Luận án tiến sĩ Nông nghiệp: Nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật xử lý mùn cưa làm cơ chất nuôi trồng mộc nhĩ và tái sử dụng bã thải để trồng nấm sò

Chia sẻ: Phong Tỉ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:155

Thêm vào BST

Báo xấu

87
lượt xem 13
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài luận án là phân lập, tuyển chọn và xác định được khả năng ứng dụng vi sinh vật chuyển hóa hợp chất ligno-xenluloza trong xử lý mùn cưa làm cơ chất trồng mộc nhĩ, tái sử dụng bã thải trồng mộc nhĩ làm cơ chất trồng nấm sò;...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận án tiến sĩ Nông nghiệp: Nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật xử lý mùn cưa làm cơ chất nuôi trồng mộc nhĩ và tái sử dụng bã thải để trồng nấm sò

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ------------------------- NGUYỄN BẢO CHÂU NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VI SINH VẬT XỬ LÝ MÙN CƯA LÀM CƠ CHẤT NUÔI TRỒNG MỘC NHĨ VÀ TÁI SỬ DỤNG BÃ THẢI ĐỂ TRỒNG NẤM SÒ LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Hà Nội 2018
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ------------------------- NGUYỄN BẢO CHÂU NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VI SINH VẬT XỬ LÝ MÙN CƯA LÀM CƠ CHẤT NUÔI TRỒNG MỘC NHĨ VÀ TÁI SỬ DỤNG BÃ THẢI ĐỂ TRỒNG NẤM SÒ Chuyên ngành: Công nghệ sinh học Mã số: 9420201 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. Phạm Văn Toản TS. Phạm Bích Hiên Hà Nội 2018
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi, được thực hiện với sự giúp đỡ của nhóm cán bộ Viện ôi t ư ng nông ng iệp, Viện oa c ông ng iệp Việt am à T ư ng Đại h c Hoa Lư, in Bìn . Các số liệu và kết quả nêu trong luận án là trung thực à c ưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những số liệu trong bản luận án này. Hà Nội, tháng 03 năm 2018 Tác giả Ng n ảo Ch i
LỜI CẢM ƠN T ước tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS. ạm V n Toản, Giám đốc Viện oa c ông ng iệp Việt am, T . ạm B c Hi n, T ư ng Ban Đào tạo sau đại c, Viện oa c ông ng iệp Việt am, n ững ngư i thầy đã nhiệt tìn ướng dẫn tôi trong qua trình thực hiện đề tài và hoàn thành luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn toàn t ể anh chị em cán bộ i n c ức Bộ môn in c ôi t ư ng, Ban giám đốc à Lãn đạo các p ng c ức n ng, Viện ôi t ư ng ông ng iệp đã tạo m i điều kiện thuận lợi và nhiệt tìn giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn tới Ban giám hiệu t ư ng Đại h c Hoa Lư, T ư ng TH T c uy n Lương V n Tụy, in Bìn đã tạo m i điều kiện thuận lợi và nhiệt tình giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận án. Tôi xin cảm ơn Ban Đào tạo sau đại c c ng toàn t ể các thầy giáo, cô giáo t uộc Viện oa c nông ng iệp Việt am đã tận tìn giúp đỡ, dạy bảo trong suốt quá trình h c tập và thực hiện luận án. Hà Nội, tháng 03 năm 2018 Ng n ảo Ch ii
MỤC LỤC LỜI CA ĐOA ............................................................................................................ i LỜI CẢ Ơ ................................................................................................................. ii MỤC LỤC ...................................................................................................................... iii DANH MỤC BẢNG ..................................................................................................... vii DANH MỤC HÌNH ....................................................................................................... ix DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ..................................................................................... xi MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của luận án ........................................................................................... 1 2. Mục tiêu của luận án ................................................................................................... 3 3. Ý ng ĩa k oa c và thực tiễn của luận án ................................................................. 3 CH Ơ G I. T G A TÀI LIỆ .......................................................................... 5 1.1. Giới thiệu chung về mộc n ĩ à nấm sò................................................................... 5 1.1.1. Nguồn gốc và phân loại......................................................................................... 5 1.1.2. Giá trị din dưỡng của nấm sò và mộc n ĩ ........................................................... 6 1.1.3. Điều kiện sin t ư ng và phát triển của mộc n ĩ à nấm sò................................. 8 1.1.3.1. Nguồn din dưỡng ............................................................................................. 8 1.1.3.2. Nhiệt độ ............................................................................................................ 11 1.1.3.3. Độ ẩm ............................................................................................................... 12 1.1.3.4. Ánh sáng........................................................................................................... 12 1.1.4. Sản xuất nấm n t n t ế giới và Việt Nam ..................................................... 13 1.2. Hợp chất ligno - xenluloza ..................................................................................... 17 1.2.1. Xenluloza ............................................................................................................ 17 1.2.2. Lignin .................................................................................................................. 18 1.2.3. Hemi- xenluloza .................................................................................................. 19 1.3. Vi sinh vật phân giải ligno - xenluloza .................................................................. 21 1.3.1. Vi sinh vật phân giải xenluloza ........................................................................... 21 1.3.2. Vi sinh vật phân giải lignin ................................................................................. 23 1.3.3. Các yếu tố ản ư ng đến quá trình phân giải ligno - xenluloza của vi sinh vật26 iii
1.3.3.1. Nhiệt độ ............................................................................................................ 26 1.3.3.2. Độ ẩm ............................................................................................................... 27 1.3.3.3. Oxy .................................................................................................................. 28 1.3.3.4. Tỷ lệ C/N .......................................................................................................... 28 1.3.3.5. pH ..................................................................................................................... 29 1.4. Nguyên liệu trồng mộc n ĩ, nấm sò và tái sử dụng bã thải trồng mộc n ĩ ............ 29 1.4.1. Nguyên liệu trồng mộc n ĩ, nấm sò .................................................................... 29 1.4.2. Xử lý và sử dụng m n cưa làm cơ c ất trồng nấm ............................................. 33 1.4.3. Tái sử dụng bã thải trồng mộc n ĩ ...................................................................... 35 CH Ơ G II. VẬT LIỆ VÀ H Ơ G HÁ GHIÊ CỨU ............................... 37 2.1. Vật liệu nghiên cứu ................................................................................................ 37 2.1.1. Vật liệu ................................................................................................................ 37 2.1.2. Thiết bị và hóa chất ............................................................................................. 37 2.2. ương p áp ng i n cứu........................................................................................ 38 2.2.1. ương p áp i sin ật ...................................................................................... 38 2.2.1.1. Xác định mật độ tế bào vi sinh vật ................................................................... 38 2.2.1.2. Phân lập, tuyển ch n vi sinh vật phân giải xenluloza ...................................... 38 2.2.1.3. Phân loại xạ khuẩn ........................................................................................... 39 2.2.1.4. Xác địn điều kiện sin t ư ng, phát triển thích hợp của chủng xạ khuẩn phân lập ...... 40 2.2.2. ương p áp a sin . ........................................................................................ 41 2.2.2.1. Xác định hoạt độ xenlulaza .............................................................................. 41 2.2.2.2. Xác định hoạt độ lignin peroxidaza ................................................................. 42 2.2.2.3. Xác định hoạt độ manganese peroxidaza ......................................................... 43 2.2.3. Các p ương p áp p ân t c k ác ........................................................................ 44 2.2.3.1. Xác định cacbon tổng số .................................................................................. 44 2.2.3.2. Xác địn nitơ tổng số ....................................................................................... 45 2.2.3.3. Xác địn àm lượng xenluloza ........................................................................ 45 2.2.3.4. Xác địn àm lượng đư ng khử ...................................................................... 46 2.2.4. Tối ưu a điều kiện nuôi cấy t eo p ương p áp bề mặt đáp ứng ..................... 46 iv
2.2.5. Bố trí thí nghiệm ................................................................................................. 47 2.2.5.1. Thí nghiệm đán giá ản ư ng của V V đến khả n ng p ân giải m n cưa . 48 2.2.5.2. Thí nghiệm đán giá k ả n ng c uyển hóa các hợp chất hydratcacbon trong m n cưa của chủng xạ khuẩn ........................................................................................ 48 2.2.5.3. Thí nghiệm nghiên cứu khả n ng sử dụng chủng xạ khuẩn trong xử lý mùn cưa làm cơ c ất trồng mộc n ĩ ...................................................................................... 48 2.2.5.4. Thí nghiệm nghiên cứu khả n ng tái sử dụng bã thải trồng nấm sò ................ 49 2.2.6. Mô hình sử dụng chế phẩm xạ khuẩn trong sản xuất nấm n ............................. 49 2.2.6.1. Mô hình trồng mộc n ĩ..................................................................................... 49 2.2.6.2. Mô hình trồng nấm sò trên bã thải trồng mộc n ĩ ........................................... 49 2.2.7. ương p áp t eo dõi sin t ư ng và phát triển của nấm n.............................. 50 CH Ơ G III. ẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................................. 52 3.1. Phân lập, tuyển c n i sin ật p ân giải ợp c ất ligno- xenluloza .................. 52 3.1.1. Phân lập, tuyển ch n vi sinh vật phân giải hợp chất ligno - xenluloza .............. 52 3.1.2. Khả n ng sử dụng vi sinh vật phân giải ligno - xenluloza trong xử lý m n cưa làm cơ c ất trồng mộc n ĩ ............................................................................................. 56 3.1.3. Định danh chủng MC05 ...................................................................................... 60 3.1.3.1. Đặc điểm hình thái, sinh hóa chủng MC05...................................................... 60 3.1.3.2. Giải trình tự gen của chủng MC05................................................................... 63 3.2. g i n cứu sản xuất c ế p ẩm xạ khuẩn ủ m n cưa làm cơ c ất t ồng mộc n ĩ.. 64 3.2.1. Điều kiện nhân sinh khối xạ khuẩn Streptomyces thermocoprophilus MC05 bằng kỹ thuật lên men chìm .......................................................................................... 64 3.2.1.1. iệt độ ............................................................................................................ 65 3.2.1.2. pH ..................................................................................................................... 66 3.2.1.3. T i gian n ân sin k ối.................................................................................. 67 3.2.1.4. Lưu lượng k cấp ............................................................................................ 68 3.2.1. . Tỷ lệ tiếp giống ban đầu ................................................................................... 70 3.2.2. Tối ưu a điều kiện nhân sinh khối xạ k uẩn Streptomyces thermocoprophilus MC05.................71 3.2.3. ui t ìn sản xuất c ế p ẩm Streptomyces thermocoprophilus MC05 .............. 75 v
3.3. Sử dụng c ế p ẩm xạ khuẩn ủ m n cưa làm cơ c ất t ồng mộc n ĩ ..................... 78 3.3.1. Điều kiện sử dụng chế phẩm xạ khuẩn ủ m n cưa ............................................. 78 3.3.1.1. Độ ẩm ban đầu của m n cưa ............................................................................ 78 3.3.1.2. Din dưỡng bổ sung ......................................................................................... 79 3.3.1.3. Liều lượng chế phẩm........................................................................................ 81 3.3.2. Chất lượng m n cưa ủ bổ sung chế phẩm xạ khuẩn ........................................... 82 3.3.3. Quy trình sử dụng chế phẩm xạ khuẩn ủ m n cưa t ồng mộc n ĩ ..................... 84 3.3.4. in t ư ng, phát triển của mộc n ĩ t n m n cưa ủ bổ sung chế phẩm xạ khuẩn ..85 3.4. Tái sử dụng bã t ải t ồng mộc n ĩ để t ồng nấm s ............................................... 91 3.4.1. Ủ bã t ải t ồng mộc n ĩ bằng chế phẩm xạ khuẩn.............................................. 91 3.4.2. in t ư ng, phát triển à n ng suất nấm sò trồng trên bã thải t ồng mộc n ĩ ủ bằng chế phẩm xạ khuẩn ............................................................................................... 92 3. . ô ìn ứng dụng c ế p ẩm i sin ật xử lý m n cưa làm cơ c ất t ồng mộc n ĩ à tái sử dụng bã t ải t ồng mộc n ĩ t ồng nấm s ....................................................... 96 3.5.1. Mô hình trồng mộc n ĩ t n m n cưa xử lý bằng chế phẩm vi sinh ................... 96 3.5.2. Mô hình trồng nấm sò trên bã thải trồng mộc n ĩ ủ bằng chế phẩm xạ khuẩn 100 ẾT L Ậ VÀ Đ GH ......................................................................................... 104 1. Kết luận ................................................................................................................... 104 2. Khuyến nghị ............................................................................................................ 105 DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔ G BỐ LIÊ A ĐẾN LUẬN ÁN .. 106 TÀI LIỆ THA HẢO ........................................................................................... 107 A. Tài liệu tiếng việt.................................................................................................... 107 B. Tài liệu tiếng Anh ................................................................................................... 112 HỤ LỤC ......................................................................................................................... i vi
DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Thành phần din dưỡng của một số loại nấm s tươi .................................... 6 Bảng 1.2. Thành phần axit amin của một số loại nấm sò ............................................... 6 Bảng 1.3. Thành phần din dưỡng của mộc n ĩ ............................................................. 7 Bảng 1.4. Thành phần ligno - xenluloza t ong m n cưa ............................................... 31 Bảng 1.5. Thành phần hóa h c của m n cưa ................................................................ 32 Bảng 3.1. Kết quả phân lập vi sinh vật có khả n ng p ân giải xenluloza .................... 53 Bảng 3.3 ả n ng tổng hợp enzyme xenlulaza, lignin peroxidaza à manganese peroxidaza của c ủng MC05 ......................................................................................... 56 Bảng 3.4. ức độ giảm khối lượng m n cưa ủ bằng các kỹ thuật khác nhau.............. 57 Bảng 3.5. Hiệu quả chuyển hóa ligno - xenluloza t ong m n cưa ủ bằng các kỹ thuật khác nhau....................................................................................................................... 58 Bảng 3.6. in t ư ng, phát triển của hệ sợi mộc n ĩ t n m n cưa ủ bằng các kỹ thuật k ác n au....................................................................................................................... 60 Bảng 3.7. Đặc điểm khuẩn lạc chủng C0 t n môi t ư ng ISP ............................... 61 Bảng 3.8. Một số đặc điểm sinh hóa của chủng MC05 ................................................ 62 Bảng 3.9. Miền khảo sát các điều kiện nhân sinh khối đối ới c ủng vi sinh vật Streptomyces thermocoprophilus MC05....................................................................... 71 Bảng 3.10. ân t c p ương sai Ano a của mô ìn đối với chủng Streptomyces thermocoprophilus MC05 ............................................................................................. 72 Bảng 3.11. ương án tối ưu các điều kiện nuôi cấy của Streptomyces thermocoprophilus MC05 .........74 Bảng 3.12. C ất lượng sinh khối xạ k uẩn t ong điều kiện lên men tối ưu ................. 74 Bảng 3.13. Khả n ng tồn tại của chủng MC05 trong chế phẩm ................................... 75 Bảng 3.14. Thông số kỹ thuật nhân sinh khối xạ khuẩn Streptomyces thermocoprophilus MC05 trên thiết bị lên men chìm dung tích 50 lít ......................................................... 76 Bảng 3.1 . Tỷ lệ C của m n cưa ủ bằng các kỹ thuật khác nhau ............................. 83 Bảng 3.16. Tốc độ phát triển hệ sợi mộc n ĩ t n m n cưa ủ bằng các kỹ thuật khác nhau .........................86 Bảng 3.17. Tỷ lệ bịch mộc n ĩ t ối hỏng t n m n cưa ủ bằng các kỹ thuật khác nhau ...87 Bảng 3.18. Tốc độ t ng t ư ng đư ng kính tai mộc n ĩ sau k i ạch bịch .................. 88 vii
Bảng 3.19. Hiệu suất sinh h c của mộc n ĩ t n m n cưa ủ theo các kỹ thuật khác nhau .......... 90 Bảng 3.20. Hàm lượng các chất din dưỡng của mộc n ĩ t ồng t n cơ c ất khác nhau 90 Bảng 3.21. Hiệu quả sử dụng chế phẩm xạ khuẩn ủ m n cưa làm cơ c ất trồng mộc n ĩ .. 91 Bảng 3.22. Hàm lượng cacbon, nitơ tổng số của bã thải t ồng mộc n ĩ ủ bằng các kỹ thuật khác nhau.............................................................................................................. 92 Bảng 3.23. Tốc độ phát triển hệ sợi nấm s t n các cơ c ất khác nhau ...................... 93 Bảng 3.24. T i gian p át t iển ệ sợi nấm s t n các cơ c ất k ác n au .................. 94 Bảng 3.2 . ng suất nấm s tươi t ồng t n các cơ c ất khác nhau ........................... 95 Bảng 3.26. Hàm lượng din dưỡng nấm sò trồng t n cáccơ c ất khác nhau .............. 96 Bảng 3.27. Tỷ lệ bịch mộc n ĩ ỏng tại mô hình trồng nấm Ninh Bình ................... 97 Bảng 3.2 . ng suất mộc n ĩ tại mô ìn ng i n cứu ui mô 1000 bịch) ................ 98 Bảng 3.29. Hiệu quả kinh tế trồng mộc n ĩ t n m n cưa ủ bằng chế phẩm xạ khuẩn99 Bảng 3.30. ng suất nấm s t n bã t ải trồng mộc n ĩ tại in Bìn .................... 101 Bảng 3.31. Hiệu quả kinh tế trồng nấm sò trên bã thải trồng mộc n ĩ ....................... 102 viii
DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Sản xuất nấm trên thế giới n m 2014 ........................................................... 14 Hình 3.1 Vòng phân giải CMC của chủng C0 t n môi t ư ng thạc đĩa .............. 53 Hìn 3.2. Biến động ề n iệt độ t ong k ối ủ m n cưa ................................................ 57 Hìn 3.3. uẩn lạc c ủng xạ khuẩn C0 t n môi t ư ng đặc ................................ 62 Hìn 3.3. C u i bào tử à cuống sinh bào tử chủng MC05 ......................................... 63 Hình 3.4. Sản phẩm CR được khuếc đại với đoạn mồi thuộc vùng 16S-rRNA của chủng MC05. ................................................................................................................. 63 Hình 3.5. Cây phát sinh dựa trên trình tự 16S ARN rebosom của chủng MC05 với các loài có quan hệ h hàng gần .......................................................................................... 64 Hìn 3.6. Ản ư ng của n iệt độ đến k ả n ng sin t ư ng, phát triển của chủng Streptomyces thermocoprophilus MC05....................................................................... 65 Hìn 3.7. Ản ư ng của pH môi t ư ng đến sin t ư ng, phát triển của chủng Streptomyces thermocoprophilus MC05....................................................................... 67 Hìn 3. . Ản ư ng của t i gian nuôi cấy đến sin t ư ng, phát triển của chủng Streptomyces thermocoprophilus MC05....................................................................... 68 Hìn 3. . Ản ư ng của lượng k cấp đến k ả n ng sin t ư ng, phát triển của chủng Streptomyces thermocoprophilus MC05 ............................................................ 69 Hìn 3.10. Ản ư ng của tỷ lệ giống cấy đến đến k ả n ng sin t ư ng, phát triển của chủng MC05 ........................................................................................................... 70 Hình 3.11. Sơ đồ quy trình sản xuất chế phẩm xạ khuẩn Streptomyces thermocoprophilus MC05 ........77 Hình 3.12. Mật độ V V t ong m n cưa sau ngày ủ các độ ẩm ban đầukhác nhau 79 Hình 3.13. Biến động mật độ VSV tổng số t ong m n cưa ủ có và không bổ sung đạm urê, super lân Lâm Thao và rỉ đư ng ............................................................................ 80 Hình 3.14. Biến động mật độ xạ khuẩn t ong m n cưa ủ có và không bổ sung đạm urê, super lân Lâm Thao và rỉ đư ng ................................................................................... 81 Hình 3.15. Mật độ VSV tổng số, xạ khuẩn của m n cưa sau ngày ủ sử dụng chế phẩm xạ khuẩn với các liều lượng khác nhau ............................................................... 81 ix
Hình 3.16. Biến thiên nhiệt độ khối m n cưa ủ tự nhiên và ủ có bổ sung chế phẩm xạ khuẩn cùng các chất din dưỡng ................................................................................... 83 Hình 3.17. Quy trình xử lý m n cưa t ồng mộc n ĩ sử dụng chế phẩm xạ khuẩn...... 84 Hìn 3.1 . ng suất tươi mộc n ĩ g bịc ) t n m n cưa ủ theo các kỹ thuật khác nhau . 89 Hình 3.19. Tỷ lệ ư ỏng của bịch trồng nấm sò .......................................................... 94 Hình 3.20. Mô hình sử dụng chế phẩm VSV trong xử lý m n cưa t ồng mộc n ĩ t n địa bàn tỉnh Ninh Bình ................................................................................................ 100 Hình 3.21. Mô hình tái sử dụng bã thải trồng mộc n ĩ t ồng nấm s t n địa bàn tỉnh Ninh Bình .................................................................................................................... 103 x
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ viết đầ đủ CFU Colony Fo ming nit Đơn ị hình thành khuẩn lạc) CT Công thức Cs Cộng sự ĐC Đối chứng Đ Đư ng kính International Streptomyces oject C ương t ìn ISP Streptomyces quốc tế) KHCN Khoa h c công nghệ KHNN Khoa h c Nông nghiệp TCN Ti u c uẩn gàn TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam VSV Vi sinh vật XK Xạ khuẩn xi
MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của luận án Nấm n là t ực phẩm giàu chất din dưỡng, c àm lượng protein cao, chứa nhiều loại vitamin và các axit amin thiết yếu. Nhiều loại nấm có tác dụng dược lý p ong p ú n ư t ng cư ng khả n ng miễn dịch, kháng ung t ư, k áng i us, ng n ngừa và trị liệu các bệnh tim mạch, giải độc, bảo vệ tế bào gan, an thần và có lợi cho việc điều chỉnh hoạt động của t ung ương t ần kinh. Việt Nam là nước có nhiều điều kiện thuận lợi cho sản xuất nấm, t ong đ nguồn nguyên liệu dồi dào, điều kiện khí hậu th i tiết phù hợp là hai yếu tố quan tr ng để phát triển nghề trồng nấm. Nhiều công trình khoa h c cùng các mô hình thực nghiệm sản xuất đã khẳng định, trồng nấm là một trong những giải pháp chuyển đổi sinh h c hiệu quả nhất, nó không chỉ mang lại hiệu quả kinh tế, xã hội cao mà còn góp phần gìn giữ và bảo vệ môi t ư ng. Ở nước ta, các loại nấm được trồng phổ biến là mộc n ĩ, nấm sò, nấm ơm. n cưa ới giá thành rẻ, đặc tính lý hóa phù hợp cho trồng nấm, nguồn cung dồi dào đã tr thành nguyên liệu sử dụng chủ yếu trong trồng nấm hiện nay. ng suất và chất lượng nấm trồng được quyết định b i nhiều yếu tố n ư: cơ c ất trồng nấm, giống nấm, các điều kiện môi t ư ng nuôi trồng... Với đặc điểm hoại sinh, một số loài có hệ enzyme phân giải ligno- xenluloza mạnh, nấm có thể phân hủy được các cơ c ất phức tạp tạo nguồn din dưỡng nuôi sợi nấm. Tuy nhi n đa p ần các loài nấm trồng không thể sử dụng được ngay nguồn nguyên liệu khó phân hủy m n cưa của các loại g cứng, m n cưa g tạp) mà phải sử dụng các cơ c ất đã oai mục hoặc có sự h trợ phân giải cơ c ất của vi sinh vật t ước khi trồng nấm. Vì vậy, xử 1
lý nguyên liệu là công đoạn vô cùng quan tr ng, quyết định chất lượng nguồn din dưỡng trong quá trình trồng nấm, từ đ tác động đến sự sinh t ư ng, phát triển và ản ư ng tới tỷ lệ nhiễm hỏng của nấm. Tuy nhiên, các nghiên cứu về nấm hiện nay chủ yếu tập trung vào giống nấm, biện pháp kỹ thuật trồng, thu hoạch, chế biến và bảo quản sau thu hoạch, mà c ưa uan tâm n iều tới công đoạn xử lý nguyên liệu đặc biệt là xử lý bằng công nghệ vi sinh vật. Sử dụng vi sinh ật tổng hợp enzyme c uyển a ợp c ất ligno – xenluloza làm tác n ân xử lý m n cưa trồng mộc n ĩ có tác dụng t ng tốc độ c uyển a, út ngắn t i gian ủ nguy n liệu, tạo nguồn din dưỡng thích hợp cho nấm sin t ư ng và phát triển, giảm tỉ lệ nhiễm bện ua đ giảm chi phí nhân công, c i p đầu tư xây dựng n à xư ng à gia t ng lợi nhuận c o ngư i trồng nấm. Bã m n cưa sau trồng mộc n ĩ hiện nay t ư ng bị đổ bỏ n ư ác t ải, qua nghiên cứu chúng tôi nhận thấy: t ong bã m n cưa ẫn c n lượng xenluloza và hemixenluloza tương đương ới ơm ạ, vì vậy có thể tận dụng nguồn nguyên liệu này để trồng tiếp nấm sò. Tuy nhiên trong bã mùn cưa c p ần sợi và gốc nấm mộc n ĩ c n lại sau thu hoạc , đây là n ân tố gây ức chế sự sin t ư ng của các nấm khác, vì vậy nếu sử dụng ngay bã sau trồng mộc n ĩ để trồng nấm sò sẽ đem lại hiệu quả không cao. Việc bổ sung VSV phân giải lingo – xenluloza ào bã m n cưa sau t ồng mộc n ĩ, giúp khắc phục những n ược điểm t n đồng th i tận dụng được nguyên liệu một cách tối đa, giảm c i p đổ bỏ phế thải, t ng iệu quả kinh tế và góp phần bảo vệ môi t ư ng. Nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng m n cưa t ong sản xuất nấm n, đáp ứng nhu cầu thực tế của ngư i trồng nấm, đề tài luận án “Nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật xử lý mùn cưa làm cơ chất nuôi trồng mộc nhĩ và 2
tái sử dụng bã thải để trồng nấm sò” được thực hiện tại Bộ môn Sinh h c ôi t ư ng - Viện ôi t ư ng Nông nghiệp, Khoa Nông Lâm - T ư ng Đại h c Hoa Lư, in Bìn à được sự h trợ từ đề tài “Ứng dụng vi sinh vật trong xử lý mùn cưa nuôi trồng mộc nhĩ, tái sử dụng trồng nấm sò và làm phân hữu cơ” do T ư ng Đại h c Hoa Lư c ủ trì. 2. Mục tiêu của luận án Mục tiêu của đề tài luận án là phân lập, tuyển ch n à xác địn được khả n ng ứng dụng i sin ật c uyển a ợp c ất ligno – xenluloza t ong xử lý m n cưa làm cơ c ất t ồng mộc n ĩ, tái sử dụng bã t ải t ồng mộc n ĩ làm cơ c ất t ồng nấm s à xây dựng được qui trình sản xuất, sử dụng chế phẩm sinh h c từ vi sinh vật tuyển ch n để xử lý c iệu quả m n cưa làm cơ c ất t ồng mộc n ĩ à tái sử dụng bã t ải t ồng mộc n ĩ làm cơ c ất t ồng nấm s . 3. Ý nghĩa khoa học và thực ti n của luận án Đề tài luận án đã cung cấp các luận cứ, cơ s khoa h c và thực tiễn cho việc sử dụng vi sinh vật chuyển a ợp c ất ligno – xenluloza t ong xử lý m n cưa làm cơ c ất t ồng mộc n ĩ à tái sử dụng bã t ải t ồng mộc n ĩ làm cơ c ất t ồng nấm s . ết quả phân lập, tuyển ch n vi sinh vật phân giải ligno – xenluloza đồng th i góp phần làm giàu nguồn gen vi sinh vật nông nghiệp. Sản phẩm của đề tài luận án là chủng xạ khuẩn Streptomyces thermocoprophilus MC05 có khả n ng tổng hợp enzyme xenlulaza, lignin pe oxidaza à mangan pe oxidaza t úc đẩy nhanh quá trình xử lý m n cưa làm cơ c ất t ồng mộc n ĩ à tái sử dụng bã t ải t ồng mộc n ĩ làm cơ c ất t ồng nấm s . C ế phẩm sinh h c từ chủng xạ khuẩn Streptomyces thermocoprophilus C0 được nghiên cứu phát triển và thử nghiệm thành công một số cơ s trồng nấm tại Ninh Bình, m ra giải pháp mới cho việc 3
sử dụng hiệu quả m n cưa t ong sản xuất nấm n, g p p ần tích cực bảo vệ môi t ư ng và nâng cao hiệu quả sản xuất. Đề tài luận án là công trình nghiên cứu tổng hợp đầu tiên tại Việt Nam về p ân lập, tuyển ch n, xác định chủng vi sinh vật chuyển a ợp c ất ligno – xenluloza để sản xuất chế phẩm vi sinh vật sử dụng t ong xử lý m n cưa làm cơ c ất t ồng mộc n ĩ à tái sử dụng bã t ải t ồng mộc n ĩ làm cơ c ất t ồng nấm s . ững đ ng g p mới của luận án cụ thể n ư sau:  Phân lập, tuyển ch n à xác địn được chủng xạ k uẩn Streptomyces thermocoprophilus MC05 thuộc nhóm an toàn sinh h c rủi ro cấp độ 1 có khả n ng tổng hợp enzyme xenlulaza, lignin peroxidaza à mangan peroxidaza t úc đẩy nhanh quá trình xử lý m n cưa làm cơ c ất t ồng mộc n ĩ à tái sử dụng bã t ải t ồng mộc n ĩ làm cơ c ất t ồng nấm s .  Xác địn được các điều kiện tối ưu t ong n ân sin k ối chủng xạ k uẩn Streptomyces thermocoprophilus C0 . Đây là n ững kết quả nghiên cứu đầu tiên về tối ưu a t ong ng i n cứu sản xuất c ế p ẩm i sinh vật áp dụng t ong xử lý cơ c ất t ồng nấm nước ta.  Xây dựng được qui trình sản xuất và sử dụng chế phẩm vi sinh vật t ong xử lý m n cưa làm cơ c ất t ồng mộc n ĩ, tái sử dụng bã t ải t ồng mộc n ĩ làm cơ c ất t ồng nấm s .  Kết quả sử dụng chế phẩm vi sinh vật t ong xử lý m n cưa làm cơ c ất t ồng mộc n ĩ à tái sử dụng bã t ải t ồng mộc n ĩ làm cơ c ất t ồng nấm s m ra giải pháp mới cho việc sử dụng hiệu quả m n cưa t ong sản xuất nấm n, g p p ần bảo vệ môi t ư ng và nâng cao hiệu quả sản xuất nấm n từ m n cưa. 4
CHƯƠNG I. T NG AN TÀI LIỆ 1.1. Giới thiệu chung về mộc nhĩ và nấm sò 1.1.1. Nguồn gốc và phân loại Mộc n ĩ c t n k oa c là Aricularia spp, quả thể ìn đĩa t n ìn tai) đư ng kính từ 2,0-15,0cm, có nhiều màu sắc và hình thái khác nhau. Tác giả X.C.Luo, 1993 (trích theo Lê Duy Thắng, 1999) cho rằng mộc n ĩ c k oảng 15-20 loài k ác n au. T eo Đ và Trịn n m 1 7 (Trích theo Vương Bá T iệt và cộng sự, 1994) phân loại mộc n ĩ dựa vào lớp lông tơ t n bề mặt quả thể. m1 1, Lowy 1 1) đã đưa a p ương pháp phân loại dựa vào hình thái cấu tạo bên trong của nấm (Trích theo Vương Bá T iệt, 1994). Theo Trịnh Tam Kiệt (1986), Việt Nam hiện nay mới chỉ tìm thấy 6 loài mộc n ĩ à t ong đ c 2 loài được trồng phổ biến là Auricularia polytricha (Mont). Sacc. và Auricularia auricula (L.ex Hook.) Underw. Hiện nay, giống mộc n ĩ ngày một đa dạng n ưng c ưa được nuôi trồng và đán giá đúng tiềm n ng của giống để đưa ào sản xuất (Trịnh Tam Kiệt, 2001). Theo phân loại của Lowy 1 1) t c t eo Vương Bá T iệt, 1994), mộc n ĩ t uộc: ngành – Mycota, lớp – Basidiomycetes, lớp phụ - Phragmobasidiomicetidae, bộ - Auriculariales, h - Auriculariaceac, loài - Auricularia spp Nấm s c ơn 30 loài, c ng c t n k oa c chung là Pleurotus sp., thuộc chi Pleurotus, h Pleurotaceae, bộ Agaricales, lớp Agaricomycetes, ngành phụ Agaricomycotina, ngành Nấm đảm – Basidiomycota, giới Nấm – Fungi. Ở Việt Nam, nấm sò còn có tên g i khác là nấm bào ngư Đin Xuân Linh và cộng sự, 2012). Việc nuôi trồng loại nấm này bắt đầu từ những n m 1 4 guyễn Lân Dũng, 2004). 5
1.1.2. Giá trị dinh dưỡng của nấm sò và mộc nhĩ Từ xưa đến nay nấm n luôn được coi là thực phẩm đặc biệt. gư i La Mã coi nấm là “t ức n của t ượng đế”, c ỉ dùng trong những ngày lễ tết. gư i Trung quốc coi nấm là thức n của sức khoẻ và g i là “ ơn t ân” (Ng c quí của núi). Theo Nuhu Alam et al., (2008) àm lượng protein của nấm s tươi đạt trung bình 2,6 – 3,4% (bảng 1.1) và chứa nhiều axit amin quí (bảng 1.2). Theo FAO (1972) mộc n ĩ là một trong các loại nấm n c vai trò quan tr ng trong khẩu phần n châu Á. Thành phần din dưỡng của mộc n ĩ k ô gồm protein thô (7,9%), chất béo (1,2%), cacbonhydtrat (84,2%). Bảng 1.1. Thành phần din dưỡng của một số loại nấm s tươi Carbon Độ ẩm Protein Lipid Chất xơ Tro Nấm hydrate (%) (%) (%) (%) (%) (%) Pleurotus 86,0 3,40 0,68 3,4 1,18 5,10 ostreatus Pleurotus 87,0 3,26 0,57 2,97 1,10 5,09 sajor- caju Pleurotus 87,5 2,60 0,54 3,00 1,13 5,24 florida Nguồn: Nuhu Alam et al., 2008 Bảng 1.2. Thành phần axit amin của một số loại nấm sò Giống nấm sò (mg/g vật chất khô) Axit amin Pleurotus ostreatus Pleurotus sajor-caju Alanine 12,53 11,24 Glycine 10,43 9,37 Valine 10,51 10,04 Leucine 16,36 14,61 6
Isoleucine 9,88 11,20 Threonine 9,43 8,95 Serine 7,91 7,65 Proline 8,15 7,91 Aspartic axit 22,53 20,12 Methionine 2,69 2,72 Glutamic axit 25,31 15,56 Phenyalanine 11,09 9,24 Lysine 11,28 5,75 Tyrosine 6,94 5,96 Nguồn: Abdurrahman Dundar et al., 2008 Bảng 1.3. Thành phần din dưỡng của mộc n ĩ Hàm Protein Chất Cacbon Mẫu phân lượng Tro thô béo hydrat K.calo tích nước (%) (%) (%) (%) (%) Mộc n ĩ 87,1 7,7 0,8 87,6 3,9 347 tươi Mộc n ĩ k ô 13,0 7,9 1,2 84,2 6,7 357 Nguồn: FAO, 1972 Hàm lượng protein trong các loài nấm n k ác n au, p ụ thuộc vào từng giống nấm, điều kiện ngoại cản à môi t ư ng nuôi trồng (Nguyễn Lân Dũng, 2001). T eo C ang et al., (1993), Tổ chức nông lương t ế giới FAO) đã công n ận nấm là thức n bổ sung din dưỡng protein cho những quốc gia phụ thuộc vào nguồn ngũ cốc. Bên canh protein, hydratcacbon của nấm n c iếm khoảng từ 3-28% khối lượng nấm tươi, gồm các loại đư ng pentoza, hexoza, disaccharide, t ong đ glucoza được d ng n ư là t àn p ần t c lũy n ng lượng, so sánh được với tinh bột của thực vật t ượng đẳng. Ngoài ra, trong nấm có chứa 7