tóm tắt luận văn thạc sĩ Nghiờn cứu hoàn thiện quy trỡnh sử dụng bó sắn trước và sau lờn men thu enzyme để nuụi trồng nấm ăn và nấm dược liệu

Với mục đích xử lý triệt để và có hiệu quả hơn lượng bã sắn phế thải trước và sau lên men enzyme, giải quyết nạn ô nhiễm môi trường là sử dụng làm nguyên liệu trồng nấm ăn và nấm dược li

PHẦN 1: MỞ ĐẦU

Cây sắn (khoai mì) có tên khoa học Manihot esculenta Crantz, thuộc

họ Đại kích (Euphorbiaceae) là cây lương thực được trồng phổ biến ở các

nước nhiệt đới trên thế giới Ở Việt Nam, cây sắn được trồng khắp các tỉnh trung du, miền núi phía Bắc và cao nguyên Nam Bộ

Quá trình chế biến sắn thu tinh bột đã tạo ra một lượng lớn bã sắn phế thải Ở nước ta, một phần nhỏ bã sắn được tái sử dụng cho chăn nuôi lợn, phần lớn vứt bỏ thành phõn, rỏc gõy ô nhiễm môi trường Với mục đích xử

lý triệt để và có hiệu quả hơn lượng bã sắn phế thải trước và sau lên men enzyme, giải quyết nạn ô nhiễm môi trường là sử dụng làm nguyên liệu trồng nấm ăn và nấm dược liệu Hướng nghiên cứu này cũng đã và đang được thử nghiệm ở phòng Công nghệ sinh học – Vi sinh, của trường ĐHSP Hà Nội và đã thu được những kết quả bước đầu Năm 2007, Nguyễn Văn Quyết đã nghiên cứu được một số điều kiện nuôi trồng nấm

ăn và nấm dược liệu trên loại cơ chất này Để tiếp nối và giải quyết một số vấn đề còn lại của đề tài Nguyễn Văn Quyết nhằm ứng dụng trong thực

tiễn, chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu hoàn thiện quy trình sử dụng

bã sắn trước và sau lên men thu enzyme để nuôi trồng nấm ăn và nấm dược liệu”

Nội dung nghiên cứu của đề tài :

 Phân tích thành phần các chất dinh dưỡng (đường tổng số, protein tổng số, tinh bột, cellulose), các chất khoáng, các enzyme (amylase, cellulase, protease, xylanase) có trong bã sắn trước khi lên men, sau khi lên men và sau khi trồng nấm

 Nghiên cứu hoàn thiện quy trình trồng nấm Sò và nấm linh Chi trên

cơ chất là bã sắn trước và sau khi lên men thu enzyme ở quy mô 10

kg -100 kg/mẻ

 Nghiên cứu khả năng ứng dụng bã sinh khối sợi nấm sau khi thu hoạch quả thể làm thức ăn cho gà

PHẦN II NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tình hình xử lý bã sắn phế thải

Để sản xuất được 50 tấn tinh bột sắn phải cần tới 200 tấn củ sắn Quá trình sản xuất tinh bột sắn thải ra một lượng lớn nước thải và hai loại bã thải:

Loại thứ nhất là bã thải do quá trình rửa và bóc vỏ gỗ Loại này thường được chôn lấp hợp vệ sinh hoặc ủ làm phân bón

Loại thứ hai là phần bã còn lại sau khi tách tinh bột sắn và được gọi

là bã sắn, phần nhỏ bã sắn được sử dụng làm thức ăn gia súc, còn phần lớn

bị vứt bỏ, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng

Các phương pháp xử lý bã sắn

Ghildal và Losane (1990) đã xem xét, phân tích lợi ích, tính khả thi của các phương án xử lý bã sắn như sau:

Làm thức ăn cho động vật.

Làm phân bón.

Sản xuất xirụ glucose.

Sản xuất rượu Etylic.

Làm cơ chất cho quá trình lên men ở trạng thái rắn.

Trong những năm gần đây trên thế giới và ở Việt Nam đã có một số nghiên cứu về sử dụng bã sắn làm cơ chất lên men thu sinh khối và enzyme vi sinh vật:

Barbasova M.C.S và cộng sự năm 1996 đó dựng bó sắn để nuôi cấy

nấm Sò Pleurotus sajorcaju thu được kết quả tốt

M.R Beux và cộng sự năm 1996 cũng thông báo họ đã sử dụng bã

sắn và bã mía để nuôi nấm linh Chi (Lentinula edodes).

pseudokoningiirifar trên bã sắn có sử dụng 0,15% (NH4)2SO4, sau 24 ngày hàm lượng protein thô đạt 6,18%

M Raimbault và C.Ramires Tora, 1997 đó dùng Rhizopus có khả

năng phân giải tinh bột sống cấy lờn bó sắn đã được khử trùng bằng hơi nước

Nguyễn Thị Xuõn Sõm, 1995 dùng hỗn hợp hai giống

Phanerochaete chrysosporium và Endomycopsis fibuligera để lên men

trong môi trường 70% bã sắn, 30% chất dinh dưỡng đã thu được chế phẩm

có hàm lượng protein 15-17%, không chứa độc tố và đã được thử nghiệm làm thức ăn cho gia súc có hiệu quả

Nguyễn Thạc Hoà, 1999 cũng sử dụng hai chủng trên để lên men trên môi trường gồm bã sắn 75-80%, cám gạo 15-20% và các muối vô cơ bổ sung làm thức ăn gia súc

Đặng Văn Lợi, 2000 cũng đã sử dụng chủng A.niger phân lập được

từ bã sắn của nhà máy sản xuất tinh bột để lên men bã sắn làm thức ăn cho gia súc Sau 21 giờ lên men hàm lượng protein thô đạt 10,1% chất khô,

trong quá trình lên men bã sắn bởi A.niger, xianua bị thuỷ phân hoàn toàn,

sản phẩm không chứa độc tố aflatoxin

Đoàn Văn Thược, 2005, tuyển chọn được chủng B.subtilis V37 sinh

amylase và protease trên cơ chất bã sắn

Ngô Thanh Xuân, 2006, thu chế phẩm dạng thô enzym phytase từ lên men bã sắn ứng dụng thử nghiệm trên lợn thu được kết quả tốt

Nguyễn Văn Quyết, 2007, sử dụng cơ chất là bã sắn sau lên men chiết xuất enzyme đã nuôi trồng thành công nấm ăn (nấm sò) và nấm dược liệu (nấm linh chi) với năng suất tương ứng là 82,8% và 10,8%

1.2 Công nghệ trồng nấm ăn, nấm dược liệu từ các phế phụ phẩm nông nghiệp

1.2.1 Khái quát về ngành sản xuất nấm ở Việt Nam

Kể từ năm 1990, ở Việt Nam sản xuất nấm được xem là ngành mang lại hiệu quả kinh tế cao thu hút sự tham gia của nhiều bà con nông dân

Khoảng 60% số lượng nấm được bán cho thị trường trong nước chủ yếu là sản phẩm nấm tươi, 40% còn lại được xuất khẩu sang thị trường nước ngoài với giá trị hàng năm đạt 40 triệu USD

Định hướng và chiến lược của Việt Nam đối với ngành hàng nấm đến năm 2010 là tận dụng 10% rơm rạ từ việc sản xuất lúa, mùn cưa từ chế

biến gỗ và các bã mía (khoảng 4 triệu tấn nguyên liệu thô) để sản xuất nấm với chỉ tiêu đạt 1 triệu tấn nấm tươi (trong đó 50% cho tiêu thụ trong nước

và 50% cho xuất khẩu)

1.2.2 Giá trị dinh dưỡng và làm thuốc của nấm

1.2.2.1 Giá trị dinh dưỡng của nấm ăn

Nấm rất giàu protein và các acid amin, carbohydrate đơn giản rất thấp, các chất chống oxy hoá cao và rất ít chất béo Thành phần của nấm thiếu cholesterol, vitamin A, hoặc vitamin C, nhưng có nguồn vitamin B phức tạp như: Riboflavin (B2), niacin (B3) , và khoáng chất như phospho (P), Kali (K), Natri (Na) không có các độc tố Bởi vậy, nấm được xem như một loại “rau sạch” và “thịt sạch”, được sử dụng ngày càng rộng rãi trong các bữa ăn

Giá trị dinh dưỡng của một số nấm ăn phổ biến (so với trứng gà)

Bảng 1-2 Thành phần dinh dưỡng của nấm (% chất khô)

Độ ẩm (%)

Protein

%

Lipid

%

Carbohy drate %

Tro

%

Năng lượng (Calo)

Bảng 1-3 Hàm lượng vitamin và chất khoáng trong nấm

(Đơn vị tính : mg/100g chất khô)

Axit nicotinic

Riboflav in

Thiam ine

Axit ascorbic

Sắt Canxi Phosp

ho

Bảng 1-4 Thành phần acid amin không thay thế có trong nấm

(Đơn vị tính: mg trong 100g chất khô)

Lisyne Histidi

n Arginin Threonin Valine Methionin Isoleucine Leucine

1.2.2.2 Giá trị làm thuốc của nấm dược liệu

Tác dụng phòng và chữa bệnh của linh chi liên quan đến nhiều hệ thống và cơ quan của cơ thể Hầu hết các nghiên cứu khoa học đều đưa đến kết luận về vai trò của linh chi như là chất làm bình thường hoỏ cỏc cơ quan và tổ chức của cơ thể thông qua khả năng tự điều chỉnh của nó

Dưới đây là một số công dụng chữa bệnh phổ biến của nấm linh chi 1) Chữa các bệnh về hệ tim mạch và đường huyết:

2) Điều trị u bướu, ung thư:

3) Điều trị HIV

4) Bảo vệ gan thận và chữa các tổn thương về gan

5) Chữa các bệnh về đường hô hấp như hen, viêm phế quản mãn tính và các bệnh dị ứng thông thường

6) Chữa bệnh về đường tiờu hoỏ

7) Chữa các bệnh về suy nhược thần kinh, mệt mỏi

8) Hỗ trợ các quá trình hoá trị liệu và xạ trị liệu làm giảm các tác dụng phụ như sự mệt mỏi, sự chán ăn, sự chèn tuỷ xương, rụng tóc, buồn nôn, viêm miệng, mất ngủ

9) Chăm sóc sắc đẹp

Những nghiên cứu cho thấy thành phần chính của G lucidum bao

gồm các polysaccharide, các acid béo chưa no, alcaloid, nucleotit, các aminoacid, cumarin, manitol, lacton, các nguyên tố vi lượng và các vitamin, các tripecpen Trong đó thành phần có hoạt tính sinh học là các

polysaccharide, các tritecpen, sterol, lectin và protein Hoạt tính sinh học của một số hợp chất trong nấm linh chi được tổng kết như sau:

1) Hoạt tính kháng virut, kháng khuẩn

2) Hoạt tính kháng u, chống ung thư

3) Hoạt tính giảm đường huyết

4) Hoạt tính giảm cholesterol

5) Ảnh hưởng lên sự ngưng kết các tiểu cầu

6) Bảo vệ gan

7) Chống oxy hoá

1.2.3 Đặc điểm sinh học của nấm Sò

Nấm sò ( nấm tai lệch, nấm xoè, nấm bào ngư, nấm bèo) có tên khoa

học chung là Pleurotus spp, thuộc chi Pleurotus họ Pleurotaceae, bộ

Agaricales, lớp Hymenomycetes, ngành phụ Basidiomycotina, ngành nấm thật – Eumycota, giới Nấm – Fungi Trong đó có 39 loài khác nhau về màu sắc, hình dạng, khả năng thích nghi với các điều kiện nhiệt độ chúng là

những loài nấm sò tím (P ostreatus), nấm sò trắng (P pulmonarius), nấm

sò nâu (P sajo-caju)

Nấm có dạng hình phễu lệch, mọc thành cụm tập chung, mỗi cánh nấm gồm 3 phần: mũ, phiến, cuống

Mũ nấm hình phễu nông, lệch, hỡnh sò đến hỡnh thỡa Kích thước 3 -8 (15) cm

Cuống nấm ngắn màu trắng có khi có sắc thái vàng bẩn, hơi phủ lông mịn ở gốc và mọc dính vào với cuống nấm khác thành cụm Kích thước 0,2 -2 (5) ì 0,2 -1 cm

Phiến nấm màu trắng, xếp xít nhau, men dần xuống cuống Khi già hay khụ cú sắc thái vàng Giá dạng chuỳ, không màu, kích thước 13,5 -19 ì 6,5 -7,5 àm

Bào tử hình elip dài gần đến hình trụ, không màu, màng nhẵn, kích thước 3,5 -4 ì 8,5 -9,5 àm

1.2.4 Đặc điểm sinh học của nấm Linh Chi

Nấm linh Chi (vạn niên nhung, chi linh, mộc linh chi, hổ nhũ linh chi, bất lão hảo, thần tiên thảo, đoạn thảo, nấm lim ) có tên khoa học là

Ganoderma lucidum (Leyss.Fr.) Kast thuộc giới Fungi, ngành

Basidiomycota, lớp Homobasidiomycetes, bộ Polyporales, họ

Ganodermataceae, chi Ganoderma Ở Trung Quốc loài nấm này được gọi

là Lingzhi, Ở Nhật Bản là Reishi, Munnertake, Sachitake, Ở hàn Quốc là Youngzhi

Thể quả gồm 2 phần: cuống nấm và mũ nấm

Cuống nấm dài hoặc ngắn, thường đớnh bờn, hình trụ, ít khi phân nhánh, đường kính từ 0,3 - 3,5cm, chiều dài từ 2,7 – 22cm

Mũ nấm khi non có hình trứng, lớn lên thành hình rẻ quạt, hay hình bán nguyệt, hình thận, kích thước thay đổi: rộng 2- 25cm, dài 3- 30cm, dày 0,5- 2cm

1.2.5 Quy trình nuôi trồng nấm ăn và nấm dược liệu

Chương 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu

2.1.1 Vi sinh vật

2.1.2 Môi trường

2.1.3 Hoá chất

2.1.4 Thiết bị

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp vi sinh

2.2.1.1 Hoạt hoỏ cỏc vi sinh vật

2.2.1.2 Phương pháp lên men bề mặt

2.2.2 Phương pháp hoá sinh

2.2.2.1 Xác định khả năng sinh enzyme (amylase, cellulase, chitinase, protease) bằng phương pháp khuếch tán trên môi trường thạch

2.2.2.2 Xác định hoạt độ cacboxymethylcellulase và amylase

2.2.2.3 Xác định hoạt độ xylanase

2.2.2.4 Hoạt tính Protease

2.2.2.5 Xác định hoạt tính kháng sinh

2.2.2.6 Phương pháp xác định Protein tổng số

2.2.2.7 Phương pháp xác định lượng đường tổng số

2.2.2.8 Phương pháp xác định hàm lượng tinh bột

2.2.2.9 Phương pháp xác định hàm lượng Cellulose

2.2.2.10 Xác định hàm lượng các chất khoáng còn lại sau lên men

2.2.3 Phương pháp trồng nấm

2.2.3.1 Phương pháp trồng nấm Sò (Pleurotus pulmonarius).

2.2.3.2 Phương pháp trồng nấm Linh chi (Ganoderma Lucidum)

2.2.4 Phương pháp thí nghiệm bã nấm trên gà

Chương 3: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 3.1 Phân tích thành phần hoá học của bã sắn trước và sau khi lên men thu enzyme

Bã sắn trước và sau khi lên men thu enzym bằng chủng Asperillus

phân tích theo như trình bày trong phần phương pháp Kết quả phân tích hàm lượng các chất được thể hiện trong bảng 3-1 (n>3)

Bảng 3-1 Hàm lượng các chất có trong bã sắn trước và sau khi lên men thu enzyme

6 PO 43- mg/g 0,65 5,7

3.2 Hoàn thiện quy trình trồng nấm ăn và nấm dược liệu trờn bó sắn trước và sau khi lên men thu enzyme

3.2.1 Trồng nấm sò trắng (Pleurotus pulmonarius)

3.2.1.1 Phương pháp xử lý nguyên liệu

Bã sắn các loại đã phơi khô, được bổ sung thêm CaCO3 (bột nhẹ) với

tỷ lệ 2% (tức là 200g bột nhẹ/ 10kg nguyên liệu) trộn đều, sau đó được bổ sung thêm nước để đạt độ ẩm 59,5 - 61,3% (tương đương với 12 - 13kg nước/10kg nguyên liệu)

Đối với rơm rạ: chặt ngắn 10 - 15cm, ngâm trong nước vôi 15 - 20 phút vớt ra để ráo nước, ủ lại 1 - 2 ngày, sao cho độ ẩm đạt khoảng 65%, khi đó rơm rạ có màu vàng tươi là được

3.2.1.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của lượng rơm rạ bổ sung lên sự sinh trưởng và phát triển của nấm sò.

Nuôi cấy nấm sò trờn cơ chất bã sắn sau lên men thu enzyme

Thí nghiệm được bố trí làm 7 lô

Lô 1: 100% cơ chất là bã sắn sau lên men

Lô 2: 5% rơm rạ và 95% bã sắn sau lên men

Lô 3: 10% rơm rạ và 90% bã sắn sau lên men

Lô 4: 15% rơm rạ và 85% bã sắn sau lên men

Lô 5: 20% rơm rạ và 80% bã sắn sau lên men

Lô 6: 25% rơm rạ và 75% bã sắn sau lên men

Lô 7: 100% cơ chất là rơm rạ

Kết quả thí nghiệm được tóm tắt trong bảng 3-2 và hình 3-1

Bảng 3-2 Ảnh hưởng của hàm lượng rơm rạ bổ sung vào bã sắn sau lên men tới sự sinh trưởng và phát

triển của nấm sò

Lô TN

Sự sinh trưởng và phát triển của nấm sò qua

một vết rạch bịch

1 Hệ sợi lênchậm,

Sợi nấm ăn theo tia đồng đều, đám sợi có màu trắng đục, ăn sâu gần 2/3 bịch

Sợi nấm đã ăn kín bịch, tiến hành rạch bịch

Quả thể lần đầu đều, lần sau rất ít và nhỏ, một số bịch không ra quả thể (hình: 3-1A)

2 Hệ sợi lênđều, thưa

Sợi nấm ăn theo tia đồng đều, ăn sâu 2/3 bịch

Sợi nấm đã ăn kín bịch, tiến hành rạch bịch

Quả thể lần đầu nhiều, nhưng trưởng thành rất ít, lần sau ít và ra chậm (hình: 3-1B)

3 Hệ sợi lênđều, thưa

Sợi nấm ăn theo tia đồng đều, sợi màu trắng, ăn sâu gần tới đáy bịch

Sợi ăn kín bịch, bắt đầu ra quả thể

Số lượng quả thể bình quân 10- 15 quả thể, nhưng chỉ có 5- 8 quả thể trưởng thành (hình: 3-1C)

4 Hệ sợi lên

đều, thưa

Hệ sợi ăn theo tia đồng đều, ăn sâu gần tới đáy bịch

Sợi ăn kín bịch, bắt đầu ra quả thể

Số lượng quả thể bình quân 10- 15 quả thể, có

7-10 quả thể trưởng thành (hình: 3-1D)

5 Hệ sợi lên

đều, thưa

Hệ sợi màu trắng đồng nhất và ăn theo tia đồng đều,

ăn kín bịch, tiến hành rạch bịch

Quả thể nấm trên các vết rạch bịch xuất hiện

Số lượng quả thể nhiều, bình quân 18-20 quả thể,

có tới 10- 12 quả thể trưởng thành (hình: 3-1E)

6 Hệ sợi lên

đều, thưa

Hệ sợi ăn theo tia đồng đều, sợi mọc trắng mờ, ăn kín bịch, bịch rắn chắc và có thể rạch bịch

Quả thể nấm trên các vết rạch bịch xuất hiện

Số lượng quả thể rất nhiều, bình quân 18- 20 quả thể, có tới 10- 15 quả thể trưởng thành (hình:

3-1G)

7 Hệ sợi lênđều, thưa

Hệ sợi ăn theo tia đồng đều, ăn sâu 1/3 bịch

Hệ sợi ăn kín 2/3 bịch, hệ sợi ăn chậm nhất trong các lô.

Số lượng quả thể thu được lần nhiều, nhưng các bịch teo đi rất nhanh.

Từ kết quả thí nghiệm ở bảng 3-2 chúng tôi thấy rằng: Ở lô 5 và 6 hệ sợi sinh trưởng nhanh hơn, hệ sợi mọc thưa hơn, sợi ăn theo tia đồng đều,

do đó thời gian ăn kín bịch của 2 lô này cũng nhanh hơn cỏc lụ khỏc, chỉ khoảng 7 - 8 ngày hệ sợi đã ăn kín bịch khi đó có thể rạch bịch và chuyển bịch sang nhà chăm sóc Cũn lụ 1 và lô 2 thời gian để hệ sợi ăn kín bịch phải mất 10- 13 ngày, lô 7 phải mất 20-25 ngày, khi đó mới có thể rạch bịch và chuyển bịch sang khu chăm sóc Ở cỏc lụ 3 và lô 4 hệ sợi cũng có thời gian sinh trưởng nhanh, hệ sợi tương đối khoẻ và đẹp, thời gian để hệ sợi ăn kín bịch chỉ khoảng 8- 12 ngày

Chúng tôi tiến hành chăm sóc, thu hái nấm trong 65 ngày kể cả thời gian nuôi sợi, tổng cộng khối lượng nấm tươi thu được trờn cỏc lụ ghi lại ở bảng 3- 3

Bảng 3-3 Hiệu suất nấm sò trồng trên cơ chất bã sắn sau lên men

Lô TN

Khối lượng nấm (g/bịch) sau các khoảng thời gian thu hái

Sản lượng nấm (nguyên liệu đã tạo ẩm)

Sản lượng nấm (nguyên liệu khô)

Kg nấm/kg Hệu suất

(%)

Kg nấm/kg Hiệu suất (%)

Kết quả ở bảng 3 – 3 cho thấy: Năng suất ở cỏc lụ 4, lô 5 và lô 6 cao hơn cỏc lụ 1, 2, 3 và 7 Năng suất nấm sò thu được trên cơ chất hỗn hợp rơm và bã sắn của chúng tôi cao hơn năng suất nấm sò trồng trên rơm rạ (trên rơm rạ đạt bình quân 50 – 70%

Chúng tôi tính toán hiệu quả kinh tế sản xuất nấm sò trờn cỏc loại cơ chất khác nhau ghi lại ở bảng 3-4

Bảng 3-4: Hiệu quả kinh tế trong sản xuất các loại nấm ăn

Cơ chất

Chi phí (1000đ/tấn nguyên liệu)

Số lượng nấm thu hoạch được (kg/tấn NL)

Giá trị bán ra (x1000đ/tấn nguyên liệu)

Lợi nhuận (x1000đ/tấn nguyên liệu)

Như vậy, bổ sung rơm rạ vào bã sắn làm cơ chất trồng nấm vừa nâng cao năng suất, vừa tiết kiệm chi phí hơn cho nguồn nguyên liệu Nồng độ bổ sung chúng tôi chọn ở đây là 25% vì hiệu suất thu hồi nấm cao

và giá thành lại rẻ hơn