi khuẩn để phân hủy thức ăn thừa, tạo phân bón dạng lỏng. Xuất phát từ thực tế trên, nhóm sinh viên tiến hành thực hiện đề tài “ Nghiên cứu sản xuất vi khuẩn Bacillus subtilis và Lactobacillus tăng cường phân hủy thức ăn thừa tạo phân bón lá”. 1
  13. Đồ án tốt nghiệp 2. Tình hình nghiên cứu 2.1. Tình hình nghiên cứu enzyme protease trong nước Phạm Thị Ngọc Lan và cộng sự (2005), đã tuyển chọn từ 70 chủng vi khuẩn phân giải protein (phân lập từ ao nuôi tôm) hai chủng có hoạt tính protease mạnh là P42 và P62. Đã khảo sát điều kiện sinh trưởng, phát triển và sinh tổng hợp protease của chúng. Kết quả cho thấy, trong môi trường Vinogradski dịch thể cả hai chủng vi khuẩn đều thích nghi với pH môi trường là 8.0, thời gian nuôi cấy 42 giờ ở nhiệt độ 30 0C. Chủng P42 thích hợp với nguồn carbon là rỉ đường còn chủng P62 là glucose và cả hai chủng vi khuẩn sinh trưởng phát triển cũng như sinh tổng hợp protease mạnh nhất với nguồn nitrogen là gelatine. (Phạm Thị Ngọc Lan và Nguyễn Công Minh, 2005) Nguyễn Văn Hiếu và ctv (2010), đã tuyển chọn và nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố lên khả năng sinh tổng hợp protease kiềm của chủng B. subtilis HT24 phân lập ở Việt Nam. T9. Nguyễn Hiền Trang và ctv (2010), cũng tuyển chọn và nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng lên khả năng sinh tổng hợp enzyme protease ngoại bào của vi khuẩn B.amyloliquefaciens. Nguyễn Thị Trần Thụy, 2009. Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng Bacillus phân lập từ đất vườn sinh protease kiềm. 2.2. Tình hình nghiên cứu enzyme protease ngoài nước Protease chiếm khoảng 60% tổng số enzyme thương mại trên thế giới và được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Trong công nghiệp sản xuất enzyme thường sử dụng vi sinh vật để sản xuất protease bởi chúng có thời gian sinh trưởng nhanh và chi phí thấp, đem lại lợi ích kinh tế cho việc thương mại hóa sản phẩm (Lưu Thị Nguyệt Minh, 2007). 2
  14. Đồ án tốt nghiệp Naidu K.S và ctv (2005) xác định điều kiện tối ưu cho hoạt động của protease là 55 0 C ở pH 9 với tỷ lệ giống 4% (w/v) cấy trong môi trường có chứa cám gạo 1% sau 96 giờ. (Naidu K.S.B., Devi K.L, 2005). Hiện nay, trên thế giới đã có rất nhiều nghiên cứu khác nhau về hoạt tính enzyme protease của các chủng Bacillus, đặc biệt là Bacillus subtilis. (Đỗ Thị Bích Thủy, 2012). Tác giả Kumar và cộng sự (2010) đã cố định tế bào vi khuẩn Bacillus subtilis vào các chất mang khác nhau, sau đó đem nuôi cấy để thu enzyme protease có hoạt độ cao nhất là 10,8 UI/ml trên chất mang gelatin (Kumar R. and Vats R, 2010). Yang và ctv (2000) đã nghiên cứu khả năng tách protein trong phế thải vỏ tôm, cua, tôm hùm của chủng vi khuẩn B. subtilis bằng cách lên men trong môi trường lỏng với các phế thải chưa xử lí. Tác giả cho thấy rằng hiệu quả tách protein của chủng này khá cao, nó tách protein khỏi vỏ tôm, cua, tôm hùm lần lượt là 88%, 67% và 83% trong điều kiện nuôi cấy ở 30 oC, thời gian là 96 giờ (Yang J.K., Shih I.L., Tzeng Y.M., Wang S.L, 2000). Ghafoor và ctv (2008) cùng nghiên cứu các điều kiện tối ưu cho sản xuất protease ngoại bào từ B. subtilis AG-1 và B. subtilis EAG-1. Kết quả pH môi trường tối ưu lần lượt là 7 và 7,2, nhiệt độ là 35 oC và 37 oC, thể tích ủ khoảng 1% (v/v). Thời gian nuôi cấy thích hợp từ 24 - 32 giờ cho cả hai chủng (Ghafoor A., Hasnain S, 2008). Das và ctv (2010) nghiên cứu các điều kiện nuôi cấy thích hợp để B. subtilis sản xuất protease với lượng lớn. Vi khuẩn Bacillus subtilis tăng trưởng tối ưu ở 37ºC trong 48 giờ ở pH 8,0 với nguồn carbon và nitơ thử nghiệm với tối ưu tăng trưởng trong dextrose và peptone tương ứng sản xuất protease tốt nhất, được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp. 3
  15. Đồ án tốt nghiệp Hindhumathi và ctv (2011) đã xác định điều kiện tối ưu cho sinh tổng hợp protease ngoại bào của chủng vi khuẩn Bacillus GPA4. Trong môi trường nuôi cấy có bổ sung 0,1% casein, với nguồn carbon là glucose, nguồn nitrogen là bột đậu nành, pH 8,0, thời gian nuôi cấy 24-36 giờ, tốc độ lắc 100 vòng/phút ở nhiệt độ 30 oC chủng vi khuẩn có khả năng sản xuất enzyme với hoạt độ protease mạnh nhất (Hindhumathi M., Vijayalakshmi S., Thankamani V, 2011). 2.3. Tình hình nghiên cứu sử dụng Bacillus subtilis và Lactobacillus tạo phân bón vi sinh. 2.3.1. Tình hình nghiên cứu trong nước. Phạm Văn Toản đã nghiên cứu áp dụng công nghệ mới nhằm mở rộng việc sản xuất, ứng dụng phân VSV cố định đạm và phân giải lân phục vụ phát triển nông nghiệp bền vững. (Phạm Văn Toản , 2002). Lê Thị Thanh Thủy đã chọn được chủng Bacillus velezensis (kí hiệu M), Bacillus subtilis (kí hiệu Ba51), chủng Bacillus polymyxa (kí hiệu B14) và chủng Lactobacillus farraginis (kí hiệu L15) được phân lập từ các vùng trồng ớt và các cây họ cà, các chế phẩm sinh học và sản phẩm lên men truyền thống trong việc tạo chế phẩm VSV hỗn hợp để nâng cao năng suất , chất lượng và hiệu quả trồng trọt của ớt cay và ớt ngọt thông qua việc ứng dụng chế phẩm làm tăng hiệu quả sử dụng dinh dưỡng và hạn chế bệnh héo rũ, thối quả cho cây trồng (Lê Thị Thanh Thủy, 2010). Nguyễn Văn Thao và ctv,đã sử dụng hỗn hợp các chế phẩn VSV gồm: CPVSV1 ( Penicillum sp, Aspergillus sp., Psendomonas sp., Saccharomyces sp, Bacillus sp, Streptomyces sp); CPVSV2 (Aspergillus oryzae, Bacillus subtilis; Bacillus mycodes; Streptomyces sp. F; Saccharomyces cerevisiae); CPVSV3(Bacillus subtilis, Streptomyces sp. F, Aspergillus oryzae, Kluyveromyces marxianus, Trichoderma spp) để sản xuất phân hữu cơ sinh học từ bã nấm và phân 4
  16. Đồ án tốt nghiệp 2.3.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước Rengathavasi và ctv (2011) đã phân lập được chủng Lactobacillus delbrueckii từ bánh dầu có khả năng phân giải dầu thô một cách tự nhiên và dùng bổ sung trong xử lý phân giải sinh học đồng thời phối trộn vào phân bón cho hiệu quả cao. Kengo Yamada và Hui-Lian Xu (2008) đã chứng minh được tác động có lợi trực tiếp của phân bón vi sinh chứa các vi sinh vật như Lactobacillus spp, nấm actinomycetes và nấm men cũng như tác động gián tiếp của các sản phẩm chuyển hóa 2.3.3. Tình hình sử dụng phân bón VSV ở Việt Nam Các nhóm VSV chính sử dụng làm phân bón sinh học bao gồm: VSV cố định nitơ, VSV phân giải hợp chất photpho khó tan, VSV tổng hợp kích thích sinh trưởng thực vật, VSV đối kháng VSV gây bệnh vùng rễ cây trồng và VSV chuyển hoá chất hữu cơ. Theo số liệu của Hiệp hội Phân bón Việt Nam (FAV), nhu cầu phân bón ở Việt Nam hiện nay vào khoảng trên 10 triệu tấn các loại. Trong đó, Urea khoảng 2 triệu tấn, DAP khoảng 900.000 tấn, SA 850.000 tấn, Kali 950.000 tấn, phân Lân trên 1,8 triệu tấn, phân NPK khoảng 3,8 triệu tấn, ngoài ra còn có nhu cầu khoảng 400.000 - 500.000 tấn phân bón các loại là vi sinh, phân bón lá.Tuy nhiên, theo thông tin thực tế thì hiệu suất sử dụng phân bón hiện nay mới chỉ đạt 40-45% với phân đạm, 25-30% với phân lân và khoảng 55-60% với phân kali. Như vậy, nếu ước tính hiệu suất sử dụng các loại phân bón trung bình khoảng 45-50%, có nghĩa lượng phân bón bị thất thoát ra môi trường hoặc bị cố định trong đất, cây trồng không sử dụng được chiếm 50-55% (tương đương trên 5 triệu tấn) thì mỗi năm ngành nông nghiệp đã lãng phí khoảng 40-44 nghìn tỷ đồ.(Tập đoàn hoá chất Việt Nam, http://vinachem.com.vn). 2.3.4. Một số chế phẩm sinh học được sản xuất từ vi khuẩn Bacillus và Lactic Chế phẩm EM (effective microorganism) hay chế phẩm VSV hữu hiệu bao gồm 80 chủng vi sinh trong đó có sự góp phần của vi khuẩn lactic. Hiệu quả của chế 5
  17. Đồ án tốt nghiệp phẩm này là cải tạo đất, tăng năng suất cây trồng và giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường. Chế phẩm sinh học Lactobacillus acidophilus được sử dụng nhiều nhờ lợi ích từ sản phẩm này đối với sức khỏe con người và vật nuôi, tổng hợp vitamin, sinh chất diệt khuẩn, acid lactic. 2.4. Tình hình chất thải từ lượng thực phẩm thừa 2.4.1. Tình hình chất thải thực phẩm thừa trong nước Theo Tổ chức Nông-Lương Liên Hợp Quốc (FAO), mỗi năm có 1,3 tỉ tấn lương thực bị lãng phí. Khối lượng này tương đương với giá trị sản xuất được của khu vực Châu Phi cận Sahara. Đồng thời, cứ 7 người trên thế giới có 1 người đói và hơn 20.000 trẻ em dưới 5 tuổi chết mỗi ngày vì đói. Với nỗ lực duy trì sự sống cho 7 tỉ người trên toàn thế giới, FAO ước tính khoảng 1/3 sản lượng thực phẩm toàn cầu hoặc là bị lãng phí hoặc bị mất mát. Trong đó, chất thải thực phẩm là một nguồn thải khổng lồ đối với tài nguyên thiên nhiên và gây ra các tác động tiêu cực về môi trường. Và theo đó, tác động ngược lại đến chính sức khỏe của người dân như đối mặt với nguồn nước ô nhiễm, không khí ô nhiễm và cả không gian ô nhiễm cũng không là ngoại lệ (Dương Hà - Phạm Ngọc, 2017). 2.4.2. Tình hình chất thải thực phẩm thừa trên thế giới Các phương pháp xử lí thường tạo ra mùi hôi do các hợp chất nitơ và lưu huỳnh thoát ra trong quá trình xử lí. Phần lớn chi phí cho việc xử lí chất thải của thành phố dao động từ 75% đến 80% ngân sách của thành phố và thêm 30% chi phí cho việc đổ rác (Arvanitoyannis, 2008 ). Năm 2012 có khoảng 9.278 tấn chất thải rắn đô thị đã được xử lý tại các bãi rác mỗi ngày, trong đó khoảng 3.337 tấn là chất thải thực phẩm. Gần 809 tấn chất thải thực phẩm được tạo ra từ nhà hàng, khách sạn, chợ ướt, sản xuất và chế biến 6
  18. Đồ án tốt nghiệp thực phẩm. Chất thải thực phẩm có hàm lượng chất hữu cơ cao, nhưng thực tiễn cho thấy việc xử lý rác thải thực phẩm ở bãi chôn lấp không thân thiện và bền vững, làm giảm diện tích đất, tạo ra mùi khó chịu (Birdie và ctv, 2014). Tại Hàn Quốc đã tăng 8% mỗi năm nhưng đạt đến đỉnh điểm vào năm 1991 và giảm sau đó. Tuy nhiên, chất thải thực phẩm vẫn duy trì tỷ lệ cao (31,6%) và thành phần chất thải dự kiến khoảng 41% tổng lượng chất thải rắn đô thị (Ministry of Environment, 1996 và Environmental Newspaper, 1996). Tại Ấn Độ, gần 700 triệu tấn chất thải hữu cơ được tạo ra hàng năm, dẫn đến những thách thức đối với việc xử lý chất thải an toàn, với chất thải thường được đem đi đốt hoặc đổ đầy tại các bãi chôn lấp (Bhiday 1994, Nagavallemma và cộng sự 2006, Zeinhom và cộng sự 2010) Tại EU, ước tính khoảng 88 triệu tấn thực phẩm bị lãng phí hàng năm, khoảng 20% lương thực,thực phẩm được sản xuất và 95-115 kilogam thực phẩm / người mỗi năm. EU đang nỗ lực để giảm tác động đến môi trường của chất thải thông qua chiến lược kinh tế bằng cách duy trì giá trị của nguyên vật liệu trong nền kinh tế càng lâu càng tốt và để giảm lượng rác thải đặc biệt là chất thải thực phẩm thừa ( Stoknes và ctv, 2016). Sự sản xuất thực phẩm ở Mỹ sử dụng khoảng 50% diện tích đất của họ, và sử dụng 80% tổng lượng nước sạch được tiêu thụ. Tuy nhiên, khoảng 40% tổng sản lượng lương thực là chất thải tương đương với 165 tỷ USD mỗi năm (Gunders, 2012). Ngược lại, hiện nay hơn một tỷ người bị suy dinh dưỡng mãn tính (Foley và ctv 2011). Về lý thuyết, tổng lượng chất thải thực phẩm sản xuất ở Bắc Mỹ và Châu Âu có thể có khả năng giảm tình trạng đói nghèo trên thế giới ba lần (Stuart, 2009). 3. Mục đích nghiên cứu Nhân sinh khối được chủng Bacillus subtilis và Lactobacillus để tăng cường quá trình thủy phân thức ăn thừa tạo ra được phân bón dạng lỏng. 7
  19. Đồ án tốt nghiệp 4. Phương pháp nghiên cứu 4.1 - Phương pháp tổng hợp tài liệu Nghiên cứu thu thập tài liệu tham khảo, tài liệu internet liên quan đến đề tài. Tổng hợp lựa chọn các đề tài liên quan đến mục tiêu đề tài 4.2 - Phương pháp thu thập và xử lí số liệu + Ghi nhận số liệu trực tiếp từ các thí nghiệm bố trí khảo sát. + Xử lý số liệu bằng phần mềm Statistical Analysis System (SAS). 5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng: Các chủng vi khuẩn Bacillus subtilis BM và BDH được phân lập từ ruột cá bởi Hồng Sêch Hếnh (2016) và chủng Lactobacillus L2 đã được phân lập bởi và Nguyễn Thị Phương Vy (2015). Phạm vi nghiên cứu + Tuyển chọn chủng có khả năng phân giải enzyme ngoại bào tốt nhất để phối trộn vào thức ăn thừa trong việc tạo chế phẩm phân bón lá. + Khảo sát điều kiện nuôi cấy và môi trường nuôi cấy thích hợp cho sự sinh trưởng và khả năng sinh enzyme protease và amylase cho 2 chủng vi khuẩn được tuyển chọn. 6. Kết quả đạt được Tuyển chọn được 1 chủng Bacillus subtilis có khả năng sinh enzyme ngoại bào cao nhất trong 6 chủng khảo sát. Hoạt hóa lại chủng Lactobacillus L2 Khảo sát điều kiện nuôi cấy thích hợp cho 2 chủng vi khuẩn đã được tuyển chọn. 8
  20. Đồ án tốt nghiệp Xác đinh được tỷ lệ phối trộn của 2 chủng vào thức ăn thừa để tạo phân bón dạng lỏng. Đánh giá được chất lượng của phân bón được tạo thành thông qua các việc đánh giá sự có mặt của vi khuẩn Coliform, Salmonella, khả năng kích thích sinh trưởng của hạt, của cây trồng. 7. Ý nghĩa đề tài + Ý nghĩa khoa học: Tuyển chọn được chủng Bacillus subtilis có khả năng phân hủy protein, tinh bột và cellulose tốt nhất và khả năng sinh acid lactic của chủng Lactobacillus sp tốt nhất . Đồng thời khảo sát khả năng thủy phân protein khi phối trộn 2 chủng vi khuẩn này lại với nhau. Bên cạnh đó có thể xác định được hình thái khuẩn lạc, điều kiện nuôi cấy, yếu tố môi trường và môi trường nhân sinh khối tối ưu cho các chủng vi khuẩn. + Ý nghĩa thực tiễn: Việc phân hủy thức ăn thừa để tạo chế phẩm phân bón sẽ giảm ô nhiễm môi trường, cung cấp phân bón sạch cho nền nông nghiệp hữu cơ, giảm tiêu tốn ngoại tệ cho việc nhập phân bón từ nước ngoài. 8. Kết cấu đồ án Phần mở đầu Chương 1: Tổng quan tài liệu – nội dung chương đề cập đến các nội dung liên quan đến tài liệu nghiên cứu. Chương 2: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu – nội dung chương đề cập đến các dụng cụ , thiết bị và các phương pháp nghiên cứu trong đồ án. Chương 3: Kết quả và thảo luận – nội dung chương đưa ra những kết quả mà đề tài thực hiện được và đưa ra những thảo luận biện chứng cho kết quả thu được. Phần kết luận và đề nghị: nội dung tóm tắt lại những kết quả mà đề tai đạt được và đề nghị cho những hướng cần cải thiện thêm trong đề tài 9
nguon tai.lieu . vn
Thạc sĩ - Tiến sĩ - Cao học Công nghệ thông tin Kinh tế - Thương mại Tài chính - Ngân hàng Kiến trúc - Xây dựng Điện-Điện tử-Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Công nghệ - Môi trường Báo cáo khoa học Quản trị kinh doanh Khoa học xã hội Khoa học tự nhiên Nông - Lâm - Ngư Y khoa - Dược