Đề Tài: Tối ưu hóa phản ứng Dansyl-Amino acid dùng để phân tích Amino acid của trùn quế ( Perionyx excavatus ) bằng phương pháp HPLC

Chia sẻ: Pham Ngoc Linhdan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:58

Thêm vào BST

Báo xấu

143
lượt xem 61
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trùn quế là loại thực phẩm có hàmlượng Protein cao, giàu nguyên tố khoáng vi lượng, ít chất béo. Trong trùn quế có nhiều loại Amino acid cần thiết cho con người và có hàmlượng vitamin B1, B2, A, C, E cao. vì vậy ở nhiều nước trên thế giới đã sữ dụng trùn quế để chế biến thành thực phẩm cho con người. Ở Nhật có tới 22 loại thực phẫm chế biến từ trùn quế...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề Tài: Tối ưu hóa phản ứng Dansyl-Amino acid dùng để phân tích Amino acid của trùn quế ( Perionyx excavatus ) bằng phương pháp HPLC

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN QUỐC CƯỜNG TỐI ƯU HOÁ PHẢN ỨNG DANSYL-AMINO ACID DÙNG ĐỂ PHÂN TÍCH AMINO ACID CỦA TRÙN QUẾ (Perionyx excavatus) BẰNG PHƯƠNG PHÁP HPLC LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 2010
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN QUỐC CƯỜNG TỐI ƯU HOÁ PHẢN ỨNG DANSYL-AMINO ACID DÙNG ĐỂ PHÂN TÍCH AMINO ACID CỦA TRÙN QUẾ (Perionyx excavatus) BẰNG PHƯƠNG PHÁP HPLC CHUYÊN NGÀNH: HÓA HỮU CƠ MÃ SỐ: 604427 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC GS.TS. TRẦN KIM QUI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 2010
LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành chương trình cao học và luận văn này, em đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ và góp ý nhiệt tình của quý thầy cô khoa Hóa trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên. Trước hết, em xin chân thành cảm ơn đến quý thầy cô khoa Hóa trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên TpHCM, đặc biệt là những thầy cô đã tận tình dạy bảo cho em trong suốt thời gian học tập tại trường. Em xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến GS.TS. Trần Kim Qui đã dành nhiều thời gian và tâm huyết hướng dẫn nghiên cứu và giúp em hoàn thành luận văn này. Nhân đây, em cũng xin chân thành cảm ơn các anh chị nghiên cứu sinh đã động viên và giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình hoàn thành luận văn. Cuối cùng con xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến gia đình đã cho con có được thành quả như ngày hôm nay. Tp.HCM – Ngày 22 tháng 05 năm 2010
-1- MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG..................................................................................... 4 DANH MỤC CÁC HÌNH ..................................................................................... 5 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................... 6 MỞ ĐẦU................................................................................................................. 7 Chương 1 .TỔNG QUAN.................................................................................. 8 1.1.GIỚI THIỆU TRÙN QUẾ ........................................................................ 8 1.1.1 ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI, CẤU TẠO VÀ SINH LÝ CỦA TRÙN QUẾ ...................................................................................... 9 1.1.1.1.Hình thái bên ngoài.................................................................. 9 1.1.1.2.Cấu tạo cơ thể trùn................................................................... 9 1.1.1.3.Đặc tính sinh lý trùn Quế ........................................................ 11 1.1.2.SỰ SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN VÀ SINH SẢN ..................... 12 1.1.2.1.Sự sinh trưởng, phát triển của trùn Quế .................................. 12 1.1.2.2.Sự sinh sản .............................................................................. 13 1.1.2.3.Tập tính ăn .............................................................................. 14 1.1.3 KỸ THUẬT NUÔI TRÙN QUẾ ..................................................... 14 1.1.3.1 Chuẩn bị môi trường nuôi....................................................... 14 a/Chất nền và cách ủ chất nền ........................................................ 15 b/ Phương pháp cho trùn Quế ăn ................................................... 17 c/ Các yếu tố môi trường sống ....................................................... 18 1.1.3.2 Bệnh của trùn .......................................................................... 19 1.1.4.ỨNG DỤNG CỦA TRÙN QUẾ TRONG THỰC PHẨM VÀ TRỊ LIỆU............................................................................................ 19 1.2.VAI TRÒ CỦA CÁC AMINO ACID CÓ TRONG TRÙN QUẾ........... 20 1.3.PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN AMINO ACID CÓ TRONG TRÙN QUẾ24 1.3.1.PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ BẢN MỎNG........................................ 24 1.3.2.PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ KHÍ ..................................................... 26 1.3.3.PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ LỎNG HIỆU NĂNG CAO ................. 26 LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC NGUYỄN QUỐC CƯỜNG
-2- 1.4 PHẢN ỨNG DANSYL HÓA AMINO ACID .................................... 28 Chương 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP ................................................. 29 2.1.THIẾT BỊ, HÓA CHẤT VÀ VẬT LIỆU ............................................... 29 2.1.1.THIẾT BỊ ......................................................................................... 29 2.1.2.HÓA CHẤT .................................................................................... 29 2.1.3.VẬT LIỆU ....................................................................................... 30 2.2 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN .............................................................. 30 2.2.1.Cách tiến hành phản ứng Dansyl hóa tạo dẫn xuất Dansyl của amino acid .......................................................................................... 30 2.2.2.Khảo sát điều kiện tối ưu để tiến hành phản ứng tạo dẫn xuất Dansyl ........................................................................................ 30 2.2.3.Khảo sát pH của phản ứng Dansyl hóa ........................................... 30 2.2.4.Khảo sát nồng độ thuốc thử Dansyl clorur....................................... 30 2.2.5.Khảo sát theo thời gian của phản ứng Dansyl hóa ........................... 31 2.2.6.Khảo sát sự thay đổi tỉ lệ đệm Na2B4O7 và dung môi Aceton ......... 31 2.2.7.Qui trình thủy phân trùn Quế bằng acid và phản ứng Dansyl hóa ... 31 2.2.8.Qui trình thủy phân trùn Quế bằng baz và phản ứng Dansyl hóa .... 31 Chương 3.KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................3 2 3.1.NGHIÊN CỨU PHẢN ỨNG TẠO DẪN XUẤT DANSYL CỦA AMINO ACID CHUẨN ..............................................................................................3 2 3.1.1.Cách tiến hành phản ứng Dansyl hóa...............................................3 2 3.1.2.Khảo sát điều kiện tối ưu để tiến hành phản ứng tạo dẫn xuất Dansyl hóa .................................................................................................3 2 3.1.3. Khảo sát pH của phản ứng Dansyl hóa............................................ 3 3 3.1.4. Khảo sát n ồng độ thuốc thử Dansyl clorur ..................................... 3 6 3.1.5.Khảo sát thời gian tiến hành phản ứng.............................................3 8 3.1.6.Khảo sát sự thay đổi t ỉ lệ dung môi Aceton và đệm Borat ............. 39 3.2.KHẢO SÁT KHOẢNG TUYẾN TÍNH VÀ ĐƯỜNG CHUẨN CỦA 20 DẪN XUẤT DANSYL-AMINO ACID CHUẨN ........................................4 4 LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC NGUYỄN QUỐC CƯỜNG
-3- 3.3.QUI TRÌNH PHÂN TÍCH AMINO ACID CỦA TRÙN QUẾ ...............4 7 3.3.1.Qui trình thủy phân trùn Quế bằng acid và phản ứng Dansyl hóa ...4 7 3.3.2.Qui trình thủy phân trùn Quế bằng baz và phản ứng Dansyl hóa .... 4 7 3.3.3 Qui trình phân tích amino acid trên thiết bị HPLC-UV ...................4 7 3.4 KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT....................................................................5 1 Chương 4 KẾT LUẬN ........................................................................................5 2 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................5 5 PHỤ LỤC ..............................................................................................................5 7 LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC NGUYỄN QUỐC CƯỜNG
-4- DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Tỉ lệ sinh sản của trùn Quế trên chất hữu cơ động vật và thực vật........ 13 Bảng 1.2. Thời gian kén nở, thời gian trùn trưởng thành và tổng thời gian từ giai đoạn trứng đến giai đoạn trưởng thành của trùn Quế ............................. 13 Bảng 1.3. Tương quan giữa giá trị Rf và hệ dung môi ........................................... 25 Bảng 3.1. Chương trình gradient pha động A và B................................................ 3 3 Bảng 3.2. Diện tích peak của 11 dẫn xuất Dansyl ở các pH khác nhau ................. 3 4 Bảng 3.3. Diện tích peak của 11 dẫn xuất Dansyl ở các nồng độ thuốc thử khảo sát ......................................................................................... 36 Bảng 3.4. Diện tích peak của 11dẫn xuất Dansyl ở các thời gian khác nhau ............3 8 Bảng 3.5. Diện tích peak của 11dẫn xuất Dansyl ở các tỷ lệ dung môi Aceton và đệm Na2B4O7 khác nhau.....................................................................4 0 Bảng 3.6. Định danh 20 Dns-amino acid cho sắc ký đồ ở hình 3.5 ...................... 4 3 Bảng 3.7. Kết quả dựng đường chuẩn của 20 dẫn xuất Dns-amino acid ............... 4 5 Bảng 3.8. Kết quả khảo sát khoảng tuyến tính của 20 Dns-amino acid ................ 4 6 Bảng 3.9. Định danh Dns-amino acid cho sắc ký đồ ở hình 3.6 ............................ 49 Bảng 3.10. Định danh Dansyl-amino acid cho sắc ký đồ ở hình 3.7 ..................... 5 0 LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC NGUYỄN QUỐC CƯỜNG
-5- DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2. 1. Sắc ký đồ phân tách dẫn xuất pentafluorobenzyl-AA tiêu biểu ............ 26 Hình 3.1. Diện tích các mũi dẫn xuất Dansyl theo pH tiến hành phản ứng Dansyl hóa .................................................................................................3 5 Hình 3.2. Diện tích các mũi dẫn xuất Dansyl theo nồng độ thuốc thử phản ứng Dansyl hóa .................................................................................3 7 Hình 3.3. Diện tích các mũi dẫn xuất Dansyl theo thời gian phản ứng.................. 39 Hình 3.4 Biểu diễn sự thay đổi diện tích của 11 mũi dẫn xuất theo tỉ lệ dung môi và đệm thực hiện phản ứng ......................................................4 1 Hình 3.5. Sắc ký đồ đo độ hấp thu của 20 Dns-amino acid chuẩn.........................4 2 Hình 3.6. Sắc ký đồ đo độ hấp thu các Dns-amino acid của trùn Quế thuỷ phân bằng acid....................................................................................................4 8 Hình 3.7. Sắc ký đồ đo độ hấp thu các Dns-amino acid của trùn Quế thuỷ phân bằng baz.....................................................................................................5 0 LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC NGUYỄN QUỐC CƯỜNG
-7- M Ở ĐẦU Trùn Quế (Perionyx excavatus) là loại thực phẩm có hàm lượng Protein cao, giàu nguyên tố khóang vi lượng, ít chất béo. Trong trùn Quế có nhiều loại amino acid cần thiết cho con người và có hàm lượng vitamin B1, B2, A, C, E cao. Vì vậy ở nhiều nước trên thế giới đã sử dụng trùn Quế để chế biến thành thực phẩm cho con người. Ở Nhật có tới 200 loại thực phẩm chế biến từ trùn Quế như ở Ý trùn Quế còn được chế biến thành patê, ở Úc người ta ăn trùn Quế với món ốp-lết. Hiện nay trên thị trường đã có bán bánh bích qui có hàm lượng trùn Quế. Nhiều nhà dinh dưỡng học trên thế giới dự đoán trùn Quế là loại động vật dinh dưỡng cao và rất dễ nuôi. Vì thế trong tương lai có thể trùn Quế sẽ là nguồn thực phẩm quan trọng, phổ biến và quý giá của loài người. Y học cổ truyền của nhiều nước trong đó có Việt Nam đã dùng trùn Quế để chữa các bệnh về tim mạch, huyết áp, thần kinh, kháng ung thư, hen suyễn và thấp khớp, thương hàn.... Loại amino acid Tyrosin có trong trùn Quế có khả năng tăng tuần hoàn máu ngoại vi của bề mặt cơ thể, có tác dụng giải nhiệt, hạ sốt. Dịch ngâm nước của trùn quế có tác dụng giảm đau. Một số amino acid của trùn Quế có tác dụng làm thuốc trị bệnh xơ vữa động mạch và hàm lượng mỡ trong máu cao. Các amino acid quan trọng được chiết xuất từ trùn Quế được sử dụng trong thực phẩm cho trẻ em giúp tăng sức đề kháng, chống suy dinh dưỡng, phát triển hệ cơ, giảm hội chứng thiểu năng trí tuệ. Việc bổ sung các amino acid quan trọng này vào trong thực phẩm cho các vận động viên thể thao giúp tăng cường sức khoẻ, bồi bổ sinh lực, tăng khả năng chịu đựng của cơ bắp. Giúp người bệnh mau phục hồi sức khoẻ. Trong đề tài nghiên cứu này chúng tôi nghiên cứu về thành phần amino acid có trong trùn Quế bằng phương pháp HPLC. LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC NGUYỄN QUỐC CƯỜNG
-8- CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU TRÙN QUẾ (Perionyx excavatus) Trùn Quế (một số tài liệu nước ngoài thường gọi là Blue Worm, Indian Blu, Malaysian Blue) là động vật không xương sống, cơ thể phân đốt, phần đầu thoái hóa, có mang đai sinh dục (clitellum), các hệ bên trong cơ thể như hệ tuần hoàn, hệ thần kinh, hệ bài tiết, . . . cũng sắp xếp theo đốt. Mỗi đốt mang một đôi hạch thần kinh giúp cho trùn ghi nhận cảm giác và phản ứng đáp trả của cơ thể đối với môi trường ngoài rất nhạy bén. Trùn Quế thuộc nhóm trùn ăn phân, thường sống trong môi trường có nhiều chất hữu cơ đang phân hủy, trong tự nhiên ít tồn tại với quần thể lớn và không có khả năng cải tạo đất trực tiếp như một số loài trùn địa phương như trùn hổ sống trong đất. Trùn Quế là một trong những giống trùn đã được thuần hóa, nhập nội và đưa vào nuôi công nghiệp. Là loài trùn mắn đẻ, xuất hiện rải rác ở vùng nhiệt đới, dễ bắt bằng tay, dễ thu hoạch. Được sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm ở các nước: Philippin , Australia, Trung Quốc, Hàn Quốc, Nhật Bản…. Chúng phân bố ở nhiều quốc gia như: Việt Nam, Ấn Độ, Indonesia, Australia, Phillippin, Đài Loan, Hawaii, Madagasca, Samoa . . . Phân loại: • Ngành: Annelides (ngành giun đốt) • Phân ngành: Clitellata (phân ngành có đai) • Lớp: Olygochaeta (lớp giun ít tơ) • Họ: Megascocidae (họ cự dẫn) • Chi: Pheretima • Loài: Perionyx excavatus (trùn Quế) LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC NGUYỄN QUỐC CƯỜNG
-9- 1.1.1 ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI, CẤU TẠO VÀ SINH LÝ CỦA TRÙN QUẾ 1.1.1.1 Hình thái bên ngoài Cơ thể trùn Quế có hình trụ, dài hơi dẹp, phần đầu và đuôi hơi nhọn, cơ thể thon dài phân thành nhiều đốt, bên trong cũng phân đốt tương ứng gọi là xoang thân. Trùn Quế có số lượng đốt từ 110 – 180 đốt, trên mỗi đốt có một vành tơ, khi di chuyển các đốt co duỗi kết hợp các lông tơ phía bên dưới các đốt bám vào cơ chất, đẩy cơ thể di chuyển một cách dễ dàng. Trên cơ thể trùn Quế đã trưởng thành về sinh dục, ta thấy 1 cái vòng có dạng như thiếc nhẫn, đây là đai sinh dục. Đai sinh dục thể hiện rất rõ ở giai đoạn sinh sản, thường là ở khoảng ngày thứ 30 (trong chu kỳ đời sống). Màu sắc: tùy theo tuổi, trùn Quế mới nở có màu trắng, trùn Quế con có màu hồng nhạt, trùn Quế trưởng thành và già có màu đỏ ở mặt lưng màu nhạt dần về phía bụng, bên ngoài cơ thể có một lớp kitin mỏng chứa sắc tố do đó khi ra ánh sáng cơ thể chúng thường phát quang màu xanh tím, có đường kẻ dưới bụng màu nhạt hoặc sáng ở gần vành miệng. Kích thước: trùn Quế nhỏ dài khoảng 3cm, tiết diện thân 0,2cm. Trùn Quế trung bình dài khoảng 3-10cm, tiết diện thân 0,2-0,5cm. Trùn Quế lớn dài trên 10cm, tiết diện thân khoảng 0,5cm. Chiều dài cơ thể dao động trung bình 100- 180mm, đường kính 5-6mm. 1.1.1.2 Cấu tạo cơ thể trùn Quế Hệ thống tiêu hóa: gồm có: lỗ miệng – xoang miệng – hầu – thực quản – mề – dạ dày – ruột – manh tràng – trực tràng và hậu môn. Trùn Quế nuốt thức ăn bằng lỗ miệng, lỗ miệng nằm ở đỉnh đầu và hơi lệch về phía bụng. Xoang miệng nằm ở đốt I và II, không có răng, vách xoang miệng mỏng và có tác dụng tiếp nhận và giữ thức ăn. Hầu, vách hầu có tầng cơ dày kéo dài từ đốt thứ III cho đến đốt thứ V. LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC NGUYỄN QUỐC CƯỜNG
-10- Thực quản: nằm ở đốt thứ VI và đốt thứ VII, hai bên thực quản nhô ra 1 hoặc nhiều đôi có dạng hình túi, có tác dụng điều tiết độ pH, hỗ trợ các enz im tiêu hóa hoạt động và hệ vi sinh vật hữu ích trong đường tiêu hóa tồn tại và hoạt động đồng thời cũng có tác dụng quan trọng trong việc thải khí CO2 ra ngoài. Mề: là bộ phận phình to của ống tiêu hóa có dạng hình túi tròn, thành mề mỏng, nằm ở đốt thứ VIII, IX, X. Nó có tác dụng chứa thức ăn tạm thời, làm ướt và làm mềm thức ăn và cũng có tác dụng nhất định trong việc tiêu hóa một phần protein của thức ăn. Dạ dày: là phần thu hẹp lại của ống tiêu hóa, nằm ở đốt thứ XI đến đốt thứ XIV, thông với ruột non, có tác dụng tiết ra enz im tiêu hóa như enz im protea z , amyla z , lipa z , cellula z , kitina z . . . Trực tràng: có thành mỏng và hẹp, không có tác dụng tiêu hóa thức ăn mà chỉ là nơi chứa các chất thải sau tiêu hóa và đẩy ra ngoài qua hậu môn. Hệ tuần hoàn: có dạng ống khép kín, gồm có: hệ mạch máu trung tâm, hệ mạch xung quanh ruột và vòng tuần hoàn ngoại biên. Máu của trùn Quế là dịch thể màu hồng, không chứa các tế bào hồng cầu, nhưng trong huyết tương có Hemoglobin nên máu có màu đỏ. Hệ tuần hoàn kết hợp với hệ hô hấp thông qua mạng lưới mao mạch dưới da tạo điều kiện trao đổi khí qua da. Hệ hô hấp: không có cơ quan hô hấp riêng, trùn hô hấp qua da. O2 trong môi trường được hòa tan vào chất nhầy trên bề mặt cơ thể trùn, sau đó thấm vào hệ thống mạch máu phân nhánh li ti bên trong rồi được vận chuyển đến các cơ quan; việc thải CO2 cũng thông qua một tiến trình tương tự. Hệ bài tiết: trùn bài tiết chất thải chứa đạm dưới dạng ammoniac và urê qua các cặp thận ở các đốt. Hệ thần kinh: gồm hạch não, chuỗi hạch thần kinh bụng và dây thần kinh cùng với cơ quan cảm giác và cung phản xạ, trong hệ thần kinh còn có một số tế bào tiết ra các kích thích tố ảnh hưởng rất lớn đối với sinh sản và tái sinh sản. LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC NGUYỄN QUỐC CƯỜNG
-11- Đáng chú ý là trùn Quế không có mắt nhưng vẫn có cảm giác với ánh sáng nhờ tế bào cảm nhận ánh sáng nằm phân tán dưới da. Hệ sinh dục: trùn Quế là loài động vật lưỡng tính, do đó chúng thụ tinh chéo để sinh sản, tuyến sinh dục tập trung ở một số đốt và có hệ thống dẫn tinh riêng. Cơ quan sinh dục cái gồm: buồng trứng, ống dẫn trứng, túi nhận tinh. Cơ quan sinh dục đực gồm có: tinh hoàn, túi chứa tinh, ống dẫn tinh và tiến liệt tuyến. Cơ quan sinh dục nằm ở phần trước của cơ thể. 1.1.1.3 Đặc tính sinh lý trùn Quế Trùn Quế thường sống trên mặt đất, thích sống nơi môi trường ẩm ướt, tối, có nhiều chất hữu cơ đang phân hủy và độ pH ổn định. Tế bào da của trùn Quế rất mỏng, thường xuyên tiết ra chất nhờn để bảo vệ cơ thể và thích ứng với điều kiện chui rúc trong môi trường tối và ẩm thấp do đó trùn Quế rất nhạy cảm, phản ứng mạnh với ánh sáng, nhiệt độ và độ ẩm. • pH: trùn Quế chịu được phổ pH khá rộng từ 4-9 thích hợp nhất là 6,8-7,5. Nếu pH quá thấp chúng sẽ bỏ đi. • Nhiệt độ: bình thường trùn Quế sống trong phạm vi nhiệt độ từ 5-30°C, nhiệt độ thích hợp nhất cho sự sinh trưởng và sinh sản của trùn là 25-30°C, trong điều kiện khí hậu nhiệt đới tương đối ổn định và có độ ẩm cao như điều kiện của khu vực phía Nam, chúng sinh trưởng và sinh sản rất nhanh. • Độ ẩm: nước là thành phần quan trọng chiếm 75-90% khối lượng cơ thể trùn Quế, độ ẩm thích hợp nhất cho trùn Quế sinh trưởng và sinh sản là 60-70%. • Không khí: trùn Quế hô hấp qua da, chúng có khả năng hấp thu ôxy và thải CO2, do đó môi trường sống của chúng đòi hỏi phải thoáng khí, lưu ý các chất khí có hại cho trùn như: Clor (Cl2), amoniac (NH3), H2S, SO2, SO3, CH4, . . . LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC NGUYỄN QUỐC CƯỜNG
-12- 1.1.3 SỰ SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN VÀ SINH SẢN 1.1.3.1 Sự sinh trưởng, phát triển của trùn Quế Trùn Quế sinh trưởng bằng phương thức tăng số lượng đốt thân hoặc tăng tiết diện đốt thân. Phương thức sinh sản của trùn Quế gồm sinh sản hữu tính và vô tính. Trong quá trình sinh trưởng, thể trọng và thể tích của trùn Quế tăng lên. Khi xuất hiện đai sinh dục là lúc trùn đã thành thục sinh dục. Sau đó, cùng với thời gian, đai sinh dục thoái hóa chứng tỏ trùn đã già. Trước khi trùn chết, khối lượng cơ thể giảm sút. Trong tự nhiên, vào mùa thu và mùa xuân trùn tăng trưởng nhanh, trong mùa đông và mùa hè trùn tăng trưởng chậm hơn. Trùn Quế có khả năng tái sinh một bộ phận nào đó bị tổn thương hoặc bị cắt đứt. 1.1.3.2 Sự sinh sản Trùn Quế là loài sinh vật lưỡng tính có đai và các lỗ sinh dục nằm ở phía đầu cơ thể, chúng giao phối chéo với nhau để hình thành kén ở mỗi con. Việc thụ tinh diễn ra ở đai sinh dục và đai hình thành kén có dạng quả lê, kén di chuyển dần về phía đầu, nhận tinh dịch qua túi nhận tinh rồi rơi ra đất và thắt lại. Kén trùn Quế thon dài, một đầu tròn và đầu kia nhọn hơn, nhìn giống như hạt bông cỏ, kích thước khoảng 1mm, ban đầu có màu trắng đục, sau chuyển sang xanh nhạt, vàng ngọc trai, sau đó chuyển thành màu xanh lục nhạt hoặc nâu nhạt rồi nâu sẫm khi kén sắp nở. Trọng lượng kén trùn Quế nặng từ 2,2-2,6mg. Thời gian nở hoàn toàn khác nhau tùy thuộc vào điều kiện môi trường, nhiệt độ, độ ẩm. Trong điều kiện bình thường thời gian nở ra ấu trùng của trùn Quế (Perionyx excavatus) là 2-3 tuần, mỗi kén trùn chứa từ 1-20 trùn con. Khi nhiệt độ tăng thì thời gian trung bình kén nở giảm và tỉ lệ kén nở tăng. Số kén, tỉ lệ kén nở và tỉ lệ sinh sản mỗi tuần của trùn Quế trên chất hữu cơ động vật và thực vật đều cao hơn so với một số loài trùn khác. LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC NGUYỄN QUỐC CƯỜNG
-13- Bảng 1.1. Tỉ lệ sinh sản của trùn Quế trên chất hữu cơ động vật và thực vật % kén Tỉ lệ sinh sản Loài % số kén % kén nở không nở mỗi tuần 3,8 83,2 3,3 10,4 Eisenia fetida 3,6 81,0 2,3 6,7 Eudrilus eugeniae 19,5 90,7 1,1 19,4 Excavatus perionyx 1,6 81,2 1,1 1,4 Dendrobaena veneta Nguồn: Vermicomposting of Organic Wastes, Thomas E, Herlihy, Joyce Engineering, 2301 W, Meadowview Rd, Suite 203 Greensboro, NC 27407) Ngoài ra, thời gian kén nở, thời gian trùn trưởng thành và tổng thời gian tính từ giai đoạn trứng đến giai đoạn trưởng thành của trùn Quế ngắn hơn so với các loài trùn khác. Bảng 1.2. Thời gian kén nở, thời gian trùn trưởng thành và tổng thời gian từ giai đoạn trứng đến giai đoạn trưởng thành của trùn Quế Thời gian trùn Tổng thời gian từ giai Thời gian kén Loài trưởng thành đoạn trứng đến khi nở (ngày) (ngày) trưởng thành (ngày) 32 – 73 53 – 76 85 – 149 Eisenia fetida 13 – 27 32 – 95 43 – 122 Eudrilus eugeniae 16 – 21 28 – 56 44 – 71 Perionyx excavatus 40 – 126 57 – 86 97 – 214 Dendrobaena veneta Nguồn: Vermicomposting of Organic Wastes, Thomas E, Herlihy, Joyce Engineering, 2301 W, Meadowview Rd, Suite 203 Greensboro, NC(7407) Trùn Quế trưởng thành nặng từ 0,08-0,12g, trùn nhỏ nặng dưới 0,05g. Trùn con khi mới nở nhỏ như đầu kim, màu trắng, khoảng 2-3mm, sau 5-7 ngày cơ thể chuyển dần sang màu đỏ và bắt đầu xuất hiện một lằn đỏ thẳm trên lưng, dài 1-2cm. LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC NGUYỄN QUỐC CƯỜNG
-14- Trùn Quế sinh trưởng bằng cách tăng số lượng đốt thân hoặc tăng tiết diện đốt, Khoảng 15-30 ngày sau, chúng trưởng thành, bắt đầu xuất hiện đai sinh dục, đã bắt đầu có thể bắt cặp và sinh sản (Arellano, 1997). Sau 60 ngày, trùn Quế đạt 8-10cm (thu hoạch trùn thịt lúc này là tốt nhất). Từ 70-90 ngày trùn Quế bắt đầu đẻ nhưng tỉ lệ trứng nở thấp. Từ 90 ngày tuổi trở đi, trùn Quế trở thành bố mẹ hoàn chỉnh, đẻ rất khỏe (1 tuần đẻ 1 lần) và tỉ lệ trứng nở cao nếu được chăm sóc, nuôi dưỡng tốt. 1.1.3.3 Tập tính ăn Trùn Quế thích nghi với phổ thức ăn khá rộng, chúng có thể ăn bất kỳ chất thải hữu cơ nào có thể phân hủy trong tự nhiên như phân gia súc, gia cầm, rác mục... Tuy nhiên, thức ăn có hàm lượng dinh dưỡng cao sẽ hấp dẫn chúng và giúp chúng sinh trưởng và sinh sản tốt hơn. Trùn Quế không đào hang sâu mà thường sống ở phía trên lớp mặt đất, những nơi ẩm thấp, gần cống rãnh, nơi có nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy và thối rữa như trong đống phân động vật, rác hoai mục… 1.1.4 KỸ THUẬT NUÔI TRÙN QUẾ 1.1.4.1 Chuẩn bị môi trường nuôi Nuôi trùn Quế trong khay, chậu, hộp nhựa Sử dụng các dụng cụ đơn giản, rẻ tiền như thùng gỗ, thau chậu, thùng xô, hộp nhựa .... Các thùng gỗ chỉ nên có kích thước vừa phải (ví dụ thùng có kích thước 0,2-0,4m2, cao 0,3m loại thùng này có thể chứa được 10.000 con trùn), chúng được đặt trên các khung nhiều tầng để dễ chăm sóc và tận dụng không gian, đáy hộp có khoan nhiều lỗ thoát nước, bốn góc hộp có chân cao 5cm để khi chồng lên nhau vẫn có kẻ hỡ để thông khí, bên dưới hộp có lót khay để hứng nước từ các hộp chảy xuống. Hộp nhựa có những lỗ thoáng khí xung quanh, lỗ thoát nước phía dưới, sử dụng chất nền ẩm xốp trải đều trên đáy hộp với độ dày khoảng 2,5-5cm, rồi cho đất hoặc phân trộn vào, thêm thức ăn vào và trộn các thành phần lại với nhau, sau đó cho trùn vào hộp, che phủ để tạo bóng tối cho trùn phát triển, thường xuyên giữ ẩm LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC NGUYỄN QUỐC CƯỜNG
-15- và kiểm tra lỗ thoáng khí, lỗ thoát nước, giữ nhiệt độ từ 15-25°C. Sau 4-8 tuần thì thu hoạch. Nuôi trùn Quế trong chum vại, chậu hoa Dùng chum vại bằng đất, sành sứ để nuôi trùn, kích cỡ chum vại hay đổi theo điều kiện cụ thể. Khi nuôi lưu ý tưới nước để đảm bảo độ ẩm, nhưng nếu tưới nhiều lại không thể thoát nước kịp ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của trùn. Sau 1-2 tháng khi trùn phát triển nhiều thì sang trùn ra chậu khác để tiếp tục nuôi. Nuôi trùn Quế ở đồng ruộng có mái che Dụng cụ: luống nuôi trong đất hoặc làm bằng các vật liệu nhẹ như gỗ, bạt không thấm nước . . . bề ngang 1-2m, sâu (hoặc cao) khoảng 30-40cm, chiều dài 2m. Luống có nền cứng, phẳng, đáy lát lớp hồ non, hơi nghiêng một chút để thoát nước. Sát đáy về phía thấp làm những lỗ hoặc khe ở thành luống để chống đọng nước trong luống. Mái che nên làm ở dạng cơ động dễ di chuyển, thay đổi trong những thời tiết khác nhau. Đồng ruộng không có mái che Dụng cụ: luống nuôi có thể nổi hoặc chìm, bề ngang 1-2m, chiều dài thường không giới hạn mà tùy theo diện tích nuôi. Ưu điểm: Không phải làm lán trại, có thể sử dụng các trang thiết bị cơ giới để chăm sóc và thu hoạch. Khuyết điểm: bị tác động mạnh bởi yếu tố thời tiết, có thể gây tổn hại đến trùn, cần diện tích tương đối lớn. Nuôi trong nhà với quy mô công nghiệp và bán công nghiệp Là dạng cải tiến và mở rộng của luống nuôi có mái che trên đồng ruộng và nuôi trong thau chậu. Hiện nay quy mô nuôi công nghiệp với những trang thiết bị hiện đại được áp dụng khá phổ biến ở các nước phát triển như Mỹ, Úc, Canada. Dụng cụ: Khung (bồn) nuôi có thể được xây dựng kiên cố trên mặt đất có kích thước rộng hơn hoặc được sắp thành nhiều tầng. LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC NGUYỄN QUỐC CƯỜNG
-16- Ưu điểm: Việc chăm sóc có thể thực hiện bằng tay hoặc hệ thống tự động tuỳ theo quy mô, chủ động được điều kiện nuôi, chăm sóc tốt, nuôi theo quy mô lớn. Khuyết điểm: chi phí xây dựng cao. a/ Chất nền và cách ủ chất nền Chất nền Là yếu tố quan trọng cho trùn trong thời gian đầu sinh sống, là nơi ở tạm thời và lâu dài của trùn Quế nhằm tránh những điều kiện bất lợi của ngoại cảnh như ánh sáng, nóng, lạnh, đồng thời chất nền là nguồn cung cấp thức ăn ban đầu khi mới thả trùn vào ô nuôi. Do đó chất nền phải sạch, giàu dinh dưỡng, tơi xốp nhưng đảm bảo độ ẩm, không mặn, không độc hại và có pH thích hợp cho trùn sinh trưởng và phát triển. Vật liệu thường dùng làm chất nền như: giấy báo, giấy carton vụn, lá cây, các cây thực vật ủ hoai kỹ có độ ẩm 70%, rơm rạ mục, cỏ mục, đất mùn, tảo biển băm nhỏ, mùn cưa, than bùn, bã xơ dừa hay vỏ đậu phộng, phân của chính trùn Quế. . . . Chất nền tốt nhất là phân động vật qua thời kì ủ nóng. Một số công thức ủ chất nền: 70% phân bò + 30% phụ phẩm thực vật 70% phân heo + 30% phụ phẩm thực vật 60% phân gà + 40% phụ phẩm thực vật. Cách ủ chất nền Cách ủ: dùng phương pháp chất đống, xếp một lớp thực vật (rơm, rạ, lá cây,… băm nhỏ) dày 20cm, sau đó xếp một lớp phân gia súc dày 10cm lên trên, không nên nén nguyên liệu quá chặt. Phun nước vào đống ủ để đạt độ ẩm 50-60%, có thể phun đều chế phẩm EM 1% để giúp phân mau hoai và diệt mầm bệnh. Khi hố đầy dùng nylon phủ kín xung quanh để bảo đảm nhiệt độ và độ ẩm thích hợp, dùng cọc tre nhọn xuyên một lỗ thủng từ đỉnh xuống đáy để làm chỗ tưới nước mỗi ngày cho đống ủ. Khi ủ vừa tưới vừa lắc thanh tre nhằm làm cho nước ngầm đều hố ủ. Cần LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC NGUYỄN QUỐC CƯỜNG
-17- đảo đống ủ khoảng 15 ngày một lần và tưới thêm nước để thúc đẩy vi sinh vật phát triển làm đống ủ mau hoai mục. Việc ủ hoàn thành khi đống ủ không còn nóng. Phân ủ có màu nâu và không còn mùi hôi của phân. Thông thường, thời gian ủ là từ 20-30 ngày. b/ Phương pháp cho trùn Quế ăn Một tuần sau khi thả giống không cần phải cho trùn ăn, nên để trùn ăn hết chất nền. Từ tuần thứ 2 trở đi cần kiểm tra 2-3 ngày 1 lần và cho ăn khi thấy trùn đã ăn hết thức ăn. Thường thì lượng thức ăn hàng ngày bằng với trọng lượng trùn. Cách cho ăn: Rải một lớp thức ăn dày khoảng 5-6cm trên bề mặt ô nuôi mà nên cho ăn thành từng cụm, thức ăn có thể khô hoặc sệt. Đậy ô nuôi lại sau khi cho ăn. Không nên cho ăn khi lượng thức ăn cũ còn nhiều. Nếu thức ăn cũ tồn đọng phía dưới, trùn chỉ tập trung ăn và sống phía dưới mà không sống trên bề mặt, và như vậy trùn sẽ giảm khả năng sinh sản. Thời gian cho ăn vào mùa hè từ 3-5 ngày cho ăn 1 lần, lượng cho ăn bón trên bề mặt luống 1 lớp dày 2-3cm. Sau khi cho ăn xong che phủ lại và tưới ẩm. Vào mùa đông lượng thức ăn cho trùn Quế ăn ít hơn, dày khoảng 5cm và bón phủ đầy luống trùn, thời gian cho ăn thưa hơn mùa hè. Thức ăn cho trùn: Thức ăn thông thường của trùn Quế rất đa dạng, gồm: phân bò, trâu, dê, heo, gà, vịt, rơm rạ mục, cỏ dại, cỏ khô, vỏ trái cây, bùn biogas, rau quả thối rữa, thức ăn thừa . . . Một số công thức thức ăn cho trùn Quế • Bùn biogas + đất trồng + lá cây • Phân bò sữa + phân cừu + phân ngựa trộn với tỉ lệ bằng nhau • Phân bò sữa + chất thải nông nghiệp với tỉ lệ 10 : 3 • Phân bò sữa + chất thải nông nghiệp với tỉ lệ 10 : 3 • Phân bò sữa + cám đậu xanh trộn với tỉ lệ 10 : 3 • Phân bò sữa + thức ăn thừa trộn với tỉ lệ 10 : 3 LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC NGUYỄN QUỐC CƯỜNG
-18- • Phân bò sữa + nước vo gạo trộn với tỉ lệ 10 : 3 • Phân bò sữa + lá cây đang phân huỷ trộn với tỉ lệ 10 : 3 • Phân bò sữa + bùn có nguồn gốc từ cống trộn với tỉ lệ 10 : 3 • Phân bò sữa + rau quả đang phân huỷ trộn với tỉ lệ 10 : 3 • Phân bò sữa + cám mì trộn với tỉ lệ 10 : 3 • Phân bò sữa đã ủ ít nhất 7 ngày • Chất tải nông nghiệp + bùn có nguồn gốc từ cống + thức ăn thừa + lá cây phân huỷ • Cỏ dại + lá cây + Phân bò sữa trộn với tỉ lệ 70 : 15 : 15 • Tốt nhất là: Phân bò sữa + cám mì + cám đậu xanh + rau quả hư trộn với tỉ lệ 10 : 1 : 1 : 1 + bột vỏ trứng. Nguồn: Growth and reproduction of Perionyx excavatus in organic waste management, C. A. Edward 7 J. Dominguez 7 E. F. Neuhauser (16 July 1997). c/ Các yếu tố môi trường sống Nhiệt độ: duy trì ở nhiệt độ 25-280C để trùn sinh trưởng và sinh sản. Độ ẩm: nước là thành phần quan trọng chiếm 75-90% khối lượng cơ thể trùn. Trùn Quế cần độ ẩm là 60-70%. Nhiệt độ và độ ẩm có quan hệ lẫn nhau trên sự sinh trưởng và sinh sản của trùn, trong đó độ ẩm là một trong những nguyên nhân làm tăng hay giảm sản lượng của trùn quế. Độ chiếu sáng: che phủ luống nuôi trùn để tránh tia tử ngoại của ánh sáng mặt trời rất có hại cho trùn và có khả năng giết chết trùn. Không khí: ảnh hưởng đến sinh trường và sinh sản của trùn chủ yếu là hàm lượng O2 và CO2 có trong không khí, lưu ý các chất khí có hại cho trùn như: Clor(Cl2), amoniac(NH3), H2S, SO2, SO3, CH4. Đây cũng là nguyên nhân trùn không thích ăn thức ăn có mùi (nhất là NH3). Độ pH: trùn quế thích hợp nhất và sống tốt ở pH = 7. LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC NGUYỄN QUỐC CƯỜNG