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

Chia sẻ: Trương Yến | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:78

Thêm vào BST

Báo xấu

35
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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.

Chủ đề:

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

Lưu

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

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 Ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Giảng viên hướng dẫn :TS.NGUYỄN THỊ HAI Sinh viên thực hiện :ĐỖ THÀNH KỲ MSSV: 1311100375 Lớp: 13DSH06 TP. Hồ Chí Minh, 2017
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 i
LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên của Đồ án tốt nghiệp này em xin trân trọng gửi đến quý Thầy Cô lời cảm ơn chân thành nhất! Trong suốt thời gian học tập tại trường, dưới sự dìu đắt tận tình của các thầy cô khoa Công nghệ sinh học thực phẩm và môi trường các khoa khác của trường Đại Học Công Nghệ TP.HCM đã truyền đạt cho em những kiến thức, những kinh nghiệm quý báu trong chuyên môn cũng như trong nhiều lĩnh vực khác. Sự tận tụy, say mê, lòng nhân ái nhiệt thành của quý thầy cô là động lực giúp em cố gắng trau dồi thêm kiến thức và vượt qua những khó khăn trong học tập. 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. ii
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 ............................................................................................. i
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.. ..................................................................................................................... ii
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.. ..................................................................................................................... 3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ dứa đến quá trình thủy phân phụ phế phẩm cá tra… ..................................................................................................................... 3.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ mẫu (dứa,cá) và nước đến quá trình thủy phân….. .................................................................................................................... iii
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 .......................................................................................................................... iv
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT NT Nghiệm thức ĐC Đối chứng TN Thí nghiệm DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Tên Trang 1.1 Thành phần dinh dưỡng trên 100g thành phẩm ăn được 12 1.2 Tình hình xuất khẩu rau quả của Việt Nam 24 3.1 Kết quả phân tích nguyên liệu đầu vào (%) 43 3.2 Hoạt tính enzym bromelin có trong các thành phần của quả 43 dứa 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 v
DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ Biểu đồ Tên Trang 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%) vi
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 1
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. 2
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 3
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 4
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 5
(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: 6
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. 7
- 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. 8
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 tỷ lệ dứa và cá Tra là 0,75 : 1. - Dịch sau khi thủy phân phụ phế phẩm cá Tra tạo thành chế phẩm với nồng độ 2% sau đó tiến hành khảo nghiệm trên cải xanh. - Khi khảo nghiệm chế phẩm phân bón lá trồng ngoài đồng ruộng thì chế phẩm với nồng độ 2% (20ml/lít) cho hiệu quả cao nhất trên rau cải xanh so với nước, dịch chiết 2% và phấn bón lá Sen Trắng trên thị trường. 7. Ý nghĩa đề tài - Ý nghĩa khoa học: Kết quả nghiên cứu của đề tài cho thấy: Sử dụng enzym có trong phế phẩm dứa để thủy phân phụ phế phẩm cá tra tối ưu trong điều kiên pH = 6, nhiệt độ bình thường phòng thí nghiệm, khoảng thời gian là 12 ngày và tỷ lệ dứa và cá Tra là 0,75 : 1. - Ý nghĩa thực tiễn: Việc sử dụng phụ phế phẩm cá tra và phế phẩm dứa để tạo chế phẩm phân bón lá sẽ giảm ô nhiễm môi trường, cung cấp phân bón sạch cho nền nông nghiệp hữu cơ, giảm tiêu tốn ngoại tệ cho việc nhập phân bón từ nước ngoài. 9
8. Kết cấu đồ án Phần mở đầu Chương 1: Tổng quan tài liệu – nội dung chương đề cập đến các nội dung liên quan đến tài liệu nghiên cứu. Chương 2: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu – nội dung chương đề cập đến các dụng cụ , thiết bị và các phương pháp nghiên cứu trong đồ án. Chương 3: Kết quả và thảo luận – nội dung chương đưa ra những kết quả mà đề tài thực hiện được và đưa ra những thảo luận biện chứng cho kết quả thu được. Chương 4: Phần kết luận và đề nghị: nội dung tóm tắt lại những kết quả mà đề tai đạt được và đề nghị cho những hướng cần cải thiện thêm trong đề tài 10
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 11