Luận văn:KHẢO SÁT KHẢ NĂNG KẾT HỢP NẤM PHÂN HỦY TANNIN VÀ CELLULOSE VỚI CHẾ PHẨM ENZYME ENCHOICE ĐỂ TĂNG CƯỜNG SINH HỌC TRONG QUÁ TRÌNH Ủ COMPOST TỪ MỤN DỪA

Chia sẻ: Nguyen Lan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

Thêm vào BST

Báo xấu

210
lượt xem 64
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

iệt Nam sản xuất 680 triệu trái dừa/năm cho sản phẩm phụ là 40,8 ngàn tấn chỉ xơ dừa và chất thải là 95,2 ngàn tấn mụn dừa, gây ô nhiễm môi trường trầm trọng do mụn dừa chứa hàm lượng lignin (tối đa 55%), cellulose (tối đa 40%) và tannin cao (tối đa 12%). Tận dụng mụn dừa làm giá thể trồng trọt như đất sạch, phân bón đòi hỏi phải tiền xử lý mụn dừa bằng rửa nước và/hoặc dung dịch kiềm cũng gây ô nhiễm môi trường đất và nước do tannin bị rửa trô...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn:KHẢO SÁT KHẢ NĂNG KẾT HỢP NẤM PHÂN HỦY TANNIN VÀ CELLULOSE VỚI CHẾ PHẨM ENZYME ENCHOICE ĐỂ TĂNG CƯỜNG SINH HỌC TRONG QUÁ TRÌNH Ủ COMPOST TỪ MỤN DỪA

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM NGUYỄN THỊ HOÀNG OANH KHẢO SÁT KHẢ NĂNG KẾT HỢP H NẤM PHÂN HỦY TANNIN VÀ CELLULOSE VỚI CHẾ PHẨM ENZYME ENCHOICE C ĐỂ TĂNG CƯỜNG SINH HỌC TE TRONG QUÁ TRÌNH Ủ COMPOST TỪ MỤN DỪA. U H LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG Mã số: 60 85 06 HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN HOÀI HƯƠNG TP. HỒ CHÍ MINH, 2012
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS. Nguyễn Hoài Hương. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. Cán bộ chấm nhận xét 1 : ....................................................................................... .................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. Cán bộ chấm nhận xét 2 : ........................................................................................ H ................................................................................................................................. C ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. TE Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ TP. HCM ngày . . tháng . . . năm 2012 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: U (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) 1. ...................................................................................... H 2. ...................................................................................... 3. ...................................................................................... 4. ...................................................................................... 5. ...................................................................................... 6. ...................................................................................... Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có). Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Khoa Quản lý chuyên ngành
TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG QLKH - ĐTSĐH Độc lập - Tự do - Hạnh phúc TP. HCM, ngày20 tháng 12 năm 2010 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Nguyễn Thị Hoàng Oanh Giới tính: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 13 – 12 – 1984 Nơi sinh: Tp.HCM Chuyên ngành: Công nghệ Môi trường MSHV: 0981081022 I- TÊN ĐỀ TÀI: Khảo sát khả năng kết hợp nấm phân hủy tannin và cellulose với chế phẩm enzyme Enchoice để tăng cường sinh học trong quá trình ủ compost từ mụn dừa. II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: H - Khảo sát khả năng phân hủy cellulose trong mụn dừa của nấm SD4, C1. C - Khảo sát khả năng phân hủy tannin trong mụn dừa của nấm TN1, TN2. - Khảo sát khả năng kết hợp nấm phân hủy tannin và cellulose với chế phẩm TE enzyme Enchoice. - Khảo sát điều kiện độ ẩm tối tưu khi ủ thực nghiệm. - Ủ mô hình phân compost từ mụn dừa. III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 20/12/2010 U - (Ngày bắt đầu thực hiện LV ghi trong QĐ giao đề tài) H IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 15/03/2012 V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS.NGUYỄN HOÀI HƯƠNG CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký)
LỜI CẢM ƠN Luận văn này được thực hiện tại phòng thí nghiệm của Trường Đại hoọc Kỹ Thuật Công nghệ Tp.HCM. Để hoàn thành được luận văn này tôi đã nhận được rất nhiều sự động viên, giúp đỡ của nhiều cá nhân và tập thể. Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Nguyễn Hoài Hương đã tận tình hướng dẫn tôi thực hiện nghiên cứu của mình. Xin cùng bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các thầy cô giáo, người đã đem lại cho tôi những kiến thức bổ trợ, vô cùng có ích trong những năm học vừa qua. Cũng xin gửi lời cám ơn chân thành tới các thầy cô Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo sau đại học, Phòng thì nghiệm khoa Môi trường và Sinh học, Phòng thì nghiệm H khoa Công nghệ thực phẩm đã tạo điều kiện cho tôi trong quá trình học tập và làm việc. C Cuối cùng tôi xin gửi lời cám ơn đến gia đình, bạn bè, một số sinh viên khoa Công nghệ Sinh học khóa 07 và 08, những người đã luôn bên tôi, động viên, hỗ trợ và TE khuyến khích tôi trong quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu của mình. Xin chân thành cảm ơn! U TP.HCM, ngày 15 tháng 03 năm 2012 H Nguyễn Thị Hoàng Oanh
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong công trình nào. Tôi xin cam đoan mọi sự giúp đỡ trong Luận văn này đều được cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều được ghi rõ nguồn gốc. Học viên thực hiện Luận văn H Nguyễn Thị Hoàng Oanh C TE U H
TÓM TẮT LUẬN VĂN Việt Nam sản xuất 680 triệu trái dừa/năm cho sản phẩm phụ là 40,8 ngàn tấn chỉ xơ dừa và chất thải là 95,2 ngàn tấn mụn dừa, gây ô nhiễm môi trường trầm trọng do mụn dừa chứa hàm lượng lignin (tối đa 55%), cellulose (tối đa 40%) và tannin cao (tối đa 12%). Tận dụng mụn dừa làm giá thể trồng trọt như đất sạch, phân bón đòi hỏi phải tiền xử lý mụn dừa bằng rửa nước và/hoặc dung dịch kiềm cũng gây ô nhiễm môi trường đất và nước do tannin bị rửa trôi. Áp dụng tăng cường sinh học ủ compost mụn dừa đã được nghiên cứu triển khai ở Ấn Độ đạt nhiều kết quả hứa hẹn. Để thích ứng điều kiện Việt Nam, hỗn hợp vi sinh vật có khả năng tiết enzyme tannanse và cellulase được sử dụng ủ compost mụn dừa, kết hợp với chế với phẩm enzyme thương mại H Enchoice. Kết quả cho thấy với mật độ VSV 107 bào tử/g, bổ sung 0,05% Enchoice và 0,5% NPK, compost thu được sau 21 ngày ủ có tỉ lệ giảm khối lượng là 46%, tỉ lệ C giảm tannin là 82%, tỉ số C/N còn lại 22:1 so với 51:1 lúc khởi điểm. TE U H
ABSTRACT About 680 million coconuts are produced annually in Vietnam with 40.8 thousand tons of coir fibre as a by-product and 95.2 thousand tons of coir pith as a solid waste which seriously pollutes the environment since the lignin, cellulose and tannin contents in the coir pith are rather high (max. 55%, 44%, and 12% respectively). The valorization of coir pith such as its conversion into cocopeat and organic fertilizer requires a pretreatment step of water and/or alkaline washing, which pollutes soil and water environment as well due to the tannin leachage. The application of bioaugmentation technology in coir pith composting has been studied and developed in India with promising results. In order to find a Vietnamese H alternative for this problem, a mixture of tannase and cellulase producing fungal conidia was used in coir pith composting, in combination with a commercial C enzymatic preparation Enchoice. The results showed that for the coir pith inoculated with 107 conidia/g tannase and cellulase producing fungi (for each strain), TE supplemented with 0.05% Enchoice and 0.5% NPK, sprayed with water to an initial moisture of 40%, after 21 days of incubation, the weight and its tannin content reduced 46% and 80% respectively, the C/N ratio reduced to 22:1, compared to the U initial value of 51:1. H
i DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Tổng sản lượng dừa, chỉ xơ dừa và mụn dừa của 50% vỏ trái ...................... 5 Bảng 1.2. Các quốc gia trồng dừa và sản xuất chỉ xơ dừa ở châu Á Thái Bình Dương 5 Bảng 1.3. Thành phần hóa học của mụn dừa ................................................................. 6 Bảng 1.4. Thành phần khoáng trong mụn dừa ............................................................... 7 Bảng 1.5. Độ hòa tan của mụn dừa ................................................................................ 8 Bảng 1.6. Tính chất vật lý của mụn dừa. ..................................................................... 10 Bảng 1.7. Các enzyme tham gia vào quá trình phân hủy lignin và các phản ứng chủ yếu ................................................................................................................................ 18 Bảng 1.8. Các enzyme hemicellulase........................................................................... 24 H Bảng 1.9. Các vi sinh vật phân hủy cellulose .............................................................. 29 Bảng 1.10. Chủng vi sinh vật có khả năng phân giải enzyme tannase ........................ 35 C Bảng 1.11. Tỷ lệ C/N của các chất thải ........................................................................ 42 Bảng 1.12. Các chỉ tiêu chất lượng của compost ......................................................... 46 TE Bảng 1.13. Giá trị dinh dưỡng của mụn dừa trước và sau khi ủ compost.................... 52 Bảng 1.14. Các nghiên cứu tăng cường sinh học ủ compost mụn dừa ........................ 54 Bảng 2.1. Tóm tắt các hoạt tính enzyme xác định cho chế phẩm Enchoice ................ 62 U Bảng 2.2. Bố trí thí nghiệm khảo sát hoạt tính tannase của N1, N2 và N1/N2 trên môi trường mụn dừa ............................................................................................................ 63 H Bảng 2.3. Thí nghiệm đánh giá khả năng áp dụng nấm phân hủy tannin N1 và N2 và EC trong ủ compost ...................................................................................................... 65 Bảng 2.4. Thí nghiệm xác định độ ẩm thích hợp cho khối ủ compost có bổ sung vi nấm ............................................................................................................................... 65 Bảng 2.5. Thí nghiệm đánh giá khả năng áp dụng nấm phân hủy tannin N1 và N2 và nấm phân hủy cellulose C1 và SD4 trong ủ compost phòng thí nghiệm. .................... 66 Bảng 2.6. Thí nghiệm ủ đánh giá chất lượng ............................................................... 67 Bảng 3.1. Tóm tắt kết quả phân tích hoạt tính enzyme trong chế phẩm Enchoice ...... 74 Bảng 3.2. Độ giảm khối lượng của khối ủ mụn dừa bổ sung N1, N2 và EC ............... 78 Bảng 3.3. Độ giảm khối lượng khi thay đổi độ ẩm khối ủ ........................................... 81
Bảng 3.4. Độ giảm khối lượng khi áp dụng tăng cường sinh học với N1 và/hoặc N2 với các nấm phân hủy xơ C1 và SD4 ........................................................................... 83 Bảng 3.5. Độ giảm hàm lượng tannin sau 30 ngày ủ với các tác nhân tăng cường sinh học ................................................................................................................................ 84 Bảng 3.6. Thành phần hóa học compost ...................................................................... 87 H C TE U H
iii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1. Sản phẩm từ trái dừa ...................................................................................... 4 Hình 1.2. Một số sản phẩm từ mụn dừa ....................................................................... 11 Hình 1.3. Quy trình sản xuất cocopeat ......................................................................... 12 Hình 1.4. Cấu trúc phụ phế phẩm giàu xơ ................................................................... 14 Hình 1.5. Sự phân hủy phụ phế phẩm lignocellulos trong tự nhiên cung cấp đường cho các vi sinh vật khác ............................................................................................... 15 Hình 1.6: Các đơn vị cơ bản của lignin ....................................................................... 16 Hình 1.7: Cấu trúc lignin trong gỗ mềm với các nhóm chức chính ............................. 17 Hình 1.8. Sơ đồ đơn giản hóa phản ứng phân hủy lignin nhờ enzyme LiP và glyoxal H oxidase .......................................................................................................................... 20 Hình 1.9. Các nấm phân hủy lignin tiềm năng ............................................................ 21 C Hình 1.10. Cấu trúc acid humic ................................................................................... 22 Hình 1.11. Cấu trúc chung của hemicellulose ............................................................. 23 TE Hình 1.12. Cơ chế xúc tác của các enzyme thủy phân hemicellulose ......................... 25 Hình 1.13. Hai mô hình cấu trúc sợi cellulose ............................................................. 26 Hình 1.14. Các enzyme của phức hợp cellulose .......................................................... 28 U Hình 1.15. Nấm Trichoderma phân hủy cellulose ....................................................... 30 Hình 1.16. Một số vi khuẩn phân giải cellulose........................................................... 31 H Hình 1.17. Các cấu trúc chính của tannin .................................................................... 33 Hình 1.18. Cơ chế hoạt động của tannase .................................................................... 34 Hình 1.19. Quá trình ủ compost ................................................................................... 37 Hình 1.20. Thay đổi nhiệt độ và pH trong quá trình ủ compost .................................. 40 Hình 1.21. Ủ phân compost mụn dừa ở Ấn Độ............................................................ 51 Hình 2.1. Bố trí thí nghiệm .......................................................................................... 59 Hình 2.2. Nuôi cấy vi nấm bằng phương pháp phòng ẩm ........................................... 60 Hình 2.3. Phát hiện nhanh enzyme ngoại bào .............................................................. 61 Hình 3.1. Nấm N1 phân lập dựa trên khả năng thủy phân tannin ................................ 69 Hình 3.2. Nấm N2 phân lập dựa trên khả năng thủy phân tannin ................................ 70
Hình 3.3. Phát hiện enzyme tannase thủy phân acid tannic trên đĩa thạch bằng dung dịch FeCl3/H2SO4 ......................................................................................................... 71 Hình 3.4. Nấm phân hủy cellulose ............................................................................... 72 Hình 3.5. Khảo sát khả năng phân hủy cellulose trên thạch CMC .............................. 73 Hình 3.6. Hoạt tính tannase của N1, N2 trên môi trường mụn dừa ............................. 75 Hình 3.7. Hoạt tính enzyme cellulase trích ly trong mụn dừa ủ với C1 hoặc SD4, bổ sung urea 0.5% ............................................................................................................. 77 Hình 3.8. So sánh độ giảm khối lượng của các mẫu ủ tăng cường EC, N1 và N2 sau 15 ngày .............................................................................................................................. 80 Hình 3.9. Đồ thị biểu diễn độ giảm khối lượng mụn dừa sau 15 ngày ủ ở các độ ẩm khác nhau khi có cấy nấm. ........................................................................................... 82 Hình 3.10. So sánh ảnh hưởng của tác tác nhân tăng cường sinh học (vi nấm) lên độ H giảm khối lượng khối ủ sau 15 ngày và tannin sau 30 ngày. ....................................... 85 C Hình 3.11. Độ giảm khối lượng compost sau 10, 21, 30 ngày ủ ................................. 86 Hình 3.12. Tỉ lệ giảm tannin trong compost sau 10, 21, 30 ngày ủ ............................ 86 TE Hình 3.13. Hàm lượng cellulose còn lại sau 10, 21 ngày ủ. ........................................ 87 U H
CÁC CHỮ VIẾT TẮT 1. VSV : vi sinh vật. 2. CTR: chất thải rắn. 3. EC: tên chế phẩm Enchoice. H C TE U H
MỤC LỤC MỞ ĐẦU ....................................................................................................................... 1 1. Mục tiêu đề tài ............................................................................................................ 1 2. Đối tượng nghiên cứu ................................................................................................. 1 3. Phạm vi nghiên cứu .................................................................................................... 2 4. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................................ 2 4.1. Phương pháp luận .................................................................................................... 2 4.2. Phương pháp thực tiễn ............................................................................................ 3 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ......................................................................... 4 H 1.1. Thực trạng mụn dừa ................................................................................................ 4 1.1.1. Tình hình sản xuất phát sinh mụn dừa ................................................................. 4 C 1.1.2. Thành phần hoá học của mụn dừa ........................................................................ 6 1.1.2.1. Thành phần hóa học cơ bản............................................................................... 6 TE 1.1.2.2. Thành phần chất hữu cơ hòa tan trong mụn dừa ............................................... 8 1.1.3. Tính chất vật lý của mụn dừa ............................................................................... 9 1.1.4. Ứng dụng của mụn dừa ...................................................................................... 10 U 1.1.5. Những vấn đề môi trường liên quan đến tồn trữ và xử lý mụn dừa ................... 12 1.2. Quá trình phân hủy phụ phế phẩm giàu xơ ........................................................... 14 H 1.2.1. Tổng quát về phụ phế phẩm nông nghiệp giàu xơ và quá trình phân giải trong tự nhiên ............................................................................................................................. 14 1.2.2. Lignin và quá trình phân giải lignin ................................................................... 15 1.2.2.1. Lignin .............................................................................................................. 15 1.2.2.2. Enzyme phân giải lignin.................................................................................. 18 1.2.2.3. Vi sinh vật phân giải lignin ............................................................................. 21 1.2.2.4. Tác dụng của quá trình thủy phân lignin đối với đất ...................................... 22 1.2.3. Hemicellulose và quá trình phân giải hemicellulose ......................................... 22 1.2.3.1. Hemicellulose .................................................................................................. 22 1.2.3.2. Qúa trình phân giải hemicellulose................................................................... 24 1.2.4. Cellulose và quá trình phân giải cellulose ......................................................... 25
1.2.4. 1. Cellulose ......................................................................................................... 25 1.2.4.2. Enzyme phân giải cellulose – enzyme cellulase ............................................. 27 1.2.4.3. Vi sinh vật phân giải cellulose ........................................................................ 29 1.2.5. Tannin và quá trình phân giải tannin.................................................................. 31 1.2.5.1. Tannin.............................................................................................................. 32 1.2.5.2. Enzyme phân giải tanin – enzyme tannase ..................................................... 33 1.2.5.3. Vi sinh vật phân giải tannin ............................................................................ 35 1.3. Tổng quan về compost .......................................................................................... 36 1.3.1. Định nghĩa compost ........................................................................................... 36 1.3.2. Những lợi ích và hạn chế của quá trình ủ compost ............................................ 37 1.3.2.1. Lợi ích của quá trình ủ compost ...................................................................... 37 1.3.2.2. Hạn chế của quá trình làm compost ................................................................ 38 H 1.3.3. Khoa học ủ compost ........................................................................................... 38 C 1.3.3.1. Cơ chất của quá trình củ compost ................................................................... 38 1.3.3.2. Vi sinh vật và quá trình sinh học chuyển hóa compost .................................. 39 TE 1.3.3.3. Diễn biến quá trình ủ compost ........................................................................ 39 1.3.3.4. Các yếu tố ảnh hưởng lên quá trình sản xuất compost ................................... 40 1.3.3.5. Chất lượng compost ........................................................................................ 46 U 1.3.3.6. Các phương pháp tăng tốc độ ủ và cải thiện chất lượng compost .................. 47 1.4. Nghiên cứu ứng dụng tăng cường sinh học đã được áp dụng đối với mụn dừa. .. 50 H 1.5. Lý do nghiên cứu và điểm mới của đề tài ............................................................. 56 CHƯƠNG II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............................. 57 2.1. VẬT LIỆU............................................................................................................. 57 2.2. PHƯƠNG PHÁP ................................................................................................... 58 2.2.1. Mục đích ............................................................................................................. 58 2.2.2. Phương pháp luận ............................................................................................... 58 2.2.3. Mục tiêu.............................................................................................................. 58 2.2.4. Nội dung và bố trí thí nghiệm ............................................................................ 59 2.2.4.1. Khảo sát hình thái khuẩn lạc, tế bào, định tính enzyme tannase và cellulase của các chủng nấm N1, N2, C1 và SD4 trên cơ chất phòng thí nghiệm. ..................... 59 2.2.4.2. Khảo sát hoạt tính enzyme của chế phẩm thương mại Enchoice.................... 62
2.2.4.3. Khảo sát hoạt tính tannase N1, N2 trên cơ chất mụn dừa ............................... 63 2.2.4.4. Khảo sát hoạt tính cellulase của C1, SD4 trên cơ chất mụn dừa .................... 63 2.2.4.5. Đánh giá khả năng áp dụng nấm phân hủy tannin N1 và N2 và EC trong ủ compost ........................................................................................................................ 64 2.2.4.6. Xác định độ ẩm thích hợp cho khối ủ compost có bổ sung vi nấm ................ 65 2.2.4.7. Đánh giá khả năng áp dụng nấm phân hủy tannin N1 và N2 và nấm phân hủy cellulose C1 và SD4 trong ủ compost phòng thí nghiệm. ............................................ 66 2.2.4.8. Đánh giá chất lượng phân compost ủ thí nghiệm. .......................................... 66 2.2.5. Phương pháp xử lý số liệu ................................................................................. 67 CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................................. 68 3.1. Khảo sát hình thái khuẩn lạc, tế bào, khả năng tiết enzyme tannase và cellulase của các chủng nấm N1, N2, C1 và SD4 trên cơ chất ................................................... 68 H 3.1.1. Nấm phân hủy tannin N1 và N2. ........................................................................ 68 C 3.1.2. Khảo sát hình thái và khả năng tiết enzyme cellulase của C1 và SD4 .............. 71 3.2. Khảo sát hoạt tính enzyme của chế phẩm thương mại Enchoice .......................... 74 TE 3.3. Khảo sát hoạt tính phân hủy tannin (tannase) của N1, N2 trên cơ chất mụn dừa.74 3.4. Khảo sát hoạt tính phân hủy cellulose (cellulase) của C1, SD4 trên cơ chất mụn dừa ................................................................................................................................ 77 U 3.5. Đánh giá khả năng áp dụng nấm phân hủy tannin N1 và N2 và EC trong ủ compost ........................................................................................................................ 78 H 3.6. Xác định độ ẩm thích hợp cho khối ủ compost có bổ sung vi nấm ...................... 81 3.7. Đánh giá khả năng áp dụng nấm phân hủy tannin N1 và N2 và nấm phân hủy cellulose C1 và SD4 trong ủ compost phòng thí nghiệm. ............................................ 82 3. 8. Đánh giá chất lượng phân compost ủ thí nghiệm. ............................................... 85 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................... 89 1. KẾT LUẬN ............................................................................................................. 89 2. KIẾN NGHỊ ............................................................................................................ 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................ 91 PHỤ LỤC ..................................................................................................................... 99
1 MỞ ĐẦU Trên thế giới và Việt Nam, compost được sản xuất với công nghệ ổn định, sử dụng nhiều phương pháp khác nhau. Một trong những điểm khác biệt giữa các phương pháp ủ compost là việc áp dụng thêm biện pháp tăng cường sinh học, là sử dụng thêm các chế phẩm sinh học chứa một lượng vi sinh chuyên biệt vào khối ủ nhằm tăng tốc và đẩy nhanh hiệu quả phân hủy sinh học, đem lại lợi ích về mặt kinh tế và chất lượng sản phẩm. Với thời gian trước, người ta thường phân lập một chủng thuần khiết để sản xuất enzyme hay xử lý phụ phế phẩm. Tuy nhiên, hiện nay xuất hiện xu hướng kết hợp các chủng mô phỏng hệ sinh thái vi sinh vật trong tự nhiên trong các chế phẩm nhằm đạt hiệu quả cao hơn trong việc ủ phân compost, đem lại lợi ích về chất lượng H sản phẩm và kinh tế. Đó cũng chính là hướng nghiên cứu của đề tài này, khảo sát khả năng kết hợp nấm phân hủy tannin và cellulose với chế phẩm enzyme Enchoice C có khả năng tạo thêm một chế phẩm khác có ý nghĩa về mặt môi trường và lợi ích TE cho người nông dân. 1. Mục tiêu đề tài - Khảo sát hình thái khuẩn lạc, tế bào, hoạt tính enzyme tannase và cellulase của các chủng nấm có khả năng phân hủy tannin và cellulose trên cơ chất U phòng thí nghiệm. - Khảo sát hoạt tính enzyme của chế phẩm thương mại Enchoice H - Khảo sát hoạt tính phân hủy tannin (tannase) và của các chủng nấm có khả năng phân hủy tannin trên cơ chất mụn dừa - Khảo sát hoạt tính phân hủy cellulose (cellulase) của các chủng nấm có khả năng phân hủy cellulose trên cơ chất mụn dừa. - Đánh giá khả năng áp dụng các nấm phân hủy tannin và EC trong ủ compost - Xác định độ ẩm thích hợp cho khối ủ compost có bổ sung vi nấm - Đánh giá khả năng áp dụng nấm phân hủy tannin và nấm phân hủy cellulose trong ủ compost phòng thí nghiệm. - Đánh giá chất lượng phân compost ủ thí nghiệm. 2. Đối tượng nghiên cứu - Các chủng nấm phân hủy tannin (N1,N2).
2 - Các chủng nấm phân hủy cellulose (SD4,C1) - Chế phẩm enzyme Enchoice. - Mụn dừa. 3. Phạm vi nghiên cứu Trong giới hạn cho phép về kinh phí và thời gian, đề tài chỉ kết lại ở việc khảo sát khả năng áp dụng các chủng nấm với chế phẩm enzyme nhằm tăng cường sinh học trong ủ compost, chưa trở thành thành phẩm thương mại mang lợi ích cho bà con nông dân. Ý nghĩa khoa học: Là một trong số những đề tài nghiên cứu hạn chế - cải thiện tình hình ô nhiễm môi trường từ nguồn phế phẩm mụn dừa, đánh giá khả năng kết hợp của các chủng nấm phân hủy tannin và cellulose và chế phẩm thương H mại. Ý nghĩa thực tiễn: ứng dụng công nghệ sinh học vào đời sống sản xuất, nhằm C giải quyết tình trạng ô nhiễm do việc xả thải mụn dừa tươi hay tránh việc xử lý các loại nước thải từ các hoạt động sản xuất, khai thác các sản phẩm từ mụn TE dừa. 4. Phương pháp nghiên cứu 4.1. Phương pháp luận U Để ủ compost mụn dừa cần phải có tăng cường sinh học, các mục tiêu của tăng cường sinh học là tannin, chất ức chế hoạt động của phần đông vi sinh vật, tiếp H theo là lignin, hemicelluloses và cellulose. Các vi sinh vật đáp ứng các yêu cầu trên được phân lập từ mụn dừa, thu sinh khối bào tử bổ sung vào khối ủ. Bên cạnh đó, nhiều chế phẩm enzyme được đưa vào thị trường hỗ trợ ủ compost. Việc kết hợp giữa chế phẩm vi sinh và enzyme cũng có thể là giải pháp rút ngắn thời gian ủ compost mụn dừa. Tuyển chọn nấm phân hủy phụ phẩm lignocellulose dựa trên khả năng tiết enzyme cellulase, vì cellulose bị lignin và hemicelluloses bao quanh và cản trở sự tiếp xúc của enzyme với cơ chất. Một khi cellulose bị phân giải, chứng tỏ lignin và hemicelluloses cũng bị phân giải. Hemicellulose dễ dàng bị phân hủy nhất. Sự phân hủy lignocellulose có thể được đánh giá qua chỉ tiêu độ giảm khối
3 lượng, để đánh giá khả năng phân hủy tannin, hàm lựơng tannin còn lại được phân tích. 4.2. Phương pháp thực tiễn Tiến hành các thí nghiệm cần thiết và ủ thực nghiệm khẳng định kết quả đề tài. H C TE U H
4 CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Thực trạng mụn dừa 1.1.1. Tình hình sản xuất phát sinh mụn dừa Theo số liệu của chuyên gia APCC (Asia Pacific Coconut Community), dừa được trồng trên 93 quốc gia trên thế giới với diện tích 12,5 triệu ha đưa về 61, 165 triệu trái dừa/năm (Arancon. R, 2008). Vỏ trái dừa chiếm 35% khối lựơng trái. Chỉ xơ dừa chiếm 30% và mụn dừa chiếm 70% khối lượng khô. Tỉ lệ sợi theo chiều dài ước khoảng dài: trung bình: H ngắn là 60: 30: 10. Tổng sản lượng chỉ xơ dừa tòan thế giới đạt khoảng 5-6 triệu tấn/ năm. Ngành sản xuất chỉ xơ dừa phát triển không ngừng, lan sang cả Việt Nam. C Mụn dừa (Coir pith, cocopeat, coir dust) là sản phẩm phụ của ngành sản xuất chỉ xơ dừa, gồm những chỉ sợi ngắn (
5 Bảng 1.1. Tổng sản lượng dừa, chỉ xơ dừa và mụn dừa của 50% vỏ trái (Arancon. R, 2008). 50% vỏ dừa được sử dụng (At 50% availability of husk) Tổng sản lượng dừa Vùng sản xuất Chỉ sơ dừa Mụn dừa (Triệu) (Fiber) (Coir pith) Triệu tấn Thế giới 61,165 3.67 8.5 Châu Á Thái Bình 52,936 3.17 7.4 Dương Hiệp hội các nước Châu H Á và Châu Á Thái Bình 50,577 3.03 7.1 Dương xuất khẩu dừa C Châu Phi 2,187 0.13 0.30 TE Châu Mỹ 6,047 0.36 0.84 Bảng 1.2. Các quốc gia trồng dừa và sản xuất chỉ xơ dừa ở châu Á, Thái Bình Dương (Arancon. R, 2008). U 50% sản phẩm từ vỏ trái dừa xuất khẩu Sản lượng dừa Quốc gia Chỉ sơ dừa Sơ dừa (Ngàn) H (Ngàn tấn) (Ngàn tấn) 1. F.S. Micronesia 40 2.4 5.6 2. Fiji 150 9.0 21.0 3. Ấn Độ 12,160 729.6 1,702.4 4. Indonesia 19,537 1,172.2 2,735.2 5. Kiribati 53 3.2 7.4 6. Malaysia 400 24.0 56.0 7. Marshall Islands 41 2.5 5.7 8. Papua New Guinea 712 42.7 99.7