TUYỂN CHỌN BỘ CHỦNG VI SINH VẬT XỬ LÝ PHẾ THẢI SAU CHẾ BIẾN TINH BỘT SẮN DẠNG RẮN THÀNH PHÂN BÓN HỮU CƠ SINH HỌC doc

Phương pháp nghiên cứu Xác định mật độ vi sinh vật theo phương pháp Koch: Mật độ vi sinh vật được xác định dựa trên phương pháp nuôi cấy trên môi trường thạch đĩa, tính số lượng vi sinh

TUYỂN CHỌN BỘ CHỦNG VI SINH VẬT XỬ Lí PHẾ THẢI SAU CHẾ BIẾN TINH BỘT SẮN DẠNG RẮN THÀNH PHÂN BểN

HỮU CƠ SINH HỌC

Lương Hữu Thành1, Vũ Thuý Nga1, Nguyễn Thị Hằng Nga 1 , Đào Văn Thụng 1 ,

Lờ Thị Thanh Thuỷ1, Cao Hương Giang1,

Hà Thị Thuý1, Lưu Thị Hồng Thắm1

SUMMARY

Selection of microorganisms handle cassava starch processing waste solid

into organic fertilizer biological

One of the objectives of the project “Study on production of microorganism innoculant to treat cassava starch processing waste ” is handling waste cassava starch processing into bio-organic fertilizer, thus subject groups conducted selection of microorganisms after handling waste processing cassava into solid organic fertilizer biological Identified 01 combination of 03 strains of microorganisms resolution active carbohydrate compounds (cellulose, starch), resolution insoluble phosphate, nitrogen fixation freely used in production of microorganism innoculant waste handling cassava starch processing waste solid into organic fertilizer biological The microbial strains used

in this study are intended to species that are not in the list of restricted microorganisms used (according to the European Community) and ensure the level of biosafety level 2 Project has identified a number of technical parameters consistent with the biomass of microbial strains used in this study: pH, temperature, environment, issued a similar rate, air, time biomass test results in quality microbial biomass showed that the density of microorganisms used in the study at 108-109 CFU / ml, biological activity unchanged compared with the same original

Key words: Microorganism innoculant, cassava starch processing waste

I Đặt vấn đề

Trong chiến lược phỏt triển nụng

nghiệp ở Việt Nam, cõy sắn đang được tụn

vinh là một trong những loại cõy lương thực

thớch hợp với những vựng đất cằn cỗi, và là

loại cõy trồng cú khả năng cạnh tranh cao

với nhiều loại cõy cụng nghiệp khỏc Hiện

nay cõy sắn đang được chuyển đổi nhanh

chúng vai trũ từ cõy lương thực truyền

thống sang cõy cụng nghiệp, gúp phần vào

sự phỏt triển kinh tế chung của đất nước

Tuy nhiờn, do chỉ tập trung đầu tư để

nõng cao năng suất và chất lượng của sản

phNm, vấn đề quản lý và kiểm soỏt lượng

phế thải thải ra trong quỏ trỡnh sản xuất

chưa được đầu tư đồng bộ, đặc biệt ngay từ

khi thiết kế cỏc nhà mỏy chế biến tinh bột

sắn (CBTBS) nờn dẫn đến cỏc vấn đề về ụ nhiễm mụi trường Kết quả kiểm tra và đỏnh giỏ mức độ ụ nhiễm mụi trường do ảnh hưởng của hoạt động sản xuất CBTBS tại một số nhà mỏy nằm trờn địa bàn cỏc tỉnh Đắk N ụng, Đắk Lắk, N ghệ An, N inh Bỡnh, Yờn Bỏi đều cho thấy quỏ trỡnh sản xuất đó thải ra khúi bụi khụng được xử lý, phế thải rắn gõy mựi hụi thối, hệ thống xử

lý nước thải, phế thải rắn khụng đồng bộ hoặc khụng đủ cụng xuất, cỏc chỉ tiờu lý húa sinh học đều vượt ngưỡng cho phộp, gõy ụ nhiễm nghiờm trọng mụi trường sinh thỏi xung quanh

Việc ứng dụng cụng nghệ sinh học, đặc biệt là cụng nghệ vi sinh vật trong xử lý chất thải hữu cơ làm phõn bún hữu cơ sinh học tại Việt N am đó được cỏc nhà khoa 1

Viện Mụi trường N ụng nghiệp

học quan tâm nghiên cứu trong nhiều năm

trở lại đây, trong đó ứng dụng các chế phNm

vi sinh vật trong xử lý rác thải và phế thải

nông nghiệp, công nghiệp chế biến nông

sản ở Việt N am đã được nghiên cứu và

triển khai áp dụng tương đối rộng rãi N hiều

đề tài khoa học công nghệ trọng điểm cấp

N hà nước (KHCN 07.17, KHCN 02.04,

KC.08.07, KC.04.06) đã được nghiên cứu

và ứng dụng thành công trong xử lý phế

thải hữu cơ, phế thải nhà máy chế biến mía

đường, phế thải sinh hoạt, phế thải chế biến

dứa Tuy nhiên, cho đến thời điểm hiện nay

các nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật xử lý

phế thải CBTBS làm phân bón hữu cơ sinh

học vẫn còn hạn chế

II VËt liÖu vµ ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu

1 Vật liệu nghiên cứu

Bộ giống vi sinh vật lưu giữ tại Bộ môn

Sinh học Môi trường - Viện Môi trường

N ông nghiệp

2 Phương pháp nghiên cứu

Xác định mật độ vi sinh vật (theo

phương pháp Koch): Mật độ vi sinh vật

được xác định dựa trên phương pháp nuôi

cấy trên môi trường thạch đĩa, tính số lượng

vi sinh vật trên mililit hoặc trên gam mẫu

thông qua số khuNn lạc phát triển trong các

đĩa môi trường

- Phân lập, tuyển chọn, xác định một số đặc điểm sinh học và ảnh hưởng của điều kiện nuôi cấy đến hoạt tính sinh học của các chủng vi sinh vật được xác định theo các phương pháp nghiên cứu vi sinh vật thông thường

- Hoạt tính sinh học phân giải các hợp chất hữu cơ của các chủng vi sinh vật theo phương pháp đo vòng khuyếch tán trên môi trường thạch

III KÕt qu¶ vµ th¶o luËn

1 Tuyển chọn bộ chủng vi sinh vật

a Hoạt tính và khả năng tổ hợp của

vi sinh vật:

Với mục tiêu lựa chọn được bộ chủng

vi sinh vật có khả năng chuyển hóa chất hữu cơ sử dụng xử lý chất thải chế biến tinh bột sắn làm phân bón hữu cơ sinh học, trên

cơ sở bộ chủng kế thừa các kết quả nghiên cứu thuộc đề tài cấp Nhà nước KC 02.06,

KC 04.04, dự án sản xuất thử nghiệm KC04.DA11, nhóm nghiên cứu đã xác định được 01 tổ hợp gồm 3 chủng vi sinh vật có hoạt tính chuyển hóa hợp chất hydratcacbon, phân giải Ca3(PO4)2 vàhoạt tính cố định nitơ tự do, kết quả nghiên cứu được trình bày trong bảng 1

Bảng 1 Hoạt tính sinh học và khả năng tổ hợp của các chủng vi sinh vật

Ký hiệu chủng

Hoạt tính sinh học sau 3 tháng bảo quản

Mật độ vi sinh vật sau 3 tháng bảo quản (CFU/g)

Phân giải CMC (D-d=mm)

Phân giải tinh bột (D-d=mm)

Phân giải

Ca 3 (PO 4 ) 2

(D-d=mm)

Cố định nitơ tự

do (hàm lượng etylen hình thành = µmol/ml)

SHX 02

Đơn

chủng

Hỗn hợp

45

44

38

3,65 x 108 2,36b x 108

SHV 18

Đơn

chủng

Hỗn hợp

3,87 x 108 3,98 x 108

SHV 73

Đơn

chủng

Hỗn hợp

1015

7,24 x 10 6,34 x 108

(-): Không có hoạt tính

Kết quả nghiên cứu cho thấy các

chủng vi sinh vật sử dụng trong nghiên cứu

có khả năng sinh trưởng và phát triển trong

cùng một điều kiện, không cạnh tranh và

ức chế lẫn nhau Mật độ các chủng vi sinh

vật lựa chọn trong điều kiện hỗn hợp và

riêng lẻ không có sự sai khác, sau 3 tháng

bảo quản mật độ tế bào ổn định ở mật độ >

108 CFU/g, kết quả đánh giá cũng cho thấy

hoạt tính sinh học của vi sinh vật sử dụng

trong nghiên cứu không có sự thay đổi so với ban đầu

b Phân loại các chủng vi sinh vật

Các chủng vi sinh vật sử dụng trong nghiên cứu được phân loại đến loài bằng phương pháp phân loại truyền thống kết hợp với phương pháp phân sinh học phân

tử, kết quả định danh được trình bày trong bảng 2

Bảng 2 Kết quả xác định tên và mức độ an toàn của chủng các vi sinh vật

Kết quả phân loại cho thấy các chủng vi

sinh vật lựa chọn được định tên đến loài và

không nằm trong danh mục các chủng vi

sinh vật hạn chế sử dụng của Cộng đồng

chung châu Âu

- Từ kết quả nghiên cứu trên, đề tài đã

lựa chọn chủng xạ khuNn SHV 02, chủng vi

khuNn SHV 18 và chủng vi khuNn SHV 73

làm vật liệu phục vụ cho nghiên cứu tạo chế

phNm vi sinh vật xử lý bã thải sau chế biến

tinh bột sắn làm phân bón hữu sinh học

c Một số yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng của vi sinh vật

Với mục tiêu sản xuất chế phNm vi sinh vật xử lý phế thải sau chế biến tinh bột sắn làm phân bón hữu cơ sinh học, đề tài đã tiến hành nghiên cứu một số điều kiện thích hợp cho quá trình nhân sinh khối các chủng vi sinh vật như: pH, nhiệt độ, môi trường, tỷ lệ giống cấp 1, không khí, thời gian thu sinh khối từ đó đưa ra các thông số kỹ thuật phù hợp cho quá trình nhân sinh khối các chủng vi sinh vật

Bảng 3 Điều kiện thích hợp cho quá trình nhân sinh khối các vi sinh vật

sử dụng trong xử lý nhanh phế thải chăn nuôi

Thông số kỹ thuật Chủng vi sinh vật

Chủng SHX 02 Chủng SHV 18 Chủng SHV 73

Môi trường nhân sinh khối* SX1 SX1 SX2, SX3

Lưu lượng cấp khí (dm3 không

(*) chú thích:

Bột nấm men: 10 g

K 2 HPO 4 : 0,2 g

Nước sạch: 1000 ml

Nước chiết giá: 40 g

Bột nấm men: 5 g Nước sạch: 1000 ml

Pepton: 20 g Bột nấm men: 10 g

Nước sạch: 1000 ml

Bảng 4 Mật độ và hoạt tính sinh học của các chủng VSV sau nhân sinh khối

Tên loài Mật độ (CFU/ml) Hoạt tính sinh học chính

Streptomyces griseorubens 3,28x108 45 mm

Bacillus polyfermenticus 8,24x109 22 mm

Azotobacter beijerinckii 5,26x109 1020 µmol/ml)

Số liệu kiểm tra chất lượng dịch sinh khối vi sinh vật trình bày bảng 4 cho thấy mật

độ các chủng vi sinh vật sử dụng trong nghiên cứu đạt 108-109 CFU/ml, hoạt tính sinh học không thay đổi so với giống gốc, kết quả là các thông số kỹ thuật đã được nghiên cứu phù hợp cho quá trình nhân sinh khối các chủng vi sinh vật trong sản xuất chế phNm quy

mô phòng thí nghiệm

IV KÕt luËn

1 Đã xác định được 01 tổ hợp gồm 03 chủng vi sinh vật có hoạt tính phân giải hợp chất cacbonhydrat (xenluloza, tinh bột), phân giải photphat khó tan, cố định nitơ tự do sử dụng trong sản xuất chế phNm VSV xử lý phế thải chế biến tinh bột sắn dạng rắn làm phân bón hữu cơ sinh học

2 Các chủng vi sinh vật sử dụng trong nghiên cứu được định tên đến loài, không nằm trong danh mục các vi sinh vật hạn chế sử dụng (theo Cộng đồng chung châu Âu) và đảm bảo mức độ an toàn sinh học cấp độ 2

3 Đã xác định được một số thông số kỹ thuật phù hợp với quá trình nhân sinh khối các chủng vi sinh vật sử dụng trong nghiên cứu: pH, nhiệt độ, môi trường, tỷ lệ giống cấp

1, không khí, thời gian thu sinh khối kết quả kiểm tra chất lượng dịch sinh khối vi sinh vật cho thấy mật độ các chủng vi sinh vật sử dụng trong nghiên cứu đạt 108-109 CFU/ml, hoạt tính sinh học không thay đổi so với giống gốc

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Đặng Thị Thu, 1995 Làm giàu protein cho bột sắn sống bằng phương pháp lên men trên môi trường rắn dùng làm thức ăn cho gia súc Tạp chí Khoa học và công nghệ

Tập XXXIII-1995-1, Trung tâm khoa học tự nhiên và công nghệ Quốc gia, tr.1- 4

2 Lê Văn Nhương và CTV, 1998: Báo cáo tổng kết đề tài khoa học cấp nhà nước

“Nghiên cứu và áp dụng công nghệ sinh học trong sản xuất phân bón vi sinh-hữu cơ

từ nguồn phế thải hữu cơ rắn” Mã số KHCN 02-04 giai đoạn 1996-1998

3 Phạm Văn Toản và CT, 2004: Eghiên cứu sản xuất và ứng dụng chế phGm vi sinh vật trong xử lý nguyên liệu và phế thải giàu hợp chất cacbon làm phân bón hữu cơ sinh học Hội nghị khoa học Ban đất, phân bón và hệ thống nông nghiệp - Bộ Nông nghiệp

& PTNT Nha Trang 8/2004

4 Coughlan, M and Mayre F, 1998 Cellulose decomposing bacteria and their enzyme

system The procayotes, chapter 20, 460 - 502

5 Guerra EB, Stamford TLM, de Medeiros RB, de Freitas CP, Maia SR, Cavalcante

ML Protein enrichment of pineapple waste for animal feeds Food Nutr

Bull.;8(1):77-80 1986

Người phản biện:

TS Nguyễn Hồng Sơn