Nghiên cứu ảnh hưởng của các điều kiện đến quá trình lên men tĩnh chủng Bacillus sử dụng để sản xuất chế phẩm để xử lý môi trường nuôi tôm

Luận Văn: Nghiên cứu ảnh hưởng của các điều kiện đến quá trình lên men tĩnh chủng Bacillus sử dụng để Sản xuất chế phẩm để xử lý môi trường nuôi tôm

I.2 Dinh dỡng của vi sinh vật 4

I.3 Yếu tố ảnh hởng đến hoạt động sống của vi sinh vật 5

I.4 Vai trò của vi sinh vật trong việc bảo vệ môi trờng 7

II Vi khuẩn Bacillus và vai trò phân giải các hợp chất hữu cơ 8

II.1 Vi khuẩn Bacillus 8

II.2 Quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ dới tác động của các enzim proteaza, amylaza, xelluloza 8

III.Vài nét về môi trờng nuôi tôm ở nớc taIII.1 Tình hình phát triển nghề nuôi tôm ở nớc ta 9

III.2 Đặc điểm và những thông số cơ bản đánh giá môi trờng nớc nuôi tôm 10

III.3 Nguyên nhân gây ô nhiễm môi trờng nớc nuôi tôm 12

III.4 Yêu cầu về nớc nuôi 13

III.5 Tình hình xử lý môi trờng nớc nuôi tôm 13

IV Sử dụng chế phẩm sinh học trong nuôi trồng thủy sản 14

V Vi khuẩn Bacillus với chế phẩm sinh học xử lý môi trờng nuôi tôm.15Phần II: vật liệu và ph ơng pháp nghiên cứuI.Vật liệu 17

I.1 Chủng giống 17

I.2 Thiết bị 17

I.3 Hoá chất 17

I.4 Môi trờng nghiên cứu 18

II. Phơng pháp nghiên cứu 19

II.1 Nghiên cứu đặc điểm cơ bản của các chủng Bacillus (D2, G1, PA).19II.2 Nhân giống, lên men và thu hồi sinh khối 20

II.3 Nghiên cứu tạo chế phẩm Bioche 20

II.4 Phơng pháp xác định đơn vị tạo khuẩn lạc 20

Phần III: H ớng nghiên cứu 22

Tài liệu tham khảo

Lời mở đầu

Thế giới vi sinh vật xung quanh chúng ta rất đa dạng và phong phú Sự tồn tạicủa chúng xác định những vai trò quan trọng không thể thiếu của chúng trong thếgiới sinh vật.

Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, vốn hiểu biết củachúng ta về thế giới nhỏ bé ấy dần đợc mở rộng Con ngời đã biết sử dụng chúng vào

những mục đích khác nhau, phục vụ lợi ích của con ngời Từ rất lâu, chúng ta đã biếtứng dụng vai trò của vi sinh vật trong các ngành chế biến thực phẩm, nông nghiệp,công nghiệp, y học, môi trờng

Trong những năm qua, nuôi trồng thuỷ sản đã có sự phát triển vợt bậc cả vềsản lợng, diện tích, và cả đa dạng về đối tợng nuôi, góp phần chuyển đổi cơ cấu kinhtế nông thôn, tạo việc làm, tăng thu nhập, cải thiện mức sống cho ng dân.

Tuy nhiên, ở nớc ta, sự phát triển của ngành thuỷ sản vẫn là sự phát triển tựphát, ít có quy hoạch và đặc biệt là vấn đề môi trờng nuôi cha có biện pháp xử lý th-ờng xuyên và thích hợp nên môi trờng nớc nuôi tôm cá có nguy cơ bị ô nhiễmnghiêm trọng dịch bệnh có cơ hội phát triển Điều đó ảnh hởng lớn đến chất lợng vàsản lợng tôm cá Trớc đây, để giải quyết tình trạng này, ngời ta sử dụng hoá chất.Tuy nhiên, ngoài tác dụng mong muốn, các hoá chất còn gây những tác hại ảnh hởngxấu đến môi trờng và cả con ngời Cụ thể là lợng chất kháng sinh sử dụng còn tồn dtrong môi trờng thuỷ sinh, tích tụ các trong vật nuôi, ảnh hởng đến an toàn thựcphẩm Đó là rào cản lớn trong việc xuất khẩu thuỷ sản, gây thiệt hại cả về kinh tế vàuy tín trên thị trờng thế giới.

Hớng tới sự phát triển bền vững đã và đang là chiến lợc phát triển kinh tếđúng đắn nhằm tạo ra các sản phẩm sạch và đặc biệt là sản xuất không làm ảnh hởngđến môi trờng sinh thái Việc chọn giải pháp thích hợp để xử lý môi trờng nớc nuôitôm là hết sức quan trọng Phơng pháp sử dụng chế phẩm sinh học chứa các vi sinhvật mang những đặc tính cần thiết để xử lý môi trờng nớc nuôi tôm, tăng khả năng đềkháng của tôm đang đợc sử dụng thành công ở nhiều nớc trên thế giới Hiện nay, chếphẩm sinh học đã và đang đợc nghiên cứu, ứng dụng tại Việt Nam và bớc đầu đã cónhững kết quả khả quan.

Trong đợt thực tập này, tôi đợc nhà trờng phân công thực tập tại Viện côngnghệ sinh học – Viện khoa học và công nghệ Việt Nam Dới sự hớng dẫn của TS.Võ Thị Thứ, tôi đợc giao đề tài: “ Nghiên cứu ảnh hởng của các điều kiện đến quátrình lên men tĩnh chủng Bacillus sử dụng để sản xuất chế phẩm xử lý môi trờngnuôi tôm” Đây là một đề tài có ứng dụng thực tế trong điều kiện nuôi trồng thuỷ sảnở nớc ta

Phần I:Tổng Quan

I Vi sinh vật và vai trò cuả chúng trong việc bảo vệ môi tr ờngI.1 Đặc điểm chung của vi sinh vật

Vi sinh vật là tên gọi chung để chỉ tất cả các sinh vật có hình thể bé nhỏ,muốn thấy rõ đợc ngời ta phải sử dụng tới kính hiển vi.

Vi sinh vật không phải là một nhóm riêng biệt trong sinh giới, chúng thậm chíthuộc về nhiều giới sinhvật khác nhau Giữa các nhóm có thể không có quan hệ mậtthiết với nhau Chúng có chung các đặc điểm sau:

I.1.1 Kích thớc nhỏ bé.

Vi sinh vật có kích thớc vô cùng nhỏ bé, đơn vị để đo kích thớc của chungs làmicromet, 1m = 10–3 mm Chính vì kích thớc nhỏ bé nh vậy nên diện tích bề mặtcủa một tập đoàn vi sinh vật là rất lớn.

I.1.2 Hấp thụ nhiều, chuyển hoá nhanh.

Mặc dù kích thớc nhỏ bé, nhng vi sinh vật lại có năng lực hấp thu và chuyểnhoá của chúng có thể vợt xa các sinh vật bậc cao Chính năng lực chuyển hoá nhanhđó đã đóng vai trò lớn trong hoạt động sống của chúng và có tác động đến cuộc sốngcủa con ngời.

I.1.3 Sinh trởng nhanh, phát triển nhanh.

Vì chúng có khả năng thu và chuyển hoá nhanh nên so với những vi sinh vậtkhác chúng có tốc độ sinh trởng cũng nh sinh sôi nảy nở vô cùng lớn.

I.1.4 Năng lực thích ứng mạnh, dễ phát sinh biến dị.

Do khả năng sinh sôi nảy nở nhanh nên khả năng thích ứng của chúng vớimôi trờng cũng nhanh hơn so với những vi sinh vật khác trong quá trình tiến hoálâu dài vi sinh vật đã tạo cho mình những cơ chế điều hoà trao đổi chất để thích ứngvới những điều kiện sống bất lợi Ngời ta nhận thấy lợng enzim thích ứng chiếm tới10% lợng chứa protein trong tế bào vi sinh vật Phần lớn vi sinh vật có thể giữnguyên mức sống ở nhiệt độ của N2 lỏng (–1960 C), thậm chí ở nhiệt độ (– 2530 C),một số vi sinh vật có thể sinh trởng ở 2500C, một số vi sinh vật có thể sinh trởng ở3000C.

Vi sinh vật rất dễ sinh biến dị bởi chúng thờng có cấu tạo đơn bào, sinh sảnmạnh với số lợng nhiều, tiếp xúc trực tiếp với môi trờng sống Tần số biến dị ở visinh vật thờng là 10–5 –:– 10–10 Hình thức biến dị thờng gặp là đột biến gen vàdẫn đến những biến đổi về hình thái, cấu tạo, kiểu trao đổi chất, sản phẩm trao đổichất, tính kháng nguyên, kháng thể

I.1.5 Phân bố rộng, chủng loại nhiều

Vi sinh vật phân bố ở khắp nơi trên trái đất Chúng có mặt trên cơ thể ng ời,động vật, thực vật, trong đất, trong nớc, trong khôngkhí, trên mọi đồ dùng, vật liệu,từ biển khơi đến núi cao, từ nớc ngầm đến nớc mặt Trong đờng ruột của con ngờithờng có không dới 100–400 loài vi sinh vật khác nhau, chúng chiếm tới 1/3 khối l-ợng khô của phân.

Về chủng loại: Trong khi toàn bộ sinh giới động vật có khoảng 1,5 triệu loài,

thực vật có khoảng 0,5 triệu loài thì vi sinh vật có tới trên 100 nghìn loài bao gồm 30nghìn loài động vật nguyên sinh; 69 nghìn loài nấm; 23 nghìn loài vi tảo; 2,5 nghìnloài vi khuẩn lam; 1,5 nghìn loài vi khuẩn; 1,2 nghìn loài virut

I.2 Dinh dỡng vi sinh vật

Vi sinh vật không có cơ quan dinh dỡng riêng biệt, các chất dinh dỡng vào tếbào và các sản phẩm của quá trình sống từ tế bào tiết ra môi trờng qua toàn thể tếmặt tế bào nhờ quá trình khuếch tán, thẩm thấu và hấp thụ.

I.2.1 Dinh dỡng cacbon

Tuỳ thuộc vào khả năng đồng hoá các nguồn cacbon mà có thể chia vi sinhvật thành 2 nhóm: tự dỡng và dị dỡng.

 Vi sinh vật tự dỡng

Vi sinh vật tự dỡng có khả năng tổng hợp các hợp chất hữu cơ từ CO2,H2O và muối khoáng Dựa vào nguồn năng lợng dùng cho tổng hợp, chúng lạiđợc chia thành các vi sinh vật quang hợp và hoá hợp.

– Các vi sinh vật quang hợp dùng nguồn năng lợng mặt trời, chúng cócác màu tựa nh diệp lục ở cây xanh Những vi khuẩn có sắc tố màu đỏ thuộcphân nhóm này.

– Các vi sinh vật hoá hợp dùng nguồn năng lợng đợc giải phóng trongcác phản ứng oxy hoá các chất vô cơ Vi khuẩn nitơ sử dụng nguồn năng l ợngtrong phản ứng oxy hoá NH3 để tổng hợp các hợp chất hữu cơ Những vikhuẩn nitrat, vi khuẩn lu huỳnh không màu, vi khuẩn sắt thuộc phân nhómnày.

– Ngoài nguồn CO2, một số loài vi sinh vật tự dỡng có thể sử dụngnguồn cơ chất là H2S để quang hợp thành các vật chất tế bào và không giảiphóng ra O2.

– Vi sinh vật ký sinh thờng là các vi sinh vật gây bệnh, những virut vàthực khuẩn thể sống bám vào những cơ thể sống.

I.2.2 Dinh dỡng Nitơ.

Nguồn Nitơ dễ hấp thụ nhất đối với vi sinh vật là NH3 (NH4 ) Nguồn Nitơ códự trữ nhiều nhất trong tự nhiên là nguồn Nitơ tự do (N2) trong khí quyển Đa số visinh vật không có khả năng đồng hoá N2 trong không khí Tuy nhiên, có những visinh vật có thể chuyển hoá N2 thành NH3 nhờ hoạt động xúc tác của một hệ thốngenzim có tên là Nitrogenaza Các vi sinh vật gọi là vi sinh vật cố định Nitơ.

Ngoài ra, vi sinh vật còn có khả năng đồng hoá tốt Nitơ chứa trong thức ănhữu cơ Các thức ăn này sẽ vừa là nguồn Cacbon vừa là nguồn Nitơ cung cấp cho visinh vật Vi sinh vật không có khả năng hấp thụ trực tiếp các protein cao phân tử Chỉcó các polypeptit chứa không quá 5 gốc axitamin mới có thể di chuyển trực tiếp quamàng tế bào chất của vi sinh vật Rất nhiều vi sinhvật có khả năng sản sinh proteazaxúc tác việc thuỷ phân protein thành các hợp chất phân tử thấp có khả năng xâmnhập vào tế bào vi sinh vật.

Nguồn Nitơ hữu cơ thờng đợc sử dụng để nuôi cấy vi sinh vật là pepton –loại chế phẩm thuỷ phân không triệt để của một loại protein nào đó.

Các hợp chất hữu cơ chứa cả Cacbon và Nitơ (pepton, nớc thịt, nớc chiết ngô,nớc chiết nấm men, nớc chiết giá đậu, nớc chiết đại mạch ) có thể sử dụng vừa lànguồn Cacbon vừa là nguồn Nitơ đối với vi sinh vật.

I.2.3 Nguồn dinh dỡng khoáng của vi sinh vật

Những nguyên tố khoáng mà vi sinh vật đòi hỏi phải đợc cung cấp với liều ợng lớn gọi là những nguyên tố đa lợng Những nguyên tố đa lợng cần thiết cho visinh vật nh:K, P, Ca, Mg, Còn những nguyên tố khoáng mà vi sinh vật chỉ đòi hỏivới liều lợng rất nhỏ đợc gọi là các nguyên tố vi lợng Những nguyên tố vi lợng nh-:Zn, Mn, Ni, Cu,

l-Phần lớn các vi sinh vật dinh dỡng các nguyên tố này ở dạng muối khoáng.Nguồn K và P có thể dùng K2HPO4, KH2PO4 hoặc (NH4)HPO4, NH4H2PO4 và K2SO4.Nguồn Mg và S là MgSO4, nguồn Fe là FeCl3, FeSO4 Các nguyên tố vi lợng có sẵntrong thành phần cơ chất hoặc trong dạng muối khoáng có trong nớc.

I.2.4 Nhu cầu về Vitamin

Vitamin là các chất sinh trởng đóng vai trò quan trọng trong thức ăn bổ sungcho vi sinh vật Một số vi sinh vật cần vitamin trong môi trờng dinh dỡng, một số

khác thì có thể tự tổng hợp đợc Những vitamin có ảnh hởng đến sinh trởng của visinh vật là PP, B1, B2, B5, H

I.3 Các yếu tố bên ngoài ảnh hởng đến hoạt động sống của vi sinh vật

Mọi hoạt động sống của vi sinh vật đều liên quan đến môi trờng Các vi sinhvật không chỉ có nhu cầu về dinh dỡng mà còn chịu ảnh hởng bởi nhiều yếu tố khácngoài môi trờng nh: nhiệt độ, độ ẩm, pH Các yếu tố này có thể làm kích thích hoặcức chế , thậm chí tiêu diệt vi sinh vật Đồng thời sự phát triển của vi sinh vật cũnglàm thay đổi môi trờng Các yếu tố này chia làm 3 nhóm chính:

I.3.1 Các yếu tố vật lý:

 Nhiệt độ: có ảnh hởng rất lớn đối với hoạt động sống của vi sinh vật Mọiloài vi sinh vật chỉ có khả năng hoạt động trong một giới hạn nhiệt độ nhấtđịnh Có vi sinh vật a lạnh, a ấm, a nóng.

 Độ ẩm: Tế bào vi sinh vật chứa lợng nớc khá lớn (70%–80%), muốn traođổi chất và tiến hành mọi hoạt động sống khác, vi sinh vật cần có lợng nớc nhấtđịnh trong môi trờng Những vi sinh vật khác nhau có yêu cầu độ ẩm khácnhau, thờng mỗi loài vi sinh vật có một giới hạn về độ ẩm tối thiểu để pháttriển.

Đối với nấm mốc có độ ẩm cực tiểu là 15%Đối với vi khuẩn có độ ẩm cực tiểu là 20%–30%

 Nồng độ các chất hoà tan: Lợng chất hoà tan của môi trờng có ảnh hởngnhiều đến hoạt động sống của vi sinh vật Nừu nồng độ dung dịch môi trờngquá cao sẽ làm cho tế bào lâm vào tình trạng khô hạn sinh lý Nừu nồng độdịch ngoài tế bào quá thấp ví dụ nh đặt tế bào trong nớc cất sẽ làm tế bào trơngphồng lên.

 Các tia năng lợng: ánh sáng mặt trời có tác dụng trực tiếp đối với đại đa sốvi sinh vật ánh sáng khuếch tán ức chế một số vi sinh vật có thế gây chết khicó tác dụng trong thời gian dài Tia tử ngoại có tác dụng mạnh với vi sinh vật,làm phân huỷ một số các chất hữu cơ trong tế bào, làm đông tụ protein, tiahồng ngoại ít có tác dụng đối với vi sinh vật, chỉ làm tăng nhiệt môi trờng th-ờng dùng để sấy khô sản phẩm.

 Siêu âm: Siêu âm đợc tạo thành do những dao động với tần số cao trên200.000 dao động/ giây (200.000Hz) Siêu âm có tác dụng rất mạnh lên tế bàovi sinh vật Nhiều vi sinh vật chết chỉ sau khi tác dụng siêu âm trong 1 phút

I.3.2 Các yếu tố hoá học

 pH môi trờng: pH môi trờng có ảnh hởng lớn đến hoạt động sống của visinh vật, pH thay đổi làm diện tích màng tế bào chất thay đổi, vì thế sự hấp thụcác loại thức ăn cũng thay đổi, làm thay đổi chiều hớng của một số phản ứng.

Mỗi loại vi sinh vật có một khoảng pH tối thích khác nhau, thờng thì vikhuẩn, xạ khuẩn, nguyên sinh động vật phát triển thích hợp ở pH = 6,5 – 7,5;vi khuẩn gây thối thờng phát triển trong môi trờng kiềm, nấm men và nấm mốcphát triển thích hợp trong khoảng pH = 3–6

 Thế oxy hoá– khử: Thế oxy hoá – khử của môi trờng có thể kích thíchhay ức chế hoạt động sống của vi sinh vật Vi sinh vật hiếu khí hoạt động ở thếoxy hoá – khử cao, vi sinh vật kỵ khí thì ngợo lại, vi sinh vật tuỳ tiện thì cóthể phát triển trong điều kiện thế oxy hoá – khử thay đổi.

 Các chất độc đối với vi sinh vật: Nhiều hoá chất có thể làm ức chế hoạtđộng của vi sinh vật hoặc tiêu diệt chúng Các chất độc thờng tác dụng trực

tiếp đối với nguyên sinh chất, phá hoại cấu trúc của nó và các quá trình hoạtđộng sống bình thờng của tế bào bị ảnh hởng hoặc đình chỉ Ví dụ nh: Muốicủa các kim loại nặng, axit, kiềm, các hợp chất oxy hoá mạnh, các chất có ápsuất thẩm thấu cao, kháng sinh

Cùng một loại hoá chất tác dụng lên các loài vi sinh vật khác nhau chohiệu quả khác nhau, nó còn phụ thuộc vào nồng độ và dạng tế bào: Bào tử cósức chịu cao hơn thể dinh dỡng.

I.3.3 Các yếu tố sinh học

Các sinh vật ảnh hởng đến hoạt động sống của vi sinh vật thông quamối quan hệ tơng hỗ khá phức tạp trong tự nhiên.

Các quan hệ đó là:

– Quan hệ cộng sinh– Quan hệ hỗ sinh– Quan hệ ký sinh– Quan hệ kháng sinh

I.4 Vai trò của vi sinh vật trong bảo vệ môi trờng

Vi sinh vật tham gia tích cực vào việc phân giải các phế thải nông nghiệp, phếthải đô thị, phế thải công nghiệp và vì vậy có vai trò hết sức quan trọng trong việcbảo vệ môi trờng.

Ngày nay với sự phát triển của ngành công nghệ sinh học, việc xử lý làm sạchmôi trờng ô nhiễm bằng phơng pháp sinh học đã đợc tiến hành Phơng pháp này dựatrên hoạt động sống của vi sinh vật chủ yếu là vi khuẩn dị dỡng hoại sinh có trong n-ớc bị nhiễm bẩn Quá trình hoạt động của chúng cho kết quả là các chất hữu cơ gâynhiễm bẩn đợc khoáng hoá và trở thành các chất vô cơ, các chất khí đơn giản và nớc.

Cho đến nay ngời ta đã xác định đợc rằng các vi sinh vật có thể phân huỷ ợc tất cả các chất hữu cơ có trong thiên nhiên và nhiều hợp chất hữu cơ tổng hợpnhân tạo Mức độ phân huỷ và thời gian phân huỷ phụ thuộc trớc hết vào cấu tạo củachất hữu cơ, độ hoà tan trong nớc và hàng loạt các yếu tố ảnh hởng khác.

đ-Vi sinh vật có trong nớc nhiễm bẩn sử dụng các hợp chất hữu cơ và một sốchất khoáng làm nguồn dinh dỡng và tạo ra năng lợng Quá trình dinh dỡng làm chochúng sinh trởng, phát triển đồng thời làm sạch nớc, có thể làm sạch gần nh hoàntoàn các chất hữu cơ hoà tan hoặc các hạt keo phân tán nhỏ.

II Vi khuẩn Bacillus và quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ

II.1 Vi khuẩn Bacillus

Vi khuẩn Bacillus là trực khuẩn rất phổ biến trong tự nhiên, có cấu tạo hình

que, là vi khuẩn gram dơng, đứng riêng rẽ hoặc kết thành chuỗi hoặc thành sợi.Chúng có đặc điểm là:

– Sống hiếu khí hoặc kỵ khí tuỳ tiện

– Sinh bào tử, khi sinh bào tử không biến dạng hình thái tế bào Bàotử có tính kháng nhiệt, kháng bức xạ, kháng hoá chất, kháng áp suất thẩm

thấu Ví dụ: Bacillus aureus chịu đợc nhiệt độ 1000C trong 2 phút, Bacillussubtilis chịu đợc 180 phút, Bacillus mesentericus chịu đợc 380 phút Nănglực đề kháng với tia phóng xạ của bào tử Bacillus megaterium gấp 36 lần củatế bào dinh dỡng vi khuẩn E.coli Đặc biệt đã có những chứng cứ về việc duytrì sức sống 200 – 300 năm của bào tử vi khuẩn Bacillus subtilis.\

– Sinh tổng hợp các enzim phân huỷ các hợp chất hữu cơ (protein,

tinh bột ) Các enzim do Bacillus sinh ra có hoạt tính cao là –amylaza,

II.2 Quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ dới tác dụng của các enzimproteaza, -amylaza, xenluloza.amylaza, xenluloza.

II.2.1 Sự phân giải protein dới tác dụng của hệ enzim proteaza

Protein là các enzim xúc tác sự thuỷ phân các liên kết peptit (CO–NH)trong phân tử protein và các chất tơng tự Sản phẩm thuỷ phân cuối cùng là cácaxit amin, sản phẩm trung gian là các peptit có mạch dài, ngắn khác nhau vàcó loại thơng phẩm là pepton (sản phẩm thuỷ phân dở dang của protein).

Protein polypeptit oligopeptit peptit axit amin

Protein còn bị thuỷ phân sâu hơn trong quá trình thối rữa, sau các axitamin là các amit, rồi amon hoá thành NH3 cùng với các khí thối (H2S, ).

II.2.2 Sự phân giải tinh bột dới tác dụng của enzim -amylazaamylaza

–amylaza hầu nh không có tác dụng lên tinh bột nguyên thể, tác dụngmạnh lên tinh bột đã hồ hoá Quá trình thuỷ phân xảy ra theo nhiều giai đoạn.

– giai đoạn đầu (Giai đoạn dextrin hoá ): Chỉ một số liên kết trongphân tử cơ chất bị thuỷ phân tạo thành một lợng dextrin, độ nhớt của hồ tinhbột giảm nhanh.

– Giai đoạn 2 (Giai đoạn đờng hoá ): các dextrin vừa đợc tạo thành bịthuỷ phân tiếp tục tạo thành các dextrin phân tử thấp hơn là maltoza vàglucoza.

Tinh bột Dextrin Dextrin phân tử thấp Matoza, Glucoza.Thờng –amylaza chỉ thuỷ phân tinh bột thành chủ yếu là dextrin phân tửthấp và một ít đờng Maltoza.

II.2.3 Sự phân giải xenluloza dới tác dụng của enzim xenlulaza

Xenlulaza là một hệ enzim xúc tác sự thuỷ phân xenluloza thành xenlobiozavà cuối cùng thành glucoza Sự phân giải xenluloza dới tác dụng của hệ enzimxenlulaza xảy ra theo 3 giai đoạn sau:

– Giai đoạn 1: Dới tác dụng của tác nhân C1, xenluloza nguyên thểchuyển thành xenluloza hoà tan Ngời ta cho rằng tác C1 gây ra sự biển đổixenluloza trong giai đoạn này không phải là enzim mà là bao gồm một số tácnhân nào đó đặc trng của môi trờng có vi sinh vật phát triển.

– Giai đoạn 2: xenluloza sau khi qua giai đoạn 1 sẽ tiếp tục bị thuỷphân dới tác dụng xúc tác của hệ enzim thuỷ phân Cx tạo thành đờngxenlobioza Enzim Cx còn gọi là enzim .1,4–gluconaza.

– Giai đoạn cuối: dới tác dụng của enzim xenlobioza ( –glucozidaza), đờng xenlobioza bị thuỷ phân thành glucoza.

Xenluloza xenluloza xenlobioza glucoza

C1 Cx –glucozidaza

III Vài nét về nghề nuôi tôm ở n ớc ta

III.1 Tình hình phát triển nghề nuôi tôm ở nớc ta

Tôm là mặt hàng xuất khẩu quan trọng của nhiều nớc, đặc biệt là các nớcChâu á Sản lợng nuôi tôm và nghề nuôi tôm đã dần dần chiếm vị trí quan trọngtrong nuôi trồng thuỷ sản của nhiều nớc nh Thái Lan, Đài Loan, Malaysia, TrungQuốc và đặc biệt ở Việt Nam.

Với đờng bờ biển trải dài hàng nghìn km, vùng biển mở rộng ra ngoài khơihàng trăm hải lý, diện tích ao hồ trong đất liền lớn, Việt Nam có nhiều tiềm năng vàlợi thế để phát triển kinh tế thuỷ sản trên tất cả các lĩnh vực: khai thác, nuôi trồng,chế biến và xuất khẩu

Hiện nay, nghề nuôi tôm ở Việt Nam đang phát triển mạnh, đặc biệt là cáctỉnh ven biển Trong đó các giống tôm đợc đầu t hơn cả là tôm sú và tôm he Diệntích nuôi tôm gia tăng nhanh chóng từ 50.000ha năm 1985 đến 295.000ha năm 1998;mở rộng ở cả 3 miền Bắc, Trung, Nam Trong hơn một thập niên qua, sản lợng thuỷsản từ khai thác và nuôi trồng tăng đáng kể: đạt 120,7 triệu tấn năm 1995, nếu tính từnăm 1989 sản lợng hàng năm tăng khoảng 15,6 triệu tấn Hỗu hết sản lợng tăng đếntừ nuôi trồng thuỷ sản Riêng tôm sú năm 2003 đã vợt 200 nghìn tấn, đóng góp trên1 tỷ đô la trong tổng số 2,24 tỷ đô la giá trị xuất khẩu của toàn ngành

Nhu cầu thị trờng đối với tôm nuôi vẫn ngày càng tăng lên làm cho con tômcó một giá cả hấp dẫn và ngành công nghiệp nuôi tôm có đợc đầu ra ổn định Nuôitôm công nghiệp có thể đạt lợi nhuận từ 50 – 80% tổng doanh thu.

Tuy nhiên, từ nam 1990–1995 sản lợng nuôi tôm có xu hớng giảm do cácnguyên nhân từ sự suy thoái môi trờng, quản lý ao nuôi không hợp lý và sự thất thudo dịch bệnh Các số liệu thống kê cho thấy sản lợng tôm nuôi trên thế giới giảm từ733.000 tấn năm 1994 xuống còn 712.000tấn năm 1995 và còn 693.000tấn năm1996 Tại Việt Nam, 2 năm 1994–1995 hiện tợng tôm nuôi chết hàng loạt và lanrộng trên hầu hết các tỉnh ven biển phía Nam đã gây thiệt hại trên dới 250 tỷ đồng.Việc khống chế mầm bệnh bằng cách dùng hoá chất theo phơng pháp truyền thốngcho thấy ngày càng mang lại hiệu quả thấp đối với mầm bệnh mới xuất hiện Ngợclại, Công nghệ sinh học ngày càng gia tăng vai trò hữu hiệu của mình trong chẩnđoán mầm bệnh, giải thích rõ quá trình phát sinh bệnh, phát triển các phơng thứcchẩn đoán và phòng ngừa hữu hiệu đối với dịch bệnh.

III.2 Đặc điểm và những thông số cơ bản đánh giá nguồn nớc nuôi tôm

III.2.1 Đặc điểm của môi trờng nớc nuôi tôm

Môi trờng nớc nuôi tôm nói riêng và môi trờng nuôi trồng thuỷ sản nói chungđều có hàm lợng chất hữu cơ rất lớn và có diễn biến phức tạp Thời gian đầu khi nớccha bị ô nhiễm thì tôm sinh trởng và phát triển tốt, cho năng suất cao, nhng chỉ saumột thời gian tôm sinh trởng, bài tiết và lột xác cùng với lợng thức ăn thừa do tômkhông sử dụng hết tích tụ lại dần dần và đây là nguyên nhân gây ô nhiễm cho cácthuỷ vực Sự phân giải các chất hữu cơ d thừa này làm tăng nồng độ các loại khí độcnh amoniac, metan, H2S, NH4 , NO3– ; sự hoà tan các chất này trong nớc tuy ít đạtđến ngỡng gây chết cho tôm nhng sẽ rất có hại do tạo ra các stress và giảm sức đềkháng bệnh ở tôm nuôi, làm cho chúng dễ nhiễm bệnh mà chết Bởi ngoài việc sinhra các chất độc thì chất thải là nơi phát sinh ra các dòng vi sinhvật gây bệnh cho tôm

đặc biệt là bệnh đen mang, mòn đuôi, cụt râu Nớc thờng có khả năng tự làm sạchnhờ hệ vi sinh vật có trong nớc Tuy nhiên, do quá trình nuôi tôm thâm canh nên nớckhông có đủ thời gian và nguồn vi sinh vật thực hiện quá trình này.

II.2.2 Những thông số cơ bản đánh giá nớc nuôi tôm

 Nhiệt độ: Nhiệt độ là điều kiện xác định đặc điểm các quá trình sinh học,hoá học, lý học, diễn ra trong nớc Chế độ oxy và cờng độ quá trình tự làmsạch nguồn nớc phụ thuộc vào nhiệt độ nguồn nớc Nhiệt độ nớc nuôi ảnh hởngnhiều đến việc bắt mồi của tôm, nhiệt độ thích hợp cho tôm là 18 – 300C.

 Độ pH: Độ pH đặc trng cho hoạt tính phản ứng của môi trờng Giá trị pH ợc tính theo công thức:

đ-pH = –log[H+].

Độ pH của nớc ao nuôi ảnh hởng khá lớn đến sự sinh trởng của tôm, cávì nó ảnh hởng đến tính độc và nồng độ của NH3, H2S Tính độc của NH3 vàH2S phụ thuộc vào dạng tồn tại của chúng trong môi trờng (NH3 và H2S ởdạng khí độc hơn ở dạng ion) Khi pH cao, NH3 tồn tại ở dạng khí nhiều, cònH2S ở dạng khí ít, khi pH thấp thì NH3 tồn tại ở dạng khí ít, còn H2S ở dạngkhí nhiều Đặc biệt khi pH = 7,5 – 8,5 thì NH3 và H2S tồn tại ở dạng độc là ítnhất

 Độ mặn: Đối với tôm càng xanh từ tôm bột đến tôm trởng thành đều sống ởnớc ngọt, chỉ có ấu trùng phải nuôi trong môi trờng có độ muối là 140/00 Đốivới tôm sú độ mặn thích hợp là 15–35 0/00

 Độ oxy hoà tan: Oxy hoà tan trong nớc rất cần cho vi sinh vật hiếu khí vàcho vật nuôi Lợng oxy hoà tan trong nớc phụ thuộc vào nhiều yếu tố: mức độ ônhiễm của nguồn nớc, hoạt động sống của vi sinh vật trong thế giới thuỷ sinh,các hoạt động hoá sinh, hoá học và vật lý của nớc, Oxy hoà tan đợc tôm cá sửdụng trong quá trình hô hấp, đồng thời oxy hoà tan còn tham gia vào quá trìnhphân huỷ các thức ăn thừa, các chất thải của tôm, cá, xác động thực vật trong n-ớc, Khi môi trờng bị ô nhiễm nặng thì oxy hoà tan đợc dùng nhiều cho cácquá trình sinh hoá dẫn đến hiện tợng thiếu oxy làm ảnh hởng đến hoạt độngsống của tôm cá Nớc nuôi đủ tiêu chuẩn để nuôi tôm cá có hàm lợng oxy hoàtan là 5–8mg/l.

 Nhu cầu oxy sinh hoá (BOD = Biochemical oxygen Demand): BOD là lợngoxy cần thiết để oxy hoá các chất hữu cơ có trong nớc bằng vi sinh vật hoạisinh hiếu khí Quá trình này còn đợc gọi là qúa trình oxy hoá sinh học Quátrình này đợc tóm tắt nh sau:

Chất hữu cơ + O2 CO2 + H2O +Q

Chỉ số BOD thờng đợc dùng để đánh giá độ nhiễm bẩn của nguồn nớc,BOD càng cao thì mức độ nhiễm bẩn càng lớn Môi trờng nớc nuôi tôm, cá dosử dụng nhiều thức ăn nên hàm lợng các chất hữu cơ trong nớc cao Vì vậy,chỉ số BOD thờng cao.

 Nhu cầu oxy hoá học (COD = chemical oxygen demand): COD là lợng oxycần thiết cho quá trình oxy hoá toàn bộ các chất hữu cơ có trong nớc thành CO2

và H2O bằng một chất oxy hóa mạnh.

COD là đại lợng dùng để đánh giá sơ bộ mức độ nhiễm bẩn của nguồnnớc COD biểu thị lợng chất không thể bị oxy hoá bằng vi sinh vật và lợng chấthữu cơ bị phân huỷ bằng vi sinh vật (BOD)

Trong ao nuôi, các thông số BOD và COD càng nhỏ càng tốt.

 Hàm lợng chất rắn tổng số ( TS), chất rắn huyền phù (SS)

– Chất rắn tổng số: Chất rắn tổng số là toàn bộ lợng chất rắn ở dạnghoà tan và lơ lửng trong nớc TS đợc xác định bằng trọng lợng khô phầncòn lại sau khi cho bay hơi 1 lit nớc mẫu trên bếp cách thuỷ rồi sấy khôở 103 – 1050C đến khối lợng không đổi.

– Chất rắn huyền phù: Chất rắn huyền phù là lợng chất rắn lơ lửng cótrong nớc Chất rắn huyền phù đợc xác định bằng trọng lợng khô của chấtrắn còn lại trên giấy lọc rồi sấy khô ở 1030C đến khối lợng không đổi.

 Hàm lợng Nitơ: Nitơ là nguyên tố chủ yếu trong tế bào vi sinh vật, động vậtnguyên sinh và là nguồn dinh dỡng, tác nhân kích thích sinh học để thực vậtphát triển Nitơ có thể tồn tại ở các dạng chủ yếu sau: nitơ hữu cơ( N–CH),amoniac (NH3), Nitrit (–NO2–) và Nitơ tự do Hàm lợng Nitơ trong nớc cũngđợc xem là chất chỉ thị tình trạng ô nhiễm của nớc Vì các dạng tồn tại của Nitơở trong nớc là các khâu trong chuỗi phân huỷ các hợp chất chứa Nitơ hữu cơ (vídụ nh protein và các hợp phần của protein).

– Nếu nớc chứa hầu hết là các hợp chất Nitơ hữu cơ, amoniac (hoặcNH4OH) thì chứng tỏ nớc mới bị ô nhiễm NH3 trong nớc sẽ gây ngộ độccho tôm cá và các sinh vật khác trong nớc.

– Nếu trong nớc có hợp chất Nitơ chủ yếu là nitrit (NO2– ) là nớc đãbị ô nhiễm trong một thời gian dài hơn.

– Nếu nớc chứa chủ yếu là hợp chất Nitơ ở dạng nitrat (NO3–) chứngtỏ quá trình phân huỷ đã kết thúc Tuy vậy, các nitrat chỉ bền ở điều kiệnhiếu khí, khi ở điều kiện thiếu khí hoặc kỵ khí các nitrat dễ bị khử thànhN2O, NO và Nitơ phân tử tách khỏi nớc bay vào không khí Nừu hàm lợngnitrat trong nớc cao có thể gây ngộ độc với ngời và vật nuôi (vì khi vào cơthể nó sẽ chuyển thành Nitrit, chất này sẽ kết hợp với hồng cầu thành chấtkhông vận chuyển oxy gây bệnh thiếu máu) ngoài ra, khi hàm lợng Nitơtrong nớc quá cao sẽ thúc đẩy quá trình phú dỡng của nớc, gây hiện tợngbùng nổ phát triển tảo gây thiếu oxy trong nớc làm tôm cá bị chết Khi tảochết làm nớc bị ô nhiễm thứ cấp Ngợc lại, nếu hàm lợng Nitơ trong nớcquá nhỏ sẽ làm cho sinh vật trong nớc chậm phát triển, dẫn tới nớc lâu đợclàm sạch.

 Hàm lợng phospho: Photpho tồn tại trong nớc dới dạng orthophotphat nhH2PO4–, HPO42–,PO4–3, các polyphotphat nh Na3(PO3)6 và các photpho hữu cơ.Tất cả các dạng polyphotphat đều có thể chuyển hoá về orthophotphat trongmôi trờng nớc, đặc biệt là ở môi trờng axit và ở nhiệt độ cao.

Photpho là một trong những nguồn dinh dỡng cho thực vật dới nớc, khihàm lợng photpho trong nớc quá cao sẽ làm cho các loại tảo, các loại thực vậtlớn phát triển, gây tắc thuỷ vực Sau đó tảo chết bị tự phân, thối rữa làm n ớc bịô nhiễm thứ cấp, thiếu oxy hoà tan và làm cho tôm cá bị chết.

III.3 Nguyên nhân gây ô nhiễm nớc nuôi tôm

Các ao nuôi tôm thâm canh có môi trờng rất phú dỡng, nguyên nhân chủ yếulà do chúng ta đa quá nhiều thức ăn tổng hợp vào ao nuôi Thức ăn tổng hợp khá giàuprotein (30–40%) làm cho 92% hàm lợng các chất hữu cơ chứa nitơ ô nhiễm trong