Đánh giá ảnh hưởng của chất nền sử dụng để nuôi ruồi lính đen (hermetia illucens linnaeus, 1758) đến thành phần vi sinh vật trong phân thải của chúng

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC ---***--- KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT NỀN SỬ DỤNG ĐỂ NUÔI RUỒI LÍNH ĐEN Hermetia illucens Linnae

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

-*** -

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT NỀN

SỬ DỤNG ĐỂ NUÔI RUỒI LÍNH ĐEN

(Hermetia illucens Linnaeus, 1758) ĐẾN

THÀNH PHẦN VI SINH VẬT TRONG

PHÂN THẢI CỦA CHÚNG

HÀ NỘI - 2022

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

-*** -

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT NỀN

SỬ DỤNG ĐỂ NUÔI RUỒI LÍNH ĐEN

(Hermetia illucens Linnaeus, 1758) ĐẾN

THÀNH PHẦN VI SINH VẬT TRONG

PHÂN THẢI CỦA CHÚNG

Sinh viên thực hiện

Khóa

Ngành

Giảng viên hướng dẫn

: NGUYỄN THỊ THU HẬU : 63

: Công nghệ sinh học : TS NGUYỄN THỊ NHIÊN

TS TRƯƠNG QUANG LÂM

HÀ NỘI - 2022

i

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

LỜI CAM ĐOAN iv

LỜI CẢM ƠN v

DANH MỤC HÌNH ẢNH vi

DANH MỤC BẢNG BIỂU vii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT viii

TÓM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ix

PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.2 MỤC ĐÍCH VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2

1.2.1 Mục đích nghiên cứu 2

1.2.2 Nội dung nghiên cứu 3

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

2.1 RUỒI LÍNH ĐEN 4

2.1.1 Ruồi Lính đen trưởng thành 4

2.1.2 Trứng ruồi Lính đen 5

2.1.3 Ấu trùng ruồi Lính đen 5

2.1.4 Nhộng của ruồi Lính đen 6

2.1.2 Ứng dụng của ruồi lính đen 7

2.1.2.1 Sử dụng ấu trùng ruồi Lính đen làm thức ăn chăn nuôi 7

2.1.2.2 Sử dụng ấu trùng ruồi Lính đen làm nguyên liệu trong công nghiệp và dược phẩm 8

2.1.2.3 Sử dụng chất thải trong chăn nuôi ruồi Lính đen làm phân bón hữu cơ 9

2.1.2.4 Sử dụng ấu trùng ruồi Lính đen để phân hủy rác thải 10

2.1.2.4.1 Hệ vi sinh vật đường ruột chủ yếu giúp ruồi Lính đen phân giải chất thải hữu cơ 10

2.1.2.4.2 Khả năng phân giải phân động vật, gia súc gia cầm 10

2.1.2.4.3 Khả năng phân giải các chất thải hữu cơ khác 12

ii

2.2 MỘT SỐ VI SINH VẬT 13

2.2.1 Chi vi khuẩn 13

2.2.1.1 Bacillus spp 13

2.2.1.2 Clostridium spp 15

2.2.1.3 Streptococcus spp 16

2.2.1.4 Enterobacter spp 17

2.2.1.5 Pseudomonas spp 18

2.2.1.6 Ruminococcus spp 19

2.2.2 Chi nấm mốc phân giải chất hữu cơ 20

2.2.2.1 Aspergillus spp 20

2.2.2.2 Rhizopus spp 21

2.2.2.3 Trichoderma spp 23

2.2.2.4 Chrysosporium spp 24

2.2.3 Chi nấm men 24

2.2.3.1 Candida spp 24

2.2.3.2 Endomycopsis spp 25

2.2.3.3 Saccharomyces spp 26

PHẦN 3 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28

3.1 VẬT LIỆU 28

3.1.1 Đối tượng nghiên cứu 28

3.1.2 Hóa chất 28

3.1.3 Dụng cụ 29

3.1.4 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 30

3.1.4.1 Địa điểm thực hiện 30

3.1.4.2 Thời gian nghiên cứu 30

3.2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30

3.2.1 Thu mẫu 30

3.2.2 Phân tích hệ vi sinh vật 33

3.2.2.1 Pha loãng mẫu phân và đất 33

3.2.2.2 Phương pháp phân tích vi sinh 33

iii

3.2.2.3 Phương pháp đến khuẩn lạc 36

3.2.3 Phương pháp xử lý số liệu 36

PHẦN 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 37

4.1 THÀNH PHẦN VI SINH VẬT CÓ MẶT TRONG PHÂN RUỒI LÍNH ĐEN KHI NUÔI TRÊN 3 LOẠI CHẤT NỀN 37

4.2 VI SINH VẬT XUẤT HIỆN TRONG ĐẤT QUANH KHU NUÔI RUỒI LÍNH ĐEN 42

4.3 TÁC ĐỘNG CỦA CHẤT NỀN SỬ DỤNG ĐỂ NUÔI RUỒI LÍNH ĐEN ĐẾN THÀNH PHÂN VI SINH VẬT TRONG PHÂN THẢI CỦA CHÚNG 44

PHẦN 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 49

5.1 KẾT LUẬN 49

5.2 KIẾN NGHỊ 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO 50

MỘT SỐ HÌNH ẢNH 56

iv

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan,

Các số liệu mà tôi thu thập trong quá trình thực tập là do tôi trực tiếp theo dõi, ghi chép và thu thập

Các số liệu thu thập là trung thực, khách quan và chưa được công bố ở bất

kỳ báo cáo nào trước đó

Các trích dẫn trong báo cáo là có nguồn gốc cụ thể rõ ràng, chính xác

Hà Nội, ngày 02 tháng 09 năm 2022

Sinh viên

NGUYỄN THỊ THU HẬU

giúp đỡ, hướng dẫn và tạo điều kiện để tôi hoàn thành tốt nhất đề tài khóa luận tốt nghiệp

Trong suốt quá trình thực hiện đề tài tốt nghiệp, tôi đã nhận được sự dạy

bảo tận tình từ thầy cô giáo trong nhà trường Qua đây tôi xin chân thành cảm

ơn các thầy cô và cán bộ làm việc tại Bộ môn Công nghệ sinh học Động vật cùng toàn thể ban chủ nhiệm khoa, các thầy cô giáo trong Khoa Công nghệ sinh học, Học viện Nông nghiệp Việt Nam

Tôi xin cảm ơn các anh chị cán bộ tại phòng thí nghiệm Bộ môn Vi sinh vật, Khoa Tài nguyên và Môi trườnghọc đã tận tình giúp đỡ để tôi có thể hoàn thành khóa luận tốt nghiệp

Tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè đã giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình thực tập khóa luận

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 02 tháng 09 năm 2022

Sinh viên

NGUYỄN THỊ THU HẬU

vi

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1 Ruồi Lính đen trưởng thành 4

Hình 2.2 Trứng ruồi Lính đen 5

Hình 2.3 Ấu trùng ruồi Lính đen 6

Hình 2.4 Ruồi Lính đen ở giai đoạn nhộng 6

Hình 2.5 Hình thái Bacillus spp nhuộm gram dưới kính hiển vi 14

Hình 2.6 Hình thái Clostridium spp dưới kính hiển vi 16

Hình 2.7 Hình thái Streptococcus spp dưới kính hiển vi 17

Hình 2.8 Hình thái Enterobacter spp dưới kính hiển vi 18

Hình 2.9 Hình thái Pseudomonas spp dưới kính hiển vi 19

Hình 2.10 Hình thái Ruminococcus spp dưới kính hiển vi 19

Hình 2.11 Hình thái Aspergillus spp dưới kính hiển vi 21

Hình 2.12 Hình thái Rhizopus spp dưới kính hiển vi 22

Hình 2.13 Hình thái nấm Trichoderma spp trên môi trường PDA, dưới kính hiển vi 23

Hình 2.14 Hình thái Chrysosporium spp dưới kính hiển vi 24

Hình 2.15 Hình thái Candida spp nhuộm gram dưới kính hiển vi 25

Hình 2.16 Hình thái Endomycopsis spp dưới kính hiển vi 26

Hình 2.17 Hình thái Saccharomyces spp dưới kính hiển vi 27

vii

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1 Hóa chất được sử dụng trong nghiên cứu 28 Bảng 3.2 Dụng cụ được sử dụng trong nghiên cứu 29 Bảng 3.3 Mô tả 3 loại chất nền 31 Bảng 3.4 Mẫu phân thải từ ruồi Lính đen thu ở 3 loại chất nền nuôi khác nhau trong phòng thí nghiệm 32 Bảng 3.5 Mẫu phân thải từ ruồi Lính đen thu ở các địa phương 32 Bảng 3.6 Mẫu đất tại khu nuôi ruồi Lính đen thu ở các địa phương 32 Bảng 3.7 Các phương pháp, tiêu chuẩn được sử dụng để phát hiện và định lượng từng chi vi sinh vật 33 Bảng 4.1 Mật độ của các chi vi sinh vật trong phân thải từ ruồi Lính đen được nuôi trên 3 loại chất nền khác nhau (trong điều kiện phòng thí phòng) 37 Bảng 4.2 Mật độ của các chi vi sinh vật trong phân thải từ ruồi Lính đen được nuôi trên 3 loại chất nền khác nhau (trong điều kiện thực tế) 39 Bảng 4.3 Mật độ vi sinh vật trong đất tại địa điểm thu mẫu nghiên cứu* 42 Biểu đồ 4.1 Mật độ các chi vi sinh vật ở các mẫu phân và đất sử dụng phế thải trong chăn nuôi làm chất nền nuôi ruồi Lính đen 44 Biểu đồ 4.2 Mật độ các chi vi sinh vật ở các mẫu phân và đất sử dụng phế thải trong trồng trọt làm chất nền nuôi ruồi Lính đen 45 Biểu đồ 4.3 Mật độ các chi vi sinh vật ở các mẫu phân và đất sử dụng phế thải trong chế biến thủy sản làm chất nền nuôi ruồi Lính đen 46

: Kali : Photpho : Carbon : Hydro : Oxy : Gram : Đơn vị hình thành khuẩn lạc

: Đơn vị hình thành khuẩn lạc trên gram : Kilogram

: Met : Giờ : Tổ chức Côn trùng học Quốc tế (International Platform of Insects for Food and Feed)

ix

TÓM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Tên khóa luận: Đánh giá ảnh hưởng của chất nền sử dụng để nuôi ruồi Lính đen

(Hermetia illucens Linnaeus, 1758) đến thành phần vi sinh vật trong phân thải của chúng

Giảng viên hướng dẫn : TS NGUYỄN THỊ NHIÊN

TS TRƯƠNG QUANG LÂM

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THỊ THU HẬU

Chuyên ngành: Công nghệ sinh học

TÓM TẮT BÁO CÁO

Mục đích nghiên cứu:

1 Đánh giá ảnh hưởng của các chất nền (phế thải trong trồng trọt, chăn nuôi, chế biến thủy sản) sử dụng để nuôi ruồi Lính đen đến thành phần vi sinh vật trong phân thải của chúng

2 Đánh giá tác động của một số chi vi sinh vật trong phân thải ruồi Lính đen đến thành phần vi sinh vật hoại sinh bản địa ở một số địa phương tại Việt Nam

Phương pháp nghiên cứu:

1 Phương pháp thu mẫu

2 Pha loãng mẫu phân và đất

3 Phương pháp phân tích vi sinh

4 Phương pháp đến khuẩn lạc

5 Phương pháp xử lý số liệu

Kết quả nghiên cứu:

Trong phân thải ruồi Lính đen ở tất cả các nghiệm thức nuôi trong phòng thí nghiệm có sự có mặt của hầu hết các nhóm vi sinh vật hoại sinh: Các chi vi

khuẩn: Bacillus spp., Clostridium spp., Streptococcus spp., Enterobacter spp.,

Pseudomonas spp., Ruminococcus spp.; các chi nấm mốc phân giải chất hữu cơ: Aspergillus spp., Rhizopus spp., Chrysosporium spp.; các chi nấm men: Candida

spp., Endomycopsis spp., Saccharomyces spp

Chỉ có duy nhất Trichoderma spp thuộc chi nấm mốc phân giải chất hữu

cơ không xuất hiện ở bất cứ nghiệm thức nào

x

Trong phân thải ruồi Lính đen ở tất cả các nghiệm thức thu ngoài phòng thí nghiệm có đều xuất hiện tất cả chi vi khuẩn và nấm men Riêng chi nấm mốc

Trichoderma spp chỉ được phát hiện trong mẫu phân thải thu tại Cần Thơ Ở tất

cả các mẫu phân được phân tích đều phát hiện mật độ Bacillus spp và

Enterobacter spp cao nhất

Trong các mẫu đất quanh khu nuôi ruồi Lính đen được phân tích có 4 chi vi

khuẩn có mặt ở tất cả các mẫu là Bacillus spp., Clostridium spp., Streptococcus spp., Enterobacter spp Chi Pseudomonas spp không xuất hiện ở mẫu đất xung quanh khu nuôi tại Đồng Nai, Ruminococcus spp không xuất hiện ở mẫu đất trong

khu nuôi tại Cần Thơ Tất cả các chi nấm mốc phân giải chất hữu cơ và nấm men đều có mặt ở tất cả các mẫu đất tại Đồng Nai, Cần Thơ và Sơn La

Vi sinh vật trong phân thải từ ruồi Lính đen không có tác động rõ ràng đến thành phần vi sinh vật hoại sinh bản địa ở một số địa phương tại Việt Nam (Đồng Nai, Cần Thơ, Sơn La)

Kết luận:

Nghiên cứu đã xác định được sự có mặt và mật độ một số chi vi sinh vật trong phân thải từ ruồi Lính đen thu trong điều kiện phòng thí nghiệm và ngoài môi trường tự nhiên

Các chất nền (phế thải trong trồng trọt, chăn nuôi, chế biến thủy sản) sử dụng để nuôi ruồi Lính đen có ảnh hưởng đến thành phần vi sinh vật trong phân thải của chúng

Vi sinh vật trong phân thải từ ruồi Lính đen không có tác động rõ ràng đến thành phần vi sinh vật hoại sinh bản địa ở một số địa phương tại Việt Nam (Đồng Nai, Cần Thơ, Sơn La)

ở nhiều nước trên thế giới Theo Tổ chức Côn trùng học quốc tế (IPIFF) (2019) côn trùng có thể được sử dụng tới 40% trong khẩu phần của cá và tới 30% trong khẩu phần ăn của gà

Các loài côn trùng đã được chứng minh là cung cấp protein có giá trị cao dùng làm thực phẩm hoặc thức ăn chăn nuôi gồm sâu bột, dọ cánh cứng, dế và ruồi Lính đen

Ruồi Lính đen (Hermetia illucens Linnaeus 1758) thuộc họ ruồi đen

(Stratiomyidae) có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới và nơi có nhiệt độ

ấm thuộc châu Mỹ Ruồi Lính đen trưởng thành thường không ăn thức ăn (mà chủ yếu phụ thuộc vào lượng chất béo dự trữ ở giai đoạn ấu trùng) và không mang các mầm bệnh Ruồi trưởng thành cũng không bị thu hút bởi nơi ở của con người hay các loại thực phẩm và cũng được coi là loài không gây hại

Nhưng ở một số quốc gia, việc sử dụng côn trùng làm thức ăn chăn nuôi cũng bị hạn chế do tiềm ẩn nhiều nguy cơ gây bệnh Sử dụng côn trùng làm thức

ăn cho động vật nhai lại bị cấm trên toàn thế giới do nguy cơ truyền lây bệnh ở

bò điên Ở châu Âu, côn trùng chưa được phép sử dụng làm thức ăn cho gia cầm

và heo do lo ngại dịch bệnh có thể truyền lây khi sử dụng côn trùng nuôi trên chất nền có nguồn gốc động vật (Commission Regulation (EU) No 56/2013, IPIFF, 2019) Một đánh giá gần đây của Garofalo kết luận rằng côn trùng ăn được là vật trung gian truyền bệnh do một số loài vi sinh vật có trong ruột hoặc trên da của chúng (Garofalo & cs., 2019) Hiện tại, các chất gây hại hoặc thậm chí là mầm bệnh cho con người đã được phát hiện ở côn trùng ăn được

2

Vi sinh vật trong phân thải của côn trùng nói chung và ruồi Lính đen nói riêng không chỉ ảnh hưởng đến sinh vật tiêu thụ nó mà còn có thể ảnh hưởng tới môi trường đất Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng ấu trùng ruồi Lính đen có khả năng kháng khuẩn, kháng nấm tốt Ở khía cạnh tích cực nó là tốt đối với kiểm soát sự ô nhiễm nhưng đồng thời các chất nền là sản phẩm trong quá trình chăn nuôi ruồi Lính đen có thể chứa các chất kháng sinh, khi được sử dụng làm phân bón và thức ăn chăn nuôi sẽ rất có thể gây ra các ảnh hưởng đối với quần thể vi sinh vật bao gồm cả những loài có lợi và có hại trong môi trường đất, nước tại các vùng sản xuất nông nghiệp Một số nhóm vi sinh vật phổ biến trong đất như

nhóm vi khuẩn (Bacillus spp., Clostridium spp., Streptococcus spp.,

Enterobacter spp., Pseudomonas spp., Ruminococcus spp.,), nhóm nấm mốc

phân giải chất hữu cơ (Aspergillus spp., Rhizopus spp., Trichoderma spp.,

Chrysosporium spp.,); nhóm nấm men (Candida spp., Endomycopsis spp., Saccharomyces spp.,)

Do đó, để có xác định được loài côn trùng thích hợp cho sản xuất thức ăn chăn nuôi hay sử dụng phụ phẩm của chúng làm phân bón cho cây trồng cần tìm hiểu rõ về vi sinh vật có mặt trong quá trình nuôi và phân thải Đây cũng là yếu

tố then chốt để thực hiện các chiến lược phòng ngừa hoặc kiểm soát và quản lý rủi ro vi sinh

Xuất phát từ thực tế này, tôi tiến hành thực hiện đề tài “Đánh giá ảnh

hưởng của chất nền sử dụng để nuôi ruồi Lính đen (Hermetia illucens

Linnaeus, 1758) đến thành phần vi sinh vật trong phân thải của chúng” 1.2 MỤC ĐÍCH VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

1.2.1 Mục đích nghiên cứu

- Đánh giá ảnh hưởng của các chất nền (phế thải trong trồng trọt, chăn nuôi, chế biến thủy sản) sử dụng để nuôi ruồi Lính đen đến thành phần vi sinh vật trong phân thải của chúng

3

- Đánh giá tác động của một số chi vi sinh vật trong phân thải từ ấu trùng ruồi Lính đen đến thành phần vi sinh vật hoại sinh bản địa ở một số địa phương tại Việt Nam (Đồng Nai, Cần Thơ, Sơn La)

1.2.2 Nội dung nghiên cứu

- Phân tích các chi vi sinh vật trong phân thải ruồi Lính đen sau khi được nuôi trên ba loại chất nền (phế thải trong trồng trọt, chăn nuôi, chế biến thủy sản)

- Phân tích các chi vi sinh vật trong phân thải và đất nuôi ruồi Lính đen ở

ba địa phương Đồng Nai, Cần Thơ và Sơn La

4

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 RUỒI LÍNH ĐEN

Ruồi Lính đen, tên khoa học là Hermetia illucens (L.) (Diptera:

Stratiomyidae), là một loài côn trùng thuộc lớp Hexapoda, có nguồn gốc từ nam

Mỹ Latinh Nhưng đến nay, loài này đã được ghi nhận ở hầu khắp các châu lục, trong đó có Việt Nam

2.1.1 Ruồi Lính đen trưởng thành

Ruồi Lính đen trưởng thành thường không ăn, chúng sử dụng chất dự trữ trong cơ thể từ giai đoạn ấu trùng Tuy nhiên, khi được ăn thêm bằng nước đường thời gian sống của trưởng thành dài hơn so với không được ăn thêm Nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng là yếu tố chính tác động đến tuổi thọ, khả năng kết đôi giao phối và đẻ trứng của trưởng thành Trưởng thành cái thường đẻ trứng vào ngày thứ 2 – 3 sau khi giao phối, trứng thường được đẻ ở những chỗ khô gần nơi các chất thải hữu cơ đang phân hủy Mỗi trưởng thành cái có thể đẻ 236 – 1088 trứng, trung bình 500 – 900 trứng tùy thuộc vào nguồn thức ăn (Newton

& cs., 2005) Ở khoảng nhiệt độ khá thấp 12 – 19˚C, trưởng thành vẫn có khả năng vũ hóa và đẻ trứng (Holmes & cs., 2016)

Hình 2.1 Ruồi Lính đen trưởng thành

5

2.1.2 Trứng ruồi Lính đen

Thời gian phát triển của trứng trong khoảng từ 4 – 5 ngày ở nhiệt độ phòng Trước khi nở khoảng 2 giờ, trứng sẽ mềm và chuyển màu trong mờ (May, 1961) Holmes & cs, (2016) đã thí nghiệm sự phát triển của trứng ruồi Lính đen

ở 3 mức nhiệt độ là 12, 16 và 19˚C Kết quả đã cho thấy, trứng Ruồi Lính đen vẫn phát triển ở khoảng nhiệt độ thí nghiệm Ở khoảng nhiệt độ 12 – 16˚C, thời gian phát triển của trứng tới 15 ngày Khi nhiệt độ tăng lên 16 – 19˚C thì thời gian phát triển của trứng ngắn hơn rất nhiều (chỉ còn 7,75 ngày)

Hình 2.2 Trứng ruồi Lính đen

2.1.3 Ấu trùng ruồi Lính đen

Ấu trùng ruồi Lính đen có 5 tuổi, tùy thuộc vào nhiệt độ, thời gian phát triển của ấu trùng dài ngắn khác nhau 27˚C được xem là điều kiện nhiệt độ thích hợp cho ấu trùng phát triển Ở khoảng nhiệt độ 27 – 28˚C, thời gian phát triển của ấu trùng khá biến động, phụ thuộc nhiều vào nguồn thức ăn (22,5 – 34,0 ngày) Khi nuôi ruồi Lính đen ở 9 mức nhiệt độ ổn định từ 10 đến 42˚C trên

2 nguồn thức ăn là thân cây ngũ cốc có bổ sung bã bia và không bổ sung bã bia, Chia và cs (2018) đã xác định được giới hạn nhiệt độ trên cho ấu trùng có thể phát triển được là 37,2 ± 0,3˚C, khởi điểm phát dục lần lượt là 11,7 – 12,3˚C và 10,4 – 11,7˚C tương ứng với nguồn thức ăn có và không có bã bia bổ sung Tổng nhiệt độ hữu hiệu giai đoạn trước trưởng thành tương ứng là 250 ± 25˚C

6

và 333 ± 51˚C Một nghiên cứu khác của Holmes & cs., (2016) lại cho rằng khởi điểm phát dục của ấu trùng ruồi Lính đen dao động 16 – 19˚C khi nuôi ruồi Lính đen trên nguồn thức ăn khác

Hình 2.3 Ấu trùng ruồi Lính đen

2.1.4 Nhộng của ruồi Lính đen

Giai đoạn nhộng có thể kéo dài 6 – 14 ngày tùy thuộc vào nhiệt độ, ở điều kiện nhiệt độ thích hợp, thời gian nhộng khoảng 7 ngày Giới hạn nhiệt độ trên

để nhộng phát triển khá cao (44,0 ± 2,3˚C) (Chia & cs., 2018)

Hình 2.4 Ruồi Lính đen ở giai đoạn nhộng

7

2.1.2 Ứng dụng của ruồi lính đen

2.1.2.1 Sử dụng ấu trùng ruồi Lính đen làm thức ăn chăn nuôi

Ở một số nước trên thế giới, ấu trùng ruồi Lính đen được thêm vào thức

ăn chăn nuôi gia súc gia cầm để thay thế một phần cho ngô hoặc đậu tương Thí nghiệm của Cullere chứng minh rằng khi chim cút được nuôi bằng ấu trùng ruồi Lính đen ở 2 tỷ lệ khác nhau và đối chứng là chim cút không ăn ấu trùng ruồi Lính đen đã không cho thấy sự khác biệt nào về trọng lượng thịt và sản lượng thu hoạch, đồng thời không có sự sai khác về cảm quan, mùi vị, sự oxy hóa hay thành phần cholesterol so với đối chứng Chim cút được ăn ấu trùng ruồi Lính đen đã tăng hàm lượng acid amin như aspartic, glutamic, alanine serine, tyrosine

và threonine trong thịt dẫn đến nâng cao giá trị dinh dưỡng Nhưng lượng chất béo bão hòa và không bão hòa đơn không mong muốn lại có chiều hướng tăng trong nhóm chim cút được ăn ấu trùng ruồi Lính đen (Cullere & cs., 2017) Ảnh hưởng của thức ăn có ấu trùng ruồi Lính đen đã tác động tương tự đến gà nuôi

Để giảm thiểu chất béo không mong muốn nói trên, tác giả đã khử chất béo trước khi sử dụng ấu trùng ruồi Lính đen làm thức ăn chăn nuôi gia cầm, bằng phương pháp này tác giả kết luận ấu trùng ruồi Lính đen là không chỉ là nguồn protein tiềm năng mà là nguồn thức ăn an toàn cho gia cầm (Schiavone & cs., 2017) Một số nghiên cứu khác sử dụng 50% ấu trùng ruồi Lính đen và toàn phần ấu trùng ruồi Lính đen thay thế cho cám đậu tương trong chăn nuôi gà đẻ

đã không cho thấy có tác động nào khác thường về sức khỏe hay hành vi của gà, chỉ có rất ít hoặc không có ảnh hưởng đến trứng của chúng Khi gà đẻ được ăn

ấu trùng ruồi Lính đen chúng có xu hướng thích thú, tăng cường tìm kiếm ấu trùng ruồi Lính đen hơn là ăn cám đã được để sẵn (Ruhnke & cs., 2017)

Ấu trùng ruồi Lính đen được xem như một phần thức ăn thay thế cho cá (loại cá ăn thịt) và động vật bởi sự dồi dào protein và các acid amin (Lê Đức Ngoan & cs., 2021) Nguyễn Phú Hòa & Nguyễn Văn Dũng (2016) đã thực hiện nghiên cứu đánh giá khả năng sử dụng tiền nhộng và bột tiền nhộng từ ruồi Lính

8

đen làm thức ăn cho cá lóc bông bột nhộng ruồi lính đen thay thế bột cá trong khẩu phần thức ăn cho cá ở mức 30% có thể giúp cá tăng khối lượng tốt, giảm

hệ số thức ăn, có hiệu quả kinh tế và không làm ảnh hưởng đến chất lượng cơ

thịt cá Thí nghiệm trên cá hồi vân Oncorhynchus mykiss đã không cho thấy sự

khác biệt về sinh trưởng, tốc độ phát triển hay cảm quan khi phân tích cá phi lê giữa cá được ăn bằng thức ăn có ấu trùng ruồi Lính đen và cá được ăn cám bình thường (Sealey & cs., 2011) Theo Rena & cs (2017), để ấu trùng ruồi Lính đen trở thành thức ăn an toàn, không có những những tác động không mong muốn lên sinh lý hay chất lượng phi lê của cá hồi vân thì cần phải khử chất béo của ấu trùng đến 40% và khi khử lượng chất béo này, chất béo mong muốn không bão hòa đa phân tử cũng giảm theo Nhưng sự tồn tại của chất béo không mong muốn trên trong ấu trùng ruồi Lính đen còn thấp hơn nhiều so với ấu trùng hay trưởng thành của một số loài dùng làm thức ăn chăn nuôi hay thức ăn khác như dòi của ruồi nhà, sâu quy hay dế Sự giàu chất béo trong ấu trùng ruồi Lính đen

có thể khắc phục được khi thay đổi nguồn thức ăn trong chăn nuôi ruồi Lính đen hay khử chất béo trước khi sử dụng chúng làm thức ăn chăn nuôi (Barroso & cs., 2017) Các thí nghiệm khác sử dụng ấu trùng ruồi Lính đen làm thức ăn trên cá

chép Cyprinus carpio, cá bơn Psetta maxima, cá trê phi Clarias gariepinus, các

tác giả đều nhận định có thể sử dụng ấu trùng ruồi Lính đen như một nguồn thức

ăn thay thế một phần hay toàn phần cho các động vật dưới nước kể cả động vật không xương sống như tôm

2.1.2.2 Sử dụng ấu trùng ruồi Lính đen làm nguyên liệu trong công nghiệp

và dược phẩm

Chất béo có trong ấu trùng ruồi Lính đen phụ thuộc vào nguồn chất thải

mà chúng ăn vào ở giai đoạn ấu trùng Lượng chất béo này được đánh giá cao hơn lượng chất béo ở ấu trùng của nhiều loài côn trùng hay đậu tương và cá, chúng phù hợp cho việc chế biến dầu máy, xăng sinh học Ấu trùng ruồi Lính đen được ăn bằng phân bò, phân gà, phân lợn thì cứ 1kg phân chiết xuất tương ứng được 95,5; 60,4 và 38,2g xăng tương ứng 30,1; 29,1 và 29,9% sinh khối

9

của ấu trùng (Canakci & Sanli, 2008) Nghiên cứu của Zheng & cs., (2012) và

Li & cs., (2011) cho thấy rằng dầu máy sinh học được chuyển hóa từ chất béo của ấu trùng ruồi Lính đen đáp ứng căn bản tiêu chuẩn dầu máy sinh học của EU khi ấu trùng sử dụng phân gà, phân bò, phân lợn, thức ăn thừa từ khách sạn, chất thải nhà bếp hay rơm làm thức ăn

Ngoài lượng protein và lipit dồi dào, ấu trùng hay tiền nhộng ruồi Lính đen còn sở hữu nguồn khoáng chất quý giá, những khoáng chất phục vụ cho việc chiết xuất chất kháng khuẩn, chitin và chitosan Chất kháng khuẩn được chiết xuất từ ấu trùng ruồi Lính đen có tác dụng kháng nhiều loại vi khuẩn gram

dương kể cả vi khuẩn tụ cầu vàng Staphylococcus aureus Trong điều kiện tự

nhiên, các chất kháng khuẩn này được đánh giá là có hiệu lực cao hơn so với chất kháng khuẩn phổ rộng phổ biến Đồng thời chúng cũng có độ bền về nhiệt hơn so các chất kháng khuẩn được chiết xuất từ các loài côn trùng khác Thời gian gần đây, lớp vỏ nhộng của ruồi Lính đen được sử dụng để sản xuất chitosan

Tỷ lệ chiết xuất chitin và chitosan biến động tương ứng là 12,3 – 14,3% và 83,2 – 86,3% với tỷ lệ acetyl hóa của chitosan là 82,6% Đối với trưởng thành và ấu trùng ruồi Lính đen chỉ số kết tinh của chitin lần lượt là 24,9 và 35%, chỉ số này thấp hơn nhiều so với một số côn trùng khác và đây chính là ưu điểm vượt trội của loài, mở ra một nguồn chất dẻo sinh học mới phục vụ nhiều ngành công nghiệp khác nhau như dệt may, sản xuất giấy, nông lâm nghiệp, dược phẩm, bảo

vệ môi trường và một số lĩnh vực khác (Wasko & cs., 2016)

Như vậy, nguồn chất béo, chất kháng sinh và chitin từ ruồi Lính đen rất

có giá trị và chúng rất có thể là những nguồn nguyên nhiên liệu sinh học trong tương lai

2.1.2.3 Sử dụng chất thải trong chăn nuôi ruồi Lính đen làm phân bón hữu cơ

Phần thức ăn thừa trong hoạt động sống của ruồi Lính đen và phân của ruồi Lính đen trên nguồn rác thải hữu cơ, đặc biệt là phân động vật được đánh giá là an toàn và đáp ứng đủ các tiêu chuẩn của phân bón hữu, các phân này còn

10

phù hợp cho cả những vùng đất nghèo dinh dưỡng hay đất cát Sau khi phân giải thức ăn, phân của ấu trùng ruồi Lính đen vẫn còn chứa tới 71,9% chất hữu cơ, trong đó hàm lượng dinh dưỡng tổng số là 8,76% (N + P2O5 + K2O) với độ pH

là 7,3 Trong phân của ấu trùng ruồi Lính đen, các kim loại nặng (trừ sắt) giảm đáng kể, lượng vi sinh vật có hại giảm đi rất nhiều lần so với phân không được phân giải bằng ấu trùng ruồi Lính đen, phân không còn mùi hôi thối khó chịu (Beskin & cs., 2018)

2.1.2.4 Sử dụng ấu trùng ruồi Lính đen để phân hủy rác thải

2.1.2.4.1 Hệ vi sinh vật đường ruột chủ yếu giúp ruồi Lính đen phân giải chất thải hữu cơ

Một số nghiên cứu cho thấy rằng, tuyến nước bọt và hệ enzym ở đường

ruột của ruồi Lính đen hoạt động mạnh hơn khá nhiều so với ruồi nhà Musca

domestica (Sheppard & cs., 2002) Trong số những enzym tiêu hóa, Trypsin là

enzym đóng vai trò quyết định đến khả năng tiêu hóa và phân giải các chất thải hữu cơ Thêm vào đó hệ vi sinh vật đường ruột (bao gồm nấm, vi khuẩn) của ấu trùng cũng đóng vai trò quan trọng trong việc phân giải chất thải hữu cơ Hệ vi

sinh vật đa dạng và phong phú này phải kể đến các vi khuẩn như Actinobacteria,

Bacteroidetes, Proteobacteria, Firmicutes, Fusobacteria, và nấm các loại như Pichia, Geotrichum, Rhodotorula, Trichosporon, đặc biệt là vi khuẩn Actinobacteria và nấm Trichosporon (Bonelli & cs., 2019) Chính nhờ có hệ

enzyme phong phú và hệ vi sinh vật hoạt động mạnh mà ấu trùng ruồi Lính đen

có thể phân giải đa dạng các loại chất hữu cơ chứa hàm lượng lớn protein (20 – 70%), amino acid (30 – 60%), chất béo (10 – 50%) và đường (2 – 10%) các chất khoáng và vitamin khác (Nakagaki & Defoliart, 1991)

2.1.2.4.2 Khả năng phân giải phân động vật, gia súc gia cầm

Xử lý chất thải từ chăn nuôi gia súc gia cầm luôn là vấn đề được quan tâm

ở các quốc gia, nếu những chất thải này không được xử lý nhanh và hiệu quả sẽ dẫn đến ô nhiễm không khí, ô nhiễm nguồn nước, ô nhiễm đất (Ali & cs., 2019)

11

Hiện tại ở nhiều nước trên thế giới xử lý chất thải chăn nuôi vẫn bằng cách ủ phân, hay làm hầm biogas Ở Mỹ, từ năm 1994 giáo sư Shappard và cs đã xây dựng hệ thống xử lý phân động vật trong chăn nuôi gia súc gia cầm bằng ruồi Lính đen ở quy mô trang trại Sự hoạt động của ruồi Lính đen trong hệ thống cho thấy, ruồi Lính đen có thể chuyển đổi ½ lượng phân động vật thành protein

(42%), chất béo (35%), hàm lượng nito và vi khuẩn E coli trong phân giảm

đáng kể (Erickson & cs., 2004; Sheppard & cs., 1994) Đối với phân lợn, ruồi Lính đen có khả năng phân hủy 23% phân lợn đã ủ hoặc 28% phân lợn tươi (Newton & cs., 2005) Khi sử dụng ruồi Lính đen để phân hủy phân động vật, khối lượng phân và thành phần kim loại nặng (trừ sắt) giảm đi đáng kể, phân cũng không còn mùi khó chịu Khi ruồi Lính đen được nuôi bằng phân bò thì phân của ruồi Lính đen giảm độ khô cứng so với phân bò Qua phân tích chất thải trong chăn nuôi ruồi Lính đen trên nguồn phân lợn đã cho thấy hàm lượng các chất N, P, K giảm tương ứng là 55,1; 44,1 và 52,8% (Li & cs., 2011) ruồi Lính đen cũng được ghi nhận có khả năng phân hủy phân người từ bể lắng hoặc chất lắng đọng trong các hệ thống vệ sinh Nghiên cứu chỉ ra rằng sau khi ruồi Lính đen phân hủy những chất cặn bã này độ pH của phân tăng, hàm lượng chất

rắn và chất rắn bay hơi hay vi khuẩn Salmonella giảm đáng kể, hàm lượng NH3, NH4+ tăng Đặc biệt, không còn thấy khuẩn cầu vàng Enterococci hay trứng giun Ascaris spp (Diener & cs., 2009) Một thí nghiệm khác của Banks & cs.,

(2014) cho thấy tỷ lệ phân giải phân người của ấu trùng ruồi Lính đen cao hơn phân lợn, phân gà hoặc các loại rác thải đô thị khác Theo tính toán của và Diener & cs., (2009), một ấu trùng ruồi Lính đen nếu được cung cấp 100mg phân gà mỗi ngày thì chúng có thể phân giải được 41,8% hay lượng rác thải, phân người, ấu trùng ruồi Lính đen có thể phân giải trong 1 ngày tương ứng là 3-5kg/m2 và 6.5kg/m2

Khí thải phát ra từ phân gia súc gia cầm trong chăn nuôi luôn là một trong những nguyên nhân quan trọng gây ô nhiễm môi trường Để giảm lượng khí thải phát ra từ hoạt động chăn nuôi này, Beskin và cs (2018) đã sử dụng ấu trùng

12

ruồi Lính đen để phân giải các loại phân Kết quả cho thấy, lượng khí thải hôi thối phát ra từ phân động vật bao gồm chín loại khí: phenol, 4-methylphenol, indole, 3-methylindole, acid propanoic, acid 2-methylpropanoic, acid butanoic, acid 3-methyl butanoic và acid pentanoic và ấu trùng ruồi Lính đen đã làm giảm trên 87% lượng khí so với cùng lượng phân không được xử lý bằng ấu trùng ruồi Lính đen

2.1.2.4.3 Khả năng phân giải các chất thải hữu cơ khác

Ngoài khả năng phân giải phân động vật, ruồi Lính đen còn có khả năng phân giải rác thải nhà bếp, vỏ quả cà phê, bã hạt cọ dầu, chất thải nông nghiệp,

và một số rác thải hữu cơ khác (An, 2016) Li trong nghiên cứu của mình chỉ ra rằng, rác thải nhà bếp là rác thải hữu cơ tổng hợp, nó không chỉ có tinh bột, chất

xơ cellulose mà còn có chất béo, muối và nhiều thành phần khác nhưng ấu trùng ruồi Lính đen vẫn có khả năng phân giải các hợp chất này (Li & cs., 2015) Đặc biệt là ấu trùng tuổi cuối, chúng có khả năng phân giải chất hữu cơ hiệu quả nhất Khi ấu trùng phân giải nguồn chất thải nói trên, đã làm cho lượng NH4+ cao hơn

5 – 6 lần so với cách xử lý chất thải này trước đây Một thí nghiệm khác, xử lý rác thải nhà bếp trộn với rơm (30% rơm + 70% rác thải nhà bếp) đã được tiến hành tại Guangdong-Trung Quốc cho thấy 2000 ấu trùng ruồi Lính đen đã phân giải được 1kg rác thải Sau 10 ngày 65,5% cellulose; 56,3% hemicellulose; 8,8% lignin; 91,6% protein và 71,6% chất béo đã được phân giải Những nghiên cứu khác cho thấy ấu trùng ruồi Lính đen có thể phân giải đến 67,9% rác thải nhà bếp, 74,2% chất thải từ cá và 98,9% chất thải từ rau hoa quả (Truong Xinh Nguyen & cs., 2015), 5,69 – 0,85% rơm (Manurung và cs., 2016), 12,0 – 21,0%

vỏ sắn (Supriyatna & cs., 2016), 12,5 – 25,9% hạt cao su (Abduh & cs., 2017)

tử được đặc trưng bởi hình thái tế bào hình que, sản xuất catalase và có vùng

phân bố rộng Theo Nicholson, (2002), Bacillus spp được tìm thấy trong nhiều

loại môi trường như đất, đá, bụi, nước, thực vật, đường tiêu hóa của động vật và thực phẩm Khả năng tồn tại và phát triển trong các hệ sinh thái khác nhau này dựa trên việc sản xuất các nội bào tử mạnh mẽ, sự đa dạng về đặc tính sinh lý và các yêu cầu tăng trưởng của chúng

Các loài thuộc chi Bacillus không đồng nhất về mặt kiểu hình và kiểu gen,

nên chúng có nhiều các đặc tính sinh lý khá đa dạng như khả năng phân hủy cơ chất khác nhau có nguồn gốc từ thực vật và động vật, bao gồm cellulose, tinh

bột, protein, thạch, hydrocacbon,… Hơn nữa, một số Bacillus spp là chất nitrat

hóa dị dưỡng, chất khử nitơ, chất cố định nitơ, chất kết tủa sắt, chất oxy hóa và chất khử mangan, sinh vật quang hóa đa dạng, ưa acid, ưa kiềm, psychrophiles,

ưa nhiệt và những loại khác Sự đa dạng về đặc tính sinh lý cho phép những vi

khuẩn này xâm chiếm nhiều môi trường sống sinh thái khác nhau Bacillus spp

còn đa dạng về khả năng hóa sinh thái, được đặc trưng bởi khả năng kháng

thuốc và khả năng ngủ đông, bào tử Bacillus spp không bị ảnh hưởng bởi nhiệt,

sấy khô, chất khử trùng Do vậy, chúng rất quan trọng trong ngành chế biến thực

phẩm Bacillus spp cung cấp ứng dụng tiềm năng hơn nhiều so với vi khuẩn acid lactic (Abriouel & cs., 2011) Việc sử dụng Bacillus bacteriocins trong bảo

quản thực phẩm mới bắt đầu được nghiên cứu Đây là một lĩnh vực nghiên cứu đầy hứa hẹn, vì nhiều loại vi khuẩn từ trực khuẩn có thể giải quyết các hạn chế của vi khuẩn acid lactic Các kết quả đầy hứa hẹn đã được báo cáo trong các lĩnh vực sức khỏe con người, bao gồm kiểm soát các vi khuẩn gây bệnh như MRSA,

14

G vaginalis và những loại khác, hoặc ức chế C difficile đường ruột, Bacillus

spp cũng có thể được áp dụng để cải thiện sức khỏe động vật và đảm bảo sự an toàn trong các sản phẩm từ động vật, chẳng hạn như: kiểm soát bệnh viêm vú ở

động vật, để ức chế các mầm bệnh đường ruột (Campylobacter) ở gia cầm, cải

thiện quá trình lên men dạ cỏ thông qua ức chế chọn lọc của hệ vi sinh vật không mong muốn và sự tăng sinh có chọn lọc của các chủng có hoạt động thủy phân được cải thiện trên nguyên liệu thực vật (Abriouel & cs., 2011) Nhiều chi

Bacillus tồn tại tự nhiên trong đất đã tạo ra các mối quan hệ thúc đẩy tăng

trưởng chặt chẽ với thực vật, các chất bảo vệ sinh học dựa trên trực khuẩn sản sinh ra bacteriocin có thể được áp dụng để cải thiện sức khỏe cây trồng và cũng

để tránh sự thối rữa của trái cây và rau quả sau thu hoạch

Hình 2.5 Hình thái Bacillus spp nhuộm gram dưới kính hiển vi

(Jumaah & cs., 2014)

Bacillus spp phát triển tốt trong điều kiện hiếu khí, tuy nhiên vẫn phát

triển được trong môi trường thiếu oxy Nhiệt độ tối ưu là 37°C, pH thích hợp

khoảng 7,0 – 7,4 Nhu cầu dinh dưỡng của Bacillus spp cần các nguyên tố C, H,

O, N và một số nguyên tố vi lượng khác Vi khuẩn phát triển tốt trong môi trường cung cấp đủ nguồn carbon (như glucose) và nito (như peptone)

15

2.2.1.2 Clostridium spp

Clostridium spp bao gồm các vi khuẩn kỵ khí, Gram dương, hình que,

hình thành bào tử Clostridium spp được mô tả lần đầu vào thế kỷ XIX bởi Louis Pasteur Kích thước của Clostridium spp từ 0,3 – 1,3µm x 3 – 10µm Đa

số các loài thuộc chi Clostridium spp đều có khả năng di động nhờ lông nhung, chỉ riêng C perfringens là không di động

Chi Clostridium spp thường được nhận định là mối đe dọa sinh học và

gây hại cho con người Do, trong quá trình hoạt động một vài vi khuẩn có khả năng tăng tiết ra độc tố mạnh, đó là nguyên nhân gây ra các bệnh như: uốn ván,

viêm ruột hoại tử, viêm loét ruột,… Ví dụ như, một số Clostridia có liên quan đến các quá trình gây bệnh Một số chủng C butyricum được phát hiện trong

mẫu phân có liên quan đến các trường hợp ngộ độc thịt và cũng có liên quan đến các bệnh nghiêm trọng như ngộ độc thịt ở trẻ sơ sinh và viêm ruột hoại tử ở trẻ sinh non Tuy nhiên, nhiều loài trong số chúng có những mặt tích cực và có thể ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp và cả y tế cho con người và động

vật (Samul & cs., 2013, Guo & cs., 2020) Ví dụ như Clostridia có thể thực hiện

một loạt các chức năng trao đổi chất như: chuyển hóa tinh bột, protein và purin thành các acid hữu cơ (acid axetic, butyric và caproic), rượu, CO2 và hydro C

butyricum cũng được coi là có lợi cho sức khỏe con người Hơn nữa, vi khuẩn

này đã được sử dụng rộng rãi như một chế phẩm sinh học ở châu Á như: Nhật

Bản, Hàn Quốc và Trung Quốc Clostridia commensal được nhận định là có liên

quan đến việc điều chỉnh và duy trì tất cả các chức năng của ruột Do khả năng

trao đổi chất linh hoạt và rộng rãi, Clostridium spp là một phần của nhiều hệ

sinh thái trong nuôi cấy vi sinh vật (Du & cs., 2020)

16

Hình 2.6 Hình thái Clostridium spp dưới kính hiển vi (https://www.msdvetmanual.com/en-au/multimedia/image/clostridium-spp-

gram-stain)

Trong phòng thí nghiệm, Clostridium botulinum thường được phân lập và

tăng trưởng trong môi trường Tryptose Sulfite Cycloserine (TSC) ở điều kiện

yếm khí với ít hơn 2% oxy Clostridium colinum được phân lập tốt nhất trong

môi trường Agar Tryptose Phosphate thêm 0,2% glucose; 0,5% chiết nấm men

và 8% huyết tương ngựa Được ủ trong môi trường kỵ khí từ 24 – 48 giờ, nhiệt

độ 35 – 42°C, khuẩn lạc tạo ra có màu trắng, tròn và lồi

2.2.1.3 Streptococcus spp

Streptococcus là một chi vi khuẩn Gram dương, kỵ khí không bắt buộc

hình cầu thuộc ngành Firmicutes và nhóm vi khuẩn acid lactic Các loài thuộc chi này phân chia tế bào theo một trục duy nhất, do đó chúng phát triển theo chuỗi hoặc cặp

Chi Streptococcus spp thường là các loài có liên quan đến các bệnh ở

người và động vật, chúng gây ra nhiều bệnh như viêm họng, đau mắt đỏ, viêm màng não, viêm phổi do vi khuẩn, viêm nội tâm mạc,… Di truyền phân tử, phương pháp tiếp cận phân loại và điều tra phân loại học đã phát hiện hơn 100

loài Streptococcus và 9 loài phụ Những nghiên cứu này cũng góp phần hình

17

thành các nhóm gây bệnh (sinh mủ, viêm mi, anginosus, salivarius, bovis và đột biến) liên quan đến khả năng lây truyền từ động vật sang động vật, cơ chế đa độc lực và khả năng kháng các chất kháng khuẩn có tác động đến hệ thống y tế

và thiệt hại kinh tế đối với nông nghiệp (Rumana, 2014) Tuy nhiên, không gây bệnh và còn là một phần của quần sinh vật có trong cơ thể con người, ở miệng,

da, ruột, thực quản Hơn nữa, Streptococcus là một thành phần cần thiết trong

sản xuất Emmentaler (phomat Thụy Sĩ), được sử dụng trong ngành công nghiệp sữa

Hình 2.7 Hình thái Streptococcus spp dưới kính hiển vi

(Ramana, 2014) 2.2.1.4 Enterobacter spp

Chi Enterobacter bao gồm các trực khuẩn Gram âm kỵ khí có kích thước

từ 1μm - 5μm và thuộc họ Enterobacteriaceae Enterobacter spp không sinh bào

tử, hầu hết chúng di động nhờ trùng roi phúc mạc, một số loài không có khả

năng di động Chi Enterobacter được phát hiện ở nhiều loại môi trường sống

khác nhau Những vi khuẩn này tồn tại trong đất và nước và là nội sinh hoặc được coi là phytopathogens cho các loài thực vật khác nhau Hơn nữa,

Enterobacter spp cũng có trong hệ vi sinh vật đường ruột của động vật và con

người Enterobacter thường gây nhiễm trùng bệnh viện nhưng có thể gây viêm

Hình 2.8 Hình thái Enterobacter spp dưới kính hiển vi

(https://microbiologylaboratoryturkey.blogspot.com/2018/10/enterobacter-spp.html) 2.2.1.5 Pseudomonas spp

Pseudomonas spp có tế bào hình que, Gram âm, di động nhờ roi ở đầu và

không có khả năng sinh bào tử Các đặc điểm sinh lý là dị dưỡng, không lên men, linh hoạt về dinh dưỡng, không quang hợp hoặc cố định nitrogen

Pseudomonas là một chi vi khuẩn xuất hiện ở mọi nơi trong môi trường Sự biến

dưỡng dễ thay đổi và linh động của chúng làm cho chúng có thể sống ở nhiều môi trường khác nhau như nước, đất, thực vật, động vật, một số tồn tại trong thực phẩm

Pseudomonas spp là một vi sinh vật phổ biến thường xuyên được phân

lập ở bệnh nhân suy giảm miễn dịch (Lima & cs., 2015) Theo Shah, (1994)

những loài thuộc Pseudomonas spp còn là vi khuẩn góp phần quan trọng trong

việc hư hỏng các sản phẩm sữa tiệt trùng thông thường

19

Hình 2.9 Hình thái Pseudomonas spp dưới kính hiển vi

(https://textbookofbacteriology.net/pseudomonas.html)

Pseudomonas spp có khả năng phát triển trong môi trường hiếu khí hay

kỵ khí không có oxy với điều kiện nhiệt độ thuận lợi là 30 – 37°C

Trong phòng thí nghiệm, Pseudomonas spp được phân lập bằng cách sử

dụng môi trường đặc chủng Pseudomonas Isolation Agar 46,4 g/l (Difco)

2.2.1.6 Ruminococcus spp

Ruminococcus là một chi vi khuẩn trong lớp Clostridia, chúng là vi khuẩn

đường ruột kỵ khí, Gram dương Một hoặc nhiều loài trong chi này được tìm

thấy với số lượng đáng kể trong hệ vi sinh vật đường ruột của con người như R

flavefaciens

Hình 2.10 Hình thái Ruminococcus spp dưới kính hiển vi

(https://microbiome.mit.edu/tag/r-gnavus/)

20

2.2.2 Chi nấm mốc phân giải chất hữu cơ

2.2.2.1 Aspergillus spp

Aspergillus là nấm sợi, phần lớn sống hoại sinh trong đất, trên nhiều loại

chất hữu cơ khác nhau, sinh ra rất nhiều bào tử, rụng định kỳ phát tán theo gió,

do đó con người thường xuyên tiếp xúc với bào tử của nấm Aspergillus spp Bộ phận sinh bào tử của Aspergillus có cấu trúc đặc biệt gồm đính bào đài mọc từ tế

bào chân, ngọn đính bào đài, tiểu bào đài, trên tiểu bào đài sinh ra các bào tử có

kích thước nhỏ (2 – 5 µm)

Aspergillus spp được tìm thấy ở nhiều vùng khí hậu khác nhau trên toàn

thế giới Chúng có khả năng phát triển ở nơi có áp suất thẩm thấu cao (nồng độ đường, muối cao, ) Các loài Aspergillus rất hiếu khí và được tìm thấy trong

hầu hết các môi trường giàu oxy, nơi chúng thường phát triển như nấm mốc trên

bề mặt của chất nền, do sức căng oxy cao Thông thường, nấm phát triển trên các chất nền giàu carbon như monosaccharide (như glucose) và polysaccharide

(như amylose) Các loài Aspergillus là chất làm hỏng đến thực phẩm giàu tinh

bột (như bánh mì và khoai tây), và phát triển trong hoặc trên nhiều loại thực vật

Ngoài sự phát triển trên các nguồn carbon, nhiều loài Aspergillus còn chứng tỏ

khả năng sinh trưởng ở những môi trường thiếu chất dinh dưỡng hoặc môi

trường thiếu hoàn toàn các chất dinh dưỡng quan trọng Aspergillus niger là một

ví dụ điển hình về điều này; nó có thể được tìm thấy phát triển trên các bức tường ẩm ướt, như một thành phần chính của nấm mốc (Kwon-Chung, 2013)

Aspergillus spp đôi khi có thể gây hại cho con người (Pitt, 1994) Ở người, Aspergillus fumigatus là tác nhân gây bệnh nấm cơ hội trong không khí

phổ biến nhất và đe dọa tính mạng, đặc biệt quan trọng ở những vật chủ bị suy

giảm miễn dịch Hít phải bào tử A fumigatus (conidia) vào phổi có thể gây ra

nhiều bệnh, tùy thuộc vào tình trạng miễn dịch của vật chủ ở người Những bệnh này bao gồm aspergillosis phổi xâm lấn, aspergilloma, và các dạng bệnh quá mẫn khác nhau như hen suyễn dị ứng, quá mẫn, viêm phổi và aspergillosis phế

21

quản phổi dị ứng (ABPA) (Greub & Bille, 1998) Một số loài thuộc chi

Aspergillus spp được biết là có khả năng tạo ra các chất chuyển hóa thứ cấp

hoặc độc tố nấm

Hình 2.11 Hình thái Aspergillus spp dưới kính hiển vi

(Gomes & cs., 2015)

Aspergillus spp phát triển tốt trên môi trường Sabouraud, nhiệt độ 30 –

37°C, nấm mọc nhanh, sau 2 – 3 ngày sẽ thấy khuẩn lạc, khuẩn lạc có thể màu trắng, vàng, vàng nâu, xanh, đen tùy loài

2.2.2.2 Rhizopus spp

Rhizopus spp là loại nấm hoại sinh phổ biến Nó được tìm thấy trên nhiều

loại bề mặt, trên các chất hữu cơ như đất, trái cây mục nát, trái cây và rau trồng, thạch, thuốc lá, đậu phộng, da, bánh mì Ngoài ra, chúng cũng được tìm thấy

trong phân động vật Các loài Rhizopus phát triển dạng sợi, với các sợi nấm

phân nhánh có hệ số nhân (đa nhân) Các sợi nấm phân nhánh có ba loại: sợi mầm, hình thoi sắc tố và sợi bào tử không phân nhánh

Chúng sinh sản bằng cách hình thành các bào tử vô tính và hữu tính Trong sinh sản vô tính, các túi bào tử được tạo ra bên trong một cấu trúc hình cầu, đó là túi bào tử Các túi bào tử được hỗ trợ bởi một khuẩn lạc lớn apophysis

ở trên một cuống dài, bờ bào tử Các túi bào tử phát sinh giữa các thân rễ giống

22

như rễ đặc biệt Trong sinh sản hữu tính, một hợp tử sẫm màu được tạo ra tại điểm mà hai sợi nấm tương thích hợp nhất

Rhizopus spp gây nhiễm trùng cho động vật, người và thực vật Nhiễm

trùng ở người do Rhizopus spp được gọi là bệnh mucormycosis hay còn gọi là bệnh zygomycosis Theo Petruzzello, (2016), Có 8 loài Rhizopus đã biết, trong

đó 3 loài có tầm quan trọng trong công nghiệp và y tế và chúng bao gồm:

Rhizopus microsporus, Rhizopus oryzae, Rhizopus stolonifer, Rhizopus microsporus được sử dụng để sản xuất acid fumaric, acid lactic và cortisone,

loài này đã được chứng minh là làm giảm quá trình hình thành ung thư ruột kết

ở chuột bằng cách nâng cao các yếu tố của chất nhầy, immunoglobulin A, và

acid hữu cơ và bảo vệ lợn con khỏi nhiễm Escherichia coli bằng cách ức chế sự bám dính vào màng ruột Rhizopus oryzae hoặc Rhizopus arrhizus được sử dụng

trong sản xuất acid lactic và cortisone Trong công nghiệp sản xuất rượu,

Rhizopus arrhizus được dùng để lên men Hơn nữa, chúng còn được ứng dụng

để hấp thụ sinh học các kim loại nặng là sự hấp phụ thụ động các chất gây ô

nhiễm hóa học của sinh vật Rhizopus stolonifer còn được gọi là khuôn bánh mì

đen, loài này cũng được sử dụng trong sản xuất thương mại acid fumaric, acid lactic và cortisone nhưng nó cũng là một trong số các nguyên nhân gây thối mềm dâu tây, cà chua và khoai lang

Hình 2.12 Hình thái Rhizopus spp dưới kính hiển vi

a Bào tử Rhizopus spp dưới kính hiển vi với độ phóng đại 100 lần

b Bào tử Rhizopus spp dưới kính hiển vi với độ phóng đại 450 lần

(Ghosh & cs., 2022)

23

2.2.2.3 Trichoderma spp

Trichoderma là chi nấm có tính xâm lấn mạnh mẽ, phát triển nhanh, sản

xuất bào tử khi môi trường bất lợi để tồn tại lâu dài và mạnh mẽ ngay cả trong môi trường cạnh tranh cao về không gian, chất dinh dưỡng và ánh sáng

Trichoderma chủ yếu sinh sản vô tính có mặt trong tất cả các loại đất nông

nghiệp và cả trong gỗ mục nát Hoạt động đối kháng của Trichoderma cho thấy

nó ký sinh trên nhiều mầm bệnh từ đất và tán lá Những nghiên cứu gần đây cho thấy loại nấm này không chỉ đóng vai trò là chất diệt khuẩn mà còn kích thích sức đề kháng của cây và sự tăng trưởng, phát triển của cây dẫn đến tăng sản

lượng cây trồng Hiện nay, Trichoderma spp đang được sử dụng để kiểm soát

các bệnh thực vật theo hệ thống quản lý bệnh bền vững

Hình 2.13 Hình thái nấm Trichoderma spp trên môi trường PDA, dưới kính

hiển vi (Nguyễn Đức Huy & cs., 2018)

Trichoderma spp sinh sôi nảy nở trong rhizosphere (vi khuẩn vùng rễ),

do đó cải thiện dinh dưỡng và tăng trưởng cây trồng một cách tự nhiên Nó có thể xâm chiếm rễ cây, cải thiện dinh dưỡng, tăng trưởng và phát triển cây trồng cũng như tăng cường sức đề kháng của thực vật đối với các ức chế phi sinh học