Đồ án tốt nghiệp: Sản xuất phân bón lá từ phụ phế phẩm nông nghiệp

Đồ án tốt nghiệp được thực hiện với mục tiêu nhằm xác định hiệu quả thủy phân phụ phế phẩm cá Tra của enzym bromelin có trong xác bã cây dứa; tạo chế phẩm phân bón lá từ phụ phế phẩm cá Tra và enzym bromelin có trong xác bã cây dứa; xác định hiệu quả của chế phẩm phân bón lá từ dịch thủy phân cá Tra trên cây rau cải. Mời các bạn cùng tham khảo.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

SẢN XUẤT PHÂN BÓN LÁ TỪ PHỤ PHẾ PHẨM

NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Giảng viên hướng dẫn :TS.NGUYỄN THỊ HAI

LỜI CAM ĐOAN

Nhóm sinh viên xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của mình Các số liệu, kết quả nêu trong đồ án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Nhóm sinh viên xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Đồ án này

đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Đồ án đã được chỉ rõ nguồn gốc

Sinh viên thực hiện Đồ án

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới cô TS.Nguyễn Thị Hai đã tận tình hướng dẫn, gúp đỡ em hoàn thành Đồ án tốt nghiệp này

Sau cùng em xin cảm ơn gia đình đã tạo điều kiện thuận lợi và là chỗ dựa cho em trong suốt những năm dài học tập Đồng thời cũng xin cảm ơn đến tất cả bạn bè đã gắn bó cùng nhau học tập và giúp đỡ nhau trong suốt thời gian qua, cũng như trong suốt quá trình thực hiện Đồ án này

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

2 Tình hình nghiên cứu

2.1 Tình hình nghiên cứu trong nước về sử dụng enzyme bromelin trong thủy phân protein

2.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước về sử dụng enzym bromelin trong thủy phân protein

2.3 Một số nghiên cứu về sử dụng phân bón trên cây trồng

3 Mục đích nghiên cứu

4 Phương pháp nghiên cứu

4.1 Phương pháp tổng hợp tài liệu

4.2 Phương pháp thu thập và xử lí số liệu

5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

6 Kết quả đạt được

7 Ý nghĩa đề tài

8 Kết cấu đồ án

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 GIỚI THIỆU VỀ CÁ TRA

1.1.1 Đặc điểm sinh học cá tra

1.1.2 Thành phần hóa học của cá tra

1.1.3 Tình hình nuôi cá trong nước

1.2 Giới thiệu về cây dứa

1.3 Giới thiệu enzym Bromelin

1.4 Nghiên cứu ngoài nước về sử dụng enzym trong thủy phân protein

1.5 Nghiên cứu trong nước về sử dụng enzym trong thủy phân protein

1.5.1 Quá trình thủy phân cá

1.5.2 Các hệ enzym tham gia phân giải

1.5.3 Sự tham gia của vi sinh vật trong quá trình phân giải

1.5.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân cá

1.6 Tình hình xuât khẩu rau quả ở Việt Nam

1.6.1 Giới thiệu về cây cải xanh

1.6.2 Một số nghiên cứu về sử dụng phân bón trên cây trồng

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 VẬT LIỆU

2.1.1 Dụng cụ và thiết bị

2.1.2 Hóa chất

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.2.1 Xác định đạm tổng số bằng phương pháp kjeldahl

2.2.1.1 Vô cơ hóa

2.2.1.2 Phương pháp kjeldahl

2.2.2 Xác định đạm formol bằng phương pháp sorensen

2.2.3 Xác định hoạt tính enzym bromelin bằng phương pháp anson cải tiến

2.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

2.3.1 Khảo sát quá trình thủy phân phụ phế phẩm cá tra bằng enzym bromelin trong dứa

2.3.2 Xác định hoạt tính enzym bromelin có trong các thành phần của cây dứa

2.3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ dứa đến quá trình thủy phân phụ phế phẩm cá tra 2.3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ mẫu (dứa,cá) và nước đến quá trình thủy phân 2.3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình thủy phân phụ phế phẩm

cá tra… 2.3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian thủy phân phụ phế phẩm cá tra bằng enzym bromelin trong phế phẩm dứa 2.3.2.5 Ổn định dung dịch thủy phân bằng rỉ đường 2.3.3 Khảo nghiệm chế phẩm phân bón lá cho cây cải xanh trồng ngoài dồng… CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN PHỤ PHẾ PHẨM CÁ TRA BẰNG ENZYM BROMELIN TRONG DỨA

3.1.1 Xác định hoạt tính enzym bromelin có trong các thành phần của quả dứa

3.1.4 KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA pH ĐẾN QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN

PHỤ PHẾ PHẨM CÁ TRA

3.1.5 KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN THỦY PHÂN PHỤ PHẾ PHẨM CÁ TRA BẰNG ENZYM BROMELIN TRONG PHẾ PHẨM DỨA… …

3.1.6 ỔN ĐỊNH DUNG DỊCH THỦY PHÂN BẰNG RỈ ĐƯỜNG

3.2 KHẢO NGHIỆM CHẾ PHẨM PHÂN BÓN LÁ TỪ PHỤ PHẨM CÁ TRA CHO RAU CẢI NGOÀI ĐỒNG RUỘNG

3.2.1 Khảo nghiệm chế phẩm phân bón lá cho cải xanh trồng ngoài đồng…

3.2.1.1 Cải ươm

3.2.1.2 Cải trồng ngày 6

3.2.1.3 Cải trồng ngày 10

3.2.1.4 Cải trồng ngày 17

3.2.1.5 Cải thu hoạch ngày 30

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

4.1 Kết luận

4.2 Đề nghị

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

dứa

43

3.3 Kết quả N tổng số (g/l), N formol (g/l) qua 3,5 và 7 ngày ủ 44 3.4 Kết quả tỷ lệ (%) N formol trên N tổng số sau 3,5 và 7 ngày ủ 46 3.5 Kết quả N tổng số và N formol trên số gam phế phẩm cá

3.6 Tỷ lệ N formol/ N tổng số (g/l) qua 3,6 và 9 ngày

3.7 Hàm lượng N tổng số và N formol của tỷ lệ mẫu và nước sau

5 và 9 ngày ủ

3.8 Tỷ lệ N formol/ N tổng số (g/l) qua 5 và 9 ngày

3.9 Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình thủy phân protein cá

Tra

3.10 ác định liều lượng rỉ đường bổ sung vào dịch thủy phân

3.11 Ảnh hưởng của phân bón lá đến chiều cao của cây cải

3.12 Ảnh hưởng của phân bón lá đến số lá rau cải

3.13 Ảnh hưởng của chế phẩm phân bón lá đến năng suất

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ

3.1 Lượng N formol (g/l) qua 3,5 và 7 ngày ủ

3.2 Tỷ lệ lượng N formol trên N tổng số sau 3,5 va 7 ngày ủ

3.3 Kết quả N formol trên số gam phế phẩm cá

3.4 Tỷ lệ N formol/N tổng số (g/l) qua 3,6 và 9 ngày

3.5 Hàm lượng N formol của tỷ lệ mẫu và nước sau 5 và 9 ngày ủ

3.6 Tỷ lệ N formol/N tổng số (g/l) qua 5 và 9 ngày

3.7 Lượng N formol và N tổng số (g/l) qua 3,6,9,12 và 15 ngày

3.8 Tỷ lệ N formol trên N tổng số (%) qua 3,6,9,12 và 15 ngày

3.9 Kết quả liều lượng rỉ đường bổ sung vào dịch thủy phân

3.10 Biểu hiện ảnh hưởng đến chiều cao của cây cải trong quá trình

phun xịt

3.11 Biểu hiện ảnh hưởng đến số lá của cây cải trong quá trình phun xịt

3.12 Biểu hiện khối lượng trung bình của cây cải sau thu hoạch

3.13 Biểu hiện trọng lượng của cải trong 1m2

3.14 Hình 3.14: Cây cải được 10 ngày tuổi (A: phun nước; B: phun dịch

chiết thô 2%; C: phun chế phẩm 2%; D: phun phân bón Sen Trắng

2%)

3.15 nh 3.15: Cây cải được 17 ngày tuổi (A: phun nước; B: phun dịch

chiết thô 2%; C: phun chế phẩm 2%; D: phun phân bón Sen Trắng

2%)

3.16 Hình 3.16: Cây cải được 30 ngày tuổi (A: phun nước; B: phun dịch

chiết thô 2%; C: phun chế phẩm 2%; D: phun phân bón Sen Trắng

2%)

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm gần đây ngành thủy sản ở nước ta ngày càng phát triển mạnh

mẽ Năm 2016 diện tích nuôi cá tra thương phẩm đạt 4.552 ha, sản lượng đạt 1,047 triệu tấn (tăng 9% so với 2015) So với cùng kỳ 2015, mặc dù số lượng giống thả nuôi giảm -11,1%, diện tích thả nuôi tăng 3,1%, nhưng sản lượng tăng 8,9% so với cùng kỳ năm 2015 Ước tổng giá trị xuất khẩu năm 2016 đạt 1,67 tỷ USD, tăng 6,6% so với năm 2015 Vùng nuôi cá tra tập trung ở các tỉnh An Giang, Đồng Tháp, Cần Thơ, Vĩnh Long, Bến Tre, Sóc Trăng, Tiền Giang, Hậu Giang và Trà Vinh Theo ước tính, phần phụ phẩm của cá Tra trong chế biến philê chiếm đến từ 65 - 70% tổng khối lượng cá Điều này đồng nghĩa với việc phát sinh một lượng phụ phẩm rất lớn khoảng 700.000 - 800.000 tấn gồm đầu, xương, ruột, vi cá Đây là nguồn chất thải có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường rất lớn nếu không có biện pháp xử lý thích hợp Nếu biết cách xử lý với công nghệ phù hợp thì chúng ta có thể thu được một lượng lớn nguồn đạm dễ hấp thu có giá trị nhằm sản xuất phân bón lá phục vụ trong sản xuất nông nghiệp Hiện nay thì phương pháp xử lý nguồn phụ phẩm cá bằng các biện pháp sinh học đang rất được quan tâm, đặc biệt là sử dụng enzym thủy phân để tạo ra những sản phẩm có nhiều công dụng như làm phân bón lá (Phạm Đình Dũng và Trần Văn Lâm, 2013) Việc sử dụng các enzym protease để thủy phân protein phụ phẩm cá đã được ứng dụng rất phổ biến trên thế giới do những ưu điểm là rút ngắn được thời gian thủy phân và tận dụng được các nguồn phụ phẩm của cá

Dứa là một trong những cây ăn trái quan trọng trên thế giới đứng thứ ba sau chuối

và cây có múi, dứa tiêu thụ chủ yếu qua chế biến và ăn tươi Ở Việt Nam, dứa được trồng ở khắp nơi, Chỉ tính riêng ở huyện Tiên Phước, tỉnh Tiền Giang diện tích dứa với hơn 15.000 ha, sản lượng khoảng 250 ngàn tấn/năm (Trung tâm xúc tiến thương mại tỉnh Tiền Giang) Còn ở miền Bắc, vùng dứa Đồng Dao và vùng dứa Lào Cai với tổng

diện tích khoảng 5000 ha với sản lượng 70 ngàn tấn/ năm được coi là đáng kể để cung cấp nguyên liệu cho các nhà máy chế biến Huyện Đồng Giáo, tỉnh Ninh Bình, dứa cũng được trồng khá phổ biến với sản lượng ước tính 47.000 tấn/námThế nhưng, 50% sản lượng của 2 vùng dứa này được ghi nhận chỉ có thể đáp ứng khoảng 50% nhu cầu cho chế biến xuất khẩu, số còn lại phục vụ tiêu thụ tươi trong nước Như vậy, sản lượng dứa của Việt Nam hàng năm > 300.000 tấn, chủ yếu phục vụ ăn tươi và chế biến xuất khẩu Lượng phế phẩm của dứa chiếm hơn 30% sản lượng dứa Khảo sát 2 giống dứa trồng phổ biến ở Việt Nam là giống Queen và gióng Cayenne, Nguyễn Thị Cẩm Vi (2011), cho biết, enzyme bromelain một loại enzyme protease có mặt ở hầu hết các bộ phận của trái dứa như: vỏ, lá, chồi, cuống, lõi và thịt quả Như vậy, khi sử dụng trái dứa để chế biến và ăn tươi, chúng ta đã bỏ phí một lượng rất lớn enzyme bromelain nếu

sử dụng lượng enzyme này để thuỷ phân phụ phế phẩm từ ngành chế biến cá tra không những giúp làm giảm ô nhiễm môi trường mà còn tạo ra được một lượng phân hữu cơ quý giá phục vụ cho nền sản xuất nông nghiệp sạch của nước nhà Đó là lý do để nhóm

sinh viên thực hiện đề tài “Sản xuất phân bón lá từ phụ phế phẩm chế biến cá tra và

dứa đóng hộp”

2 Tình hình nghiên cứu

2.1 Tình hình nghiên cứu trong nước về sử dụng enzyme bromelin trong

thủy phân protein

Theo Nguyễn Thị Nếp (2005), tỷ lệ enzym protease từ Bacillus subtilis S5

sử dụng để thủy phân với cơ chất là phụ phẩm đầu xương cá tra đạt hiệu quả cao

là 2,5 ÷ 3 %, nhiệt độ thủy phân thích hợp là 50 0C, pH = 8,0 và trong thời gian là

10 giờ, hiệu suất thủy phân cao nhất là 25,68 %

Theo Đặng Thị Mộng Quyên (2006) và Trần Thị Xô (2006), để thủy phân

cá phèn, cá ngân dạng cá phế liệu thu được sau công đoạn fillet bằng phương pháp thủy phân kết hợp, thủy phân bằng enzym trước, thủy phân bằng acid sau

Trong đó, sử dụng chế phẩm enzym protease từ vi khuẩn B subtilis C10 Kết quả với điều kiện thủy phân bằng enzym: tỷ lệ muối 3%, tỷ lệ dịch chiết enzym 20 % (dạng lỏng), tỷ lệ nước 30 %, nhiệt độ 50 0C, điều kiện thủy phân bằng acid: tỷ lệ muối 3 %, nhiệt độ thủy phân 90 0C, thể tích HCl 7N là 20 %, trung hòa bằng Na2CO3 20 % cho hiệu quả thủy phân cao Dịch đạm thu được có hàm lượng đạm tổng số 39 g/l, đạm formol 21,6 g/l, đạm amoniac 3,95 g/l

Dương Thị Hương Giang (2006), sử dụng enzym papain thô ly trích trực tiếp từ mủ đu đủ để thủy phân bánh dầu đậu nành tạo sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao ứng dụng trong chăn nuôi Kết quả thí nghiệm cho thấy điều kiện tối

ưu cho enzym papain trên cơ chất bánh dầu đậu nành là nhiệt độ 55oC và pH 7,0 Với tỉ lệ enzym:cơ chất là 0,75:100 (w:w), hoạt tính đặc hiệu của enzim là 91,12 TU/mg, thời gian thủy phân là 24 giờ cho hiệu suất thủy phân cao nhất 11,8%

Lê Công Toàn (2007), phối trộn phế phẩm cá và mùn cưa theo các tỷ lệ 4

cá : 1 mùn cưa; 3 cá : 1 mùn cưa và 9 cá : 4 mùn cưa sau đó phun chế phẩm PMET vào các mẫu đã phối trộn với liều lượng 1 lít/m3 và đem ủ kị khí Trong quá trình ủ có đảo trộn và phun PMET định kỳ Kết quả cho thấy các mẫu phân phối rộng theo tỷ lệ 3 : 1 và 9 : 4 đều đạt tiêu chuẩn quy định trong sản xuất phân bón về hàm lượng chất hữu cơ và axit humic Tuy nhiên cũng có một vài chất không đạt như hàm lượng kali vì vậy các tác giả khuyến cáo cần bổ sung thêm chất này trong quá trình ủ phân

Võ Thị Hạnh đã nghiên cứu chế phẩm sinh học từ trùn quế để làm thức ăn cho gia súc, gia cầm, làm phân bón cho cây Một ưu điểm nổi trội của các chế phẩm này là vẫn giữ nguyên mùi trùn tươi, các chất dinh dưỡng không bị mất đi hoặc biến chất theo thời gian Chế phẩm BIO-BL, đã được dùng để bón cho cây trà ô long và một số cây hoa màu, cây kiểng Kết quả sau khi sử dụng cho thấy búp trà tươi, màu sắc đẹp hơn, mùi hương của trà cũng thơm hơn BIO-BL được tạo thành từ trùn quế tươi phối trộn với hỗn hợp vi sinh vật hữu ích và enzym

dùng trong trồng trọt, lên men tạo sản phẩm có mùi trùn, giàu đạm protein và amin cao, enzym tiêu hóa có hoạt lực cao, vi khuẩn có lợi

Nhóm tác giả cho biết ưu điểm của phương pháp chế biến trùn quế bằng công nghệ vi sinh là không cần dùng thiết bị đông lạnh hay thiết bị sấy nên không tốn chi phí điện, năng lượng, đem lại hiệu quả kinh tế cao Với công nghệ đơn giản, các hộ nông dân ở các vùng xa xôi có thể áp dụng dễ dàng Việc có thêm các chế phẩm sinh học mới có giá thành rẻ góp phần làm cho ngành chăn nuôi, nuôi trồng thủy sản và trồng trọt phát triển tốt hơn

Hiện nay, để xử lý các loại phế phẩm nông nghiệp, rác thải sinh hoạt thì có các chế phẩm như BIMA (Trichoderma), Active cleaner (xạ khuẩn Streptomyces sp., nấm Trichoderma sp., vi khuẩn Bacillus sp.) được sử dụng để ủ phân gia súc, chất thải hũu cơ như rơm, rạ, rác thải sinh hoạt hữu cơ (đã tách riêng rác vô cơ) Việc sử dụng chế phẩm có thể giúp rút ngắn thời gian ủ hoai phân chuồng, phân xanh, rác từ 2 - 3 lần so với cách ủ thông thường

Trung tâm công nghệ sinh học thành phố Hồ Chí Minh đã tạo 4 loại phân bón: Bio trùn quế 01; Bio trùn quế 02; Bio trùn quế 03 và Bio trùn quế 04 có thành phần chủ yếu là dịch chiết từ trùn quế tươi với hàm lượng axit amin cao (Aspartic acid – 2.000 ppm; Leucine – 1.200 ppm; Alanine – 1.000 ppm; Glutamic acid – 1.000 ppm; Valine – 800 ppm) Ngoài ra còn chứa một số nguyên tố đa lượng và vi lượng cần thiết Đa lượng: N – 5.0 %; P – 1.0 %; K – 3.0 % Vi lượng: B – 200 ppm; Zn – 200 ppm; Mg – 120 ppm; Ca – 120 ppm; Fe – 100 ppm Chúng có tác dụng kích thích tăng trưởng, ra hoa và tăng tỷ lệ đậu trái

2.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước về sử dụng enzym bromelin trong

thủy phân protein

Trong những năm gần đây, có nhiều nghiên cứu để thủy phân phụ, phế phẩm từ ngành thủy sản tạo ra sản phẩm hữu ích Trong đó có hai nhóm phương

pháp chính là phương pháp hóa học và phương pháp sinh học Phương pháp sinh học chủ yếu là dùng các enzym protease để thủy phân Nguồn protease có thể từ động vật, thực vật và vi sinh vật

Bromelin là tên gọi chung cho nhóm enzym thực vật chứa nhóm sulfhydryl, có khả năng phân giải protein được thu nhận từ họ Bromeliaceae đặc biệt là ở cây dứa (Ananas comusus L.) Bromelin chiếm 50% protein trong quả dứa, có khả năng thủy phân mạnh và hoạt động tốt ở pH từ 5 – 8 Bromelin có trọng lượng phân tử 33kdalton, có tâm hoạt động chứa cystein với cầu nối S-S giữa 2 sợi peptid với nhau Bromelin hoạt động ở nhiệt độ từ 45 – 650C và mất hoạt tính ở 700 C, biên độ pH từ 3 –9 tùy thuộc vào loại cơ chất Các chất có tác dụng hoạt hóa bromelin gồm cystein, muối bisulfite, NaCN, H2S, Na2S và benzoate Bromelin trong quả xanh có hoạt tính phân giải casein cao nhất, kế đến

là trong quả chín và cuối cùng là bromelin trong thân Đây là enzym được sử dụng nhiều trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm như giúp làm mềm thịt, làm rượu bia, thủy phân các nguồn protein khác nhau để thu hồi sản phẩm hòa tan

là các axit amin có giá trị dinh dưỡng cao Giống như các cấu trúc sinh học khác, bromelin chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố như: cơ chất, nồng độ cơ chất, nồng độ enzym, nhiệt độ, pH Trên những loại cơ chất khá nhau thì bromelin có hoạt tính khác nhau Đối với cơ chất tổng hợp như BAA (Benzoyl-L-Arginine amide), BAEE (Benzoyl-L-Arginine ethyl ester) thì khả năng thủy phân của bromelin yếu hơn papain

2.3 Một số nghiên cứu về sử dụng phân bón trên cây trồng

Theo Neri (2002), phun phân bón lá có các thành phần hữu cơ hoặc axit humic giúp duy trì khả năng phát triển của cây ở giai đoạn cuối của quá trình sinh trưởng Axit humic thể hiện vai trò quan trọng trong việc kích thích sự hình thành

và tích lũy các sắc tố trong lá, tích lũy lượng diệp lục tố cao hơn và làm lá xanh hơn (Hancock, 1999) Nghiên cứu sử dụng phân bón lá chiết xuất từ rong biển

(seaweed) của nhiều tác giả cho thấy: phun seaweed làm tăng năng suất thực thu của đậu đỗ lên trung bình khoảng 24% (Temple, 1989), cho thời gian thu trái sớm hơn ở dưa leo trồng trong nhà kính (Passam và ctv, 1995), tăng tổng khối lượng tươi của trái cà chua trồng trong nhà kính lên 17% (Crouch và Van Staden, 1992) Nhiều công trình nghiên cứu của các tác giả Chen và Aviad, 1990; Fagbenro và Agboole, 1993 đều cho thấy phun các chế phẩm chứa axit humic giúp cây tăng khả năng hấp thu các nguyên tố đa và vi lượng

Theo Gopi (2005), việc xử lý Triazole đã làm tăng sự phát triển của bộ rễ

ở dưa leo và từ đó làm tăng lượng Cytokinin nội sinh Lượng Cytokinin nội sinh tăng đã dẫn đến làm tăng quá trình phân chia tế bào từ đó làm tăng khối lượng chất khô

Theo Cồ Khắc Sơn việc bổ sung phân bón lá hữu cơ sinh học (K-humate

và Fish emulsion) có chiều hướng làm tăng trọng lượng trái, năng suất trái thương phẩm đối với một số loại rau Sử dụng phối hợp giữa các loại phân hữu cơ sinh học bón gốc (Biorganic, Fish fertilizer) và phân bón lá (Fish emulsion và K-Humate) có tác dụng làm tăng năng suất trái từ 11,2 đến 11,3% đối với cây cà tím; 15 đến 18,7 % với dưa leo; 15,5 đến 15,9% với khổ qua và 14,3 đến 14,9% đối với đậu đũa

Công ty Hưng Trung đã sản xuất và đưa ra thị trường chế phẩm phân bón

lá chiết xuất từ Trùn quế (HT5) Chế phẩm HT5 hiệu quả cao trên nhiều loại cây trồng, phù hợp với sản xuất nông nghiệp an toàn Ngoài ra công ty còn sản xuất ra nhiều sản phẩm khác như phân hữu cơ vi sinh, hữu cơ khoáng

Sở khoa học và công nghệ Đăklăk đã nghiên cứu và sản xuất phân bón lá

từ trùn quế và than bùn Sản xuất phân bón lá theo các công thức phối trộn N, P,

K vi lượng, kích thích sinh trưởng cho cây lúa (5:10:5), cây ngô (8:3:3; 3:5:7) và rau (7:1:1) Phân bón lá BM05 do công ty Ban Mai sản xuất được chiết xuất từ phế thải chế biến thực phẩm động vật, có hàm lượng NPK: 4:4:3 ; Mg : 0,5%; Cu:

0,07; Zn: 0,05; Mn; 0,02; B: 0,05 và axit amin 1500 ppm Công ty Ni Việt có nhiều sản phẩm phân bón lá cho rau, cây ăn quả và cây công nghiệp như: Gugo-L: 3 – 0 – 10 + 10% hữu cơ và một số vi lượng B: 100ppm; Mn: 330 ppm; Cu: 1 ppm GRO: 30 – 10 – 10; B 100ppm; Mn: 330ppm; Zn: 200ppm; Cu: 1ppm; Mo:

12 ppm và Fe: 500ppm TC- MOBI: 18 – 2 – 20; B 250ppm; Mn 250 ppm; Zn 28 ppm; Cu 12 ppm; Fe 120ppm

Trần Thanh Dũng đã nghiên cứu ứng dụng chế phẩm vi khuẩn Bacillus subtilis thủy phân phụ phẩm cá da trơn tạo ra dịch đạm cao làm phân bón sinh học phục vụ sản xuất rau sạch và an toàn Sử dụng dịch đạm thủy phân làm phân bón lá và phân bón viên bón cho cây hẹ, đánh giá năng suất và hàm lượng nitrat

so với kiểu bón phân của nông dân và một số phân bón khác Kết quả tỷ lệ tối ưu giữa các thành phần bổ sung chế phẩm vi khuẩn Bacillus subtilis là 1,4%, muối 7% và pH = 5,2 cho thấy mật số vi khuẩn thủy phân protein cao và hàm lượng lượng đạm formol đạt cao nhất (49,88 g/kg chất khô), đạm amoniac thấp nhất (5,0 g/kg chất khô) vào ngày thủy phân thứ 10 Dịch đạm thủy phân này phù hợp để làm phân bón Khi sử dụng phân bón này cho cây hẹ đã cho năng suất cao (2,61 kg/m2 ) và hàm lượng nitrat thấp (281,95mg/kg rau tươi) ở nghiệm thức phân bón

lá của dịch đạm thủy phân, (2,54 kg rau tươi/m2 ) và hàm lượng nitrat (268,36 mg/kg rau tươi) ở nghiệm thức phân bón viên của dịch đạm thủy phân, đạt tiêu chuẩn rau an toàn

3 Mục đích nghiên cứu

Mục tiêu của Đồ Án bao gồm:

- Xác định hiệu quả thủy phân phụ phế phẩm cá Tra của enzym bromelin có trong xác bã cây dứa

- Tạo chế phẩm phân bón lá từ phụ phế phẩm cá Tra và enzym bromelin có trong xác bã cây dứa

- Xác định hiệu quả của chế phẩm phân bón lá từ dịch thủy phân cá Tra trên cây rau cải

4 Phương pháp nghiên cứu

4.1 Phương pháp tổng hợp tài liệu

Nghiên cứu thu thập tài liệu tham khảo, tài liệu internet liên quan đến đề tài Tổng hợp lựa chọn các đề tài liên quan đến mục tiêu đề tài

4.2 Phương pháp thu thập và xử lí số liệu

- Ghi nhận số liệu trực tiếp từ các thí nghiệm bố trí khảo sát

- Xử lý số liệu bằng phần mềm Statistical Analysis System 9.4 (SAS 9.4)

5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng:

- Phụ phẩm cá tra là sản phẩm sau khi chế biến phile tại công ty khi lấy

về từ nhà máy phụ phẩm được xử lý ngay bằng cách phân loại mỡ, xay nhuyễn và tiến hành thí nghiệm

- Phế phẩm dứa lá sản phẩm chế biến đóng hộp tại các công ty, khi lấy

về thì phụ phẩm dứa được đem xay nhuyễn và tiến hành thí nghiệm

Phạm vi nghiên cứu

- Phụ phế phẩm cá tra và phế phẩm dứa thu từ các nhà máy chế biến

- Sử dụng enzym có trong phế phẩm dứa để thủy phân phụ phế phẩm

cá tra tối ưu trong điều kiên pH, khoảngthời gian và tỷ lệ dứa và cá Tra trong nhiệt độ phòng thí nghiệm Bảo quản dich thủy phẩn bằng cách bổ sung rỉ đường

- Khảo nghiệm dịch sau khi thủy phân phụ phế phẩm cá Tra tạo thành chế phẩm sau đó tiến hành khảo nghiệm trên cải xanh và so sánh với nước, dịch chiết và phân bón lá đang sử dụng trên thị trường

6 Kết quả đạt được

- Kết quả nghiên cứu của đề tài cho thấy: Sử dụng enzym có trong phế phẩm dứa để thủy phân cá Tra tối ưu trong điều kiên pH = 6, nhiệt độ bình thường phòng thí nghiệm khoảng 370C, thời gian là 12 ngày và

tệ cho việc nhập phân bón từ nước ngoài

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 GIỚI THIỆU VỀ CÁ TRA

- Tên tiếng Anh: Pangasius

- Tên khoa học: pangasius hypophthalmus

- Tên thương mại: Pangasius

1.1.1 Đặc điểm sinh học cá tra

Cá tra là cá da trơn (không vẩy), thân dài, lưng xám đen, bụng hơi bạc, miệng rộng, có hai đôi râu dài Cá Tra sống chủ yếu trong nước ngọt, có thể sống được ở vùng nước hơi lợ (nồng độ muối 7-10), có thể chịu được nước phèn với pH > 5, dễ chết ở nhiệt độ thấp dưới 150C, nhưng chịu nóng tới 390C

Cá Tra phân bố tự nhiên ở vùng hạ lưu sông Mekong bao gồm các nước: Cambodia, Lào, Thái Lan, Việt Nam và chúng cũng được phát hiện ở sông Chao Praya – Thái Lan

Cá Tra có tình ăn rộng, ăn đáy và ăn tạp thiên về động vật nhưng dễ chuyển đổi loại thức ăn Trong điều kiện thiếu thức ăn, cá có thể sử dụng các loại thức ăn bắt buộc khác như mùn bã hữu cơ, thức ăn có nguồn gốc động vật Cá tra có tốc độ tăng trưởng tương đối nhanh Cá tra trong tự nhiên có thể sống trên 20 năm, cỡ cá trong tự nhiên 18kg hoặc có mẫu cá dài tới 1,8m

1.1.2 Thành phần hóa học của cá tra

Thành phần hóa học của cơ thịt cá gồm có nước, protein, lipid, glucid, muối vô

cơ, vitamin, enzym, hormone

Với thành phần hóa học của da cá: nước 60 ÷ 70 %, một ít chất vô cơ còn chủ yếu là protein và chất béo Protein của da cá chủ yếu là collagen, elastin, keratin, rutin, globulin và albulmin Công dụng của da cá chủ yếu là nấu keo, loại da dày như cá voi,

cá nhám dùng trong công nghiệp thuộc da

Thành phần hóa học của vây cá: tương tự như xương sụn, protein trong vây cá chủ yếu là chondromucoid, collagen, chondroalbumin, đối với vây cá sau khi chế biến

các chất tan phân ly thành arginin, histidin và lysine chiếm 1/3 tổng lượng acid amin Thường lấy vây đuôi, bụng, ngực của một số loài cá nhám để đem chế biến thành sản phẩm vây cá

Thành phần hóa học của xương cá: xương cá được chia làm hai nhóm, đó là xương cứng và xương sụn Xương sụn: thành phần chủ yếu là protein phức tạp, keo và albumin; chất vô cơ nhiều nhất là Na, Ca, K, Mg, Fe…Các acid amin cấu tạo thành protein trong xương sụn chủ yếu là acid amin tính bazơ như arginin, histidin, lysin…Xương cứng: lượng chất hữu cơ và vô cơ tương đương, muối vô cơ chủ yếu là

Ca3(PO4)2 ngoài ra còn có CaCO3, Ca(OH)2,…

Thành phần hóa học của bong bóng cá: chủ yếu là collagen, dùng để nấu keo hoặc phơi khô làm dược phẩm (Viện Cisdoma, 2005)

Bảng 1.1 : Thành phần dinh dưỡng trên 100g thành phẩm ăn được

Tổng năng

lượng cung cấp

(calori)

Chất đạm (g)

Tổng lượng chất béo (g)

Chất béo chưa bão hòa (có DHA, EPA)

(g)

Cholesterol (%)

Natri (mg)

1.1.3 Tình hình nuôi cá trong nước

Theo Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, tháng 11 năm 2016 diện tích nuôi cá Tra thương phẩm của nước ta ước đạt 4,552 ha, sản lượng đạt 1,047 triệu tấn Ước tính, diện tích nuôi cá Tra trong cả năm có thể đạt gần 5,000 ha với sản lượng khoảng 1,20 triệu tấn (tăng 9% so với 2015) Tổng giá trị xuất khẩu năm 2016 ước đạt 1,67 tỷ USD, tăng 6,6% so với năm 2015 Hiện nay Việt Nam xuất khẩu cá tra sang 140 thị trường trên thế giới, tăng 4 thị trường so với năm 2015, đạt kim ngạch 1,466 tỷ USD Các thị trường xuất khẩu chính của Việt Nam gồm có: Mỹ, Liên minh châu âu (EU), Trung Quốc, ASEAN, Mexico,

Brazil, Colombia…Vùng nuôi cá Tra tập trung ở các tỉnh An Giang, Đồng Tháp, Cần Thơ, Vĩnh Long, Bến Tre, Sóc Trăng, Tiền Giang, Hậu Giang và Trà Vinh Theo ước tính, phần phụ phế phẩm của cá Tra trong chế biến philê chiếm đến 65 – 70% tổng khối lượng cá

Cá Tra: Trong thị trường xuất khẩu giảm, việc tiêu thụ khó khăn, giá cá tra nguyên liệu giảm, thấp hơn giá thành sản xuất là các khó khăn mà người nuôi cá tra đang phải đối mặt Giá cá tra thịt trắng (loại 0,7 – 0,8 kg/con) hiện dao động ở mức từ 18.000 – 19.200 đồng/kg, thấp hơn so với cùng kỳ năm 2015

là 800 – 1.000 đồng/ kg và thấp hơn so với những tháng đầu năm 2016 từ 5.000 – 1.000 đồng/kg Diện tích cá tra 9 tháng đầu năm của các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long ước đạt 5.146 ha, giảm 2,3% so với cùng kỳ Sản lượng thu hoạch ước đạt 860.911 tấn, tăng 2,5% so với cùng kỳ do sản lượng của một số tỉnh tăng khá lớn như Đồng Tháp 285.554 tấn (+6,8%), Cần Thơ 118.035 tấn (+27,2%)

Thị trường cá tra nguyên liệu tại các tỉnh ĐBSCL trong tháng 9/2016 có dấu hiệu khởi sắc do các doanh nghiệp đẩy mạnh mua vào phục vụ cho các đơn hàng ký mới phục vụ nhu cầu cuối năm

1.2 Giới thiệu về cây dứa

Hiện nay, trên thế giới, dứa là một loại cây trồng phổ biến Mặt hàng dứa tươi chiếm vị trí đầu trong cơ cấu sản phẩm quả tươi trên thị trường (trên 50%, theo số liệu của FAO 2004), trong đó phần lớn là dứa Cayenne Ở Việt Nam, giống dứa được trồng chủ yếu là dứa Queen, dứa Cayenne mới được du nhập và trồng ở nước ta trong khoảng 10 năm trở lại đây Sản lượng dứa hàng năm ở nước ta đạt khoảng 300 nghìn tấn Cả nước cũng có đến 15 nhà máy chuyên về sản xuất các sản phẩm từ dứa Cayenne như dứa cắt khoanh đóng hộp, nước ép

từ quả dứa đóng hộp, nước ép dứa cô đặc Thực tế cho thấy lượng phế phẩm (lõi và vỏ dứa) luôn là một vấn đề đối với các nhà máy chế biến bởi cho đến nay

chúng ta vẫn chưa có hướng xử lý thích hợp đối với lượng phế phẩm chiếm đến 2/3 tổng khối lượng nguyên liệu đầu vào này

Quả dứa có các thành phần sau đây: nước 75,7%, protid 0,68%, lipid 0,06%, glucid 18,4% (saccharose 12,43%, glucose 3,21%), chất chiết xuất 4,35%, cellulose 0,57%, tro 1,24% Còn có acid citric, acid malic và các vitamin

A, B, C Đặc biệt là bromelin có thể thuỷ phân vài phút một lượng protein bằng

1000 lần trọng lượng của nó và so sánh được với pepsin và papain Ngoài ra còn

có iod, magnesium, mangan, kalium, calcium, phosphor, sắt, lưu huỳnh

1.3 Giới thiệu enzym Bromelin

 Đặc điểm enzym Bromelin

Bromelin là tên gọi chung cho nhóm enzyme thực vật chưa nhóm sulfhydryl, có khả năng phân giải protein được thu nhận từ họ Bromeliaceae, đặc biệt là ở cây dứa Bromelin chiếm 50% protein trong quả dứa Nó có khả năng thủy phân khá mạnh và hoạt động tốt ở pH từ 6 – 8 Bromelin có hoạt tính xúc tác

sự phân giải protein tương tự như papain trong mủ đu đủ hay ficin trong cây họ Sung

 Tính chất enzym Bromelin

Thành phần chủ yếu của bromelin có chứa nhóm sulfhydryl thủy phân protein Trong dịch chiết bromelin còn có chứa một ít peroxidase, axit phosphatase và chất cản protease

 Cấu trúc không gian của Bromelin

Bromelin là một protease trong tâm hoạt động có chứa cysreine và hai sợi polypeptide lien kết với nhau bằng cầu nối –S – S- Phân tử có dạng hình cầu do có cách sắp xếp phức tạp

 Hoạt tính phân giải của Bromelin

Bromelin có ba hoạt tính khác nhau: peptidase, amidase và esterase Bromelin thân có nhiều cơ chất tự nhiên và có thể thủy phân cả cơ chất tự

nhiên lẫn cơ chất tổng hợp Đối với cơ chất là casein, hoạt tính phân giải của Bromelin thân cao hơn Bromelin quả xanh và Bromelin quả chín Việc sử dụng các enzym protease để thủy phân protein phụ phẩm cá

đã được ứng dụng rất phổ biến trên thế giới do những ưu điểm là rút ngắn được thời gian cho quá trình sản xuất, tăng lượng protein không hòa tan chuyển thành protein hòa tan và tận dụng được các nguồn phụ phế phẩm của cá Trong điều kiện thủy phân thích hợp, các mô cá được biến đổi nhanh chóng thành chất lỏng Phản ứng thủy phân thường bao gồm 2 bước: bước đầu là những phân tử enzym kết hợp với protein của cơ chất

và bước 2 là sự thủy phân xảy ra dẫn tới sự phóng thích các polypeptid và axit amin tự do

Nhiều loài vi sinh vật có khả năng tổng hợp mạnh protease Protease phân bố chủ yếu ở vi khuẩn, nấm mốc và xạ khuẩn… Bao gồm nhiều loài

thuộc Aspergillus, Bacillus, Penicillium, Clotridium, Streptomyces và

một số loại nấm men Các enzym này có thể ở trong tế bào (Protein nội bào) hoặc được tiết vào trong môi trường nuôi cấy (Protease ngoại bào) Cho đến nay các protease ngoại bào được nghiên cứu kỹ hơn các protease nội bào Một số protease ngoại bào đã sản xuất trong quy mô công nghiệp

và được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành kỹ nghệ khác nhau trong nông nghiệp và trong y học Có thể thu nhận protease từ nhiều loài vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm mốc Hiện nay trên thế giới sản xuất khoảng trên

600 tấn protease tinh khiết từ vi sinh vật, trong đó có 500 tấn từ vi khuẩn

và 100 tấn từ nấm mốc Nhịp độ sản xuất enzym vi sinh vật ở qui mô công nghiệp ở các nước phát triển tăng trung bình hàng năm từ 5% - 15%

và doanh thu sản xuất hàng năm ở các nước này khoảng 1,5 tỉ USD Những nước có công nghệ sản xuất và ứng dụng protease tiên tiến nhất trên thế giới hiện nay là: Nhật Bản, Mỹ, Anh, Pháp, Hà Lan, Trung quốc,

Đan Mạch, Đức, Áo…Các nước này đầu tư thích đáng cho công tác nghiên cứu, sản xuất và ứng dụng các chế phẩm protease của vi sinh vật Nguồn nguyên liệu rất dồi dào để sản xuất enzym nói chung và protease nói riêng

Người ta sử dụng protease để sản xuất các dịch đạm thủy phân từ các phế liệu giàu protein như thịt vụn, đầu cá, da … Dùng protease để thủy phân protein thường ít bị hao hụt acidamin như khi dùng phương pháp hóa học Thủy phân protein bằng acid thường mất 10-25% các acidamin như tryptophan, tyrosin, cystein, arginin, histidin, serin, treonin Vi khuẩn có khả năng sinh ra cả hai loại enzym endopeptidase và exopeptidase, do đó protease của vi khuẩn có tính đặc hiệu cơ chất cao Chúng có khả năng phân hủy tới 80% các liên kết peptide trong phân tử protein Các chủng vi

khuẩn có khả năng tổng hợp mạnh protease là Bacillus subtilis, Bacillus

mesentericus, Bacillus thermorpoteoliticus và một số loài thuộc Clostridium Trong đó, B subtilis có khả năng tổng hợp protease mạnh

nhất Các vi khuẩn thường tổng hợp các protease hoạt động thích hợp ở vùng pH trung tính và kiềm yếu Các protease trung tính của vi khuẩn hoạt động ở khoảng pH hẹp (pH 5 - 8) và có khả năng chịu nhiệt thấp Các protease trung tính tạo ra dịch thủy phân protein thực phẩm ít đắng hơn so với protease động vật và tăng giá trị dinh dưỡng Nhiều loại nấm mốc có khả năng tổng hợp một lượng lớn protease được ứng dụng trong công

nghiệp thực phẩm như các chủng Aspergillus oryzae, A terricola, A

fumigatus, A satoi, Penicillium chysogenum… Các loại nấm mốc này có

khả năng tổng hợp cả ba loại protease acid, kiềm và trung tính Nấm mốc

có bào tử đen tổng hợp chủ yếu các protease acid, có khả năng thủy phân protein ở pH 2,5 - 3

Theo Diniz (1998), khi sử dụng enzym endopeptidase từ vi khuẩn để

thủy phân mô thịt cá mập (Squalus acanthias) trong 2 giờ thì lượng nitơ

thu được 76,2% Ðiều kiện ðể thủy phân tốt nhất là nhiệt độ 550C, pH = 8 với tỷ lệ enzym là 40 mg/ g cơ chất và hiệu suất thủy phân 18,6%

Dong (2005), khi sử dụng enzym papain ðể thủy phân cá mối dài thì sản phẩm thủy phân chứa 84,7% protein thô, 7,1% tro và 3,5% mỡ Sản phẩm thủy phân chứa 20 loại axit amin, trong đó tỷ lệ của 8 loại axit amin thiết yếu chứa 41,5% lýợng axit amin

Theo Min-Tian Gao (2005), thủy phân phụ phẩm cá gồm đầu và xương cá đã được xử lí sơ bộ với nước ở 121 0C trong 20 phút bằng dung dịch acid được pha loãng và pH dịch thủy phân được điều chỉnh về 1,0 Bằng cách này, thu được nguồn đạm dùng cho lên men sản xuất acid lactic với giá thành thấp và làm tăng hiệu suất sản xuất acid lactic gần 22

% so với việc dùng dịch chiết nấm men

1.4 Nghiên cứu ngoài nước về sử dụng enzym trong thủy phân protein

Trong những năm gần đây, có nhiều nghiên cứu để thủy phân phụ, phế phẩm từ ngành thủy sản tạo ra sản phẩm hữu ích Trong đó có hai nhóm phương pháp chính là phương pháp hóa học và phương pháp sinh học Phương pháp sinh học chủ yếu là dùng các enzym protease để thủy phân Nguồn protease có thể từ động vật, thực vật và vi sinh vật

Bromelin là tên gọi chung cho nhóm enzym thực vật chứa nhóm sulfhydryl, có khả năng phân giải protein được thu nhận từ họ Bromeliaceae đặc biệt là ở cây dứa (Ananas comusus L.) Bromelin chiếm 50% protein trong quả dứa, có khả năng thủy phân mạnh và hoạt động tốt ở pH từ 5 – 8 Bromelin có trọng lượng phân tử 33kdalton,

có tâm hoạt động chứa cystein với cầu nối S-S giữa 2 sợi peptid với nhau Bromelin hoạt động ở nhiệt độ từ 45 – 650C và mất hoạt tính ở 700 C, biên độ pH từ 3 –9 tùy thuộc vào loại cơ chất Các chất có tác dụng hoạt hóa bromelin gồm cystein, muối

bisulfite, NaCN, H2S, Na2S và benzoate Bromelin trong quả xanh có hoạt tính phân giải casein cao nhất, kế đến là trong quả chín và cuối cùng là bromelin trong thân Đây

là enzym được sử dụng nhiều trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm như giúp làm mềm thịt, làm rượu bia, thủy phân các nguồn protein khác nhau để thu hồi sản phẩm hòa tan là các axit amin có giá trị dinh dưỡng cao Giống như các cấu trúc sinh học khác, bromelin chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố như: cơ chất, nồng độ cơ chất, nồng

độ enzym, nhiệt độ, pH Trên những loại cơ chất khá nhau thì bromelin có hoạt tính khác nhau Đối với cơ chất tổng hợp như BAA (Benzoyl-L-Arginine amide), BAEE (Benzoyl-L-Arginine ethyl ester) thì khả năng thủy phân của bromelin yếu hơn papain

1.5 Nghiên cứu trong nước về sử dụng enzym trong thủy phân protein

Theo Nguyễn Thị Nếp (2005), tỷ lệ enzym protease từ B subtilis S5 sử dụng để thủy phân với cơ chất là phụ phẩm đầu xương cá tra đạt hiệu quả cao là 2,5 ÷ 3 %, nhiệt độ thủy phân thích hợp là 50 0C, pH = 8,0 và trong thời gian là 10 giờ, hiệu suất thủy phân cao nhất là 25,68 %

Theo Đặng Thị Mộng Quyên (2006) và Trần Thị Xô (2006), để thủy phân cá phèn, cá ngân dạng cá phế liệu thu được sau công đoạn fillet bằng phương pháp thủy phân kết hợp, thủy phân bằng enzym trước, thủy phân bằng acid sau Trong đó, sử dụng chế phẩm enzym protease từ vi khuẩn B subtilis C10 Kết quả với điều kiện thủy phân bằng enzym: tỷ lệ muối 3%, tỷ lệ dịch chiết enzym 20 % (dạng lỏng), tỷ lệ nước

30 %, nhiệt độ 50 0C, điều kiện thủy phân bằng acid: tỷ lệ muối 3 %, nhiệt độ thủy phân 90 0C, thể tích HCl 7N là 20 %, trung hòa bằng Na2CO3 20 % cho hiệu quả thủy phân cao Dịch đạm thu được có hàm lượng đạm tổng số 39 g/l, đạm formol 21,6 g/l, đạm amoniac 3,95 g/l

Dương Thị Hương Giang (2006), sử dụng enzym papain thô ly trích trực tiếp từ

mủ đu đủ để thủy phân bánh dầu đậu nành tạo sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao ứng dụng trong chăn nuôi Kết quả thí nghiệm cho thấy điều kiện tối ưu cho enzym papain trên cơ chất bánh dầu đậu nành là nhiệt độ 55oC và pH 7,0 Với tỉ lệ enzym:cơ chất là

0,75:100 (w:w), hoạt tính đặc hiệu của enzim là 91,12 TU/mg, thời gian thủy phân là

24 giờ cho hiệu suất thủy phân cao nhất 11,8%

Lê Công Toàn (2007), phối trộn phế phẩm cá và mùn cưa theo các tỷ lệ 4 cá : 1 mùn cưa; 3 cá : 1 mùn cưa và 9 cá : 4 mùn cưa sau đó phun chế phẩm PMET vào các mẫu đã phối trộn với liều lượng 1 lít/m3 và đem ủ kị khí Trong quá trình ủ có đảo trộn

và phun PMET định kỳ Kết quả cho thấy các mẫu phân phối rộng theo tỷ lệ 3 : 1 và 9 :

4 đều đạt tiêu chuẩn quy định trong sản xuất phân bón về hàm lượng chất hữu cơ và axit humic Tuy nhiên cũng có một vài chất không đạt như hàm lượng kali vì vậy các tác giả khuyến cáo cần bổ sung thêm chất này trong quá trình ủ phân

Võ Thị Hạnh đã nghiên cứu chế phẩm sinh học từ trùn quế để làm thức ăn cho gia súc, gia cầm, làm phân bón cho cây Một ưu điểm nổi trội của các chế phẩm này

là vẫn giữ nguyên mùi trùn tươi, các chất dinh dưỡng không bị mất đi hoặc biến chất theo thời gian Chế phẩm BIO-BL, đã được dùng để bón cho cây trà ô long và một số cây hoa màu, cây kiểng Kết quả sau khi sử dụng cho thấy búp trà tươi, màu sắc đẹp hơn, mùi hương của trà cũng thơm hơn BIO-BL được tạo thành từ trùn quế tươi phối trộn với hỗn hợp vi sinh vật hữu ích và enzym dùng trong trồng trọt, lên men tạo sản phẩm có mùi trùn, giàu đạm protein và amin cao, enzym tiêu hóa có hoạt lực cao, vi khuẩn có lợi

Nhóm tác giả cho biết ưu điểm của phương pháp chế biến trùn quế bằng công nghệ vi sinh là không cần dùng thiết bị đông lạnh hay thiết bị sấy nên không tốn chi phí điện, năng lượng, đem lại hiệu quả kinh tế cao Với công nghệ đơn giản, các hộ nông dân ở các vùng xa xôi có thể áp dụng dễ dàng Việc có thêm các chế phẩm sinh học mới có giá thành rẻ góp phần làm cho ngành chăn nuôi, nuôi trồng thủy sản và trồng trọt phát triển tốt hơn

Hiện nay, để xử lý các loại phế phẩm nông nghiệp, rác thải sinh hoạt thì có các chế phẩm như BIMA (Trichoderma), Active cleaner (xạ khuẩn Streptomyces sp., nấm Trichoderma sp., vi khuẩn Bacillus sp.) được sử dụng để ủ phân gia súc, chất thải hũu

cơ như rơm, rạ, rác thải sinh hoạt hữu cơ (đã tách riêng rác vô cơ) Việc sử dụng chế phẩm có thể giúp rút ngắn thời gian ủ hoai phân chuồng, phân xanh, rác từ 2 - 3 lần so với cách ủ thông thường

Trung tâm công nghệ sinh học thành phố Hồ Chí Minh đã tạo 4 loại phân bón: Bio trùn quế 01; Bio trùn quế 02; Bio trùn quế 03 và Bio trùn quế 04 có thành phần chủ yếu là dịch chiết từ trùn quế tươi với hàm lượng axit amin cao (Aspartic acid – 2.000 ppm; Leucine – 1.200 ppm; Alanine – 1.000 ppm; Glutamic acid – 1.000 ppm; Valine – 800 ppm) Ngoài ra còn chứa một số nguyên tố đa lượng và vi lượng cần thiết Đa lượng: N – 5.0 %; P – 1.0 %; K – 3.0 % Vi lượng: B – 200 ppm; Zn – 200 ppm; Mg –

120 ppm; Ca – 120 ppm; Fe – 100 ppm Chúng có tác dụng kích thích tăng trưởng, ra hoa và tăng tỷ lệ đậu trái

1.6 Quá trình thủy phân cá

Là quá trình tác dụng của hệ enzym protease trong bản thân cá hoặc bên ngoài tác động vào thủy phân thịt cá từ dạng protein qua các dạng trung gian như pepton, polypeptid, peptid và cuối cùng là acid amin

Bên cạnh quá trình thủy phân protein là chủ yếu còn có sự thủy phân của đường

và chất béo thành các acid hữu cơ, rượu

Quá trình thủy phân protein trong thịt cá chủ yếu là do enzym tác dụng nhưng cũng có thể có sự tham gia của vi sinh vật Những vi sinh vật hữu ích tiết ra protease thúc đẩy cho quá trình thủy phân nhưng các vi sinh vật gây thối thì có tác dụng làm rữa nát thịt

cá có khi ở ngay giai đoạn đầu hay trong quá trình chế biến Quá trình thủy phân tiếp tục là quá trình thối rữa do vi sinh vật gây thối thủy phân acid amin thành các chất cấp thấp như: indol, phenol và các loại acid có đạm và acid béo thủy phân thành H2S, NH3, CO2, (Nguyễn Trọng Cẩn và Đỗ Minh Phụng,1990)

axit amin

1.6.1 Các hệ enzym tham gia phân giải

Hệ enzym Metalo-protease còn gọi là aminopeptidase hay apase tồn tại nhiều trong nội tạng cá, chịu được nồng độ muối cao nên ngay từ đầu đã hoạt động rất mạnh, sau tháng thứ hai thì giảm dần cho tới tháng thứ ba, sau đó tác dụng kém dần đến cuối quá trình Apase có hoạt tính khá mạnh, có khả năng thủy phân rộng rãi đối với các loại peptid, loại này đại diện cho nhóm enzym thủy phân trung tính, môi trường tối thích khoảng pH = 5,0 ÷ 7,0

Hệ enzym Serin – protease điển hình là trypsin tồn tại nhiều trong nội tạng cá, nhất là trong tụy Môi trường hoạt động của Serin – protease trong khoảng pH = 5,0 ÷

10

Hệ enzym axit protease được tìm thấy nhiều trong thịt cá và nội tạng cá, đại diện cho hệ này là Cathepsin D Hệ enzym này tồn tại ngắn trong giai đoạn đầu thời kỳ thủy phân, khoảng 24 giờ sau thì hoạt tính của chúng mất dần vì không chịu nổi nồng độ muối cao Hệ enzym này thủy phân protein rất mạnh nhưng bị ức chế bởi nồng độ muối cao, chỉ 5 % muối sau 12 giờ là có thể mất hoạt lực (Nguyễn Trọng Cẩn và Đỗ Minh Phụng, 1990)

1.6.2 Sự tham gia của vi sinh vật trong quá trình phân giải

Vi sinh vật có mặt ngay từ đầu quá trình chế biến do nguyên liệu, dụng cụ mang theo từ ngoài môi trường nhiễm vào, nhưng do nồng độ muối quá cao nên chúng không hoạt động được Ngay trong giai đoạn ngắn đầu tiên khi muối chưa kịp tác dụng có một

số vi sinh vật gây thối hoạt động Khi độ mặn tăng dần lên đạt từ 12 % trở lên thì các vi khuẩn gây thối hầu như ngừng hoạt động và các vi khuẩn khác bị ức chế cao độ (Nguyễn Trọng Cẩn và Đỗ Minh Phụng, 1990)

1.6.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân cá

 Ảnh hưởng của pH

Các giá trị pH cần cho sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật tương ứng với các giá trị pH cần cho hoạt động của nhiều enzym Giới hạn pH hoạt động của vi sinh vật nằm trong khoảng 4,0 ÷ 10pH của môi trường còn tác động sâu sắc lên các quá trình trao đổi chất Màng tế bào chất của vi sinh vật tương đối ít thấm đối với các ion H+ và OH- , vì vậy dù pH của môi trường ngoài dao động trong giới hạn rộng, nồng độ của chúng trong tế bào chất vẫn ổn định Ảnh hưởng của pH môi trường lên hoạt động của vi sinh vật phần lớn là do tác động qua lại giữa ion H+ và các enzym chứa trong màng tế bào chất và tế bào (Bộ thủy sản, 2004) pH ảnh hưởng rất lớn đến hoạt tính của vi khuẩn, do nó liên quan đến tương tác giữa enzym và cơ chất Vi khuẩn rất nhạy cảm với sự thay đổi pH của môi trường Mỗi vi sinh vật chỉ có thể hoạt động được trong môi trường có pH giới hạn bởi pH thấp nhất và pH cao nhất Đồng thời vi sinh vật hoạt động mạnh nhất trong môi trường có pH tối hảo Phần lớn môi trường bên ngoài thiên nhiên có pH = 2,5 ÷ 9,0, và phần lớn vi sinh vật có pH tối hảo trong khoảng này Có rất ít vi sinh vật có thể sống trong môi trường có pH nhỏ hơn 2,0 hoặc lớn hơn 10 (Nguyễn Hữu Thanh và Nguyễn Thị Thanh Xuân, 2003 trích bởi Phan Thiên Tùng, 2006)

 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân

Theo một số nghiên cứu thì mức độ thủy phân tăng vọt trong thời gian đầu của phản ứng, sau đó tốc độ phản ứng chậm lại Thời gian dài hơn và sử dụng lượng vi khuẩn lớn hơn thì mức độ thủy phân cao hơn (Phan Thiên Tùng,

2006 trích trong Nguyễn Thị Xuân Dung, 2005)

 Ảnh hưởng của bản thân nguyên liệu

Thủy phân hai loại cá gồm cá béo và cá không béo có nhiều mỡ và không

mỡ bằng enzym thủy phân là papain được bổ sung 5% so với lượng cá Kết quả

là các loại cá không hoặc ít béo đã cho hàm lượng protein trong nước bổi cao hơn so với cá có mỡ và khi chế biến thì mỡ thường nổi lên trên nên làm cho sản phẩm có mùi ôi khét (Nguyễn Đình Khôi, 2003 trích trong Mackie, 1982)

1.7 Tình hình xuât khẩu rau quả ở Việt Nam

Rau là một trong những cây thực phẩm quan trọng, là loại thức ăn cần thiết không thể thiếu được trong bữa ăn hàng ngày Theo nhận định của Bộ Công Thương, kim ngạch xuất khẩu rau hoa quả năm 2015 đạt 1 tỷ USD/năm Nguyên nhân là trong một thời gian khá dài, từ cuối thập niên 1990, đầu thập niên 2000, việc xuất khẩu mặt hàng rau quả tăng trưởng rất chậm Từ năm 2007 trở lại đây, việc xuất khẩu mặt hàng này bắt đầu khởi sắc khi tốc độ tăng trưởng nhanh hơn bình quân 20- 25%/năm Nếu như năm 2007 kim ngạch xuất khẩu rau quả chỉ đạt 305 triệu USD, thì đến năm 2012 tăng lên 770 triệu USD Những tháng đầu năm 2013 kim ngạch xuất khẩu đạt 187 triệu USD, tăng 10% so với cùng kỳ năm 2012.Như vậy, có thể thấy vị trí quan trọng của cây rau trong đời sống và đối với nền kinh tế Tuy nhiên, năng suất rau của nước ta còn thấp, chỉ bằng 87% so với trung bình của thế giới Chất lượng rau chưa đảm bảo tiêu chuẩn an toàn vệ sinh thực phẩm đang là vấn đề bức xúc của xã hội Sản xuất rau an toàn hiện nay đang là vấn đề được hầu hết các địa phương quan tâm Các tỉnh đều đã xây dựng chương trình sản xuất rau an toàn Tuy nhiên, tình hình ngộ độc thức ăn do rau gây ra vẫn thường xuyên xảy ra và là mối lo ngại cho người tiêu dùng

Bảng 1.2 Tình hình xuất khẩu rau quả của Việt Nam

Số liệu thống kê sơ bộ của TCHQ về xuất khẩu rau quả 8 tháng đầu năm 2016

1.7.1 Giới thiệu về cây cải xanh

Cải bẹ xanh Brassica juncea (L.) Cây thảo hằng năm, cao 40 - 60cm hay hơn, rễ trụ ít phân nhánh Lá mọc từ gốc, hình trái xoan, tù, có cuống lá có cánh với 1 - 2 cặp tai lá; có răng không đều; các lá ở thân tiêu giảm hơn; các lá phía trên hình dải Hoa vàng nhạt, khá lớn, cao 1,5cm, xếp thành chùm dạng ngủ Quả cải 35mm, tận cùng bởi một mũi nhọn, dài 4 - 5mm, mở thành các van lồi, có đường gân giữa rõ Hạt hình cầu,

có mạng màu đen đen, dài 2mm Loài của miền nhiệt đới và cận nhiệt đới châu Á, có nhiều ở vùng Trung Á Ở nước ta, cải xanh được trồng phổ biến khắp cả nước

Theo Đông y cải bẹ xanh có vị cay, tính ôn, có tác dụng giải cảm hàn, thong đàm, lợi khí Thành phần dinh dưỡng trong cải bẹ xanh gồm có: vitamin A, B, C, K, axit nicotic, catoten, abumin Cải bẹ xanh được các chuyên gia dinh dưỡng khuyên dùng vì có nhiều lợi ích đối với sức khỏe cũng như có tác dụng phòng chống bệnh tật

Theo Trần Thị Ba, cải xanh trồng được trên nhiều loại đất Tuy nhiên đất nhiều cát, trồng mùa mưa nên dùng giống chịu mưa và nếu có thể được, nên dùng rơm phủ hoặc lưới nylon che để hạn chế đất cát bắn lên lá và hạn chế sâu bệnh cỏ dại Chuẩn bị đất kỹ tơi xốp, nhặt sạch cỏ dại tàn dư cây trồng vụ trước, phơi khô khoảng một tuần và đảo lớp mặt xuống dưới để thoáng khí cho cây trồng sinh trưởng tốt đồng thời hạn chế các sâu bệnh cư trú trong đất Khoảng 5-6 tháng một lần nên xử lý đất chống sâu bệnh bằng cách bón 50-60 kg vôi/1.000m2 đất Lên líp cao 20-30cm trong mùa mưa để chống rễ không bị úng Mùa khô lên líp cạn để giữ ẩm cho cây

Tổng lượng phân bón cho 1.000 m2 ruộng trồng: 500-1.000 kg phân chuồng ,

10 kg Urea, 10 kg super lân, 5 kg KCl, 10 kg hỗn hợp 16-16-8 và 10 kg DAP

 Bón lót:

Vườn ươm: lót 2-3 kg phân chuồng hoai mục + 15g phân lân/1m2

Ruộng trồng: Toàn bộ phân chuồng + super lân + 2 kg KCl Rãi trên mặt liếp và xới trộn đều

 Bón thúc:

Vườn ươm: Không cần thiết cung cấp phân, nếu cây con phát triển hơi kém có thể tưới thúc nhẹ 1 lần khỏang 10-15 ngày sau khi gieo bằng nước phân hỗn hợp NPK 16-16-8 pha loãng (20-30g/10 lít nước) Cây con 18-20 ngày tuổi có thể cấy, cấy từng đợt riêng cây tốt và xấu để tiện chăm sóc

Trồng ngoài đồng ruộng: Bón phân dựa theo sự sinh trưởng của cây, do Cải Xanh rất ngắn ngày nên chia phân ra nhiều lần tưới sẽ có hiệu quả hơn Có thể dung phân cá ủ pha loãng tưới thêm trong thời gian gần thu họach

1.7.2 Một số nghiên cứu về sử dụng phân bón trên cây trồng

Theo Neri (2002), phun phân bón lá có các thành phần hữu cơ hoặc axit humic giúp duy trì khả năng phát triển của cây ở giai đoạn cuối của quá trình sinh trưởng Axit humic thể hiện vai trò quan trọng trong việc kích thích sự hình thành và tích lũy các sắc tố trong lá, tích lũy lượng diệp lục tố cao hơn và làm lá xanh hơn (Hancock, 1999) Nghiên cứu sử dụng phân bón lá chiết xuất từ rong biển (seaweed) của nhiều tác giả cho thấy: phun seaweed làm tăng năng suất thực thu của đậu đỗ lên trung bình khoảng 24% (Temple, 1989), cho thời gian thu trái sớm hơn ở dưa leo trồng trong nhà kính (Passam và ctv, 1995), tăng tổng khối lượng tươi của trái cà chua trồng trong nhà kính lên 17% (Crouch và Van Staden, 1992) Nhiều công trình nghiên cứu của các tác giả Chen và Aviad, 1990; Fagbenro và Agboole, 1993 đều cho thấy phun các chế phẩm chứa axit humic giúp cây tăng khả năng hấp thu các nguyên tố đa và vi lượng

Theo Gopi (2005), việc xử lý Triazole đã làm tăng sự phát triển của bộ rễ

ở dưa leo và từ đó làm tăng lượng Cytokinin nội sinh Lượng Cytokinin nội sinh tăng đã dẫn đến làm tăng quá trình phân chia tế bào từ đó làm tăng khối lượng chất khô

Theo Cồ Khắc Sơn việc bổ sung phân bón lá hữu cơ sinh học (K-humate

và Fish emulsion) có chiều hướng làm tăng trọng lượng trái, năng suất trái thương phẩm đối với một số loại rau Sử dụng phối hợp giữa các loại phân hữu

cơ sinh học bón gốc (Biorganic, Fish fertilizer) và phân bón lá (Fish emulsion

và K-Humate) có tác dụng làm tăng năng suất trái từ 11,2 đến 11,3% đối với cây

cà tím; 15 đến 18,7 % với dưa leo; 15,5 đến 15,9% với khổ qua và 14,3 đến 14,9% đối với đậu đũa

Công ty Hưng Trung đã sản xuất và đưa ra thị trường chế phẩm phân bón

lá chiết xuất từ Trùn quế (HT5) Chế phẩm HT5 hiệu quả cao trên nhiều loại cây trồng, phù hợp với sản xuất nông nghiệp an toàn Ngoài ra công ty còn sản xuất

ra nhiều sản phẩm khác như phân hữu cơ vi sinh, hữu cơ khoáng

Sở khoa học và công nghệ Đăklăk đã nghiên cứu và sản xuất phân bón lá

từ trùn quế và than bùn Sản xuất phân bón lá theo các công thức phối trộn N, P,

K vi lượng, kích thích sinh trưởng cho cây lúa (5:10:5), cây ngô (8:3:3; 3:5:7)

và rau (7:1:1) Phân bón lá BM05 do công ty Ban Mai sản xuất được chiết xuất

từ phế thải chế biến thực phẩm động vật, có hàm lượng NPK: 4:4:3 ; Mg : 0,5%; Cu: 0,07; Zn: 0,05; Mn; 0,02; B: 0,05 và axit amin 1500 ppm Công ty Ni Việt

có nhiều sản phẩm phân bón lá cho rau, cây ăn quả và cây công nghiệp như: Gugo-L: 3 – 0 – 10 + 10% hữu cơ và một số vi lượng B: 100ppm; Mn: 330 ppm; Cu: 1 ppm GRO: 30 – 10 – 10; B 100ppm; Mn: 330ppm; Zn: 200ppm; Cu: 1ppm; Mo: 12 ppm và Fe: 500ppm TC- MOBI: 18 – 2 – 20; B 250ppm;

Mn 250 ppm; Zn 28 ppm; Cu 12 ppm; Fe 120ppm

Trần Thanh Dũng đã nghiên cứu ứng dụng chế phẩm vi khuẩn Bacillus subtilis thủy phân phụ phẩm cá da trơn tạo ra dịch đạm cao làm phân bón sinh học phục vụ sản xuất rau sạch và an toàn Sử dụng dịch đạm thủy phân làm phân bón lá và phân bón viên bón cho cây hẹ, đánh giá năng suất và hàm lượng nitrat so với kiểu bón phân của nông dân và một số phân bón khác Kết quả tỷ lệ

tối ưu giữa các thành phần bổ sung chế phẩm vi khuẩn Bacillus subtilis là 1,4%, muối 7% và pH = 5,2 cho thấy mật số vi khuẩn thủy phân protein cao và hàm lượng lượng đạm formol đạt cao nhất (49,88 g/kg chất khô), đạm amoniac thấp nhất (5,0 g/kg chất khô) vào ngày thủy phân thứ 10 Dịch đạm thủy phân này phù hợp để làm phân bón Khi sử dụng phân bón này cho cây hẹ đã cho năng suất cao (2,61 kg/m2 ) và hàm lượng nitrat thấp (281,95mg/kg rau tươi) ở nghiệm thức phân bón lá của dịch đạm thủy phân, (2,54 kg rau tươi/m2 ) và hàm lượng nitrat (268,36 mg/kg rau tươi) ở nghiệm thức phân bón viên của dịch đạm thủy phân, đạt tiêu chuẩn rau an toàn

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 VẬT LIỆU

2.1.1 Dụng cụ và thiết bị

Các thiết bị thông dụng dùng trong phòng thí nghiệm bao gồm:

- Cân kĩ thuật và phân tích

- Máy đo quang phổ UV-Vis

- Dung dịch Tyrosin chuẩn 1 mM/ trong dung dịch HCl 0,2N

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.2.1 Xác định đạm tổng số bằng phương pháp kjeldahl

2.2.1.1 Vô cơ hóa

Nguyên tắc: Sự vô cơ hóa chất đạm là sự biến đổi tất cả các chất đạm dù nằm

dưới dạng nào (hữu cơ, vô cơ, protein) thành hợp chất vô cơ là amonium sulfat (NH4)2SO4 bằng cách đun sôi với H2SO4 đậm đặc và chất xúc tác

Cách tiến hành: Hút chính xác 2ml nếu là nguyên liệu lỏng hay cân chính xác 2g

nếu là nguyên liệu khô đã nghiền nhuyễn để cho đồng nhất, cho vào một bình cổ cao có dung tích từ 60ml đến 100ml (bình kjeldahl) Thêm vào đó 5ml H2SO4

đậm đặc và khoảng 0,5g chất xúc tác Đun sôi hỗn hợp trong tủ hút khí độc từ 2 đến 3 giờ cho đến khi dung dịch trở thành trong suốt và có màu xanh do trời nhạt

Để nguội và pha loãng với 300ml với nước cất

Chất xúc tác dùng ở đây là hỗn hợp đã xay nhuyễn của: K2SO4 và CuSO4

có tỷ lệ theo trọng lượng là 9: 1

2.2.1.2 Phương pháp kjeldahl

Nguyên tắc: Chất đạm đã được vô cơ hóa nằm dưới dạng Amonium sulfat đem

cho tác dụng với chất kiềm mạnh như NaOH sẽ phóng thích ra amoniac

Sau đó lượng amoniac được hơi nước dẫn đến một bình tam giác có chứa một lượng thừa H2SO4 Từ đây cho phép chúng ta xác định được lượng amoniac phóng thích ra, có nghĩa là xác định được lượng đạm có trong mẫu nguyên liệu

Cách tiến hành: Sau khi mẫu vô cơ hóa để nguội và pha loãng với 300ml nước

cất ta cho vào bình cổ cao (bình Kjeldahl) Thêm vào 3 giọt thuốc thử tashiro có

(NH4)2SO4 + 2NaOH 2NH4OH + Na2SO4