Tận dụng phế phẩm cá tra và vỏ dứa để sản xuất phân bón lá

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

26
lượt xem 0
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của nghiên cứu này là sử dụng phụ phế phẩm dứa để thủy phân phế phẩm cá tra (đầu, xương, da, nội tạng) tạo phân bón lá, nhằm tận dụng các nguồn phế liệu từ phế liệu này, giảm nguồn chất thải ra môi trường thay thế phân hóa học trong sản xuất nông nghiệp. Kết quả nghiên cứu cho thấy: Khả năng thủy phân của dịch ép từ vỏ dứa tương đương với enzyme bromelain công nghiệp. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tận dụng phế phẩm cá tra và vỏ dứa để sản xuất phân bón lá

Hội nghị Khoa học An toàn dinh dưỡng và An ninh lương thực lần 2 năm 2018 TẬN DỤNG PHẾ PHẨM CÁ TRA VÀ VỎ DỨA ĐỂ SẢN XUẤT PHÂN BÓN LÁ *Võ Phùng Diễm Bằng; Trần Thị Mỹ Hằng; Nguyễn Thị Hai Trường Đại học Công Nghệ TP.HCM Email: *diembang1808@gmail.com TÓM TẮT Mục tiêu của nghiên cứu này là sử dụng phụ phế phẩm dứa để thủy phân phế phẩm cá tra (đầu, xương, da, nội tạng) tạo phân bón lá, nhằm tận dụng các nguồn phế liệu từ phế liệu này, giảm nguồn chất thải ra môi trường thay thế phân hóa học trong sản xuất nông nghiệp. Kết quả nghiên cứu cho thấy: Khả năng thủy phân của dịch ép từ vỏ dứa tương đương với enzyme bromelain công nghiệp. Sử dụng enzyme có trong vỏ dứa để thủy phân cá tra theo tỷ lệ phế phẩm cá:vỏ dứa là 1:5,6 (w/w) hay phụ phẩm cá:dịch ép từ vỏ dứa là 1:1,5 (w/v), tối ưu trong điều kiện pH 5,5, nhiệt độ 50oC thời gian thủy phân là 150 phút. Sản phẩm phân bón sinh học từ các nguồn phụ phế phẩm này cho hiệu quả kích thích sinh trưởng của cây trồng tương đương với phân bón lá hóa học trên thị trường. Từ khóa: phụ phẩm cá tra, vỏ dứa, bromelain, thủy phân, phân bón lá. TỔNG QUAN Sản xuất nông nghiệp đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế của Việt Nam. Trong sản xuất nông nghiệp, phân bón là yếu tố góp phần tăng năng suất cây trồng. Hàng năm nước ta đã tốn một khoản ngoại tệ lớn để nhập khẩu phân bón. Theo Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (NN&PTNT), ước tính khối lượng nhập khẩu phân bón các loại 5 tháng đầu năm 2018 đạt 1,83 triệu tấn và 524 triệu USD (báo Công thương ngày 30/05/2018) chủ yếu là phân vô cơ. Tuy nhiên, việc lạm dụng phân hóa học không chỉ làm lãng phí tiền của mà còn ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường và vấn đề an toàn thực phẩm. Trong những năm gần đây xuất khẩu thủy hải sản đang trở thành ngành xuất khẩu mũi nhọn lớn nhất trong kim ngạch toàn ngành của đất nước. Theo Tổng cục Thủy sản tính đến ngày 30/9/2017, cả nước có 104 cơ sở sản xuất giống cá tra và có 23 nhà máy chế biến cá tra được Bộ Nông nghiệp Mỹ (USDA) công nhận đủ điều kiện xuất khẩu vào Mỹ. Sản lượng thu hoạch 11 tháng đầu năm 2017 đạt 1.207,5 ngàn tấn (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, 2017). Trung bình sản xuất 1kg thành phần cá fillet đông lạnh cần khoảng 2,6kg cá nguyên liệu. Như vậy, lượng phụ phẩm từ công nghiệp chế biến cá tra fillet đông lạnh khoảng 450.000-480.000 tấn phụ phẩm/năm. Tuy nhiên, những phụ phẩm này chứa nhiều chất dinh dư�ng. Đặc biệt, phân bón cá tự nhiên hoặc thủy phân cá có nhiều dinh dư�ng và chất kích thích sinh học chứa hơn 40 khoáng chất và nguyên tố vi lượng. Chất thải chế biến từ cá chưa được tận dụng là nguồn nguyên liệu tốt cho sản xuất hoặc phân bón hữu cơ. Việc tận dụng phụ phế phẩm cá không chỉ giải quyết 370
Hội nghị Khoa học An toàn dinh dưỡng và An ninh lương thực lần 2 năm 2018 các vấn đề môi trường về xử lý chất thải mà còn cải thiện kinh tế tổng thể của nuôi trồng thủy sản thương mại một cách bền vững (Berge, 2007). Bên cạnh đó, hằng năm ở nước ta, một lượng lớn phế phẩm dứa cũng được thải bỏ. Với 15 nhà máy chuyên về sản xuất các sản phẩm từ dứa và sản lượng dứa hằng năm đạt khoảng 300 nghìn tấn. Trong đó, lượng phế phẩm (lõi, chồi, vỏ và lá) chiếm đến 70% tổng khối lượng nguyên liệu đầu vào đã trở thành một vấn đề đối với các nhà máy chế biến (Nguyễn Bá Mùi, 2002; Lại Thị Ngọc Hà, 2009). Đặc biệt, enzyme bromelain có mặt trong toàn bộ quả dứa (Lại Thị Ngọc Hà, 2009). Liệu có thể sử dụng nguồn phế phẩm từ vỏ dứa thay cho enzyme công nghiệp để thủy phân phụ phẩm cá tra sau fillet để tạo phân bón sinh học giảm lượng phân bón hóa học sử dụng trong nông nghiệp. Đó cũng chính là câu hỏi nghiên cứu được giải quyết trong bài báo này. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Vật liệu và hóa chất – Vỏ dứa: Vỏ dứa lấy từ chợ Tp. Hồ Chí Minh đem ép bằng máy ép trái cây để lấy dịch enzyme thô. – Phụ phế phẩm cá tra (nội tạng, thịt đỏ) lấy từ công ty cổ phần Gò Đàng GODACO – SEAFOOD TP.Mỹ Tho, tỉnh Tiền Giang. – Enzyme Broelain công nghiệp do Viện Sinh học Nhiệt đới cung cấp. Địa điểm và thời gian nghiên cứu Nghiên cứu được thực hiện tại phòng thí nghiệm thuộc Viện Khoa học ứng dụng, Đại học Công nghệ Tp. Hồ Chí Minh. Phương pháp nghiên cứu Đánh giá chất lượng nguyên liệu đầu vào (phụ phế phẩm cá tra) Phụ phẩm cá tra sau fillet lấy từ nhà máy GODACO–SEAFOOD được trộn đều và lấy ra 3 mẫu (xem như 3 lần lặp lại). Mỗi mẫu lấy 100g đem đi xử lý sơ bộ để loại bỏ m�và các tạp chất, xay nhuyễn, trộn đều và đem đi xác định N tổng số và protein thô. Xác định hàm lượng enzyme bromelain có trong thành phần vỏ dứa bằng phương pháp Anson cải tiến Phương pháp dựa trên sự thủy phân protein casein bằng enzyme có trong dịch ép được ép bằng máy ép trái cây lấy nước rồi tiếp đó làm vô hoạt enzyme và kết tủa protein chưa bị thủy phân bằng dung dịch acid triloroacetic. Định lượng sản phẩm được tạo thành trong phản ứng màu với thuốc thử folin. Dựa vào đồ thị chuẩn của tyrosin để tính lượng sản phẩm do enzyme xúc tác tạo nên. – Vỏ dứa ở chợ được đem đi ép bằng máy ép trái cây lấy nước, sau đó pha loãng 10 lần để xác định hoạt tính enzyme theo phương pháp Anson cải tiến. Thí nghiệm lặp lại 3 lần, mỗi lần 2 kg vỏ dứa. 371
Hội nghị Khoa học An toàn dinh dưỡng và An ninh lương thực lần 2 năm 2018 – Đối chứng là enzyme bromelain công nghiệp do Viện Sinh học Nhiệt đới cung cấp. Cân 10g enzyme bromelain công nghiệp đem pha loãng 100 lần. Sau đó xác định hoạt tính enzyme bằng phương pháp Anson cải tiến. Thí nghiệm lặp lại 3 lần. Khảo sát hiệu quả thuỷ phân của enzyme bromelain công nghiệp và enzyme bromelain vỏ dứa Dựa theo phương pháp của Phạm Đình Dũng và Trần Văn Lâm (2013). Nguyên liệu phụ phẩm cá tra được xử lý sơ bộ để loại bỏ m�và các tạp chất, xay nhuyễn, cân vào bình tam giác 100g phụ phẩm cá tra, cho thêm 150ml nước cất và bổ sung 1,4g enzyme bromelain công nghiệp có hoạt tính 250 IU/g đối với NT1. Riêng đối với NT2 thì không bổ sung nước mà chỉ bổ sung 150ml dịch enzyme thô. Tiến hành thuỷ phân ở điều kiện 500C và pH=5,5 trong thời gian 150 phút. Đến thời gian cố định, kết thúc quá trình thuỷ phân, bất hoạt enzyme bằng cách đun cách thuỷ trong 15 phút, để nguội. Sau đó hút dịch lỏng để phân tích các chỉ tiêu. Ảnh hưởng của thời gian thủy phân phụ phế phẩm cá tra Nguyên liệu phụ phẩm cá tra được xử lý sơ bộ để loại bỏ m�và các tạp chất, xay nhuyễn, cân vào bình tam giác 100g phụ phẩm cá tra, cho thêm 150ml dịch enzyme thô. Tiến hành thuỷ phân ở điều kiện nhiệt độ 500C, pH=5,5, trong thời gian lần lượt là 90, 120, 150 và 180 phút. Đến thời gian cố định, kết thúc quá trình thuỷ phân, bất hoạt enzyme bằng cách đun cách thuỷ trong 15 phút, để nguội. Sau đó hút dịch lỏng để phân tích các chỉ tiêu. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình thủy phân phụ phế phẩm cá tra Nguyên liệu phụ phẩm cá tra được xử lý sơ bộ để loại bỏ m�và các tạp chất, xay nhuyễn, cân vào bình tam giác 100g phụ phẩm cá tra, cho thêm 150ml dịch enzyme thô. Tiến hành thuỷ phân ở điều kiện 40oC, 50 oC, 60 oC, 65 oC và 70 oC, pH=5,5 trong thời gian 150 phút. Đến thời gian cố định, kết thúc quá trình thuỷ phân, bất hoạt enzyme bằng cách đun cách thuỷ trong 15 phút, để nguội. Sau đó hút dịch lỏng để phân tích các chỉ tiêu. Ảnh hưởng của pH đến quá trình thủy phân phụ phế phẩm cá tra Nguyên liệu phụ phẩm cá tra được xử lý sơ bộ để loại bỏ m�và các tạp chất, xay nhuyễn, cân vào bình tam giác 100g phụ phẩm cá tra, cho thêm 150ml dịch enzyme thô. Xác định pH ban đầu và điều chỉnh pH bằng hóa chất HCl 0,1N và NaOH 0,1N để được pH lần lượt là 5, 5,5, 6, và 6,5. Tiến hành thuỷ phân ở điều kiện 500C trong thời gian 150 phút. Đến thời gian cố định, kết thúc quá trình thuỷ phân, bất hoạt enzyme bằng cách đun cách thuỷ trong 15 phút, để nguội. Sau đó hút dịch lỏng để phân tích các chỉ tiêu. Ổn định dịch thủy phân bằng sorbic acid Dung dịch sau thủy phân hoàn toàn được phối trộn với chất chống nấm (sorbic acid) có tỉ lệ lần lượt: 0; 0,25; 0,5; 0,75; 1 và 1,5. Sau 1 tháng tiến hành kiểm tra các chỉ tiêu. Khảo nghiệm chế phẩm phân bón lá cho cây cải xanh ngoài đồng Tiến hành trồng cải xanh trong các luống đất. Thời gian phun bắt đầu từ khi cây được 7 ngày tuổi và phun lại 2 lần, mỗi lần cách nhau 7 ngày. Lượng nước phun là 500 lít/ha. 372
Hội nghị Khoa học An toàn dinh dưỡng và An ninh lương thực lần 2 năm 2018 Khảo nghiệm chế phẩm phân bón lá cho cây đậu bắp trồng ngoài đồng Tiến hành trồng đậu bắp trong các luống đất. Thời gian phun bắt đầu từ khi cây được 20 ngày tuổi và phun lại 4 lần khi đậu bắp được 30, 40, 50 và 60 ngày tuổi. Lượng nước phun là 250 lít/ha khi cây được 20–30 ngày tuổi và khi cây hơn 40 ngày tuổi thì phun với lượng 500 lít/ha. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Đánh giá chất lượng nguyên liệu đầu vào (phụ phế phẩm cá tra). Bảng 3.1: Kết quả phân tích N tổng số và N formol của phụ phẩm cá đầu vào Chỉ tiêu theo dõi Giá trị (%) NTS 2,011 ± 0,006 Protein tổng số 12,567 ± 0,034 Kết quả ở bảng 3.1 cho thấy, nguồn phụ phẩm cá tra có hàm lượng dinh dư�ng cao. Lượng N tổng số trong phế phẩm cá là 2% và lượng 12,567%. Hàm lượng protein thô trong phụ phẩm cá tra ở nghiên cứu này tương đương với công bố của Phạm Đình Dũng và Trần Văn Lâm (2013) và Chajana và cộng sự (2010). Theo các tác giả này thì hàm lượng protein trong phụ phẩm cá tra lần lượt là 12,13% và 12,51% ± 10,5. Kết quả cho thấy, đây là nguồn nguyên liệu quý để sản xuất phân bón lá, phục vụ cho sản xuất nông nghiệp hữu cơ, hạn chế ô nhiễm môi trường và tiết kiệm ngoại tệ nhập khẩu phân bón từ nước ngoài. Xác định hàm lượng enzyme bromelain có trong thành phần vỏ dứa bằng phương pháp Anson cải tiến Bảng 3.2: Hoạt tính enzyme Bromelain có trong vỏ dứa và enzyme công nghiệp Hoạt tính của dung dịch enzyme Hoạt tính của chế Nguyên liệu pha loãng (IU/ml) phẩm thô (IU/g) Vỏ dứa 2,362 ± 0,185 0,626 ± 0,049 Enzyme bromelain công nghiệp 25 ± 1,574 250 ± 15,737 Số liệu ở bảng 3.2 cho thấy, vỏ dứa có hoạt tính enzyme bromelain khá cao. Trung bình 1ml dịch ép từ vỏ dứa có khoảng 2,362IU và trong vỏ dứa thô có trung bình 0,626IU/g. Trong khi đó enzyme của Viện Sinh học Nhiệt đới có hoạt tính rất cao (250IU). Theo Phạm Đình Dũng và Trần Văn Lâm (2013), để thủy phân 10g phụ phẩm cá cần 35IU enzyme bromelain. Như vậy, để thủy phân 10g phụ phẩm cá tra sẽ sử dụng một lượng vỏ dứa là 56g dứa (tương đương 35IU) hay 15ml dịch enzyme thô và lượng enzyme công nghiệp là 0,14g. Lượng dịch ép từ vỏ dứa tương ứng này sẽ được sử dụng cho các thí nghiệm tiếp theo. 373
Hội nghị Khoa học An toàn dinh dưỡng và An ninh lương thực lần 2 năm 2018 Khảo sát hiệu quả thuỷ phân của enzyme bromelain công nghiệp và enzyme bromelain vỏ dứa (enzy me) Hình 3.1: Hiệu quả thủy phân phụ phẩm cá tra của enzyme bromelain công nghiệp và enzyme bromelain trong vỏ dứa Kết quả từ hình 3.1 cho thấy với lượng N tổng như nhau nhưng hàm lượng N formol và tỷ lệ N formol/NTS ở công thức sử dụng enzyme có trong dịch ép của vỏ dứa có sự chênh lệch ít so với enzyme công nghiệp. Điều này cho thấy, với cùng hoạt độ thì khả năng thủy phân của enzyme bromelain công nghiệp và enzyme có trong vỏ dứa sai khác nhau không đáng kể (N formol chỉ chênh lệch nhau 0,09%). Vì vậy, có thể sử dụng enzyme bromelain từ vỏ dứa làm nguồn nguyên liệu enzyme thay cho enzyme công nghiệp vừa tiết kiệm chi phí vừa giảm lượng vỏ dứa thải ra gây ô nhiễm môi trường. Ảnh hưởng của thời gian thủy phân phụ phế phẩm cá tra Hình 3.2: Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình thủy phân phụ phế phẩm cá tra Trong thời gian ủ, hoạt lực của bromelain giảm theo thời gian nhưng mức giảm là khác nhau tùy thuộc vào nhiệt độ ủ (Lại Thị Ngọc Hà, 2009). Kết quả ở hình 3.2 cho thấy ở 50oC, khả năng thủy phân phụ phẩm cá của enzyme trong vỏ dứa tăng dần và đạt hiệu quả cao nhất sau 150 phút. Ở thời điểm 150 phút sau thủy phân, lượng N formol đạt đến 0,387%, tỷ lệ N formol/NTS đạt đến 43,376%. Đến 180 phút, hàm lượng NTS và N formol cũng như tỷ lệ N formol/NTS không sai khác 374
Hội nghị Khoa học An toàn dinh dưỡng và An ninh lương thực lần 2 năm 2018 so với thủy phân trong vòng 150 phút. Như vậy, thời gian tối ưu cho sự thủy phân phụ phẩm cá tra bằng vỏ dứa là 150 phút ở 500C. Sử dụng enzyme Alcalase để thủy phân phụ phẩm cá tra ở điều kiện 600C, Phạm Đình Dũng và Trần Văn Lâm (2013) cũng cho rằng, khi tăng thời gian thủy phân thì lượng N tổng số và N formol cũng có xu hướng tăng dần và thời gian thủy phân tối ưu là 120 phút. Đánh giá vai trò của enzyme bromelain, Nguyễn Công Hà và cs (2015) cho biết, enzyme bromelain thủy phân phụ phẩm cá tra thành dạng peptide phân tử lượng thấp cũng như hỗn hợp các acid amin với hàm lượng cao. Sau 150 phút khả năng thủy phân của enzyme tăng không đáng kể. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình thủy phân phụ phế phẩm cá tra Bảng 3.3: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình thủy phân phụ phế phẩm cá tra Nghiệm thức NTS (%) N formol (%) N formol/NTS (%) 40oC 0,734C 0,235B 31,990B 50oC 0,898A 0,387A 43,127A 60oC 0,869AB 0,383A 44,044A 65oC 0,861AB 0,201C 23,050C 70oC 0,827B 0,111D 12,989D CV (%) 2,026 2,252 1,712 Ghi chú: Các giá trị trung bình trong cùng một cột có cùng ký tự không khác biệt có nghĩa ở mức xác xuất p < 0,01. Số liệu tỷ lệ (%) được chuyển về arsin để tính Nhiệt độ có ảnh hưởng đáng kể đến sự thủy phân phụ phẩm cá tra và enzyme bromelain trong vỏ dứa. Kết quả ở bảng 3.3 cho thấy với khoảng nhiệt độ biến động từ 400C đến 700C thì N tổng số biến động từ 0,734%-0,898%. Ở nhiệt độ 400C thì N tổng số đạt 0,734% và N fomol đạt 0,235%, tỷ lệ N fomol/N tổng số là 31,990% nhưng khi tăng nhiệt độ lên đến 500C thì lượng N tổng số và N fomol tăng lên hẳn với số liệu tương ứng là 0,898% đối với N tổng số và 0,387% đối với N fomol. Số liệu ở bảng 3.3 cũng cho thấy không có sự khác nhau về N tổng số cũng như N fomol và tỷ lệ N fomol/N tổng số giữa nhiệt độ 500C và 600C. Tuy nhiên khi tăng nhiệt độ lên 650C thì N tổng số giảm còn 0,861% và N fomol giảm còn 0,201%. Tương tự như vậy, khi tăng ở 700C thì N tổng số là 0,827% và N formol giảm rõ rệt còn 0,111%. Giải thích điều này thì tác giả Lê Thanh Hải (2013), cho biết nhiệt độ cao làm biến tính phân tử protein–enzyme và làm vận tốc phản ứng giảm, làm giảm lượng đạm amin được chuyển hóa. Nhiệt độ quá cao sẽ làm thay đổi cấu trúc enzyme phá �� các liên kết trong phân tử enzyme bromelain, làm thay đổi cấu trúc không gian của trung tâm hoạt động cysteine, làm vị trí không gian nhóm –SH bị biến đổi nên không kết hợp được với cơ chất. Tốc độ phản ứng tăng đến một giới hạn nhiệt độ nhất định. Vượt quá nhiệt độ đó, tốc độ phản ứng enzyme bromelain sẽ giảm dần đến mức triệt tiêu (Lê Thanh Hải, 2013). Như vậy, nhiệt độ tối ưu cho quá trình thủy phân phụ phẩm cá tra bằng enzyme 375
Hội nghị Khoa học An toàn dinh dưỡng và An ninh lương thực lần 2 năm 2018 bromelain trong vỏ dứa là 50oC tới 60oC, nhưng xét về N tổng số và N fomol thì nhiệt độ tối ưu là 50oC. Ảnh hưởng của pH đến quá trình thủy phân phụ phế phẩm cá tra Hình 3.3: Ảnh hưởng của pH đến quá trình thủy phân phụ phế phẩm cá tra pH môi trường phản ứng ảnh hưởng lớn đến hoạt động xúc tác của enzyme vì nó ảnh hưởng đến mức độ ion hóa cơ chất, mức độ ion hóa enzyme, do đó ảnh hưởng đến sự tạo phức hợp enzyme– cơ chất. Ngoài ra, pH còn ảnh hưởng đến độ bền phân tử protein enzyme (Lê Thanh Hải, 2013). Số liệu ở hình 3.3 cho thấy, khi tăng pH từ 5 đến 5,5 lượng N formol đã tăng lên đáng kể (từ 0,376% lên đến 0,410%). Tỷ lệ N formol/NTS tăng từ 43,504% lên đến 46,329%. Tuy nhiên, khi tăng pH lên đến 6 và 6,5 thì khả năng thủy phân của enzyme giảm hẳn, thể hiện ở sự giảm rõ rệt của hàm lượng N formol cũng như tỷ lệ N formol/NTS. Như vậy, ở điều kiện nhiệt độ 500C, pH=5,5 là tối ưu cho sự thủy phân phụ phẩm cá tra của enzyme có trong vỏ dứa. Kết quả này cũng phù hợp với công bố của Phạm Đình Dũng và Trần Văn Lâm (2013). Kết quả định lượng các chất trong dịch thủy phân phụ phế phẩm các tra bằng enzyme Bảng 3.4: Hàm lượng các chất trong dịch thủy phân trước phối trộn STT Chỉ tiêu ĐVT Kết quả 1 N % 0,94 2 P2O5 % 0,37 3 K2O mg/Kg 3.198 Nguồn: Kết quả phân tích tại Trung tâm nghiên cứu và phát triển nông nghiệp công nghệ cao Sản phẩm thủy phân từ phế phẩm cá tra bằng enzyme bromelain có trong vỏ dứa được gửi đến Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Nông nghiệp Công nghệ cao để phân tích hàm lượng N, P, K. Kết quả ở bảng 3.4 cho thấy, phế phẩm cá vỏ dứa có hàm lượng N, P, K khá cao tương ứng là 0,94%; 0,37% và 0,32%. Bên cạnh đó, trong dịch thủy phân còn chứa một lượng acid amin cao 376
Hội nghị Khoa học An toàn dinh dưỡng và An ninh lương thực lần 2 năm 2018 mà cây trồng có thể hấp thụ trực tiếp (N fomol khoảng 0,4%). Hàm lượng P, K và amino acid trong nghiên cứu này cao hơn so với nghiên cứu của Phạm Đình Dũng và Trần Văn Lâm (2013), còn hàm lượng N là tương đương. Tuy nhiên, để đem lại hiệu quả kinh tế cho người sản xuất phân bón và người sử dụng thì vẫn cần bổ sung thêm hàm lượng vào dịch thủy phân cá để tạo thành chế phẩm. Ổn định dịch thủy phân bằng sorbic acid Dịch thủy phân từ phế phẩm cá tra chứa một lượng đáng kể amino acid và protein, đây là nguồn thức ăn cho các vi sinh vật. Do vậy, chất lượng dịch thủy phân sẽ bị giảm trong quá trình bảo quản. Vì vậy, cần thiết phải nghiên cứu chất bổ sung để ổn định dịch thủy phân sau thời gian bảo quản (Phạm Đình Dũng và Trần Văn Lâm, 2013). Hình 3.4: Ảnh hưởng của nồng độ sorbic acid đến độ ổn định của dịch thủy phân Kết quả ở hình 3.4 cho thấy, hàm lượng N tổng số và N formol trong dịch thủy phân giảm hẳn (tương ứng là 57% và 72,6%) sau 1 tháng nếu không bổ sung chất bảo quản. Việc bổ sung sorbic acid có tác dụng đáng kể đến ổn định của dịch thủy phân. Bổ sung sorbic acid 0,25% giúp làm giảm sự thất thoát N tổng số và N fomol so với không bổ sung nhưng N tổng số và N formol vẫn thấp hơn so với lúc ban đầu. Nếu bổ sung sorbic acid vào dịch thủy phân với nồng độ 0,5% thì hàm lượng N tổng số không sai khác so với trước ổn định nhưng hàm lượng N formol thì giảm rõ. Khi tăng nồng độ sorbic acid lên từ 0,75% đến 1,5% thì hàm lượng N tổng số và N formol không có sự sai khác so với trước bảo quản. Tuy nhiên, các chỉ số N tổng số và N formol trong dịch thủy phân bổ sung sorbic acid 0,75, 1, 1,5% lại không sai khác nhau. Điều này cho thấy, việc bổ sung sorbic acid từ 0,75%-1,5% cho khả năng ổn định của dịch thủy phân cao. Mặt khác, trong quá trình bảo quản thì mùi hôi ở công thức không sử dụng sorbic acid nặng hơn nhiều so với khi sử dụng sorbic acid. Sở dĩ có kết quả này vì khi bổ sung sorbic acid vào dịch thủy phân thì đã làm hạn chế sự hoạt động của các vi sinh vật nên lượng đạm mất đi ít và hạn chế sinh ra 377
Hội nghị Khoa học An toàn dinh dưỡng và An ninh lương thực lần 2 năm 2018 các khí gây mùi như H2S… Tuy nhiên để tăng hiệu quả kinh tế, thì lựa chọn nồng độ sorbic acid là 0,75% để ổn định dịch thủy phân cá. Phối chế dung dịch thủy phân thành phân bón lá để dùng cho rau Dựa theo nghiên cứu của Phạm Đình Dũng và Trần Văn Lâm (2013), lượng N tổng số trong phân bón lá nên vào khoảng 2%. Với hàm lượng N trong dịch thủy phân là 0,94% nên nhóm nghiên cứu đã bổ sung thêm hàm lượng N dưới dạng NaNO3 với liều lượng 61g/l tạo chế phẩm phân bón có khoảng 2% hàm lượng N. Chi phí sản xuất của chế phẩm phân bón lá từ dịch thủy phân cá tra bằng enzyme có trong vỏ dứa Do nguồn nguyên liệu để sản xuất phân bón lá trong nghiên cứu này là tận dụng từ các nguồn phế phẩm bỏ đi cộng với quy trình sản xuất đơn giản nên giá thành cho sản phẩm khá thấp. Cứ 0,67kg phụ phế phẩm cá tra và 3,8kg vỏ dứa sẽ cho ra 1,017L chế phẩm phân bón lá đậm đặc. Chi phí cho 1 lít chế phẩm này chỉ vào khoảng 13.350 đồng/lít, chủ yếu là tiền công và chi phí khác như điện, nước, bao bì. Trong khi đó, giá bán của các loại phân bón trên thị trường dao động từ 350.000–1.390.000 đồng/lít. Như vậy, khi sản xuất 1L phân bón lá sẽ làm giảm một lượng đáng kể phế thải từ phụ phẩm cá và vỏ dứa. Việc tận dụng các nguồn phế liệu này không chỉ giúp làm giảm chất thải, giảm ô nhiễm môi trường mà còn tiết kiệm đáng kể lượng ngoại tệ để nhập khẩu phân bón (vì phần lớn phân bón lá hiện nay đều nay đều được nhập khẩu từ nước ngoài). Bảng 3.5: Chi phí sản xuất chế phẩm (1L) từ dịch thủy phân cá tra Đơn giá STT Vật tư ĐVT Số lượng Thành tiền (đồng) 1 Phụ phẩm cá kg 0,67 5.000 3.350 2 Vỏ dứa kg 3,8 0 0 3 Hóa chất 3.1 NaNO3 g 61 13,7 835,7 4 Điện, nước 2.000 5 Chai bao bì cái 2 3.500 7.000 Tổng chi (đồng/lít) 13.185,7 Tổng thu (đồng/lít) 150.000 Lợi nhuận 149.814,3 Ghi chú: Chi phí chưa tính khâu hao thiết bị và công lao động 378
Hội nghị Khoa học An toàn dinh dưỡng và An ninh lương thực lần 2 năm 2018 Khảo nghiệm chế phẩm phân bón lá cho cải xanh trồng ngoài đồng. Bảng 3.6: Ảnh hưởng của chế phẩm phân bón lá trên cải xanh trồng ngoài đồng Chiều cao cây Số lá/cây ở (cm) ở các các giai Khối lượng Năng suất lý Năng suất Công thức giai đoạn đoạn (lá) trung bình thuyết thực thu (g/cây) (kg/m2) (kg/m2) Sau trồng 26 ngày (cm) Phun nước 22,443 7,233 35,783 2,147 1,593 (ĐC) ±0,204E ±0,153C ±0,862D ±0,052D ±0,213D Dịch thủy 27,297 8,267 50,267 3,016 2,390 phân 5% ±0,245D ±0,153B ±0,729C ±0,044C ±0,145C Dịch thủy 28,500 9,000 64,950 3,887 2,897 phân 10% ±0,202C ±0,100A ±0,841B ±0,034B ±0,112B 29,217 9,000 65,333 3,947 2,957 Chế phẩm 5% ±0,130B ±0,100A ±1,178B ±0,082B ±0,093B Chế phẩm 30,623 9,100 82,883 4,973 4,013 10% ±0,099A ±0,300A ±1,351A ±0,081A ±0,150 A Phân bón lá 30,583 9,133 83,133 4,988± 4,067 Grow 6-6-6 ±0,031A ±0,153A ±1,284A 0,078A ±0,163A CV (%) 0,599 2,009 1,676 1,687 5,054 Ghi chú: Các giá trị trung bình trong cùng một cột có cùng ký tự không khác biệt có nghĩa ở mức xác xuất p < 0,05 Qua theo dõi chiều cao cây ở các thời kỳ được trình bày ở bảng 3.6 cho thấy sau trồng 26 ngày chiều cao cây đã cao hơn rõ rệt khoảng từ 5-8cm so với phun bằng nước. Như vậy, với công thức sử dụng chế phẩm có liều lượng 10% đạt hiệu quả cao nhất 30,623±0,099cm nhưng không có sự khác biệt so với tưới bằng phân bón lá Grow 6-6-6. Số lá của rau cải qua các giai đoạn trình bày ở bảng 3.6 cho thấy sau trồng 26 đã có sự khác biệt rõ rệt. Việc phun bổ sung dịch thủy phân và chế phẩm đều cho số lá trên cây cao hơn đối chứng phun nước, đối chứng và dịch thủy phân 5% ít hơn từ 1–3 lá so với các công thức khác. So sánh giữa các công thức thì phun dịch thủy phân 10% và chế phẩm 5, 10% đều cho số lá/cây không sai khác so với loại phân bón lá sử dụng trên thị trường. Kết quả bảng 3.6 cho thấy, việc phun bổ sung dịch thủy phân hoặc chế phẩm đều là tăng trọng lượng cây cải cũng như năng suất lý thuyết và năng suất thực thu so với phun bằng nước lã. Phun dịch thủy phân 10% cho năng suất tương đương với phun chế phẩm 5% và thấp hơn so với phun phân bón lá thương phẩm. Tuy nhiên, nếu phun chế phẩm 10% thì năng suất tương đương với phun phân bón lá thương phẩm đang bán trên thị trường. 379
Hội nghị Khoa học An toàn dinh dưỡng và An ninh lương thực lần 2 năm 2018 Khảo nghiệm chế phẩm phân bón lá cho đậu bắp trồng ngoài đồng Bảng 3.7: Ảnh hưởng của chế phẩm phân bón lá trên cây đậu bắp trồng ngoài đồng Số lượng Ngày ra Ngày thu Chiều quả Trọng lượng Năng suất cây hoa đầu hoạch Công thức cao cây trung trung bình quả đậu bắp tiên đầu tiên (cm) bình (g/quả) (kg/m2) (ngày) (ngày) (quả/cây) Phun nước 62,330 69,053 63,333 5,943 24,307 0,289 (ĐC) ±0,500A ±0,254A ±3,819D ±0,196C ±1,339C ±0,021C Dịch thủy 55,727 62,833 77,780 10,667 28,717 0,611 phân 5% ±2,103B ±2,184B ±3,154C ±0,726B ±1,170B ±0,016B Dịch thủy 55,610 62,610 82,777 12,277 29,923 0,734 phân 10% ±1,018B ±1,018B ±6,473C ±1,845B ±0,154AB ±0,107B Chế phẩm 48,390 55,557 115,557 19,610 30,120 1,181 5% ±0,256C ±0,196C ±6,354B ±2,262A ±0,344AB ±0,135A Chế phẩm 47,667 54,667 128,333 20,890 30,497 1,274 10% ±0,335C ±0,335C ±8,698A ±2,178A ±0,232A ±0,138A Phân bón 47,610 54,610 118,887 20,223 30,150 1,219 lá Grow 6- 6-6 ±0,629C ±0,629C ±4,193AB ±3,376A ±0,668A ±0,197A CV (%) 1,935 1,727 5,907 13,729 2,750 13,701 Ghi chú: Các giá trị trung bình trong cùng một cột có cùng ký tự không khác biệt có nghĩa ở mức xác xuất p < 0,05 Kết quả ở bảng 3.7 cho thấy, đậu bắp khi được phun dịch thủy phân và chế phẩm ra hoa sớm hơn khi phun bằng nước từ 7–15 ngày. Ngoài ra, đậu bắp ở công thức phun chế phẩm 5, 10% không sai khác so với phun bằng phân bón lá Grow 6-6-6 (khoảng 48 ngày). Tương tự ở ngày thu hoạch, đậu bắp được phun dịch thủy phân thu hoạch sớm hơn 7 ngày (thu hoạch ở ngày thứ 69), còn phun chế phẩm và phân bón thương mại thu hoạch đậu bắp sớm hơn nửa tháng (thu hoạch ở ngày thứ 55 khi phun chế phẩm 5%, ngày thứ 54 ở chế phẩm 10% và phân bón thương mại). Sự chênh lệch rõ rệt về số ngày ra hoa và ngày thu hoạch ở các công thức cho thấy với công thức sử dụng chế phẩm lần lượt là 5% và 10% đạt hiệu quả cao nhất (sớm hơn đối chứng khoảng 15 ngày). Qua theo dõi chiều cao cây ở bảng 3.7 cho thấy, chiều cao ở các công thức có sự khác biệt rõ rệt khoảng từ 14–65cm so với phun bằng nước. Ngoài ra, đậu bắp ở công thức phun chế phẩm 5% có chiều cao (115,557±6,354cm) không sai khác so với phun bằng phân bón lá Grow 6-6-6 (118,887±4,193cm), nhưng đạt hiệu quả cao nhất là ở công thức sử dụng chế phẩm có liều lượng 10% cho chiều cao cây đậu bắp là 128,333±6,354cm. 380
Hội nghị Khoa học An toàn dinh dưỡng và An ninh lương thực lần 2 năm 2018 Kết quả ở bảng 3.7 cho thấy, số quả/cây và trọng lượng trung bình quả có sự khác biệt khi sử dụng dịch thủy phân và chế phẩm phân bón ở các nồng độ khác nhau. Tuy nhiên, số lượng quả/cây và trọng lượng trung bình quả không có sự khác biệt lớn khi phun bằng chế phẩm với liều lượng 5% và 10% so với khi phun bằng phân bón thương mại. Trong đó, có hiệu quả tốt nhất là khi sử dụng chế phẩm với nồng độ 10%. Kết quả bảng 3.7 cho thấy khi tăng nồng độ sử dụng ở các công thức thì năng suất đậu bắp tăng dần, đạt cao nhất ở công thức 4 và 5 (khoảng 1,2 kg/m2) và khác hơn hẳn so với đối chứng (0,289 kg/m2). KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ Kết luận Có thể tận dụng vỏ dứa để thủy phân phụ phẩm cá tra thay thế cho enzyme bromelain công nghiệp. Điều kiện tối ưu để thủy phân phụ phẩm cá tra bằng enzyme từ vỏ dứa theo tỷ lệ phế phẩm cá : vỏ dứa là 1 : 5,6 (w/w) hay phụ phẩm cá : dịch ép từ vỏ dứa là 1 : 1,5 (w/v), nhiệt độ 500C, pH là 5,5, với thời gian thủy phân là 150 phút. Dịch thủy phân có thể ổn định bằng sorbic acid với nồng độ là 0,75%. Phun chế phẩm phân bón lá từ phế phẩm cá tra và vỏ dứa với nồng độ 10% có khả năng làm tăng năng suất của cải bẹ xanh và đậu bắp tương đương với phân bón lá thương mại trên thị trường. Đề nghị – Tạo phân bón lá từ dịch thủy phân phụ phẩm cá tra. – Nghiên cứu ủ compost từ phế phẩm sau thủy phân. – Nghiên cứu quá trình loại bỏ m�cá tra cho sản xuất ở dạng quy mô lớn. – Thử nghiệm phân bón lá từ phụ phẩm cá tra trên một số loại cây trồng khác. – Phân tích chỉ tiêu chế phẩm để đưa ra hàm lượng phối trộn phân bón hợp lý. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Berge JP. For a better use of marine by-products and wastes, FAO. Fisheries Report. 2007; 819:103-110. [2] Nguyễn Bá Mùi (2002). Nghiên cứu phụ phẩm dứa ủ chua làm thức ăn gia súc, Luận án tiến sĩ nông nghiệp, Trường Đại học Nông nghiệp, Hà Nội. [3] Lại Thị Ngọc Hà (2009). Nghiên cứu tách và tạo chế phẩm bromelain từ phụ phế phẩm dứa, Tạp chí khoa học và phát triển: tập 7, số 2: 203 – 211. [4] Phạm Đình Dũng, Trần Văn Lâm (2013). Nghiên cứu ứng dụng dung dịch thủy phân từ phụ phẩm cá bằng enzym làm phân bón cho một số loại rau trong nhà màng, Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM. 381
Hội nghị Khoa học An toàn dinh dưỡng và An ninh lương thực lần 2 năm 2018 [5] Nguyễn Công Hà, Lê Nguyễn Đoan Duy, Nguyễn Thị Thủy, Nguyễn Thị Bích Phượng (2015). Khảo sát khả năng thủy phân ptrotein từ phụ phẩm cá tra (pangasius hypophthalmus) bằng enzyme bromelain, Tạp chí Hội nghị khoa học chăn nuôi - Thú Y toàn quốc, trang 437 – 422. REUSING CATCH FISH AND PINEAPPLE BY-PRODUCT TO PRODUCE FOLIAR FERTILIZER ABSTRACT The aime of this study was reusing bromelain from pineapple by-product for hydrolysating catch fish waste (head, skin, bones, viscera) to produce foliar fertilizer, reduce environmental pollution and replace chemical fertilizer in agriculture. The results showed that, the hydrolysis capability of pineapple peel extract was equivalent to industrial bromelain. Using enzyme from pineapple peel extract for hydrolysis of catch fish with the rate of catch fish : pineapple peels as 1 : 5,6 (w/w) or catch fish : pineapple peel extract as 1 : 1,5 (w/v), optimum activity at pH 5,5, temperature of 50oC and hydrolysis time of 150 minutes. The effect on plant growth of biofoliar fertilizer that produced from these by- product as good as commercial chemical fertilizer. Keywords: catch fish waste, pineapple by-product, hydrolysis, biofoliar fertilizer. 382