tiểu luận ứng dụng công nghệ vi sinh sản xuất thuốc trừ sâu sinh học BT

Thuốc trừ sâu sinh học bao gồm các loại chế phẩm có nguồn gốc sinh học.Chúng được nuôi cấy trên môi trường dinh dưỡng khác nhau hoặc phương pháp lên men trong công nghiệp để tạo ra những chế phẩm chất lượng cao có khả năng phòng trừ các loại sâu bọ gây hại cho cây trồng

I,ĐẶT VẤN ĐỀ

II,TỔNG QUAN VỀ CHẾ PHẨM BẢO VỆ THỰC VẬT 1,Khái niệm

2,Ưu điểm

3,Nhược điểm

III,THUỐC TRỪ SÂU TỪ VI KHUẨN BT

1,Khái niệm

2,Các đặc điểm của vi khuẩn BT

3,Cơ chế gấy độc

4,Quy trình sản xuất

A,Lên men bề mặt

B,Lên men chìm

5,Nguyên tắc sử dụng chế phẩm BT

6,Hiện trạng sử dụng chế phẩm BT

IV,TÀI LIỆU THAM KHẢO

I.ĐẶT VẤN ĐỀ

Việt Nam nằm trong khu vực nhiệt đói ẩm gió mùa, nền kinh tế chủ yếu vẫn là sản xuất nông nghiệp.Khí hậu nóng ẩm rất phù hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng, đồng thời cũng là điều kiện tốt cho sâu bệnh phát triển.Từ những năm 50 của thế kỉ trước,thuốc trừ sâu hóa học đã được sử dụng ồ ạt,rộng rãi có tác dụng diệt sâu bệnh và diệt muỗi rất hiệu quả và mang tính kinh tế.Tuy nhiên bên cạnh những hiệu quả thuốc trừ sâu hóa học mang lại thì nó cũng gây ra những hậu quả không nhỏ.Thuốc trừ sâu hóa học tồn tại lâu trên nông sản ảnh hưởng xấu đến sức khỏe người tiêu dùng,đồng thời một lượng lớn thuốc trừ sâu khi phun cho cây đã phát tán vào môi trường đất,nước làm thay đổi hệ vi sinh vật có ích trong

đất,nước từ đó làm giảm hoặc triệt tiêu khả năng tự làm sạch của vi sinh vật trong tự nhiên ngoài ra các chất này còn làm ngưng trệ nhiều quá trình chuyển hóa vật chất trong đất,nước

Trước tình hình này,việc sử dụng phương pháp đấu tranh sinh học trong trồng trọt để bảo vệ mùa màng đang được áp dụng mạnh mẽ.Các nhà khoa học đã lợi dụng quy luật sinh tồn của vi sinh vật, phân lập,cải tạo nâng cao khả năng tổng hợp chất độc,kháng sinh của vi sinh vật để sản xuất thuốc trừ sâu sinh học theo quy mô công nghiệp thay thế thuốc trừ sâu hóa học.Trong đó việc sử dụng thuốc trừ sâu có nguồn nguốc từ vi khuẩn

Bacillus Thuringiensis (BT) được sử dụng rộng rãi nhất,xuất phát từ những vấn đề trên, tôi quyết định tìm hiểu đề tài:

“ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ VI SINH TRONG SẢN XUẤT CHẾ

PHẨM TRỪ SÂU TỪ VI KHUẨN”

II,TỔNG QUAN VỀ CHẾ PHẨM TRỪ SÂU SINH HỌC

1,Khái niệm

Thuốc trừ sâu sinh học bao gồm các loại chế phẩm có nguồn gốc sinh học.Chúng được nuôi cấy trên môi trường dinh dưỡng khác nhau hoặc phương pháp lên men trong công nghiệp để tạo ra những chế phẩm chất lượng cao có khả năng phòng trừ các loại sâu bọ gây hại cho cây trồng

2,Ưu điểm

Ưu điểm nổi bật nhất của thuốc trừ sâu sinh học là ít độc với môi trường,do ít độc với các loài thiên địch nên nó bảo vệ được cân bằng sinh học trong tự nhiên, ít gây tình trạng bùng phát sâu hại.Thuốc trừ sâu sinh học còn phân hủy nhanh nên ít để lại dư lượng độc trên nông sản Ngoài ra nguồn khai thác các yếu tố trừ sâu rất phổ biến và hầu như vô tận

3,Nhược điểm

Tác dụng chậm hơn và không hiệu quả bằng thuốc trừ sâu hóa học, khi gặp điều kiện bất lợi thì khó đạt kết quả tốt.Thuốc có công nghệ sản xuất phức tạp thủ công nên giá thành còn cao.Bên cạnh đó sự bảo quản và khả năng hỗn hợp cũng yêu cầu điều kiện chặt chẽ hơn, khó cân đong ngoài đồng ruộng, thời gian bảo quản ngắn.Tuy nhiên những nhược điểm này có thể khắc phục dược

III,CHẾ PHẨM TRỪ SÂU SINH HỌC TỪ VI KHUẨN

1,Khái niệm

Vi khuẩn được sử dụng để sản xuất chế phẩm trừ sâu là những vi khuẩn

có tinh thể protein độc ở giai đoạn bào tử ,những tinh thể này rất độc đối với một số loài sâu bọ nhưng lại không độc với nhiều loài khác Tinh thể protein độc có hình quả tram hoặc hình lập phương , sau khi nuốt phải bào

tử có tinh thể protein độc , cơ thể sâu bọ bị tê liệt và chết sau 2-4 ngày.Loài

vi khuẩn được quan tâm nghiên cứu nhiều nhất là Bacillus thuringiensis Từ loài vi khuẩn này người ta sản xuất ra thuốc trừ sâu BT

2,Các đặc điểm của vi khuẩn BT

BT là vi khuẩn hiếu khí,gram dương ,hình que, đơn độc, sắp xếp thành chuỗi,chứa tinh thể độc có bản chất protein hình quả trám Tính độc

nội hay diệt sâu cảu vi khuẩn BTphụ thuộc vào các độc tố do vi khuẩn sinh

ra trong quá trình sinh trưởng và phát triển.Có 4 loại độc tốc sinh ra trong quá trình phát triển của chúng:

-Ngoại độc tố α ( α -exotoxin ) là enzyme phospholipase được tiết ra trước khi bào tử và tinh thể độc được hình thành gây phân hủy mô trong cơ thể cô trùng bị tác động

-Ngoại độc tố β (β-exotoxin) độc tố này bền nhiệt, được tạo ra trước khi tinh thể độc tố được hình thành Nó có cấu trúc tương tự ATP,có tác dụng cạnh tranh với ATP, ức chế hoạt động của ARNpolimerase

-Ngoại độc tố γ là một loại phospholipase tác động lên phospholipid, phá hủy mô tế bào

-Nội độc tố δ-exotoxin (tinh thể độc) là loại độc tố quyết định hoạt tính diệt côn trùng của vi khuẩn.Tinh thể độc Cry được tạo ra với một lượng lớn hơn nhiều so với chất độc Cyt là tác nhân chính gây độc.Tinh thể độc không hóa tan trong nước hoặc các chất hữu cơ nhưng có thể hòa tan trong dung dịch kiềm

3,Cơ chế gây độc

Có khả năng diệt các loại sâu hại cây trồn , chủ yếu là sâu

non,bọ cánh vẩy,các loại muỗi, cung quăng,bộ 2 cánh.Triệu chứng nhiễm

BT cảu sâu hại: Sâu bị nhiễm BT lúc đầu bị tê liệt toàn thân sau đó sâu có hiện tượng ngừng ăn thể hiện ở việc di chuyển chậm chạp cuối cùng không hoạt động, cơ thể biến màu vàng nâu, sâu chết có màu đen, toàn thân khô cứng

Khi sâu ăn lá có vi khuẩn lúc này tinh thể độc và bào tử xâm nhập vào sâu ,trong điều kiện bình thường tinh thể độc không hòa tan.Quá trình hòa tan tinh thể và hoạt háo chất độc xảy ra ở ruột giữa nơi có pH kiềm cao(>9,5),ở pH này tinh thể độc tan ra ,tiền độc tố có kích thước 135-140 kDa ,protease trong ruột giữa của sâu hoạt hóa thành dạng hoạt động là độc

tố δ Sau đó độc tố liên kết với thụ thể trên biểu bì ruột đâm qua màng tạo thành lỗ xuyên màng gây mất cân bằng ion nội bào của tế bào biểu mô dẫn đến tế bào nội mô bị phân giải ,sâu ngừng ăn và chết đói Hoặc khi lỗ xuyên màng xuất hiện trên thành ruột thì pH trong ruột giảm xuống bằng pH

môi trong huyết tương, cho phép bào tử nảy mầm xâm chiếm vật chủ , gây

chết Quá trình từ khi nhiễm BT cho đến chết thì sâu non phải có thời gian ủ

bệnh, những sâu nhỏ tuổi thời gian tiềm ẩn 1-2 ngày, sâu lớn tuổi thời gia ủ

bệnh kéo dài 4-5 ngày, tùy từng độ tuổi sâu mà khả năng chết cũng khác

nhau

4,Quy trình sản xuất

cô,sấy, tách phụ gia

Chọn giống sản xuất:

Chọn giống thuần chúng BT có hoạt tính diệt sâu :phân lập và tuyển

chọn các khuẩn lạc riêng biệt từ mẫu xác loại sâu bệnh bị chết.Căn cứ vào

các type huyết thanh protein độc tố để lựa chọn giống thuần chủng phù hợp

a,Phương pháp lên men bề mặt

Do vi khuẩn BT có thể tiết ra emzyme amylase ,protease ngoại bào

nên sử dụng các sản phẩm thủy phân cơ chất là tinh bột và protein trong các

sản phẩm nông nghiệp hoặc phế thải khi chế biến nông sản để xây dựng tế

bào, sinh trưởng, phát triển, đồng thời tạo thành bào tử và tinh thể độc

Dùng những hạt cơ chất rắn, những hạt này có hoặc không có khả năng hấp

thụ các chất dinh dưỡng.Các hạt cơ chất này có thể đóng vai trò làm nguồn

Các chất dinh dưỡng

Nuôi mở rộng (lên men)

Giống VK thuần chủng B.thurigiensis

Nhân giống

Thanh trùng Chuẩn bị môi trường

Xử lí nguyên liệu Nguyên liệu

chất dinh dưỡng ví dụ cám lúa mì, bột ngô,… hoặc chỉ đóng vai trò đơn giản như chất mang vô cơ Để chuẩn bị môi trường nuôi cấy vi khuẩn có độ thông thoáng tốt, các loại nguyên liệu không nên xay nghiền quá nhỏ mà nên xay vỡ thành các mảnh 1-3mm trộn thêm cám trấu hay mùn cưa,bã mía… rồi trải mỏng ra các khay.Nước làm ẩm môi trường có pH 6,5-7,5 , hấp vô khuẩn ở 121˚C khoảng 1h.Vi khuẩn sẽ mọc trên bề mặt cơ chất là các hạt hoặc sợi, mảng nguyên liệu và nhận oxy không khí để sinh

trưởng.Khay được phun dịch nhân giống vào môi trường được đặt trong phòng nuôi có quạt hút điều chỉnh nhiệt độ ban đầu là 28-35˚C trong 4-5 ngày để vi khuẩn phát triển,sinh bào tử cũng như hình thành tinh thể

độc.Nên lât khối môi trường để vi khuẩn phát triển đều khắp Sau khi kết thúc nuôi cấy, thu gom môi trường ở các khay và sấy không khí nóng 40-45˚C cho đến độ ẩm dưới 10% tạo thành phẩm

b,Phương pháp lên men chìm

Vi khuẩn được nuôi cấy trong các nồi lên men có thể tích đền vài chục mét khối , được thôi khí qua máy nén trong điều kiện vô trùng Thiết

bị được trang bị hệ thống điều khiển tự động hóa việc cung cấp khí, nhiệt

độ, điều chỉnh pH.Thời gian nuôi cấy khoảng 2-3 ngày và mật độ tế bào có thể lên đến hàng tỷ trong 1ml dịch nuôi cấy Từ dịch lên men chìm có thể tạo ra 3 dạng chế phẩm:

Chế phẩm dạng lỏng:dịch lên men sau khi kết thúc được bổ sung các chất phụ gia, chất bảo quản chống thối, chất bám dính rồi đóng chai

Chế phẩm dạng nhão: sau khi ly tâm dịch lên men ta thu được sinh khối ướt có độ ẩm khoảng 85%, không cần sấy khô mà trộn với dầu thành dạng nhũ tương

Chế phẩm dạng bột: ly tâm thu được dạng dịch đặc nhão như trên, trộn với các chất phụ gia như tinh bột, xelullose… rồi đem sấy abwngf các thiết

bị sấy phun hoặc sấy thăng hoa Bột khô đóng gói trong túi PE hoặc giấy thiếc hoặc trong bọc kín

Quy trình sản xuất BT ở Việt Nam

Chủng BT chuẩn

Nhân giống cấp 1 trên nồi lên men nhỏ 10-50l

3% giống Nhân giống cấp 2 trên nồi men lớn 500-5000l

T=30˚C,48h Kích thích lên men Lọc và ly tâm Thu sinh khối

Chất phụ gia Sấy phun+ chất phụ gia

Đóng chai bảo quản Đóng gói bảo quản

5,Nguyên tắc sử dụng chế phẩm BT

- Nguyên tắc sử dụng đúng thuốc: Khi sử dụng thuốc BVTV cần phải biết

rõ loài sâu bệnh cần phòng trừ, tham vấn ý kiến cán bộ chuyên môn BVTV hoặc cán bộ nông nghiệp địa phương Ưu tiên lựa chọn sử dụng các loại thuốc có tác động chọn lọc, có hiệu lực cao, thời gian cách ly ngắn và ít độc đối với sinh vật có ích, động vật máu nóng Cần chọn mua những loại thuốc

an toàn với cây trồng, ít gây hại với người tiêu thụ sản phẩm, đặc biệt chú ý khi mua và sử dụng thuốc diệt cỏ

-Nguyên tắc sử dụng thuốc đúng nồng độ, liều lượng: Đúng nồng độ, liều lượng bao gồm lượng thuốc và lượng nước pha trộn để phun trên một đơn

vị diện tích cây trồng, theo hướng dẫn của nhà sản xuất hoặc khuyến cáo của cán bộ kỹ thuật Tùy tiện tăng nồng độ thuốc lên cao sẽ gây nguy hiểm

cho người sử dụng, cây trồng vật nuôi, môi trường và làm tăng chi phí, hoặc phun ở nồng độ quá thấp sẽ làm cho sâu bệnh lờn thuốc, kháng thuốc, tạo nguy cơ bùng phát dịch Phải có dụng cụ cân, đong thuốc, không ước lượng bằng mắt, không bốc thuốc bột bằng tay Phải phun hết lượng thuốc đã pha trộn, không để dư thừa qua hôm sau hay lần sau

-Nguyên tắc sử dụng thuốc đúng lúc: Phun thuốc vào thời điểm sâu bệnh dễ

bị tiêu diệt, phun ở giai đoạn tuổi nhỏ đối với sâu và ở giai đoạn đầu đối với bệnh Phun vào lúc trời râm mát, không có gió to để thuốc tiếp xúc bám dính tốt hơn trên bề mặt lá Hạn chế phun lúc cây đang ra hoa Phun thuốc khi trời nắng nóng sẽ làm giảm hiệu lực của thuốc hoặc trời sắp mưa có thể làm rửa trôi thuốc Không phun thuốc vào thời điểm sắp thu hoạch (thời gian cách ly tùy thuộc từng loại thuốc, thường có khuyến cáo thời gian trước thu hoạch) Phun khi mật độ sâu, tỷ lệ bệnh đạt đến ngưỡng gây hại kinh tế

- Nguyên tắc sử dụng thuốc đúng cách: Cần trang bị đầy đủ bảo hộ lao động Khi pha thuốc cần dự tính trước lượng thuốc và lượng nước cần dùng để pha,phối trộn thuốc theo hướng dẫn trên bao bì hoặc hướng dẫn của cán bộ

ký thuật và thuốc đã phối trộn phải được sử dụng ngay.Sau khi phun thuốc

đồ dung quần áo cần được rửa sạch sẽ và phải được cất giữ trong kho riêng cùng với thuốc BVTV

6,Hiện trạng sử dụng chế phẩm BT

Hiện nay ở nước ta thuốc trừ sâu sinh học đang được sử dụng khá nhiều đặc biệt là thuốc trừ sâu sinh học có nguồn gốc từ vi khuẩn BT và diệt trừ được nhiều loài sâu bệnh hại như bọ nhảy sọc cong, rệp xám, sâu xám, sâu khoang…Hiện chế phẩm đang được sử dụng tại các vùng trồng rau sạch ở Vĩnh Phúc, Thanh Trì, Hải Dương, Hà Tây, Đông Anh… Tuy nhiên việc sử dụng thuốc trừ sâu sinh học nói chung và thuốc trừ sâu có nguồn gốc từ vi khuẩn BT nói riêng trong việc phòng trừ sâu bệnh, dịch hại

ở nước ta đặc biệt là các vùng nông nghiệp lớn(vùng sản xuất cây lương thực,cây ăn quả ở đồng bằng song Hồng và đồng bằng sông Cửu Long ) vẫn chưa được phổ biến rộng rãi do một số nhược điểm của thuốc trừ sâu sinh học Do đó cần phải có nhiều hơn những nghiên cứu phát triển ứng dụng sản xuất thuốc trừ sâu sinh học vào sản xuất nông nghiệp

IV,TÀI LIỆU THAM KHẢO

Lương Đức Phẩm, 2011,Sản xuất và sử dụng chế phẩm sinh học trong nông nghiệp, Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam

http://doc.edu.vn/tai-lieu/de-tai-cong-nghe-san-xuat-thuoc-tru-sau-vi-sinh-69489/

http://123doc.org/document/3436285-ung-dung-che-pham-sinh-hoc-trong-san-xuat-thuoc-tru-sau-sinh-hoc-bt-bacillus-thuringiensis-var.htm