Phân lập và tuyển chọn các chủng vi khuẩn và nấm phân giải cellulose trong dạ cỏ của bò ứng dụng sản xuất chế phẩm E.M xử lý phế thải :Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu Khoa học cấp trường

BỘ CÔNG THƯƠNG

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC

KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

Tên đề tài: Phân lập và tuyển chọn các chủng vi khuẩn và nấm phân giải Cellulose

trong dạ cỏ của bò ứng dụng sản xuất chế phẩm E.M xử lý phế thải.

Mã số đề tài: 184.MT02

Chủ nhiệm đề tài: Châu Thị Thảo My

Đơn vị thực hiện: Viện Khoa Học Công Nghệ Và Quản Lý Môi Trường

Tp. Hồ Chí Minh, 06/2019

LỜI CÁM ƠN

Lời đầu tiên chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tất cả các Thầy, Cô trong Viện

Khoa học công nghệ và Quản lý môi trường – Trường Đại Học Công Nghiệp TP.Hồ Chí

Minh đã tận tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức quý báu giúp chúng em hoàn

thành chương trình đào tạo và báo cáo tốt nghiệp.

Trong quá trình làm báo cáo có nhiều khó khăn đã giúp chúng em có những trải

nghiệm quý giá và nhiều bài bài học kinh nghiệm.

Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới cô Lê Hồng Thía – giảng viên Viện

KHCN  QL Môi Trường và thầy Trịnh Ngọc Nam – giảng viên Viện Công nghệ sinh

học và thực phẩm. Các Thầy, Cô đã giúp đỡ hướng dẫn chúng em tận tình để chúng em

hoàn thành báo cáo đúng thời hạn.

Mặc dù đã cố gắng để hoàn thành báo cáo một cách hoàn chỉnh nhất nhưng vẫn

không tránh khỏi những thiếu sót do chưa có kinh nghiệm nghiên cứu khoa học cũng

như kiến thức còn hạn chế. Chúng em rất mong nhận được sự góp ý của quý Thầy, Cô

để báo cáo được hoàn chỉnh hơn.

Cuối cùng, chúng em kính chúc quý Thầy, Cô dồi dào sức khỏe và thành công trong

sự nghiệp.

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

TP. HCM, ngày 19 tháng 06 năm 2019

PHẦN I. THÔNG TIN CHUNG

I. Thông tin tổng quát

Tên đề tài:

Phân lập và tuyển chọn các chủng vi khuẩn và nấm phân giải Cellulose trong

dạ cỏ của bò ứng dụng sản xuất chế phẩm E.M xử lý phế thải.

Mã số: 184.MT02

Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực hiện đề tài

TT

Họ và tên

(học hàm, học vị)

Đơn vị công tác Vai trò thực hiện đề tài

1 Châu Thị Thảo My Viện KHCN & QLMT

Phân lập và tuyển chọn vi

sinh vật phân giải Cellulose

trong dạ dày bò ứng dụng sản

xuất thử nghiệm chế phẩm

EM xử lý phế thải nông

nghiệp.

2 Lâm Trúc Phương Viện KHCN & QLMT

Phân lập và tuyển chọn vi

sinh vật phân giải Cellulose

trong dạ dày bò ứng dụng sản

xuất thử nghiệm chế phẩm

EM xử lý phế thải nông

nghiệp.

3 Nguyễn Văn Đoán Viện KHCN & QLMT

Phân lập và tuyển chọn vi

sinh vật phân giải Cellulose

trong dạ dày bò ứng dụng sản

xuất thử nghiệm chế phẩm

EM xử lý phế thải nông

nghiệp.

Đơn vị chủ trì: Viện Khoa Học Công Nghệ Và Quản Lý Môi Trường

Thời gian thực hiện:

1.5.1. Theo hợp đồng: từ tháng 01 năm 2018 đến tháng 08 năm 2018

1.5.2. Gia hạn (nếu có): đến tháng 01 năm 2019

1.5.3. Thực hiện thực tế: từ tháng 01 năm 2018 đến tháng 06 năm 2019

Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có):

(Về mục tiêu, nội dung, phương pháp, kết quả nghiên cứu và tổ chức thực hiện;

Nguyên nhân; Ý kiến của Cơ quan quản lý).

Tổng kinh phí được phê duyệt của đề tài: 5 triệu đồng.

II. Kết quả nghiên cứu

1. Đặt vấn đề

Việt Nam là một trong những quốc gia có nền nông nghiệp phát triển và chủ lực

nhất. Cùng với xu hướng phát triển, hằng năm lượng phế thải dư thừa trong quá trình

chế biến các sản phẩm nông sản, thực phẩm là rất lớn và đa dạng về chủng loại. Đó cũng

là nỗi lo về các bãi chứa, đe dọa ô nhiễm môi trường với những địa phương có thế mạnh

về sản xuất nông nghiệp. Mặc dù ngày nay, nông nghiệp được cơ giới hóa, được chú

trọng nhưng nó để lại không ít hệ quả ảnh hưởng tới môi trường. Trước kia, khi chưa cơ

giới hóa trong nông nghiệp, các phế phẩm nông nghiệp như rơm, rạ, bẹ ngô…được tái

sử dụng. Ngày nay, đời sống con người càng tiến bộ hơn, các sản phẩm cung cấp cho

nông nghiệp ngày càng nhiều. Con người không còn chú trọng đến việc tái sử dụng

những phế phẩm nông nghiệp, vì thế những phế phẩm nông nghiệp này thường bị bỏ lại

ngay tại đồng ruộng sau khi thu hoạch, thậm chí bị đốt ngay tại ruộng gây hậu quả

nghiêm trọng tới môi trường đất, môi trường khí và ảnh hưởng các vấn đề nhân sinh xã

hội khác.

Vì vậy, vấn đề cấp thiết cần giải quyết đó là triệt để việc tái sử dụng phế phẩm nông

nghiệp tạo sinh kế cho người nông dân đồng thời hạn chế mức độ ảnh hưởng tới môi

trường. Hiện nay, với ứng dụng công nghệ sinh học trong xử lý môi trường trên thị

trường có nhiều chế phẩm sinh học có khả năng xử lý phế thải nông nghiệp thành phân

bón hữu cơ được sản xuất. Tuy nhiên, hiệu quả và thời gian xử lý vẫn chưa tối ưu do

thành phần phế thải chứa nhiều hàm lượng cellulose và hemicellulose khó phân hủy với

lý do này nhằm mục đích bổ sung kết quả nghiên cứu vào ứng dụng thực tiễn, nhóm

thực hiện đề tài “Phân lập và tuyển chọn các chủng vi khuẩn và nấm phân giải

Cellulose trong dạ cỏ của bò ứng dụng sản xuất chế phẩm E.M xử lý phế thải.”

2. Mục tiêu

- Phân lập, tuyển chọn và nghiên cứu một số đặc điểm của các chủng vi khuẩn

phân giải cellulose từ dịch dạ cỏ động vật nhai lại.

- Phân lập, tuyển chọn và nghiên cứu một số đặc điểm của các chủng vi nấm phân

giải cellulose từ dịch dạ cỏ động vật nhai lại.

- Khảo sát khả năng phân giải cenllulose của các chủng vi khuẩn và vi nấm sau khi

đã phân lập và tuyển chọn (ghi nhận khả năng phân giải theo thời gian)

- Định danh ít nhất 5 chủng vi khuẩn và 2 chủng vi nấm có khả năng năng phân

giải cenllulose.

- Nghiên cứu sản xuất thử nghiệm chế phẩm EM dạng lỏng.

- Thử nghiệm dùng chế phẩm EM xử lý phế phẩm nông nghiệp (rơm, trấu) có kết

hợp với các chủng vi sinh vật khác (ủ đối chứng với một loại chế phẩm sinh học ngoài

thị trường).

3. Phương pháp nghiên cứu

4. Tổng kết về kết quả nghiên cứu

Từ dạ dày của bò, lấy dịch mẫu tại 4 vị trí là dạ cỏ, dạ tổ ong, dạ lá sách, dạ lá khế,

ruột non.

Vi khuẩn được phân lập nhiều nhất là ở dạ cỏ với 11 chủng vi khuẩn, tiếp theo là lá

khế với 9 chủng vi khuẩn và dạ tổ ong với 8 chủng vi khuẩn, bởi vì ở 3 túi này là nơi xảy ra

quá trình lên men. Trong tất cả các chủng vi sinh vật phân lập được thì có chủng X1 là chủng

vi khuẩn phổ biến nhất, xuất hiện ở tất cả các ngăn trong dạ dày của bò.

Trong 18 chủng vi khuẩn có khả năng tiết enzyme Cellulase có 11 chủng dạng cầu khuẩn

và 7 chủng dạng trực khuẩn, 1 chủng không di động và 17 chủng di động. Kết quả nhuộm

Gram trên 18 chủng thì có 7 chủng Gram- và 11 chủng Gram+.

Lá sách là khu vực có vi khuẩn phản ứng với lugol yếu hơn những khu vực còn lại.

Vùng 2 của dạ cỏ (Db) là khu vực có vi khuẩn phản ứng với lugol tương đối mạnh với tỷ lệ

D/d tương đối với nhau (2,86; 3,03; 2,56). Vi khuẩn phản ứng mạnh nhất với lugol T8 với tỷ

lệ D/d là 4,65, được phân lập từ dạ tổ ong. Vi khuẩn phản ứng yếu nhất với lugol là K1 với tỷ

lệ D/d là 1,12, được phân lập từ lá khế. Chọn 18 chủng phân giải Cellulose để tiến hành các

thí nghiệm tiếp theo, trong đó 6 chủng mạnh nhất sẽ được định danh bằng phương pháp PCR.

Hầu hết vi khuẩn phát triển tối ưu ở pH 7, trong đó có 1 số chủng sống ở khoảng pH rộng

5,5 – 9. Nấm phát triển tối ưu ở pH 5,5, không phát triển ở pH 9.

Vi khuẩn phát triển ở khoảng nhiệt độ 30 – 40oC, tối ưu nhất là 30oC.

Chọn 5 chủng vi khuẩn và 2 chủng nấm phân giải Cellulose mạnh nhất để tiến hành xác

định tên của chúng bằng phương pháp PCR.

Sản xuất được chế phẩm E.M từ 5 chủng vi khuẩn và 2 chủng nấm được tuyển chọn.

Thử nghiệm trên 3 loại phế phụ phẩm: rơm, lục bình và rau thải trong thời gian 4 tuần,

chế phẩm E.M xử lý hiệu quả nhất trên 2 loại phế phụ phẩm là rơm (48,34%) và lục bình

(59,00%).

5. Đánh giá các kết quả đã đạt được và kết luận

Kết quả phân lập được 37 vi khuẩn và 4 nấm ít hơn số vi khuẩn được phân lập từ đất

của tác giả Nguyễn Thị Thu Thủy (69 vi khuẩn và 62 nấm) nhưng lại nhiều hơn tác giả Hoàng

Hải Yến (phân lập từ dạ dày bò được 25 vi khuẩn).

Khả năng phân giải Cellulose mạnh nhất là vi khuẩn T8 với tỷ lệ D/d = 4,65 cao hơn

nhiều so với vi khuẩn phân lập từ đất với tỷ lệ D/d = 2,4 của tác giả Nguyễn Thị Thu Thủy .

Kết quả khảo sát đặc tính của vi sinh vật cho thấy chúng thuộc nhóm hiếu khí và tùy

nghi, phát triển tối ưu ở 30 – 40oC và pH từ 7 – 9. Theo kết quả nghiên cứu của tác giả Mông

Mạnh Linh phân lập từ bã nấm thì vi khuẩn hầu hết là chịu nhiệt với khoảng nhiệt độ từ 30 –

60oC và pH từ 4,5 – 10. Qua 2 kết quả nghiên cứu cho thấy điểm tương đồng là vi khuẩn thích

nghi tốt ở 30 – 40oC và pH tối ưu là 7.

Kết quả định danh vi sinh vật cho thấy hầu hết là thuộc chi Bacillus trong đó vi khuẩn

Bacillus Megaterium trùng với kết quả của tác giả Võ Văn Phước Quệ cũng phân lập từ dạ

dày bò.

Kết quả khảo sát tính đối kháng 5 chủng vi khuẩn và 2 chủng nấm đều không đối kháng

với nhau. Điều này hoàn toàn phù hợp vì tất cả các chủng vi sinh vật đều được phân lập trong

dạ dày bò.

Sản xuất chế phẩm E.M với nồng độ vi sinh vật phân giải cellulose là 2,8.108

(CFU/ml)

đạt TCVN 6168:2002 đối với chế phẩm dạng lỏng vi sinh vật phân giải cellulose ≥ 1,8.108

(CFU/ml).

Kết quả khảo sát đánh giá hiệu quả xử lý của chế phẩm E.M – F trên 3 loại phế phụ phẩm:

rơm, lục bình và rau thải. Kết quả thu được là rau thải có khả năng phân hủy tốt nhất (90,00%),

tuy nhiên ở các thùng ủ chứa rau thải còn lại cũng có hiệu quả tương tự: thùng ủ sử dụng chế

phẩm E.M Pro – 1 (90,67%) và thùng ủ không sử dụng chế phẩm (90,00%) nên không thể so

sánh hiệu quả xử lý trên nguồn phế phụ phẩm là rau thải. Vì vậy, có thể kết luận chế phẩm

E.M – F có hiệu quả xử lý tốt nhất trên hai loại phế phụ phẩm là rơm và lục bình với khả năng

phân hủy trong 4 tuần lần lượt là 48,34% và 59,00%.

Kết luận:

Từ dịch dạ dày bò phân lập được 37 chủng vi khuẩn và 4 chủng nấm. Trong đó có 18

chủng vi khuẩn và 3 chủng nấm có khả năng phân hủy Cellulose. Những chủng vi sinh vật

trong dạ dày bò có đặc điểm sau: thuộc nhóm ưa ấm (30 – 40oC), có khả năng di động, hiếu

khí hoặc tùy nghi, pH từ 7 – 9 (1 số sống được ở môi trường acid).

Định danh bằng phương pháp khuếch đại trình tự gen 16S rRNA và ITS và giải mã

trình tự gen. Kết quả xác định chính xác tên 5 chủng vi khuẩn và 2 chủng nấm với mức độ

tương đồng 96% - 100%. Kết quả đã tuyển chọn được 5 chủng vi khuẩn kính có đường kính

vòng phân giải/đường kính khuẩn lạc cao (Bacillus anthracis- D/d =2,74), Bacillus subtilis￾D/d = 4,65, Bacillus megaterium- D/d = 2,86, Acinetobacter calcoaceticu- D/d = 2,78,

Bacillus flexus- D/d = 2,81) và 2 chủng nấm (Aspergillus versicolor- D/d = 2,00, Aspergillus

terreus- D/d = 1,7).

Kết quả khảo sát tính đối kháng để sản xuất chế phẩm từ 5 chủng vi khuẩn và hai chủng

nấm đã được định danh là 100% các chủng vi khuẩn và nấm đều không đối kháng với nhau,

điều này hoàn toàn phù hợp vì tất cả các chủng vi khuẩn và nấm đều được phân lập từ dạ cỏ

bò. Sau đó tiến hành phối trộn sản xuất thử nghiệm chế phẩm E.M – F đã đạt được nồng độ

vi sinh vật phân giải cellulose trong chế phẩm là 2,8.108

(CFU/ml) phù hợp với TCVN

6168:2002 đối với chế phẩm dạng lỏng vi sinh vật phân giải cellulose ≥ 1,0.108

. Thử nghiệm

đánh giá hiệu quả xử lý chế phẩm E.M trên 3 loại phế phụ phẩm: rơm, lục bình, rau thải trong

thời gian 4 tuần đã đạt hiệu quả cao trên 2 loại phế phụ phẩm là rơm (48,34%) và lục bình

(59,00%).

6. Tóm tắt kết quả (tiếng Việt và tiếng Anh)

Tóm tắt kết quả tiếng Việt:

Từ dịch dạ dày của bò phân lập được 37 chủng vi khuẩn và 4 chủng nấm. Trong đó có

18 chủng vi khuẩn và 3 chủng nấm có khả năng phân giải Cellulose, đa số chúng thuộc nhóm

hiếu khí và tùy nghi. Sau khi khảo sát nhiệt độ và pH cho thấy vi sinh vật phân giải Cellulose

thích nghi ở nhiệt độ từ 30 – 40oC, pH từ 7 – 9, trong đó có một số chủng thích nghi với môi

trường axit (X1, X2, X4, K1, K2, Da2, Db7, T7, N1, N2, N3, N4).

Kết quả giải trình tự gen bằng phương pháp PCR định danh đã tuyển chọn được 5

chủng vi khuẩn kính có đường kính vòng phân giải/đường kính khuẩn lạc cao (Bacillus

anthracis- D/d =2,74), Bacillus subtilis- D/d = 4,65, Bacillus megaterium- D/d = 2,86,

Acinetobacter calcoaceticu- D/d = 2,78, Bacillus flexus- D/d = 2,81) và 2 chủng nấm

(Aspergillus versicolor- D/d = 2,00, Aspergillus terreus- D/d = 1,7).

Kết quả của khảo sát khả tính đối kháng của các chủng vi khuẩn, chủng nấm trên môi

trường thạch PDA là 100% các chủng vi khuẩn và nấm đều không đối kháng với nhau. Tiếp

tục sản xuất thử nghiệm chế phẩm E.M – F từ 5 chủng vi khuẩn và 2 chủng nấm đã được định

danh đã đạt tiêu chuẩn theo TCVN 6168:2002. Sau đó thử nghiệm, đánh giá hiệu quả xử lý

trên một số loại phế phụ phẩm nông nghiệp như rau thải, lục bình và rơm rạ, xác định được

chế phẩm E.M – F xử lý hiệu quả nhất trong thời gian 4 tuần với hai loại phế phụ phẩm nông

nghiệp là rơm và lục bình với hiệu quả xử lý lần lượt là 48,34% và 59,00%.

Tóm tắt kết quả tiếng Anh:

Results of isolation from cow-rumen were 37 bacteria and 4 fungi. There are 18 bacteria

and 3 fungi isolates possess CMC hydrolyzing ability, most of which are aerobic and

facultative. After examining the temperature and pH, cellulose-modified microorganisms

adapted to temperature ranging from 30 – 40oC, pH from 7 to 9, including some acid-adapted

species (X1, X2, X4, K1, K2, Da2, Db7, T7, N1, N2, N3, N4).

Results on selection of 5 strains of bacteria with diameter of resolution /high colony

diameters (Bacillus anthracis- D/d = 2,74, Bacillus subtilis- D/d = 4,65, Bacillus megaterium￾D/d = 2,86, Acinetobacter calcoaceticu- D/d = 2,78, Bacillus flexus- D/d = 2,81) and 2 fungal

strains (Aspergillus versicolor- D/d = 2,00, Aspergillus terreus- D/d = 1,7). Conducting the

antagonistic survey showed that most of the 7 strains of microorganisms identified were not

antagonistic. Mixing 5 strains of bacteria and 2 strains of fungi obtained E.M-F in accordance

with TCVN 6168:2002 with cellulose degradation microorganism concentration in the

composition of 2,8.108

(CFU/ml). The survey experiment evaluated the treatment efficiency

of EM-F in 4 weeks on 3 types of by-products: straw, water hyacinth and waste vegetables

showed that the treatment efficiency was 48,34% straw, water hyacinth 59,00%

III. Sản phẩm đề tài, công bố và kết quả đào tạo

3.1. Kết quả nghiên cứu ( sản phẩm dạng 1,2,3)

TT Tên sản phẩm

Yêu cầu khoa học hoặc/và chỉ tiêu

kinh tế - kỹ thuật

Đăng ký Đạt được

1

Bộ sưu tập giống vi khuẩn

và nấm có khả năng phân

giải cellulose cao.

5 chủng vi khuẩn

2 chủng nấm

Đạt

2

Chế phẩm E.M từ các

chủng vsv đã tuyển chọn

1 Đạt

3

Cơ sở dữ liệu về tập hợp

các chủng vi sinh vật có

khả năng phân giải

Cellulose

1 Đạt

4 Bài báo cấp trường 1 Đạt

Ghi chú:

- Các ấn phẩm khoa học (bài báo, báo cáo KH, sách chuyên khảo…) chỉ được chấp nhận

nếu có ghi nhận địa chỉ và cảm ơn trường ĐH Công Nghiệp Tp. HCM đã cấp kính phí thực

hiện nghiên cứu theo đúng quy định.

- Các ấn phẩm (bản photo) đính kèm trong phần phụ lục minh chứng ở cuối báo cáo.

(đối với ấn phẩm là sách, giáo trình cần có bản photo trang bìa, trang chính và trang cuối kèm

thông tin quyết định và số hiệu xuất bản)

3.2. Kết quả đào tạo

TT Họ và tên

Thời gian

thực hiện đề tài

Tên đề tài

Tên chuyên đề nếu là NCS

Tên luận văn nếu là Cao học

Đã bảo vệ

Sinh viên Đại học

Châu Thị Thảo My 8 tháng Phân lập và tuyển chọn vi sinh vật

phân giải cellulose trong dạ cỏ bò

ứng dụng xử lý rác thải nông nghiệp

06/2018