Đánh Giá Độ Bền Sinh Học Của Gỗ Sa Mộc Cunninghamia Lanceolata Lamb Hook Biến Tính

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC LÂM NGHIỆP

----------o0o----------

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ĐÁNH GIÁ ĐỘ BỀN SINH HỌC CỦA GỖ SA MỘC

(Cunninghamia lanceolata Lamb. Hook) BIẾN TÍNH

NGÀNH : CÔNG NGHỆ SINH HỌC

MÃ SỐ : 7420201

Giáo viên hướng dẫn : TS. Vũ Kim Dung

Sinh viên thực hiện : Trần Đức Hạnh

Lớp : K61 – CNSH

Khóa học : 2016 - 2020

Hà Nội, 2020

i

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình nghiên cứu, hoàn thiện đề tài nghiên cứu khoa học, cùng

với sự nỗ lực của bản thân, em đã nhận được sự giúp đỡ của cơ sở đào tạo là Viện

Công nghệ sinh học Lâm nghiệp – Đại học Lâm nghiệp, đơn vị trực tiếp giảng

dạy chuyên môn, hỗ trợ em về nhân lực, cơ sở vật chất và điều kiện thí nghiệm.

Em xin bày tỏ lòng biết ơn về sự quan tâm, giúp đỡ quý báu đó.

Nhân dịp này, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS. Vũ Kim Dung là người

đã trực tiếp hướng dẫn, định hướng nghiên cứu, truyền đạt kiến thức chuyên môn

và phương pháp nghiên cứu để chúng tôi hoàn thành tốt đề tài. Xin được chân

thành cảm ơn ThS. Nguyễn Thị Tuyên (Khoa Lâm nghiệp - Trường Đại học Nông

– Lâm Thái Nguyên) đã dành nhiều thời gian, công sức, truyền cho em nhiệt huyết

và kinh nghiệm phong phú trong suốt thời gian em tiến hành đề tài nghiên cứu

khoa học.

Em cũng xin được gửi lời cảm ơn đến toàn bộ quý thầy cô phòng bộ môn

Vi sinh – Hóa sinh cùng toàn thể tập thể cán bộ Viện Công nghệ sinh học Lâm

Nghiệp đã tạo điều kiện thuận lợi về phương tiện, hướng dẫn chúng tôi trong suốt

quá trình tiến hành đề tài. Đồng thời xin cảm ơn sự giúp đỡ về mặt vật chất và

tinh thần từ bạn bè và gia đình, những người đã khích lệ, hỗ trợ em trong suốt quá

trình học tập và nghiên cứu.

Do kiến thức chuyên môn còn hạn hẹp nên không tránh khỏi những thiếu

sót, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của các thầy cô giáo,

cũng như các bạn sinh viên để khóa luận tốt nghiệp của em được hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2020

Trần Đức Hạnh

ii

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN..............................................................................................................i

DANH MỤC BẢNG BIỂU........................................................................................v

DANH MỤC HÌNH ẢNH.........................................................................................vi

DANH MỤC VIẾT TẮT ....................................................................................... viii

ĐẶT VẤN ĐỀ............................................................................................................1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI..................................................................2

1.1. Khái quát chung về cây Sa Mộc .................................................................2

1.1.1. Đặc điểm phân loại............................................................................2

1.1.2. Đặc điểm hình thái.............................................................................2

1.1.3. Đặc điểm sinh thái .............................................................................3

1.2. Giải phẫu, thành phần hóa học và tính chất vật lí của gỗ ...........................3

1.2.1. Cấu trúc của gỗ ..................................................................................3

1.2.2. Thành phần hóa học của gỗ ...............................................................6

1.3. Hệ enzym thủy phân của nấm mục gỗ........................................................9

1.3.1. Hệ enzym thủy phân lignin................................................................9

1.3.2. Hệ enzym thủy phân cellulose.........................................................10

1.4. Khái quát về nấm hại gỗ ...........................................................................11

1.4.1. Khái niệm.........................................................................................11

1.4.2. Phân loại nấm hại gỗ .......................................................................11

1.5. Khái quát về gỗ biến tính..........................................................................18

1.5.1. Biến tính hóa học.............................................................................19

1.5.2. Biến tính vật lí .................................................................................19

1.5.3. Vai trò của gỗ biến tính ...................................................................20

1.6. Tình hình nghiên cứu gỗ biến tính trong và ngoài nước...........................20

iii

1.6.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ..................................................20

1.6.2. Tình hình nghiên cứu trong nước ....................................................22

CHƯƠNG II: NỘI DUNG – MỤC TIÊU - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......24

2.1. Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................24

2.1.1. Mục tiêu chung ................................................................................24

2.1.2. Mục tiêu cụ thể ................................................................................24

2.2. Nội dung nghiên cứu.................................................................................24

2.3. Vật liệu nghiên cứu...................................................................................24

2.3.1. Mẫu nấm..........................................................................................24

2.3.2. Mẫu gỗ.............................................................................................25

2.3.3. Hóa chất, thiết bị, môi trường..........................................................25

2.4. Phương pháp nghiên cứu ..........................................................................26

2.4.1. Phương pháp khử trùng mẫu gỗ ......................................................26

2.4.2. Phương pháp xác định khả năng kháng nấm mục...........................26

2.4.3. Phương pháp xác định khả năng kháng nấm biến màu ...................30

2.4.4. Phương pháp thu thập và xử lý số liệu ............................................31

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN...............................32

3.1. Kết quả khả năng kháng nấm mục trắng của gỗ Sa mộc biến tính...........32

3.1.1. Qua tỉ lệ hao hụt khối lượng trong điều kiện phòng thí nghiệm…..32

3.1.2. Qua tỉ lệ hao hụt khối lượng trong điều kiện thực tế.......................37

3.1.3. Quan sát mặt cắt ngang các mẫu gỗ trên kinh kiển vi điện tử khi thử

nghiệm độ bền trên các đối tượng nấm mục trắng ....................................42

3.1.4. Khả năng kháng nấm mục trắng qua phân tích thành phần hóa

học………..................................................................................................44

3.2. Kết quả khả năng kháng nấm mục nâu của gỗ Sa mộc biến tính .............50

3.2.1. Qua tỉ lệ hao hụt khối lượng trong điều kiện thí nghiệm ................50

iv

3.2.2. Qua tỉ lệ hao hụt khối lượng trong điều kiện thực tế.......................51

3.2.3. Quan sát mặt cắt ngang các mẫu gỗ trên kinh kiển vi điện tử khi thử

nghiệm độ bền trên các đối tượng nấm mục nâu.......................................53

3.2.4. Khả năng kháng nấm mục nâu qua phân tích thành phần hóa học .55

3.3. Kết quả khả năng kháng nấm biến màu của gỗ Sa mộc biến tính ............57

3.3.1. Qua tỉ lệ hao hụt khối lượng và độ biến màu trong điều kiện phòng

thí nghiệm…. .............................................................................................57

3.3.2. Qua tỉ lệ hao hụt khối lượng trong điều kiện thực tế.......................59

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KIẾN NGHỊ.........................................65

4.1. Kết luận.....................................................................................................65

4.2. Tồn tại .......................................................................................................65

4.3. Kiến nghị...................................................................................................66

TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................67

PHỤ BIỂU................................................................................................................75

v

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1. Các thông số kĩ thuật của mẫu gỗ Sa mộc biến tính nhiệt.................. 25

Bảng 2.2. Tỉ lệ hao hụt khối lượng (%) sau 12 tuần thử nghiệm độ bền............ 27

Bảng 3.1. Tỉ lệ hao hụt khối lượng (%) của gỗ Sa mộc biến tính theo thời gian

trên nấm Hương trong điều kiện thực tế ............................................................. 37

Bảng 3.2. Tỉ lệ hao hụt khối lượng (%) của gỗ Sa mộc biến tính theo thời gian

trên nấm Linh chi trong điều kiện thực tế ........................................................... 38

Bảng 3.3. Tỉ lệ hao hụt khối lượng (%) của gỗ Sa mộc biến tính theo thời gian

trên nấm Vân chi trong điều kiện thực tế............................................................ 40

Bảng 3.4. Hàm lượng cellulose (%) còn lại sau 12 tuần thử nấm mục trắng ..... 44

Bảng 3.5. Hàm lượng chitin (%) tồn tại trong mẫu gỗ sau 12 tuần thử nấm mục

trắng..................................................................................................................... 46

Bảng 3. 6. Tỉ lệ hao hụt (%) lignin và hemicellulose khi thử nghiệm độ bền của

gỗ trên đối tượng nấm mục trắng........................................................................ 48

Bảng 3.7. Tỉ lệ hao hụt khối lượng (%) của gỗ Sa mộc biến tính sau 12 tuần thử

nghiệm trên nấm mục nâu trong điều kiện thực tế.............................................. 52

Bảng 3.8. Kết quả phân tích thành phần hóa học của các mâu gỗ sau 12 tuần thử

nghiệm độ bền trên nấm mục nâu ....................................................................... 55

Bảng 3.9. Kết quả tỉ lệ hao hụt khối lượng của các mẫu gỗ sau các tuần thử nghiệm

trên nấm biến màu............................................................................................... 58

Bảng 3.10. Kết quả độ biến màu của các mẫu gỗ sau các tuần thử nghiệm trên

nấm biến màu ...................................................................................................... 58

Bảng 3.11. Kết quả về tỉ lệ hao hụt khối lượng (%) của các mẫu gỗ trong thí

nghiệm 1.............................................................................................................. 60

Bảng 3.12. Kết quả về tỉ lệ hao hụt khối lượng (%) của các mẫu gỗ trong thí

nghiệm 2.............................................................................................................. 61

Bảng 3.13. Kết quả về tỉ lệ hao hụt khối lượng (%) của các mẫu gỗ trong thí

nghiệm 3.............................................................................................................. 62

vi

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1. Một số hình ảnh về cây Sa mộc ............................................................ 2

Hình 1.2. Các loại tế bào có trong gỗ.................................................................... 4

Hình 1.3. Cấu trúc của các tế bào ống (tracheids). ............................................... 5

Hình 1.4. Tỉ lệ phân trăm các thành phần cấu tạo nên thành tế bào ..................... 6

Hình 1.5. Thành phần cấu trúc của phân tử ligno-cellulose ................................. 7

Hình 1.6. Cấu tạo phân tử cellulose ..................................................................... 7

Hình 1.7. Cấu trúc của hemicellulose .................................................................. 8

Hình 1.8. Cấu trúc phân tử lignin ......................................................................... 9

Hình 1.9. Một số loại enzym ligninase .............................................................. 10

Hình 1.10. Quá trình phân giải cellulose của cellulase ...................................... 10

Hình 1.11. Các giai đoạn phát triển của nấm mục trắng .................................... 12

Hình 1.12. Nấm Vân chi (Trametes versicolor) ............................................... 13

Hình 1.13. Nấm Hương (Lentinula edodes) ....................................................... 14

Hình 1.14. Nấm Linh chi (Ganoderma lucidum) ............................................... 14

Hình 1.15. Các giai đoạn phát triển của nấm mục nâu ...................................... 15

Hình 1.16. Nấm Coniophora puteana trên gỗ mục ........................................... 16

Hình 1.17. Các giai đoạn phát triển của nấm biến màu ..................................... 17

Hình 1.18. Nấm Aspergillus niger ...................................................................... 18

Hình 1.19. Biến tính thành tế bào ...................................................................... 20

Hình 2.1. Cách bố trí các mẫu gỗ trên môi trường đất........................................ 27

Hình 2.2. Các mẫu gỗ được bố trí theo thí nghiệm 1.......................................... 31

Hình 3.1. Biểu đồ thể hiện tỉ lệ hao hụt khối lượng gỗ theo thời gian trên nấm

Hương.................................................................................................................. 32

Hình 3.2. Các mẫu gỗ được thử nghiệm trên đối tượng nấm Hương ................. 33

Hình 3.3. Biểu đồ thể hiện tỉ lệ khối lượng gỗ hao hụt theo thời gian trên nấm

Linh chi................................................................................................................ 34

Hình 3.4. Các mẫu gỗ sau 12 tuần thử nghiệm trên đối tượng nấm Linh chi..... 35

vii

Hình 3.5. Biểu đồ thể hiện tỉ lệ khối lượng gỗ hao hụt theo thời gian trên nấm Vân

chi. ....................................................................................................................... 35

Hình 3.6. Các mẫu gỗ sau 12 tuần thử nghiệm trên đối tượng nấm Vân chi...... 36

Hình 3.7. Các mẫu gỗ sau 12 tuần thử nghiệm trên nấm Hương trong điều kiện

thực tế .................................................................................................................. 38

Hình 3.8. Các mẫu gỗ sau 12 tuần thử nghiệm trên nấm Linh chi trong điều kiện

thực tế .................................................................................................................. 39

Hình 3.9. Các mẫu gỗ sau 12 tuần thử nghiệm trên nấm Vân chi trong điều kiện

thực tế .................................................................................................................. 40

Hình 3.10. Mặt cắt ngang các mẫu gỗ quan sát trên kinh kiển vi điện tử khi thử

nghiệm độ bền trên các đối tượng nấm mục trắng.............................................. 43

Hình 3.11. Hàm lượng cellulose còn lại trong các mẫu gỗ sau 12 tuần thử nghiệm

nấm Vân chi......................................................................................................... 45

Hình 3.12. Chitin tách chiết từ các mẫu gỗ sau 12 tuần thử nghiệm trên đối tượng

nấm Vân chi......................................................................................................... 47

Hình 3.13. Biểu đồ thể hiện hả năng kháng nấm mục nâu dựa trên tỉ lệ khối lượng

gỗ hao hụt............................................................................................................ 50

Hình 3.14. Các mẫu gỗ sau 12 tuần thử nghiệm độ bền sinh học trên đối tượng

nấm mục nâu ....................................................................................................... 51

Hình 3.15. Các mẫu gỗ sau 12 tuần thử nghiệm trên nấm mục nâu trong điều kiện

thực tế .................................................................................................................. 53

Hình 3.16. Mặt cắt ngang các mẫu gỗ quan sát trên kinh kiển vi điện tử khi thử

nghiệm độ bền trên đối tượng nấm mục nâu (Coniophora puteana) ................. 54

Hình 3.17. Các mẫu gỗ sau 12 tuần thử nghiệm độ bền sinh học trên đối tượng

nấm biến màu ...................................................................................................... 59

Hình 3.18. Các mẫu gỗ thu được sau 12 tuần trong thí nghiệm 2 ...................... 61

Hình 3.19. Các mẫu gỗ thu được sau 12 tuần thử nghiệm trong thí nghiệm 3... 63