Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Việc Bổ Sung Chế Phẩm Em (Effective Microorganisms) Vào Thức Ăn Tới Khả Năng Sản Xuất Của Gà Broiler Nuôi Trong Chuồng Kín Và Hiệu Quả Môi Trường

Chế phẩm vi sinh vật bao gồm tất cả các sản phẩm thu được từ việc nuôi cấy vi sinh vật được dùng làm thức ăn, chất tăng sinh trưởng và tăng sức đề kháng trong chăm sóc và nuôi dưỡng gia

BÙI PHƯƠNG THẢO

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC BỔ SUNG CHẾ PHẨM EM

(EFFECTIVE MICROORGANISMS) VÀO THỨC ĂN

TỚI KHẢ NĂNG SẢN XUẤT CỦA GÀ BROILER NUÔI TRONG

CHUỒNG KÍN VÀ HIỆU QUẢ MÔI TRƯỜNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP

THÁI NGUYÊN - 2011

BÙI PHƯƠNG THẢO

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC BỔ SUNG CHẾ PHẨM EM

(EFFECTIVE MICROORGANISMS) VÀO THỨC ĂN

TỚI KHẢ NĂNG SẢN XUẤT CỦA GÀ BROILER NUÔI TRONG

CHUỒNG KÍN VÀ HIỆU QUẢ MÔI TRƯỜNG

Mã số: 60.62.40

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRẦN HUÊ VIÊN

THÁI NGUYÊN - 2011

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu trong luận văn là trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào Mọi sự giúp đỡ trong việc thực hiện đề tài đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn đều được trích rõ nguồn gốc

Tác giả

Bùi Phương Thảo

Nhân dịp hoàn thành luận văn, cho phép tôi được tỏ lòng biết ơn chân thành nhất đến PGS.TS Trần Huê Viên - Phó Hiệu trưởng trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã trực tiếp hướng dẫn và đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho tôi hoàn thành tốt luận văn của mình

Nhân dịp này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới: Ban giám hiệu nhà trường; TS

Lê Sỹ Trung - Trưởng Khoa, cùng toàn thể các Thầy cô giáo khoa Sau đại học, Khoa Chăn nuôi Thú y

Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn đến lãnh đạo Thường trực Huyện uỷ, Uỷ ban nhân dân huyện Phú Lương, bạn bè gia đình đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này

Một lần nữa tôi xin trân trọng gửi tới tất cả các Thầy cô trong Hội đồng, các bạn, anh em đồng nghiệp sự biết ơn sâu sắc và lời chúc tốt đẹp nhất

Thái Nguyên, ngày tháng 10 năm 2011

Tác giả

Bùi Phương Thảo

MỤC LỤC

Trang

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt v

Danh mục bảng vi

Danh mục các hình vii

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 3

1.1.1 Khái niệm về công nghệ sinh học 3

1.1.2 Một số ứng dụng của công nghệ vi sinh vật 6

1.1.3 Giới thiệu về chế phẩm EM 15

1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 24

1.2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 24

1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 30

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG, ĐỊA ĐIỂM, THỜI GIAN, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 38

2.1 ĐỐI TƯỢNG, ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN NGHIÊN CỨU 38

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 38

2.1.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 38

2.2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 38

2.2.1 Nội dung nghiên cứu 38

2.2.2 Phương pháp nghiên cứu 38

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 44

3.1 TỶ LỆ NUÔI SỐNG CỦA GÀ THÍ NGHIỆM 44

3.2 TÌNH HÌNH CẢM NHIỄM BỆNH 45

3.3 KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG 46

3.3.1 Sinh trưởng tích luỹ 46

3.3.2 Sinh trưởng tuyệt đối 47

3.3.3 Sinh trưởng tương đối của gà thí nghiệm 49

3.4 KHẢ NĂNG CHUYỂN HOÁ THỨC ĂN 50

3.4.1 Thu nhận thức ăn của gà thí nghiệm 50

3.4.2 Tiêu tốn thức ăn cho 1kg tăng khối lượng 51

3.4.3.Tiêu tốn Protein cho 1kg tăng khối lượng 53

3.4.4.Tiêu tốn năng lượng trao đổi (ME) cho 1kg tăng khối lượng 54

3.5 KHẢ NĂNG CHO THỊT VÀ CHẤT LƯỢNG THỊT 56

3.5.1.Năng suất thịt 56

3.5.2 Chất lượng thịt 58

3.6 ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ PHẨM EM ĐẾN SÔ LƯỢNG VI KHUẨN E.COLI VÀ SALMONELLA 60

3.6.1 Ảnh hưởng của chế phẩm EM đến vi khuẩn Salmonella 60

3.6.2 Ảnh hưởng của chế phẩm EM đến vi khuẩn E.coli 61

3.7 ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ PHẨM EM ĐẾN HÀM LƯỢNG KHÍ ĐỘC H2S, NH3 CỦA TIỂU KHÍ HẬU CHUỒNG NUÔI 62

3.8 SƠ BỘ HOẠCH TOÁN THU CHI ĐÀN GÀ THÍ NGHỆM 63

KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ ĐỀ NGHỊ 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

PHỤ LỤC 73

DANH MỤC CÁC KÝ HIÊU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Đối chứng Trung bình Giáo sư, Tiến sỹ Khoa học kỹ thuật Khoa học công nghệ Đại học Nông lâm Khối lượng

Nhà xuất bản Đơn vị tính

DANH MỤC BẢNG

Trang

Bảng 2.1: Giá trị dinh dưỡng của thức ăn thí nghiệm 39

Bảng 3.1 Tỷ lệ nuôi sống cộng dồn của gà thí nghiệm 44

Bảng 3.2: Tình hình mắc một số bệnh ở gà thí nghiệm 45

Bảng 3.3 Sinh trưởng tích luỹ của gà thí nghiệm (g/con/ngày) 46

Bảng 3.4: Sinh trưởng tuyệt đối của gà thí nghiệm (g/con/ngày) 48

Bảng 3.5: Sinh trưởng tương đối của gà thí nghiệm (%) 49

Bảng 3.6: Thu nhận thức ăn của gà thí nghiệm (g/con/ngày) 50

Bảng 3.7: Tiêu tốn thức ăn cho 1 kg tăng khối lượng (kgTĂ/kg tăng KL) 52

Bảng 3.8: Tiêu tốn Protein cho 1 kg tăng khối lượng gà thí nghiệm (g) 54

Bảng 3.9: Tiêu tốn Năng lượng trao đổi cho 1 kg tăng khối lượng gà thí nghiệm (Kcal ME/kg) 55

Bảng 3.10: Kết quả mổ khảo sát của gà thí nghiệm 57

Bảng 3.11: Thành Phần hoá học của thịt 59

Bảng 3.12: Số lượng vi khuẩn Salmonella có trong phân gà thí nghiệm (triệu/1g phân) 60

Bảng 3.13: Số lượng vi khuẩn E.coli có trong phân gà thí nghiệm (triệu/1g phân) 61

Bảng 3.14: Kết quả đo hàm lượng khí NH3,H2S trong chuồng gà thí nghiệm (mg/m 3 ) 62

Bảng 3.15: Sơ bộ hạch toán kinh tế của gà thí nghiệm 64

DANH MỤC CÁC HÌNH

Trang

Hình 3.1: Đồ thị khả năng sinh trưởng tích lũy 47Hình 3.2: Biểu đồ sinh trưởng tuyệt đối của gà thí nghiệm 48Hình 3.3: Biểu đồ sinh trưởng tương đối của gà thí nghiệm (%) 49

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Sau hơn 20 năm đổi mới, nền nông nghiệp nước ta đã đạt những thành tựu xuất sắc, trong đó ngành chăn nuôi cũng có những bước phát triển đáng kể Năm

1986 giá trị ngành chăn nuôi đạt 9.059,8 tỷ đồng, năm 2002 là 21.199,7 tỷ đồng và năm 2006 đạt 48.654,5 tỷ đồng, chiếm 24,7 % giá trị sản xuất nông nghiệp Trong

đó chăn nuôi gia cầm chiếm 19 % giá trị sản xuất của ngành chăn nuôi Chăn nuôi gia cầm chỉ đứng hàng thứ hai sau chăn nuôi lợn, giữ một vai trò quan trọng trong nông nghiệp và nông thôn ở nước ta

Hiện nay chăn nuôi gà của nước ta vẫn còn gặp nhiều khó khăn Nguyên nhân

do giá cả thị trường không ổn định, giá thức ăn tăng cao, bệnh dịch thường xuyên xảy ra, lượng chất thải chăn nuôi thải ra gây ô nhiễm nghiêm trọng Để giải quyết tốt các vấn đề trên cần áp dụng các giải pháp khoa học kỹ thuật mới Ngành công nghiệp vi sinh vật giải quyết các khó khăn kinh tế, xã hội của toàn thể nhân loại

Trong tương lai vi sinh vật sẽ được sử dụng rộng rãi để khử độc môi trường,

để làm sạch nước thải, các phế phụ phẩm công nghiệp và khai thác nguyên vật liệu Quá trình vi sinh vật còn được mô phỏ ng trong nuôi trồng thực vật không cần đất hay là nguyên lý thuỷ canh trong nuôi cấy tế bào thực vật hoặc động vật để thu nhận các sản phẩm quý hiếm

Ngày nay ở nước ta công nghệ vi sinh vật hữu hiệu (Effective Microorganismas)

còn mới lạ, trong khi đó trên thế giới EM đã được coi như là một yêu cầu không thể thiếu được trong cuộc sống, công nghệ này đã được nghiên cứu thành công ở Nhật Bản từ những năm đầu của thập kỷ 80 Vi sinh vật hữu hiệu (EM) do GS.TS Teruo Higa trường Đại học tổng hợp Ryukyus ở Okinawa của Nhật Bản đề xuất và thử nghiệm thành công năm 1982 Đến nay EM đã được thử nghiệm trên 85 nước, đem lại hiệu quả ở nhiều lĩnh vực hoạt động khác nhau Trong nông nghiệp và đời sống con người (xử lý phế thải, làm sạch môi trường, tăng sức đề kháng bệnh, tăng năng suất cây trồng) Trong lĩnh vực chăn nuôi, dùng EM để khử mùi hôi chuồng trại (đặc biệt là trại gà công nghiệp), bên cạnh đó dùng EM bổ sung vào thức ăn, nước uống, còn làm tăng sức đề kháng, giảm bệnh tật cho gia súc, gia cầm, tăng tỷ lệ protein tiêu hoá, giảm tiêu tốn thức ăn (TTTĂ)

Ở Việt Nam, công nghệ nghiên cứu vi sinh và việc sử dụng các loại chế phẩm vi sinh mới bắt đầu chưa lâu, đặc biệt đối với EM Năm 1997, trường Đại học Nông nghiệp I tiến hành nghiên cứu trên lĩnh vực cây trồng như sử dụng EM trên lúa sinh trưởng nhằm tăng năng suất giống lúa CR203, cây ngô và dưa chuột bao tử vụ đông năm 1997 Kết quả nghiên cứu đã chứng minh EM có ảnh hưởng tốt, cụ thể là làm tăng năng suất và giảm sâu hại Trong lĩnh vực chăn nuôi PGS.TS Nguyễn Quang Thạch đã thử nghiệm EM trong thức ăn chăn nuôi lợn năm 1998 cho thấy có kết quả tốt

Để đánh giá hiệu quả của EM trong lĩnh vực chăn nuôi, cụ thể là chăn nuôi gia cầm, chúng tôi tiến hành đề tài:

“Nghiên cứu ảnh hưởng của việc bổ sung chế phẩm EM (Effective

Microorganisms) vào thức ăn tới khả năng sản xuất của gà Broiler nuôi trong chuồng kín và hiệu quả môi trường”

2 Mục tiêu của đề tài

Xác định ảnh hưởng của việc bổ sung chế phẩm EM vào thức ăn đến năng suất, chất lượng thịt và hiệu quả xử lý môi trường

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

3.1 Ý nghĩa khoa học của đề tài

- Có cơ sở khoa học để làm sáng tỏ hiệu quả của chế phẩm EM cho động vật nói chung và gia cầm nói riêng, nhằm giảm lượng dinh dưỡng, tăng sức đề kháng cơ thể, giảm thiểu ảnh hưởng ô nhiễm môi trường của tiểu khí hậu chuồng nuôi nâng cao năng suất và hiệu quả chăn nuôi gà broiler

- Kết quả của đề tài có thể làm tài liệu tham khảo để phục vụ cho các nghiên cứu tiếp theo

3.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

- Đánh giá được ảnh hưởng của việc bổ sung chế phẩm EM trong khẩu phần tới hiệu quả sử dụng thức ăn, năng suất trong chăn nuôi

- Có cơ sở khoa học để khuyến cáo người chăn nuôi sử dụng EM trong sản xuất nhằm nâng cao năng suất, giảm giá thành chi phí thức ăn, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, phát triển nông nghiệp bền vững

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI

1.1.1 Khái niệm về công nghệ sinh học

Theo Đái Duy Ban và cs (1996) [2] thì công nghệ sinh học (Biotechnology) là một lĩnh vực rất rộng, bao hàm tất cả mọi ngành khoa học có ứng dụng vi sinh vật phục

vụ đời sống của con người Khác với các công nghệ khác, công nghệ sinh học không làm biến đổi về gen, tức là ở mức độ phân tử của đối tượng, mà chỉ tận dụng những đặc tính kiểu gen (genotype) và kiểu hình (phenotype) của đối tượng, để sử dụng và chọn lọc loại tối ưu cho mình

Gần đây khái niệm mới về sinh học phân tử (Molecular Biotechnology) như sau: Có hai lĩnh vực đó là công nghệ sinh học phân tử cơ bản và công nghệ sinh học ứng dụng

- Công nghệ sinh học phân tử cơ bản: Bao gồm tất cả mọi công đoạn về DNA ở

mức độ phân tử, tức là cắt, nối, ghép, chuyển nạp, dẫn truyền các loại gen ngoại lai có ích và các dòng tế bào chủ thích hợp để duy trì các loại gen đó

- Công nghệ sinh học ứng dụng: Là lĩnh vực chọn lọc nhân lên, sản xuất những

dòng tế bào đã được tái tổ hợp để thu được những sản phẩm có ích cho con người Hai khái niệm này chẳng qua là hai mặt chi phối lẫn nhau của một lĩnh vực công nghệ mới, đó là công nghệ sinh học phân tử Công nghệ sinh học phân tử là một lĩnh vực tổng hợp có liên quan rất lớn đến các ngành di truyền học phân tử, tế bào học, vi sinh vật học, sinh hoá học và sinh hoá protein

Theo Lê Đức Phẩm (1998) [19] thì công nghệ vi sinh học hay là công nghệ lên men độc lập hiện đại, đứng trong đội hình chung của công nghệ sinh học tạo ra các sản phẩm phong phú, góp phần giải quyết những khó khăn kinh tế, xã hội của toàn thể nhân loại

Vậy lên men theo khái niệm hiện nay, không chỉ là quá trình kỵ khí với các sản phẩm lên men: Cồn, rượu, butanol,…

Như vậy công nghệ lên men là quá trình nuôi cấy vi sinh vật (bao gồm cả lên men kỵ khí và lên men hiếu khí) ở quy mô công nghiệp

Tóm lại: Ngành công nghệ của các quá trình vi sinh vật được gọi là công nghệ

vi sinh vật hoặc công nghệ lên men (đối với quá trình kỵ khí) và công nghệ sinh học tổng hợp (đối với quá trình hiếu khí), công nghệ vi sinh vật thay cho công nghệ lên men Hai thuật ngữ này cùng một ý nghĩa

Chế phẩm vi sinh vật bao gồm tất cả các sản phẩm thu được từ việc nuôi cấy

vi sinh vật được dùng làm thức ăn, chất tăng sinh trưởng và tăng sức đề kháng trong chăm sóc và nuôi dưỡng gia súc Các sản phẩm này có thể là sản phẩm của quá trình trao đổi chất của vi sinh vật hoặc là chính bản thân chúng Việc sử dụng vi sinh vật để thu nhận chế phẩm sinh học dựa vào các đặc tính của chúng, bao gồm:

* Số lượng, chủng loại vi sinh vật trong tự nhiên rất lớn, tính chất đa dạng, giá trị dinh dưỡng cao

* Tốc độ tăng trưởng và phát triển của vi sinh vật rất nhanh, quá trình sinh học

và tổng hợp các chất xảy ra mạnh

* Sử dụng chất dinh dưỡng nuôi cấy là các chất phi thực phẩm

* Khả năng công nghiệp hoá trong sản xuất cao

1.1.1.1 Ý nghĩa, vai trò, phạm vi và ứng dụng của công nghệ vi sinh vật

Sản phẩm của công nghệ vi sinh vật vô cùng phong phú và đa dạng, chúng được sử dụng như các thực phẩm làm thức ăn, thức uống trực tiếp của loài người như: Rượu, bia, dấm, sữa chua, format… Nói chung xã hội loài người phát triển không thể không có các sản phẩm từ vi sinh vật, phạm vi ứng dụng của vi sinh vật

và các sản phẩm của nó rất rộng

1.1.1.2 Vai trò của vi sinh vật đối với việc phát triển ngành nông nghiệp

Hiện tượng thiếu dinh dưỡng do khẩu phần thiếu đạm ngày càng trở nên phổ biến ở nhiều nơi có ảnh hưởng lớn đến sinh trưởng, phát dục bình thường của gia súc, gia cầm, làm cho con vật non phát triển kém, còi cọc, tỷ lệ nuôi sống thấp, con vật trưởng thành thì sức khoẻ kém, sức sản xuất giảm sút Để giải quyết khó khăn nói trên ngành công nghiệp nước ta đã bắt đầu ứng dụng, chế biến một số loại thức

ăn theo phương pháp vi sinh vật Đó là dùng vi sinh vật để cải thiện phẩm chất thức

ăn, cung cấp thêm protein, axit amin, vitamin, Enzym…Theo Nguyễn Thị Liên và

cs (2004) [13] thì vi sinh vật là loại sinh vật đơn giản nhất có khả năng phát triển

nhanh (phân bào hoặc bào tử), vi sinh vật có khả năng tổng hợp các chất đơn giản trong môi trường thành chất hữu cơ phức tạp Vi sinh vật chứa trong tế bào nhiều protein và lipit (50 % protein, 10 % lipit) Ngoài ra nhiều loại vi sinh vật dùng để chế biến thức ăn gia súc (men rượu, nấm mốc, tiểu cầu, …) có chứa nhiều axit amin như: Lizin, valin, methionin, triptophan và nhiêu vitamin (A, B1 B2, B6, B12, C, PP) Thêm vào đó vi sinh vật còn chứa nhiều Enzym và nhiều yếu tố quan trọng chưa xác định được, trong đó có khả năng sản sinh ra kháng sinh tố Thức ăn vi sinh vật

có thể cung cấp một lượng nhiệt lượng rất lớn, có khoảng 5,7Kcal/1g bột rong tiểu cầu, trong khi đó ở lúa nếp là 3,5Kcal/1g, khoai lang là 1,2Kcal/1g

Các nhà khoa học đã tính toán rằng: Nếu lợi dụng vi sinh vật để chuyển hoá thành protein thì giá thành rẻ gấp 10 lần so với thịt bò cùng khối lượng

Theo Nguyễn Lân Dũng và cs (1979) [3] trong công nghiệp chúng ta có sáng kiến sử dụng rộng rãi men gia súc theo phương pháp thủ công và chuẩn bị cho việc sản xuất ở quy mô công nghiệp nhằm cải thiện chất lượng dinh dưỡng của thức ăn gia súc và hỗ trợ tích cực cho việc chuyển từ chế độ ăn thức ăn thô sang chế độ ăn các thức ăn hỗn hợp Các nghiên cứu nhằm sản xuất và sử dụng các loại chế phẩm protein thô, vitamin thô, kháng sinh thô trong công nghiệp cũng được đẩy mạnh Theo Đái Duy Ban và cs (1996) [2] thì Systin như một axit amin chứa nguyên

tố lưu huỳnh được tách chiết từ lông động vật và tóc của người Người ta bước đầu đang đưa vào nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật trong phóng xạ, phòng chất độc hóa học và điều trị các vết loét ở động vật và người, phòng chống nhiễm khí các loại xăng, dầu Ngoài ra các axit amin từ sản phẩm thủy phân đó cũng được đưa vào chế biến thức ăn giàu đạm cho gia súc và gia cầm, dùng làm phân bón chứa axit amin và

vi lượng qua lá, trong chăn nuôi làm thức ăn bổ sung đạm với tên gọi là polyaminivita

Nguyễn Khắc Tuấn (1996) [44] cho biết vi sinh vật cũng đã được sử dụng trong công tác bảo quản, chế biến thức ăn, cũng như các sản phẩm chăn nuôi như việc ủ xanh thức ăn, lên men rượu và đường hóa các thức ăn giàu tinh bột bằng nấm men hoặc nấm mốc hay sử dụng biện pháp lên men bằng vi sinh vật làm giàu protein đối với thức ăn tinh bột và các phụ phẩm nông nghiệp Hiện nay nhiều nước

vẫn tiếp tục triển khai công nghệ sản xuất sinh khối vi sinh vật - protein đơn bào (SCP) từ các nguyên liệu rẻ tiền phong phú là phụ phẩm ngành công, nông nghiệp như: Bã mía, rơm rạ, dịch kiềm sunphit, rỉ đường, parafin, khí đốt để làm nguồn thức ăn bổ sung đạm trong chăn nuôi Một số chế phẩm sinh học từ vi sinh vật cũng được sản xuất để dùng trong phòng bệnh và kích thích sinh trưởng như sữa chua biolactyl (từ các vi khuẩn lactic thuộc giống lactobacillus) subtilin (từ Bac Subtilic), men tiêu hóa (từ Saccharomyces bouladii)

Tốc độ tăng trưởng và phát triển của vi sinh vật rất nhanh, quá trình sinh học

và tổng hợp các chất xảy ra mạnh

1.1.2 Một số ứng dụng của công nghệ vi sinh vật

1.1.2.1 Sản xuất sinh khối vi sinh vật

Ngày nay việc sử dụng nhóm vi sinh vật có lợi trong công tác sản xuất chế phẩm sinh học và chế biến thức ăn đã trở nên phổ biến và rất đa dạng, mà sản xuất sinh khối vi sinh vật là một nhóm điển hình, vì vậy ngoài việc giải quyết thức ăn protein theo hướng truyền thống là trồng trọt, đánh bắt hải sản và chăn nuôi, từ nhiều năm nay người ta đã chú trọng đến hướng sản xuất các loại sinh khối giàu protein, các thuật ngữ protein đơn bào ( SCP - Single cell protein) Hoặc protein công nghiệp (IP - Industrial protein) ngày càng trở nên quen thuộc với chúng ta Tảo là một ví dụ điển hình về loại sinh khối vi sinh vật giàu dinh dưỡng Tảo có giá trị dinh dưỡng cao, tổng hợp các axit amin không thay thế có thể chiếm tới 42 %, đặc biệt lizin cao hơn nhiều so với lúa mạch Hàm lượng protein chiếm 40 % - 55

%, hàm lượng vitamin A, vitamin B, vitamin K và nhiều yếu tố sinh trưởng khác cao hơn nhiều so với phần lớn các loại thức ăn khác

Ở Việt Nam đưa tảo Spirullina vào khẩu phần ăn cho quân đội (30g tảo khô/ngày) mà không có gì khác thường Tảo đã được sử dụng rộng rãi trong chăn nuôi gà, có tác dụng làm tăng màu lòng đỏ trứng và làm cho thịt vàng, gà sinh trưởng tốt và ít mắc bệnh Kết quả thí nghiệm tại trại gà Cầu Diễn với tỷ lệ 1 % tảo

bổ sung cho kết quả tốt Ở Nhật Bản còn sử dụng tảo để nuôi lợn trong gia đình và tăng thu nhập 50 % Ở nước ta sử dụng tảo nuôi cá tăng tỷ lệ nuôi sống của cá bột trong điều kiện nuôi với mật độ cá dày

Theo Nguyễn Vĩnh Phước (1980) [20] các loại rong cloerlla ở Trung Quốc đã

sử dụng làm thức ăn cho gia súc, gia cầm Ở Liên Xô người ta cũng chế biến rong làm thức ăn cho gia cầm và còn là nguồn dinh dưỡng cho các nhà du hành vũ trụ Ở

Mỹ, Anh, Đức người ta chú trọng lấy rong làm nguyên liệu chế biến thuốc và chế biến lypit, sterin Rong tiểu cầu chứa nhiều protit, lypit, axit amin (nhiều nhất là lyzin) và vitamin A, B1, B2, B6, C, PP Ngoài ra còn chứa một số nguyên tố vi lượng

và chất kháng sinh (clorenlin) có tác dụng kiềm chế vi khuẩn đường ruột Ở Việt Nam từ năm 1963 Viện khoa học nông nghiệp Việt Nam đã nghiên cứu rong tiểu cầu dùng làm thức ăn cho gà và lợn con, bước đầu đã thu được một số kết quả tốt Theo Hoàng Nghĩa Sơn và cs (1999) [24] cho thấy tảo Spirulina là một loại thực vật rất giàu các thành phần dinh dưỡng, hàm lượng protein trong tảo rất cao (trong tảo khô chiếm 64 - 66 %) và đầy đủ các axit amin đặc biệt là nguồn sinh tố

A, các vitamin nhom B, K, E và các vi khoáng Nghiên cứu giá trị đích thực của

nó khi dùng nó làm thức ăn bổ sung cho gà thịt thay cho các chất có nguồn gốc tổng hợp hoá học, tạo ra thịt sạch Thí nghiện trên giống gà AA nuôi trên sàn tre mật độ

10 con/m2 với mức bổ sung 1 % tảo khô + 5 % tảo tươi hoặc 5 % tảo tươi + 0,5 % tảo khô sau 50 ngày tuổi khối lượng đạt 2308,30g, tiêu tốn thức ăn đạt 2,116kg/kg tăng khối lượng

Hồ Thị Kim Hoa và cs (1999) [9] cũng đưa ra việc sử dụng tảo Spirulina vào trong khẩu phần gà thịt giống Hybro từ 2 tuần tuổi cho kết quả tốt, khối lượng lúc 9 tuần tuổi là 2051g so với đối chứng là 1950g (với P<0,05) khi thay đậu tương trong thức ăn bằng 3 % tảo Spirulina

1.1.2.2 Công nghệ sản xuất enzym và axit amin

Các chủng vi sinh vật có khả năng sinh một hệ enzym rộng, phong phú như amilaza, xenlulaza, xylanaza, xyclodextrin, glucozyl, transperaza, và proteaza nhưng hầu hết các loại enzym kiềm được đặc chưng bởi pH tối ưu, nghiêng về phía kiềm Tuy nhiên trong nông nghiệp, từ lâu các enzym xenlulaza chịu kiềm, chịu nhiệt (như proteaza) đã được bổ sung vào các chế phẩm tẩy rửa và bảo vệ môi trường sống

Theo Lê Gia Huy và cs (1999) [11] thì 2 chủng VT3-1 (vi khuẩn) có hoạt tính enzym xenlulaza mạnh được tuyển chọn từ những chủng vi sinh vật ưa kiềm từ các mẫu rác thải, bùn, hoạt tính suối nước nóng, đất Trước đây con người sản xuất chế phẩm enzym từ động, thực vật với khối lượng khá lớn, nhưng không kinh tế mà còn không đáp ứng được nhu cầu tiêu dùng do lượng enzym trong cơ thể động vật, thực vật rất hạn chế Do vậy mà vi sinh vật có thể tổng hợp đưa một lượng enzym ngoại bào rất lớn, vượt xa nhu cầu bản thân do chúng có khả năng sinh enzym thích ứng Theo Nguyễn Khắc Tuấn (1996) [44] trong rất nhiều enzym thì các enzym ngoại bào amylaza, proteaza và xitolaza được sử dụng nhiều trong công tác chăn nuôi Enzym proteaza là nhóm enzym thủy phân có các liên kết peptid (- CO - NH -) trong phân tử protein hoặc polipeptid để cho axit amin, còn enzym xitolaza bao gồm: Celloza, hemicelluloza, pentozaza Enzym xitolaza có nhiều trong tế bào vi sinh vật Trong chăn nuôi, sử dụng enzym với mục đích làm tăng giá trị dinh dưỡng, tăng hệ số tiêu hóa thức ăn, giảm giá thành sản phẩm enzym đã được sử dụng ở nhiều nước trên thế giới như: Mỹ, Nhật, Pháp, Liên Xô, Tiệp Khắc

Theo Đái Duy Ban và cs (1996) [2] các enzym có thể chiết xuất từ thực vật như Papain từ đu đủ hoặc nấm mốc, glucoxydaza catalaza từ Aspergillus, từ động vật như lipaza từ tuyến nước bọt của bò Sử dụng Papain để làm mềm thịt, amilaza

để thuỷ phân tinh bột thành các đường đơn

1.1.2.3 Vi sinh vật với việc tổng hợp kháng sinh dùng trong chăn nuôi

Nguyễn Khắc Tuấn (1996) [44] cho biết một số kháng sinh dùng trong chăn nuôi được sản xuất từ các loại vi sinh vật sau:

Penicillin từ nấm mốc Penicillium notatum và P.Chrysogenum Streptomycin

từ xạ khuẩn Actinomyces aureofaciens

Neomyxin từ vi khuẩn Streptomyces fradiae

Tetraxyclin và oxytetraxyclin từ xạ khuẩn Actinomyces rimosus

Oleandimixin từ vi khuẩn Streptomyces erythreus

Spiramixin từ vi khuẩn Streptomyces ambofacius

Tilozin từ vi khuẩn Streptomyces tradiae

Baxirtaxin từ vi khuẩn Bacillus licheniformis

Subtilin từ vi khuẩn Bacillus subtilis

Đối với chăn nuôi gà, kháng sinh được sử dụng rộng rãi trong chăn nuôi gà công nghiệp và đem lại hiệu quả rõ rệt Hiện nay hầu như chất kháng sinh có mặt thường xuyên trong thức ăn hỗn hợp nuôi gà

Nguyễn Khắc Tuấn (1996) [44] cho thấy Penicillin có tác dụng cho tăng trọng ở

gà trống cao hơn gà mái (18 % so với 8 %), gà hướng trứng và kiêm dụng tăng trọng cao hơn so với gà thịt (13 - 23 % so với 6 - 8 %) khi sử dụng clotetraxylin và penicillin Nguyễn Vĩnh Phước (1980) [20] sử dụng vi sinh vật cung cấp kháng sinh tố phổ biến nhất là oreomycine và tetramycine với liều lượng:

Gà 11 - 20 ngày tuổi: 0,2mg/kg thức ăn trong 10 ngày

Gà 21 - 30 ngày tuổi: 0,1 - 0,3mg/kg thức ăn trong 10 ngày

Kết quả tăng trọng cao hơn từ 10 - 16 % so với đối chứng

Đái Duy Ban và cs (1996) [2] hiện nay có một dòng Streptomyces được chọn lọc làm tế bào chủ sử dụng trong công nghệ sinh học phân tử là Streptomyces lividans Trong đó loại được ứng dụng rộng rãi nhất và tôt nhất hiện nay là Streptomyces lividans TK24, với đặc tính là sản xuất it men proteaza và một số sản phẩm khác cũng được Streptomyces sản xuất cùng lúc với protein ngoại lai như lipit, đường, khoáng, Insulin cũng được sản xuất nhờ công nghệ sinh học phân tử và nhờ nấm men Streptomyces do vậy đã đáp ứng được phần lơn nhu cầu của thế giới điều trị bệnh đái đường

Mặt khác kháng sinh còn làm giảm nhu cầu về protein của gia cầm Theo Machlin (trích theo Nguyễn Khắc Tuấn 1996) [44] đảm bảo tốc độ sinh trưởng cao nhất của gà cần thức ăn có 21 % protein nhưng nếu dùng kháng sinh thì chỉ cần 19

% protein Common R.H cho biết Chlotetracilin làm tăng hấp thu riboflavin qua thành ruột gà, do đó tăng lượng vitamin này trong máu gà Vaibel.P.E (trích theo Nguyễn Khắc Tuấn, 1996) [44] cho răng Penicilin, Chlotetracilin có thể đẩy mạnh khả năng tổng hợp Tiamin của khu hệ vi sinh vật ruột gà, do đó làm giảm nhu cầu của nó với vitamin này

Đái Duy Ban và cs (1996) [2] cho rằng strep được dùng làm thuật ngữ biểu thị

là đã chọn thành công một dòng streptomyces mang một loại plasmid vector biểu thị, chứa một gen ngoại lai để sản xuất một thành phẩm protein nào đó Một số thành phần đã được sản xuất và ứng dụng bằng công nghệ sinh học phân tử sử dụng streptomyces đó là:

- Yếu tố hoại tử khối u (Tumour Necrosis Factor = TNF)

- Interperon α-1 (IFNα-1 ) chống khối u ung thư

- Interleukin 1β (IL-1β): có tác dụng kích thích tế bào LymphoT

- Tiền chất Insulin (Froin Sulin)

- Chất dụ côn trùng pheromone cAD1

- Interleukin 2 (IL-2): có tác dụng kích thích hệ miễn dịch hoạt động

- Receptor CD+4 hoà tan: gây miễn dịch phòng chống HIV/AIDS

- Chất chống đông máu Hirudis

Tóm lại: Streptomyces có khả năng sản xuất các loại protein có phân tử lượng lớn 5000-30.000Kda (Kda= Kilodamton, đơn vị đo lường protein) Tuy hàm lượng thu được không nhiều, nhưng đã có một số protein quý được sản xuất theo phương thức này

1.1.2.4 Sử dụng vi sinh vật cung cấp vitamin

Trong thực tế sản xuất, người ta đã dùng vi sinh vật để vitamin hóa thức ăn cho gia súc

Nguyễn Vĩnh Phước (1980) [20] cho biết để sản xuất ra vitamin B12, sử dụng những vi khuẩn sau: Propionic bacterium Preudreichii, Propionic Bacterium shermanii, Bacillus megalherium, Bac.Methanicus Ngoài ra còn làm men bã rượu bằng những vi khuẩn tổng hợp B12, Chế phẩm vi sinh vật cố định đạm azotobacterium cũng là nguồn cung cấp vitamin B12, quan trọng được chú ý trong chăn nuôi Người ta sản xuất vitamin B2, dựa trên tác dụng lên men của vi khuẩn clostridium acetobutilicum (trong điều kiện yếm khí), nấm ascomycete eremothcuim ashbyii và ashbreagossypii (trong điều kiện hiếu khí)

Đối với vitamin D thì nấm men là một trong những nguồn giàu tiền vitamin

D3, và được tạo trong điều kiện hiếu khí Ở Liên Xô người ta chiếu tia tử ngoại vào men để làm tăng hàm lượng vitamin D khi nuôi gia súc, gia cầm

Đái Duy Ban và cs (1996) [2] trong quá trình tìm kiếm vi sinh vật mới tham gia vào quá trình chuyển đường thành rượu, đó là nấm men saccharomyces, cho đến gần đây được coi là vi sinh vật duy nhất được sử dụng mà không có loại nào thay thế Zymomonasbilis là loại vi khuần Gr - có dạng hình que, có khả năng lên men cùng một lúc nhiều loại đường Fructose, Glucose

1.1.2.5 Sử dụng vi sinh vật để sản xuất ra sinh khối nấm men

Trong các nguồn protein sản xuất bằng con đường vi sinh vật, nấm men là loại được nghiên cứu sớm nhất và cho đến ngày nay tác dụng và hiệu quả sử dụng vẫn được áp dụng trên thế giới và cả trong nước Việt Nam Trong chăn nuôi thì nấm men kích thích tính phàm ăn của động vật, tạo nhiều vitamin, enzym, kích tố Đối với gia cầm nhờ tác dụng của vi sinh vật trong nấm men mà hạn chế nhiều bệnh đường ruột và giảm mùi hôi trong phân

Nguyễn Khắc Tuấn (1996) [44] cho răng nấm men có nhiều protein (40 - 60 %) đặc biệt là thành phần axit amin không thay thế cao, gần giống protein động vật Những chất này có ảnh hưởng rất tốt đến quá trình trao đổi chất, nhưng lại không gây độc cho cơ thể động vật và nấm men được sử dụng cho chăn nuôi gia súc dưới dạng bột sinh khối men khô bổ sung vào khẩu phần ăn như sau:

Gia cầm lớn 5g/ngày dùng 300 ngày/năm

Gà vịt con 2g/ngày dùng cho 350 ngày/năm

Theo Nguyễn Thị Liên và cs (2004) [13], đối với gà con, nghé, dê con men rượu bổ sung vào khẩu phần ăn hàng ngày cũng làm tăng trọng hơn hẳn những con vật không ăn men rượu, ở gà con mới nở đến 30 ngày khi cho ăn men rượu tăng 15

Levenhuc đã quan sát thấy nấm men, từ năm 1858 Paxto đã nghiên cứu khá tỉ mỉ về men rượu

Sữa chua lên men (sữa chua) được sản xuất do sự phát triển của những vi sinh vật, đặc biệt làm biến đổi đường của sữa lactoza thành axit lactic Những chế phẩm sữa này được tạo ra từ những quá trình lên men lactic của vi khuẩn lactic làm sản sinh ra axit lactic từ lactoza, có tác dụng kiềm chế sự phát triển của vi khuẩn gây thối Sự có mặt của axit lactic trong đường ruột làm tăng sự tiêu hóa photpho và canxi của cơ thể Trong sữa chua số lượng vitamin B, vitamin PP tăng lên Những trực khuẩn lactic và các men sữa có khả năng bài tiết chất kháng sinh, kiềm chế sự phát triển của Staphylococus và các tác nhân gây bệnh đường ruột và tiêu diệt các loại vi khuẩn này Mặt khác sự lên men lactic làm ức chế quá trình thối rữa nên được dùng làm bảo quản thực phẩm và thức ăn gia súc (thức ăn ủ tươi, ủ chua) Sự lên men lactic là cơ sở của cách muối dưa cải, bắp cải, dưa chuột và nấm, của các phương pháp ủ thức ăn cho gia cầm Những loại thức ăn ủ chua như Kephia, axit dophilis làm thức ăn ức chế các vi khuẩn gây thối giữa trong ruột

Sữa chua đặc axidophilis chế từ sữa bò tươi đã khử mỡ và khử khuẩn theo phương pháp pasteurs ở 85-90oC, bảo quản nguội ở nhiệt độ bằng 38-42oC Dưới tác dụng của axit lactic, lactobacterium bungarcium, Acidophilum, streptôccus lactic Sự lên men lactíc được tiến hành ở nhiệt độ 35-40oC, trong 4-10h Sau đó bảo quản ở nhiệt độ 7-10oC

Axidophilis không những có tác dụng phòng bệnh, chữa bệnh đối với gia súc non (bệnh đường ruột) mà còn có tác dụng kích thích sinh trưởng gia súc non, làm tăng trọng nhanh chóng

Theo Nguyễn Lân Dũng và cs (1979) [3] cho rằng ngày nay men học (enzymology) đã trở thành một trong những ngành khoa học mũi nhọn, những thành tựu xuất sắc trong lĩnh vực nghiên cứu về men đã đặt cơ sở cho sự phát triển nhanh chóng của vi sinh vật học, sinh hóa học, sinh lý học, di truyền học hiện đại Chỉ tính riêng ở Nhật Bản năm 1967 đã có tới 22 nghìn tấn chế phẩm men được sản xuất

và ứng dụng (26 % ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm, 23 % trong công nghiệp dệt, 4 % trong công nghiệp da, 31 % trong chăn nuôi và 9 % trong y học)

Theo Đặng Văn Lợi và cs (1999) [15] cho biết điều kiện tối ưu cho quá trình sinh tổng hợp Protein khi lên men bã sắn bởi nấm mốc A Niger BS là khi môi trường bổ sung 22 % (NH4)2SO4, pH=5,1 Sau thời gian nuôi cấy 5 ngày với Ao

=62-63 % và to =28-30oC Sản phẩm có thể đạt 10-15 % protein, thành phẩm amin cân đối, không có đọc tố, có thể làm thức ăn cho gia súc Mặt khác trong quá trình sản xuất tinh bột sắn và các sản phẩm từ sắn, lượng bã thải chiếm 20 %, nếu tận dụng bã sắn để chế biến thức ăn trong chăn nuôi (băng cách lên men) sẽ đem lại hiệu quả kinh tế cho các hộ nông dân

Tác giả Nguyễn Quang Linh (1997) [14] chỉ ra rằng: Một trong những biện pháp kỹ thuật nhằm nâng cao tốc độ sinh trưởng và phẩm chất thịt là sử dụng nấm men vào khẩu phần ăn làm tăng giá trị dinh dưỡng của thức ăn Việc sử dụng nấm men còn kích thích quá trình sinh trưởng và phát triển của lợn nhanh hơn 16 - 18 %

và chất lượng thịt được cải tiến, tỉ lệ nạc tăng từ 3 - 4 % và tỉ lệ mỡ giảm xuống 1 -

2 % Nếu cho lợn ăn thức ăn ủ men từ 70 - 130 ngày thì chất lượng thịt tốt hơn và tốc độ sinh trưởng cao hơn khi cho ăn thức ăn ủ men trong cả kỳ Bên cạnh đó nấm men còn góp một phần đáng kể trong việc sản xuất cồn, rượu, bia để phục vụ cho công nông nghiệp, cho ngành dược phẩm

Theo Ngô Thế Trang và cs (1999) [43] đã nghiên cứu sản xuất bánh men từ chúng Aspergillus awamori, với Ao=50-55 % thì hiệu quả thu hồi rượu 0,7-0,74lit/kg gạo Còn giống S.cerevisiae với Ao 4-8 % thì khả năng lên men rượu của bánh men đạt 0,8lít/kg gạo, với thời gian ủ bánh men là 24-30h thì thu được lượng cồn 40 %

Đinh Thuý Hăng và cs (1998) [6] cho thấy chủng nấm men penicillium purpurogenum stoll phân huỷ tốt cả 3 loại dầu mỏ ký hiệu DO, FO, Mioxen Nếu dùng chúng vào việc xử lý ô nhiễm môi trường kiểm soát được (xử lý ao hồ ) thì chúng ta có thể giảm được thời gian xử lý một cách đáng kể Các chủng nguyên liệu này sẽ là nguồn nguyên liêu quý giá cho công nghiệp phân huỷ sinh học, một biện pháp hữu hiệu để làm sạch môi trường sống của chúng ta

1.1.2.6 Công nghệ sinh học phân tử và vacxin tái tổ hợp gen

Những tiến bộ mới của công nghệ vi sinh vật đã mở ra hướng nghiên cứu và ứng dụng mới để sản xuất ra vacxin Đó là những nhóm vacxin thuộc thế hệ mới,

vacxin tái tổ hợp gen Về góc độ miễn dịch, vacxin là chế phẩm vi sinh vật, chứa chính tác nhân gây bệnh hay sản phẩm của chúng (DNA, RNA) đã làm giảm độc hoặc vô độc bằng các phương pháp lý, hóa, sinh học, không còn khả năng gây bệnh đối với đối tượng hưởng vacxin (gia súc, gia cầm) Nhưng khi đưa vào cơ thể bằng nhiều phương pháp khác nhau, có khả năng kích thích cơ thể tạo ra 2 loại miễn dịch là: Miễn dịch dịch thể và miễn dịch tế bào nếu vi sinh vật gây bệnh xâm nhập, chúng sẽ bị loại trừ ra ngoài cơ thể Khi thức ăn của gia súc, gia cầm bảo quản và

xử lý không tốt, sẽ hình thành những nhóm vi sinh vật gây hại, chúng hoạt động mạnh và tạo thành những nấm mốc làm hỏng thức ăn và sản sinh ra nhiều độc tố, khi động vật ăn phải những thức ăn này làm cho con vật bị còi cọc, chậm lớn, tăng chi phí thức ăn, tổng hợp protein bị giảm sút dẫn đến khả năng tổng hợp kháng thể cũng giảm theo Nhóm nấm mốc thường gặp trong thức ăn đó là Aflatoxin, kẻ thù

số một của gia súc, gia cầm

Đậu Ngọc Hào (1994) [7] cho rằng khi bị nhiễm độc Aflatoxin, thì hoạt động của men SGOT và SGPT ở gà nhiễm độc cũng tăng cao Các thí nghiệm của V.D Padmanban (1989) [58] cho thấy bò ăn thức ăn nhiễm Aflatoxin giảm lượng kháng thể chống Rinderoest vi rút, gà ăn thức ăn nhiễm Aflatoxin giảm lượng kháng thể chống Newcaslte Nghiên cứu của Giambrone J J (1985) [51] cho thấy: Do tác động của Aflatoxin, hoạt động của bổ thể bị ngăn cản và đáp ứng miễn dinh trung gian tế bào cũng bị giảm ở gà và gà tây Mặt khác ảnh hưởng của nhiễm độc mãn tính Aflatoxin, là sự hình thành các khối u trong gan cá, gà, chuột và các động vật khác, việc cho ăn keo dài độc tố này ở mức gây độc mãn tính dẫn đến hình thành các khối u trong gan, người ta gọi là ung thư Qua nghiên cứu của Buss (1990) [49] đều xác định rằng vai trò gây ung thư của Aflatoxin đối với động vật

Nâng cao tỷ lệ nguyên liệu để giảm giá thành sản phẩm trong sản xuất bia ở nước ta là rất có ý nghĩa Ngoài ra trong sản xuất bia thì một trong những biện pháp hiệu quả nhất nhằm đảm bảo chất lượng bia thành phẩm là sử dụng thích hợp các chế phẩm enzym trong chế biến dịch đường (Phạm Văn Thành và cs, 1998) [29] Theo Nguyễn Quốc Ân (2000) [1] cho thấy hiệu quả của một số chế phẩm sinh học trong phòng chống tác hại của Aflatoxin Ở gà có 2 chế phẩm yea - sacc 1026

của hãng Bayer Agritech, Sài Gòn là chế phẩm có chứa men Saccharomyces cerevifiae chủng 1026 là một chủng nấm men sống trộn vào thức ăn chăn nuôi để giảm tác hại của cerevifiae trong thức ăn và Biosac H là sản phẩm có chứa nấm men Saccharomyles cerevifiae chủng H được bổ sung vào thức ăn nhằm hạn chế tác hại của Aflatoxin và làm giảm bệnh đường tiêu hóa do E.Coli gây ra Qua thử nghiệm, các tác giả thấy rằng các chế phẩm sinh học chống Aflatoxin có chứa men Saccharomyces cerevifiae sống, còn là nguồn cung cấp dinh dưỡng protein, VTM

và các enzym Với hàm lượng Aflatoxin < 200 ppb tới vài chục ppb, bổ sung chế phẩm sinh học là hoàn toàn thích hợp

1.1.3 Giới thiệu về chế phẩm EM

1.1.3.1 Lịch sử ra đời của EM (Effective Microorganismas)

Từ những năm đầu của thập kỷ 80 do ảnh hưởng của khí thải từ các nhà máy sản xuất chế biến, rác thải, do sự lạm dụng của con người về sử dụng phân bón hoá học, thuốc trừ sâu; do chiến tranh nguyên tử, vũ khí hạt nhân trên thế giới đa gây ra hiện tượng hiệu ứng nhà kính, đất đai trở nên căn cỗi, trơ cứng, môi trường bị ô nhiễm nghiêm trọng, sức khoẻ con người và động vật bị đe doạ

Đứng trước những thảm hoạ của sự mất cân bằng về môi trường sinh thái, trong những năm đầu thập kỷ 80, Teruo Higa ở trường Đại học tổng hợp Ryukyus Okinawa Nhật Bản đã đưa ra luận điểm về vi sinh vật có ích đã được nuôi cấy và sử dụng như một phương thức để tăng điều kiện sử dụng đất đai, chống bệnh và tăng cường hiệu quả của việc sử dụng chất hữu cơ của cây trồng Giáo sư Teruo Higa kiên trì đấu tranh cho quan điểm mở rộng các chế phẩm sinh học để đẩy lùi việc sử dụng thuốc hoá học và phân bón hoá học, cộng với đó là sự ảnh hưởng của khí thải các nhà máy công nghiệp vì các yếu tố này làm cho tầng ozon bị phá huỷ, đất đai trở nên cằn cỗi, môi trường bị ô nhiễm nghiêm trọng, sức khoẻ của con người và động vật bị đe doạ và ảnh hưởng

Teruo Higa đã nghiên cứu và chế tạo thành công chế phẩm sinh học EM, đó

là một nhóm vi sinh vật hữu ích bao gồm từ 80-125 loài vi sinh vật thuộc 10 chi khác nhau Bao gồm vi khuẩn lactic, vi khuẩn quang hợp, vi khuẩn lên men, nấm men và xạ khuẩn Hiện nay đã có 20 nước sản xuất được EM điển hình đó là Nhật

Bản, Trung Quốc, Thái Lan, Hà Lan và khoảng trên 80 nước đang dùng thử nghiệm trong đó có Việt Nam Theo Juzo Kokubu thì EM đem lại hiệu quả nhiều lĩnh vực hoạt động, cuộc sống của con người (bao gồm làm sạch môi trường, tăng sức đề kháng sâu bệnh, tăng năng suất vật nuôi, cây trồng)

1.2.3.2 Bản chất của EM

EM là chữ viết tắt của tiếng Anh Effective Microorganismas (vi sinh vật hữu hiệu) Theo Junzo kokubu (1999) [56] thì EM là nhóm vi sinh vật chứa khoảng 80-

125 vi sinh vật khác nhau bao gồm 5 nhóm chính đó là: Photosynthetic bacteria (vi

khuẩn quang hợp), Lactobacillus (vi khuẩn lactic), Streptomyces (vi sinh vật lên

men), Actinomycetes (xạ khuẩn), Yeasts (Nấm men) Chúng được tìm thấy trong tự nhiên ở hai dạng là yếm khí và hiếu khí thuộc 5 nhóm vi sinh vật khác nhau nhưng có thể sống hòa đồng với nhau, được nhân lên rất nhanh về số lượng qua quá trình lên men, khi được sử dụng sẽ có nhiều tác dụng, đồng thời phát huy các vi sinh vật có ích sẵn có trong đất và môi trường, lấn át và hạn chế các vi sinh vật có hại

và các chất hoá học thải ra từ các Nhà máy công nghiệp Đối với trâu, bò, lợn, gà có thể trộn EM vào thức ăn mà không cần kháng sinh hoặc hormon tăng trưởng vẫn cho tăng trọng cao, sản phẩm thịt giữ được lâu hơn Ở gà trộn vào thức ăn cho gà đẻ trứng làm tăng lượng vitamin E của trứng lớn hơn so với bình thường và EM có tác dụng diệt ký sinh trùng trên da của gia súc

EM có tác dụng bảo quản sản phẩm chăn nuôi, trồng trọt sau thu hoạch cho

ta các sản phẩm như rau “sạch”, thịt “sạch”

1.2.3.4 Cơ chế hoạt động của EM

Theo Lương Đức Phẩm (1998 [19] thì công nghệ của các quá trình vi sinh vật được gọi là công nghệ vi sinh vật hoặc công nghệ lên men Nguyên lý chung của công nghệ này đều được biểu thị qua sơ đồ sau:

Sơ đồ nguyên lý của công nghệ vi sinh vật

*Dung dịch

Nguyên liệu thường là các chất có chứa nguồn cacbon hữu cơ để đảm bảo nguồn năng lượng trong quá trình hoạt động của giống vi sinh vật dị dưỡng và làm

bộ khung cácbon trong các hợp chất sản phẩm Ngoài ra còn cần nguồn nitơ, có thể

là hợp chất hữu cơ hoặc vô cơ, các nguồn chất khoáng đa dạng hoặc vi lượng (N, P,

Mg, Fe, Zn ) các nguồn chất kích thích sinh trưởng (các axit amin, vitamin ) Tuyển chọn chủng giống vào sản xuất là việc làm trước tiên (tối ưu hoá genotype),

Lên men Nhân giống

Khử trùng

sau đó nghiên cứu tối ưu hoá các đặc tính sinh lý, sinh hoá các điều kiện nuôi cấy để chủng giống có đủ yêu cầu cho sản xuất (tối ứu hoá phenotype) Giống vi sinh vật sản xuất là giống thuần chủng đã được chọn lọc kỹ và được giữ trong các bảo tàng sao cho khỏi giảm hoặc mất hoạt tính Các chủng này thường được bảo quản trong môi trường rắn ở nhiệt độ thấp (4 - 100C) Trước khi sử dụng cần phải cấy truyền lại

và kiểm tra hoạt lực Chọn được chủng giống vi sinh vật dùng cho sản xuất là việc làm quan trọng và khó khăn vì chủng giống là đối tượng chủ yếu của cả quá trình,

nó quyết định sự thắng lợi hay thất bại về hiệu quả kinh tế

- Khác với phương pháp cổ điển là khi sử dụng vi sinh vật, men chỉ là một giống thuần chủng, GS.TS Teruo Higa đã sử dụng hỗn hợp các giống vi sinh vật khác nhau có khả năng tương đồng về sinh lý, sinh hoá, môi trường Chính vì vậy hiệu quả của EM lớn hơn rất nhiều so với các phương pháp lên men thông thường khác

Kết quả của quá trình lên men thể hiện ở sơ đồ:

Cơ chất sản phẩm + tế bào

Sản phẩm bao gồm:

* Các sản phẩm cuối cùng của sự trao đổi năng lượng: Chính là các sản phẩm lên men cổ điển: Etanol, Metanol, Propanol, axit lactic, Axetol, Butan, Metan

* Các chất trao đổi bậc 1: Axit amin, nucleotit, vitamin, axit xitric

* Các chất trao đổi bậc 2: Các chất kháng sinh, các alcaloit, các chất kích kích thích hoặc kìm hãm sinh trưởng (Gibberelin ), các độc tố từ vi sinh vật

* Các Enzym: + Enzym ngoại bào: Proteaza, pectinaza

+ Enzym nội bào: Asparaginaza, penicilinaza

Trong quá trình chuyển hoá, tiền sản phẩm được trộn với sinh khối vi sinh vật sau khi nuôi cấy có hoạt tính với những Enzym có mặt trong tế bào sẽ cho ta những sản phẩm mong muốn

Cơ chế cần chuyển hoá chất cần chuyển hoá

Sinh khối vi sinh vật (sản phẩm)

Quan hệ giữa sản phẩm lên men với sản phẩm trao đổi chất của tế

bào vi sinh vật được trình bày như sau

Đường phân axits béo Lipit

Axit hữu cơ

Axit amin Protein

Các chất trao đổi bậc 2

Trong tế bào của vi sinh vật, ngoài hàm lượng protein rất lớn ra còn có chất béo, vitamin, các khoáng chất Năng suất của vi sinh vật vượt trội xa so với năng suất của cây trồng, vật nuôi trong nông nghiệp nhiều lần và sản xuất sinh khối của

vi sinh vật có những ưu điểm sau:

* Chi phí ít hơn nhiều so với sản xuất nông nghiệp

* Sản xuất ở mọi nơi không chịu ảnh hưởng của khí hậu, thời tiết, quá trình công nghệ dễ cơ khí hoá và tự động hoá

* Năng suất cao

* Sử dụng các nguyên liệu rẻ tiền (phế phụ phẩm, rỉ đường, dịch kiềm sunfit, parafin, dầu mỏ, ) và hiệu suất chuyên hoá cao (Hydratcacbon 50 % - 100 % thành vật chất khô của tế bào)

* Hàm lượng protein trong tế bào rất cao

* Chất lượng protein cao: Nhiều axit amin, có loại đặc biệt giàu lizin, vì vậy

đó là một lợi thế bổ sung vào thức ăn chăn nuôi

* Khả năng tiêu hoá của protein: an toàn về độc tố, sản xuất chế phẩm chỉ dùng trong dinh dưỡng động vật

1.2.3.5 Các loại EM đang sử dụng

Chế phẩm EM bao gồm nhiều EM khác nhau: Theo khuyến cáo của APPNAN (1995) [40] thì có 4 loại EM: Dung dịch EM1, EM5, EM- Bokashi, EM-F-P-E Các vi sinh vật trong chế phẩm EM có một hoạt động chức năng riêng của chúng Do đều là các vi sinh vật có lợi, cùng chung sống trong một môi trường, sống cộng sinh với nhau, cùng hỗ trợ cho nhau nên hoạt động tổng thể của chế phẩm EM tăng lên rất nhiều (Nguyễn Quang Thạch 2001) [26] Có nhiều dạng chế phẩm EM đã được sản xuất Tuy nhiên, trong ứng dụng, chỉ cần dùng riêng biệt một loại chế phẩm hoặc phối hợp nhiều loại khác nhau cũng đã mang lại hiệu quả cao

* Dung dịch EM gốc (EM 1 )

EM1 nguyên chất là tập hợp khoảng 50 loài vi sinh vật có ích cả háo khí và kỵ khí thuộc 10 chi khác nhau gồm vi khuẩn quang hợp, vi khuẩn lactic, nấm men, xạ khuẩn và nấm mốc sống cộng sinh cùng môi trường Dung dịch có màu nâu vàng, mùi dễ chịu, vị chua ngọt pH < 3,5 nếu pH > 4 thì EM1 bị hỏng, không có tác dụng

+ Giảm số lượng ruồi, ve

+ Cải thiện sức khoẻ vật nuôi, chất lượng thịt

+ Giúp gia súc mắn đẻ và làm giảm mùi hôi của phân

+ Xử lý nước thải và rác thải sinh hoạt

* EM Bokashi (chất hữu cơ lên men EM)

Bokashi là từ tiếng Nhật có nghĩa là chất hữu cơ lên men

EM Bokashi thường có dạng bột, hoặc hạt nhỏ được điều chế bằng cách lên men các chất hữu cơ (cám, bánh dầu, bột cá, phân, than bùn) với dung dịch EM1

EM Bokashi đã được sử dụng bởi nông dân Nhật Bản như là chất bổ sung vào trong đất cổ truyền, có tác dụng tăng tính đa dạng của vi sinh vật trong đất và cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng Bokashi cổ truyền đã được sản xuất bằng cách lên men các chất hữu cơ, ví dụ: Cám gạo, cám ngô, rơm, rạ, nguồn vi sinh vật lấy từ đất rừng hoặc các chất chứa vi sinh vật khác

Tuy nhiên EM Bokashi là chất hữu cơ được lên men bằng các hỗn hợp EM thay vì đất rừng hoặc đất núi Như vậy EM Bokashi là chất bổ sung quan trọng để tăng vi sinh vật hữu hiệu trong đất

* Vật liệu của Bokashi: EM có thể lên men bất kỳ loại hữu cơ nào, ví dụ các loại sau đây có thể sử dụng như là chất hữu cơ để điều chế Bokashi: Cám gạo, cám ngô, vỏ trấu, vỏ đỗ, rơm rạ, bánh dầu, bánh dầu bông, bùn, bã mía, bã củ cải đường,

cỏ băm đoạn, mùn cưa, sợi và vỏ dừa, tàn dư cây trồng (chẳng hạn: cành cọ dừa), bột cá, bột xương, phân của bất cứ loại động vật nào, rong biển, vỏ cua và tất cả các loại vật liệu tương tự

Tuy nhiên cám gạo được đề xuất như là thành phần quan trọng của Bokashi, bởi vì nó chứa dinh dưỡng tuyệt đối với vi sinh vật

Tốt nhất là hỗn hợp các chất hữu cơ mà chúng có tỷ lệ cacbon/nitơ thấp và cao Nhìn chung người ta khuyến cáo nên sử dụng ít nhất 3 loại chất hứu cơ để tăng

đa dạng sinh học, sự tăng các chất như: than, vỏ trấu, chất khoáng Zeolite, tảo biển,

cỏ hoà thảo và than gỗ vào chất Bokashi là đáng khuyến khích Các chất xốp này làm tăng điều kiện vật lý của đất và khả năng lưu giữ dinh dưỡng Chúng cũng đóng vai trò như điểm ẩn của vi sinh vật hữu hiệu

* EM Bokashi B: Dung dịch EM1, rỉ đường (hoặc đường nâu), nước sạch,

được pha trộn theo tỷ lệ 3:3:100 Sau đó phun dung dịch trên vào thức ăn và trộn đều cho đến khi độ ẩm đạt khoảng 30 % đến 40 % Cho vào bao hoặc thùng chứa, bao kín để lên men kỵ khí Sau 7-10 ngày, khi hỗn hợp lên men, thơm mùi rượu, có

mốc trắng trên bề mặt, nghĩa là EM Bokashi B đã làm xong và có thể đem dùng

* EM Bokashi C: Vật liệu khô là cám gạo và mùn cưa được pha trộn theo tỷ

lệ 1:1 Dung dịch EM được chuẩn bị như trên, cách làm tương tự như đối với EM

Bokashi B (Lê Khắc Quảng, 2004) [22]

* EM 5 (ở Nhật Bản có tên là SUTOCHU)

EM5 là chất xua đuổi côn trùng không hoá học, không độc hại EM 5 được dùng để phun lên cây trồng, nhằm tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh và loại trừ sâu hại bằng quá trình sinh học, không phải tiêu diệt bằng quá trình trực tiếp Thông thường

nó được phun lên cây với nồng độ 1/1000 trong nước Nó được dùng để xua đuổi côn trùng và quần thể sâu hại băng cách tạo barier EM5 cũng có thể phòng trừ quần thể sâu hại EM5 được chuyển băng côn trùng vào kho bảo quản có thể làm "nhiễm"

thực phẩm bảo quản, quá trình lên men được xảy ra trong thực phẩm do EM5 làm cho côn trùng không ăn được, do vậy là giảm quần thể sâu hại

Thành phần điều chế EM5 có thể thay đổi, tuy nhiên để điều chế EM5 đối với sâu kháng thuốc cần cho thêm hàm lượng các chất hữu cơ (các chất hữu cơ có nhiều hàm lượng chất oxy hoá như: Tỏi, ớt cay, cây lò hôi (A loe), lá nem, hoa quả xanh,

cỏ hoà thảo) Khi sử dụng các vật liệu đó chúng được xay nhuyễn hoặc băm nhỏ Phương pháp cụ thể như sau

Lưu ý: Nước tốt là nước khử chlorinated Dấm tự nhiên tốt hơn axit nhân tạo

cồn Whisky hoặc Ethyl đều có thể sử dụng

- Những điều cần lưu ý để pha EM5

Thùng chứa lớn có thể sử dụng để pha trộn ban đầu các chất thành phần Thùng đựng Plastic dùng để bảo quản, có phễu để rót EM vào

- Pha chế

Bước 1: Trộn rỉ đường với nước, chú ý để nó hoà tan hoàn toàn (có thể dùng nước ấm để hoà tan nhanh rỉ đường)

Bước 2: Cho thêm dấm và cồn pha loãng sau khi cho EM1

Bước 3: Rót dung dịch hỗn hợp vào thùng Plastic sau đó đậy chặt (thùng thuỷ tinh không nên dùng) Rút không khí thừa trong thùng để duy trì điều kiện kỵ khí Bước 4: Bảo quản thùng ở nơi ấm (25 - 300C) tránh ánh sáng mặt trời chiếu vào Bước 5: Khi thùng chứa có nhiều khí lên men, thì mở nắp để ủ ga, sau đó đóng nắp lại như cũ

EM5 có thể sử dụng khi ga không còn sinh ra nữa, EM5 cần có mùi ngọt (mùi ester, rượu)

EM5 cân được bảo quản nơi tối, lạnh, có nhiệt độ ổn định, đồng nhất Không được bảo quản trong tủ lạnh hoặc nơi có ánh nắng trực tiếp EM5 cần được sử dụng trong vòng 3 tháng sau khi pha chế

* EM - F-P-E (EM Fermented Plant Extract)

EM - F-P-E là chiết xuất cây cỏ lên men EM EM - F-P-E bao gồm một hỗn hợp

cỏ tươi với rỉ mật đường và EM1 EM - F-P-E bao gồm axit hứu cơ, chất hoạt động sinh học, khoáng chất và các chất có lợi khác từ cỏ dại Giá sản xuất EM - F-P-E rất thấp bởi vì sử dụng cỏ dại

- Tác dụng:

Theo trung tâm nghiên cứu bệnh dại và động vật nhiệt đới 1998, thì EM - F-P-E

có tác dụng sau:

+ Pha "EM thứ cấp" pha tỷ lệ: 500 – 1000 phần nước cho vào bình phun hoặc

vẩy đều lên nền chuồng, trên thân thể vật nuôi với lượng 0,5 - 1ml/m2 Phun lần 2 sau

3 ngày sau đó cứ 7 - 10 ngày phun một lần có tác dụng khử mùi trên nền và trên cơ thể vật nuôi

Dùng "EM thứ cấp" khử mùi hôi của hố tiêu gia đình, bể chứa phân, cứ một hố

tiêu gia đình nông thôn tồn tại một bể chưa phân khoảng 1m3 thì pha 50ml "EM thứ cấp" với 2 - 3 lít nước lã đổ đều lên mặt phân và bề mặt hố tiêu Cách 5 ngày đổ lần

hai sau đó cứ 5 -10 ngày đổ một lần, sau vài ngày mùi hôi sẽ giảm dần và hết mùi hôi

Dùng "EM thứ cấp" khử mùi hôi của ao tù, nước đọng, cống rãnh, hố rác

Dùng 20ml "EM thứ cấp" và 2 - 5g rỉ đường (đường phèn) hoà tan trong

200ml nước, trộn đều với 1kg cám, 1 kg mùn cưa, trộn xong nắm thử lại thành nắm, dùng tay chạm nhẹ nếu tan ra ngay là được Cho hỗn hợp vào bao tải dứa rồi buộc lại, sau 3 - 5 ngày có mùi thơm, dùng để khử mùi chuồng gà, vịt với 50gr/m2 rắc đều lên đệm lót, sau 1 - 2 ngày, mùi hôi sẽ giảm hẳn Sau 3 ngày rắc lại lần 2, sau đó cứ 10 ngày rắc lại một lần mùi hôi sẽ hết

1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

1.2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

1.2.1.1 Tình hình sử dụng men vi sinh vật có ích trên thế giới

Theo Marlan Fsansis, Jack Garreff (1997) [4] khi cấy Saccharomyces cervisiae vào thức ăn cho bò, làm tăng cường sức đề kháng của bò cái đối với stress nhiệt, nhờ đó bò ăn được nhiều và duy trì được chức năng của dạ cỏ ở mức tối ưu Kinh nghiệm ở vùng Trung tây Hoa Kỳ: thức ăn ủ men đã cải thiện rõ tỷ lệ mỡ trong khi đó vẫn duy trì sản lượng sữa thực tế của bò giữa kỳ tiết sữa Khẩu phần gồm: Cây ngô ủ (30,8 % vật chất khô); alfalfa khô (29,4 %); ngô mảnh lên men (22,6 %) và thức ăn bổ sung cấy men

Ở Florida (vùng Á nhiệt đới) của Mỹ: trong mùa hè cho bò ăn thức ăn cấy men, phần lớn bò cái đạt kết quả tốt vào đầu kỳ tiết sữa, tỷ lệ mỡ và sản lượng sữa đều tăng rõ rệt (P<0,05) Khẩu phần cơ sở gồm:

Hạt cốc (44,7 % vật chất khô); cây ngô ủ (24 %); hạt cốc ủ men dạng ướt (15

%), cùng với cỏ Bermelda, bã bia khô và "nước sữa" đã được bão hoà Amôn

Tác giả Adler J., Nissen (1986) [47] đã khẳng định rằng: Người ta thu nhận được men Proteaza từ nhiều nguồn khác nhau như động vật, thực vật, vi sinh vật , nhưng kinh tế nhất vẫn là men từ bề mặt, hoặc lên men chìm

Nước Pháp hàng năm sản xuất 100.000 tấn men khô dùng cho chăn nuôi, sản lượng men khô này cung cấp một lượng protein lớn gấp 1/10 lượng protein của ngũ cốc

1.2.1.2 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng công nghệ EM trên thế giới

Theo Reganold (1990) [60] và Parr, J.F and S.B Hornick (1992) [59] thì hiện nay trên thế giới, môi trường đang bị ô nhiễm nặng, nguyên nhân do con người sử dụng quá nhiều phân bón hoá học, thuốc trừ sâu trong ngông nghiệp (và nạn phá rựng nghiêm trọng gây ảnh hưởng tới môi trường sinh thái, gây xói mòn đất, làm giảm độ phì nhiêu trong đất canh tác) gây ảnh hưởng tới sức khoẻ con người Higa

T (1991) [55]; Higa and G.N Wididana (1991a) [54] phát minh ra EM như là một cứu cánh cho tất cả hành tinh của chúng ta, nó khắc phục được những nguy hiểm ở trên, nếu chúng ta biết sử dụng EM đúng cách

Qua bảng tóm tắt của Junzo kokubo, (1999) [56] người ta thấy rằng khi bổ sung EM vào thức ăn của bò và lợn thì chúng vẫn tăng trưởng nhanh, mà không phải sử dụng tới kháng sinh hay hormone sinh trưởng khác Đến khi giết thịt, màu thịt tươi lâu hơn so với không sử dụng chế phẩm EM Đối với gà đẻ trứng, khi cho

ăn thức ăn có sử dụng EM thi hàm lượng vitamin E lớn gấp 3 lần so với đối chứng Theo Teruo Higa hệ thống nông nghiệp thiên nhiên có sử dụng công nghệ vi sinh vật hữu hiệu (EM) là hệ thống nông nghiệp có năng suất cao, ổn định, giá thành thấp, không độc hại, cải thiện môi trường và bền vững Do đó từ năm 1982

EM đã được sử dụng vào sản xuất nông nghiệp, kết quả là đã làm giảm rõ rệt các tác nhân gây hại cho sản xuất nông nghiệp như giảm sâu bệnh, côn trùng Ngoài ra, trên thực tế, công nghệ này đã mang lại kết quả rất khả quan, đó là: Năng suất, chất lượng mùa vụ tăng, sản phẩm thu hoạch tăng, chất lượng sản phẩm tăng, nhờ đó mà sản xuất tăng trưởng và phát triển bền vững Tiến sĩ James F Parr - Cục nghiên cứu

Nông nghiệp - Bộ nông nghiệp Mỹ đã nói "Chúng tôi nhìn nhận Công nghệ EM như một công cụ tiềm tàng có giá trị có thể giúp đỡ nông dân phát triển hệ thống canh tác bền vững về kinh tế, môi trường và xã hội" Cũng từ đó, EM đã được nghiên cứu và sử dụng cho nhiều mục tiêu đa dạng hơn cho sản xuất, bảo quản và chế biến nông sản thực phẩm v.v… và đến nay công nghệ EM đã được ứng dụng ra khắp các lục địa trong hơn 150 nước và đã được sản xuất ở hơn 80 quốc gia Sau hơn 20 năm nghiên cứu EM, Giáo sư T Higa cùng các đồng nghiệp đã phát triển từ 5 lớp sinh vật (được ghi nhận trong bằng sáng chế của GS.TS Teruo Higa) đến 9 lớp, từ 83 loài vi sinh vật lên đến 130 loài trong EM

Tại Hội nghị Quốc tế lần thứ nhất về Nông nghiệp thiên nhiên cứu thế và nông nghiệp EM được tổ chức từ ngày 17- 21 tháng 10 năm 1989 tại Băng Cốc- Thái Lan

đã có nhiều báo cáo khoa học nghiên cứu về ứng dụng của EM đối với nông nghiệp như: Báo cáo về khái niệm và giả thuyết của EM của T Higa and G.N Wididana - trường đại học Ryukyus, Okinawa, Nhật Bản Báo cáo đã chỉ ra khái niệm của EM

là dựa trên cơ sở cấy hỗn hợp EM vào trong đất làm thay đổi trạng thái cân bằng vi sinh vật và tạo ra một môi trường phù hợp cho cây trồng sinh trưởng, phát triển mạnh Vi sinh vật có ích được cấy vào đất đã tiếp tục phát triển lấn át các quần thể

vi sinh vật bản địa không có lợi Một số giả thiết liên quan đến EM đã được xác minh trong báo cáo đó là ngăn chặn bệnh hại cây, bảo tồn năng lượng ở trong cây, làm tan các chất khoáng ở trong đất, cân bằng hệ sinh thái vi sinh ở trong đất, tăng hiệu lực quang hợp, cố định nitơ sinh học (Higa T, G.N Wididana, 1989) [52] Báo cáo của D N Lin- Trung tâm nghiên cứu canh tác tự nhiên của Hàn Quốc về hiệu quả của EM đến sinh trưởng, phát triển và năng suất lúa Báo cáo của S Panchaban

- Trường đại học Khon Kaen, Thái Lan về hiệu quả của EM đến sinh trưởng, phát triển và năng suất ngô

Hội nghị quốc tế lần thứ 2 tổ chức tại Brazil tháng 10 năm 1991 cũng đã có một loạt các báo cáo về hiệu quả của EM đến sinh trưởng, phát triển và năng suất một số cây trồng như lúa, khoai lang, rau spinach, khoai tây, cải bắp, ớt ở các nước Nhật Bản, Myanma, Sri Lanka, Hàn Quốc, Brazin

Tại hội nghị quốc tế lần thứ 3 vào năm 1993, lần thứ 4 vào năm 1995, lần thứ

5 vào năm 1997, lần thứ 6 vào năm 1999 và lần thứ 7 vào năm 2002 nhiều nghiên cứu mới về EM và những ứng dụng của EM trên khắp thế giới được công bố như nghiên cứu về tác dụng của EM tới môi trường chăn nuôi, nẩy mầm và sức nẩy mầm của hạt giống; ảnh hưởng của EM tới đất; hiệu quả của EM đến sinh trưởng, phát triển và năng suất một số cây trồng: ngô, đậu, đậu tương, cà chua, dưa chuột,

bí, khoai tây, rau các loại, chuối; hiệu quả của EM đến rễ cây trồng và đất; tác dụng của EM đối với nghề trồng hoa; EM trong quản lý sâu bệnh tổng hợp

Nhờ những kết quả nghiên cứu ứng dụng có hiệu quả mà các nước trên thế giới đón nhận EM như là một giải pháp để đảm bảo cho một nền nông nghiệp phát triển bền vững và bảo vệ môi trường (Apnan news, 2007) Trong lĩnh vực nông nghiệp EM có tác dụng bổ sung vi sinh vật cho đất, cải thiện môi trường đất, phân hủy chất hữu cơ tăng hiệu quả của phân bón, cố định nitơ không khí, ngăn chặn các tác nhân gây bệnh, sâu hại trong đất, kích thích sự nảy mầm, ra hoa, kết quả chín, tăng khả năng quang hợp, năng suất chất lượng cây trồng đặc biệt là sử lý môi

trường chăn nuôi

Nhiều nhà máy, xưởng sản xuất EM đã được xây dựng ở nhiều nước trên thế giới và đã sản xuất được hàng ngàn tấn EM mỗi năm như: Mỹ, Trung Quốc, Thái Lan (hơn 1000 tấn/năm), Myanmar, Nhật Bản, Brazil (khoảng 1.200 tấn/năm), Srilanca, Nepal, Indonesia (khoảng 100- 120 tấn/năm)

EM đang và đã được biết và kinh doanh trên khắp thế giới bởi một số cơ sở sản xuất và những nhà cung ứng dưới một số tên sản phẩm, tên nhãn hiệu, nhãn mác

đã đăng ký thương hiệu như: Efficient Microbes (EM), EMRO USA Effective Microorganisms, EM-1, EM1, EM1 đ, Beneficial Microbes (aka BM), Beneficial Microorganisms (BM), Beneficial and Effective Microbes (BEM), EM Kyusei, Kyusei EM, Vita Biosa, Terra Biosa, Effective Microbes, Essential Microorganisms, Efficient Microorganisms, Compound Microorganisms (CM), Complex Fermented Microorganisms (CFM), Fermented Microorganisms, Molasses Culture, Cultured Molasses, Stuff for Food Dregs, bokashi, EM-X health

beverage, EM Ceramics, EM Salt, or EM Soap Một số nước có sản phẩm EM nổi tiếng và đã được cấp chứng chỉ như: Nhật Bản, Canada, Mỹ, Mexico, Úc, Đan mạch, Brazin, (Vinny Pint, 2003)[64]

Theo Ahmad R.T (1993) [48], sử dụng EM cho các cây trồng như lúa, lúa mì, bông, ngô và rau ở Pakistan làm tăng năng suất các cây trồng Năng suất lúa tăng 9,5 %, bông tăng 27,7 % Đặc biệt, bón kết hợp EM-2 và EM-4 cho ngô làm tăng năng suất lên rõ rệt Bón EM-4 cho lúa, mía và rau đã làm tăng hàm lượng chất dễ tiêu ở trong đất Hàm lượng đạm dễ tiêu tăng 2,2 % khi bón kết hợp NPK + EM-4 (Zacharia P.P., 1993) [66]

Theo kết quả nghiên cứu của Yamada K và cs (1996) [65], Bokashi có độ pH

là 5,5 và chứa 4,3 mg S, 900 mg N dễ tiêu dưới dạng NH4, 10 mg P2O5 Hiệu lực của EM Bokashi đến hàm lượng các chất dinh dưỡng trong đất và sinh trưởng phát triển của cây trồng do các yếu tố tạo nên là nguồn hữu cơ, nguồn vi sinh vật hữu hiệu và các chất đồng hoá có trong EM

Milagrosa S.P và cs (1996) [57] cho rằng, bón riêng biệt Bokashi (2000 kg/ha) hoặc EM -1 (10 l/ha với nồng độ 1/500) cho khoai tây đã hạn chế được bệnh héo

xanh vi khuẩn Pseudomonas solanacearum Năng suất khoai tây ở trường hợp bón

riêng Bokashi cao hơn so với bón riêng EM-1 Bón kết hợp Bokashi và EM-1 làm tăng kích cỡ củ to nhiều hơn so với bón phân gà + NPK Việc tăng kích cỡ củ và năng suất là do Bokashi và EM-1 có hiệu lực trong việc cung cấp các chất dinh dưỡng cần thiết cho cây trong suốt các thời kỳ sinh trưởng phát triển

Rochayat Y và cs (2000) [61] nghiên cứu ảnh hưởng của việc bón Bokashi và phân lân đến sinh trưởng phát triển và năng suất của cây khoai tây trồng ở Tây Java, nơi có độ cao trung bình 545m so với mặt nước biển đã cho rằng: bón Bokashi với

20 tấn/ha đã làm tăng chiều cao cây, diện tích lá, khối lượng cây khô, số củ/khóm

và tăng năng suất củ một cách rõ rệt

Theo Sopit V (2006) [63] ở vùng đông bắc Thái Lan, bón riêng Bokashi cho ngô ngọt, năng suất tăng 16 % so với đối chứng, thấp hơn nhiều so với bón NPK (15:15:15), nhưng giá phân NPK đắt gấp 10 lần so với Bokashi Hơn nữa, giá phân

hoá học cao và lợi ích trong sản xuất nông nghiệp hữu cơ cho người nông dân, đặc biệt đối với người nông dân nghèo là chủ của những mảnh đất cằn cỗi thì việc ứng dụng công nghệ EM là rất hữu ích

Về cơ bản, công nghệ EM được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực cụ thể như:

* Trong trồng trọt

Thúc đẩy, tham gia, tăng cường khả năng thích nghi với các điều kiện bất thuận theo chiều hướng có lợi ở tất cả các giai đoạn sinh trưởng phát triển của cây

* Trong chăn nuôi

Tăng cường khả năng tiêu hoá, hấp thụ các loại thức ăn, sức đề kháng và khả năng chống chịu đối với các điều kiện ngoại cảnh bất thuận

* Trong bảo vệ môi trường

Giảm thiểu, ngăn chặn việc ô nhiễm môi trường nói chung và môi trường nông nghiệp nói riêng đặc biệt là môi trường chăn nuôi

Ngoài ra Giá sư Higa cũng giải thích rằng EM có thể làm giảm và thay đổi tác hại bức xạ của tia phóng xã Cụ thể ở Nhật Bản, năm 1945 những người bị ảnh hưởng của bom nguyên tử, sau khi uống nước có EM trong 3 tháng, tất cả những triệu chứng bệnh lý đều biến mất và hiện tại họ cảm thấy sức khoẻ bình thường như

50 năm trước đó Sau đó họ thử nghiệm 45 trẻ em ở Nga (là nạn nhân của vụ nổ Chernobul) bằng cách pha EM vào nước uống trong vài tháng thì thấy mọi biến đổi

về tâm lý và bệnh lý giảm hẳn (trích theo Junzokokubu 1999) [56]

Cuối cùng Higa, T (1991) [55]; Higa, T and G.N Widina (1991b) [53] kết luận rằng: Sử dụng EM có ý nghĩa tăng lợi nhuận về mặt kinh tế, tăng sức khoẻ con người, tăng độ phì nhiêu trong đất trồng trọt, còn có tác dụng bảo vệ môi trường Để thảo luận, bàn bạc về hiệu quả của việc sử dụng chế phẩm EM, tại Thái Lan, năm

1995 đã diễn ra hội thảo quốc tế, qua hội thảo các nhà khoa học đều thống nhất: EM

có tác dụng vô cùng to lớn đối với con người nói chung và đối với sản xuất nông nghiệp nói riêng Chọn và sử dụng EM hợp lý cho từng đối tượng cây trồng, vật nuôi có tác dụng làm tăng năng suất cây trồng, vật nuôi và làm giảm ô nhiễm môi trường rõ rệt

1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

1.2.2.1 Tình hình sử dụng các loại nấm men trong nông nghiệp

Hiện nay ngành chăn nuôi nước ta, để nâng cao năng suất, chất lượng thịt thì thức ăn là yếu tố có tầm quan trọng to lớn, ảnh hưởng tới hiệu quả chăn nuôi Một trong những biện pháp nâng cao giá trị dinh dưỡng của thức ăn và nâng cao khả năng tiêu hoá thức ăn của gia súc, gia cầm là sử dụng vi sinh vật trong chế biến thức

ăn Vì vậy các nhà khoa học đang đặt nhiều hy vọng vào các loại thức ăn vi sinh vật tổng hợp có giá trị dinh dưỡng cao, giá thành hạ Vi sinh vật là loại sinh vật đơn giản nhất có khả năng phát triển nhanh (phân bào hoặc sinh bào tử): Vi khuẩn cứ 20-30 phút thì sinh sản phân bào một lần, rong đơn bào (tảo) sản sinh mỗi lần thành 4-8 tế bào con, mỗi ngày đêm có thể sinh sản mấy chục lần

Men rượu có thể sử dụng 80 % đạm vô cơ trong môi trường để tổng hợp thành protein trong thời gian ngắn, theo nghiên cứu của (Nguyễn Vĩnh Phước, 1980) [20] cho thấy 1 tấn thức ăn trong môi trường nuôi cấy trong 8 giờ men rượu có thể sản sinh được 7 kg protit tức bằng lượng protit của một con lợn thịt nặng 30-35 kg… Thêm vào đó vi sinh vật còn chứa trong tế bào nhiều Enzym và nhiều yếu tố quan trọng chưa xác định được, trong đó một số có khả năng sản sinh ra các sinh tố Nước ta chưa có công nghiệp men thức ăn gia súc nhưng những phương pháp lên men cổ truyền đã được áp dụng vào chế biến thức ăn gia súc, gia cầm từ rất lâu

Vi sinh vật cung cấp protein và axit amin gồm một số vi sinh vật lên men rượu, men bia và một số nấm men, nấm mốc có khả năng tổng hợp nhanh protein, lipit

Vì vậy, trong chăn nuôi, men rượu và thức ăn ủ men cũng đóng góp một vai trò

to lớn, góp phần nâng cao chất lượng khẩu phần ăn của gia súc, gia cầm và kích thích khả năng tiêu hoá của con vật làm cho da, lông bóng mượt, tăng trọng nhanh và ức chế một số loại vi khuẩn gây thối ở đường tiêu hoá, nâng cao chất lượng thịt…

Theo Nguyễn Quang Linh (1997) [14] tiến hành thí nghiệm trên lợn F1 (ĐB x MC) từ 70 ngày tuổi đến 130 ngày tuổi đến 130 ngày tuổi với khẩu phần như sau: Nguyên Liệu Giai đoạn I Giai đoạn II

Theo Phạn Sỹ Tiệp và cs (1999) [32] thì bột sắn vỗ béo có khả năng vỗ béo lợn F1 (ĐB x MC) từ 70 ngày tuổi đến 217 ngày tuổi Kết quả cho thấy khối lượng ở

lô thí nghiệm là 78,25 kg lớn hơn lô đối chứng (76,20) là 2,05 kg (P<0,01) Về tăng trọng/ngày ở lô thí nghiệm đạt 449,18 g, lô đối chứng đạt 427,21 g/ngày

TTTĂ/kg tăng khối lượng ở mức 3,31 kg (thi nghiệm) và 3,48 kg (đối chứng) (P>0,05) Giá thành 1 kg lợn hơi giảm 10,89 % so với lợn vỗ béo bằng bột sắn không ủ men

Từ nhiều năm nay, Quảng Lê Hà và cs (1999) [5] thuộc trung tâm công nghệ sinh học, trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã phân lập, tuyển chọn được 6 chủng nấm men Sâchromyces H1, H2, H3, H4, H5, H6 Sử dụng 6 chủng này để sản xuất nước uống, với mục đích tuyển chọn nấm men thích hợp cho dịch đường hoà từ gạo cẩm có chưa đường Maltoza, cho thấy lượng CO2 thoát ra theo thời gian của chủng

H6 là 5ml CO2 sau 7 giờ lên men, trong khi các chủng khác cần 9 - 10 giờ Như vậy chủng nấm men H6 được lên men ở to = 26oC cho hàm lượng axit là 2,7 g/lit Nước uống ga có mùi thơm đặc chưng, hài hoà, dễ chịu, người tiêu dùng chấp nhận được

* Chế phẩm sinh học dùng trong chăn nuôi

Công nghệ vi sinh truyền thống (trong chế tạo chế phẩm sinh học) được nhiều nước sử dụng, nhằm tạo ra các chế phẩm sinh học đặc trưng dùng cho gia cầm, trong đó sản phẩm có chứa các tế bào vi sinh sống được dùng phổ biến, phòng trị bệnh đường ruột của gia súc, như sản phẩm chứa tế bào nấm Sâchromyces boulladi, chế phẩm chứa tế bào vi khuẩn lactic, vi khuẩn Bacilus suptilis

Nguyễn Khắc Tuấn (1997) [45], chọn ra chủng EM domycosis CG2 (chủng