Nghiên cứu ứng dụng polymer để sản xuất chế phẩm vi khuẩn cố định đạm cho cây đậu tương và cây lạc

BỘ CƠNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU DẦU VÀ CÂY CĨ DẦU BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG POLYMER ĐỂ SẢN XUẤT CHẾ PHẨM VI KHUẨN CỐ ĐỊNH ĐẠM CHO CÂY ĐẬU TƯƠNG VÀ CÂY LẠC MÃ SỐ ĐỀ TÀI: 227.10 RD/ HĐ-KHCN CHỦ TRÌ THỰC HIỆN: Ths TRẦN YÊN THẢO 9162 TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12/ 2011 BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU DẦU VÀ CÂY CÓ DẦU BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG POLYMER ĐỂ SẢN XUẤT CHẾ PHẨM VI KHUẨN CỐ ĐỊNH ĐẠM CHO CÂY ĐẬU TƯƠNG VÀ CÂY LẠC Thực theo Hợp đồng đặt hàng sản xuất cung cấp dịch vụ nghiệp công nghiên cứu khoa học phát triển công nghệ Số 227.10.RD/HĐ-KHCN ngày 16/03/2009 Bộ Công Thương Viện Nghiên cứu Dầu Cây có dầu Chủ trì thực hiện: ThS Trần Yên Thảo Tham gia thực hiện: Lê Thị Xuân Mai Tơ Thị Bích Loan Nguyễn Văn Việt Phạm Thị Sim Phan Phạm Như Liên Huỳnh Thị Trang Thuỳ TP Hồ Chí Minh, tháng 12/ 2011 i LỜI NĨI ĐẦU Canh tác đậu tương lạc nước ta phụ thuộc vào phân bón hố học N đắt tiền có tiềm ẩn gây nhiễm môi trường Các chế phẩm vi khuẩn cố định đạm thay phân bón hố học N cho cây, trì nhiều trường hợp tăng suất Do đó, phát triển sản xuất chế phẩm vi khuẩn cố định đạm cho địi hỏi cấp bách sản xuất nơng nghiệp Sản xuất chế phẩm vi khuẩn cố định đạm sử dụng than bùn chủ yếu than bùn có khả bảo vệ tế bào Rhizobium tốt chế phẩm có thời gian bảo quản lâu dạng chế phẩm khác Tuy nhiên, đầu tư cho sản xuất cao hơn, qui trình sản xuất phức tạp Hướng nghiên cứu nhằm phát triển chế phẩm dạng dịch thể bổ sung polymer chất bảo vệ tế bào để giúp tế bào vượt qua điều kiện môi trường không thuận lợi, tăng cường hiệu cố định N trời cung cấp cho Về mặt ứng dụng, mục tiêu nghiên cứu nhằm thúc đẩy sản xuất chế phẩm vi khuẩn cố định đạm cho đậu tương lạc theo hướng giảm đầu tư trang thiết bị cho sản xuất, giảm giá thành sản phẩm Trong khuôn khổ đề tài này, mục tiêu nghiên cứu xây dựng qui trình sản xuất, xác định chất lượng xác định hiệu chế phẩm vi khuẩn cố định đạm có sử dụng polymer i MỤC LỤC Lời nói đầu i Mục lục ii Danh mục bảng .iv Danh mục biểu đồ đồ thị vi Danh mục hình .vii Tóm tắt đề tài viii Mở đầu Chương Tổng quan tài liệu 1.1 Tình hình nghiên cứu nước 1.1.1 Các phương pháp bảo vệ vi khuẩn để sản xuất dạng chế phẩm vi khuẩn cố định đạm phổ biến 1.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến sống vi khuẩn cố định đạm hạt giống .5 1.1.3 Các đáp ứng sinh lý tế bào làm khô .7 1.1.4 Các phương pháp cải thiện sống vi khuẩn cố định đạm hạt giống .8 1.2 Tình hình nghiên cứu nước .10 Chương Phương pháp nghiên cứu 12 2.1 Nghiên cứu chọn lựa polymer thích hợp để sản xuất chế phẩm vi khuẩn cố định đạm phục vụ canh tác đậu tương lạc 12 2.1.1 Ảnh hưởng loại hàm lượng polymer đến sinh trưởng chủng vi khuẩn cố định đạm cho đậu tương lạc 12 2.1.2 Ảnh hưởng loại hàm lượng polymer đến tồn chủng vi khuẩn cố định đạm hạt đậu tương hạt lạc .12 2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng số yếu tố đến tồn chủng vi khuẩn cố định đạm cho đậu tương lạc .13 2.3 Nghiên cứu xây dựng qui trình cơng nghệ, sản xuất đánh giá chất lượng chế phẩm vi khuẩn cố định đạm có sử dụng polymer cho đậu tương lạc 13 2.3.1 Ảnh hưởng chế độ khử trùng đến mức độ tạp nhiễm môi trường nhân sinh khối 13 2.3.2 Xác định đường cong sinh trưởng chủng VD-RS VD-RG 14 ii 2.3.3 Sản xuất thử đánh giá chất lượng chế phẩm dịch thể bổ sung polymer cho đậu tương lạc 14 2.4 Xác định hiệu cố định đạm chế phẩm vi khuẩn có sử dụng polymer điều kiện đồng ruộng đậu tương lạc 14 2.5 Đánh giá hiệu kinh tế sản phẩm 18 Chương Kết bình luận 18 3.1 Kết nghiên cứu năm 2011 18 3.1.1 Sản xuất thử nghiệm chế phẩm vi khuẩn cố định đạm có sử dụng polymer 18 3.1.2 Thử nghiệm chế phẩm vi khuẩn cố định đạm có sử dụng polymer điều kiện đồng ruộng đậu tương lạc 18 3.1.3 Đánh giá hiệu kinh tế sản phẩm 18 3.2 Kết nghiên cứu năm 2010 2011 .20 3.2.1 Nghiên cứu chọn lựa polymer thích hợp để sản xuất chế phẩm vi khuẩn cố định đạm phục vụ canh tác đậu tương lạc 20 a Ảnh hưởng loại hàm lượng polymer đến sinh trưởng chủng vi khuẩn cố định đạm cho đậu tương lạc 20 b Ảnh hưởng loại hàm lượng polymer đến tồn chủng vi khuẩn cố định đạm hạt đậu tương hạt lạc 22 3.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng số yếu tố đến tồn chủng vi khuẩn cố định đạm cho đậu tương lạc 23 3.2.3 Nghiên cứu xây dựng qui trình công nghệ, sản xuất đánh giá chất lượng chế phẩm vi khuẩn cố định đạm có sử dụng polymer cho đậu tương lạc .24 a Ảnh hưởng chế độ khử trùng đến mức độ tạp nhiễm môi trường nhân sinh khối 25 b Thời gian nhân sinh khối sản xuất chế phẩm .25 c Qui trình cơng nghệ sản xuất chế phẩm .26 d Sản xuất thử đánh giá chất lượng chế phẩm dịch thể bổ sung polymer cho đậu tương lạc 28 e Chi phí sản xuất 29 3.3 Thử nghiệm chế phẩm vi khuẩn cố định đạm có sử dụng polymer điều kiện đồng ruộng đậu tương lạc 30 3.4 Đánh giá hiệu kinh tế sản phẩm 33 Kết luận kiến nghị 36 iii Tài liệu tham khảo 37 Phụ lục 44 iv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Ảnh hưởng chế độ khử trùng đến mức độ tạp nhiễm vi sinh vật môi trường nhân sinh khối 26 Bảng 3.2 Số lượng chất lượng mẻ sản xuất chế phẩm vi khuẩn cố định đạm cho đậu tương lạc- năm 2010 .29 Bảng 3.3 Số lượng chất lượng mẻ sản xuất chế phẩm vi khuẩn cố định đạm cho đậu tương lạc- năm 2011 .29 Bảng 3.4 Chi phí sản xuất 30 Bảng 3.5 Hiệu cố định đạm đậu tương áp dụng chế phẩm vi khuẩn cố định đạm có sử dụng polymer - Vụ Xuân Hè 2011 - Đồng Tháp 31 Bảng 3.6 Hiệu cố định đạm lạc áp dụng chế phẩm vi khuẩn cố định đạm có sử dụng polymer – Vụ Hè Thu 2011 – Trà Vinh 31 Bảng 3.7 Hiệu cố định đạm đậu tương áp dụng chế phẩm vi khuẩn cố định đạm có sử dụng polymer – Vụ Hè Thu 2011 – Đắc Nông .32 Bảng 3.8 Hiệu cố định đạm lạc áp dụng chế phẩm vi khuẩn cố định đạm có sử dụng polymer – Vụ Hè Thu 2011 – Đắc Nông 32 Bảng 3.9 Năng suất phân tích hiệu kinh tế áp dụng chế phẩm vi khuẩn cố định đạm có sử dụng polymer đậu tương lạc 34 Bảng 3.10 Ảnh hưởng PVP đến tăng trưởng chủng VD-RS theo thời gian nuôi cấy (số lượng tế bào/ml) 42 Bảng 3.11 Ảnh hưởng PVA đến tăng trưởng chủng VD-RS theo thời gian nuôi cấy (số lượng tế bào/ml) 42 Bảng 3.12 Ảnh hưởng Gum Arabic đến tăng trưởng chủng VD-RS theo thời gian nuôi cấy (số lượng tế bào/ml) 42 Bảng 3.13 Ảnh hưởng Xanthan Gum đến tăng trưởng chủng VDRS1 theo thời gian nuôi cấy (số lượng tế bào/ml) 42 Bảng 3.14 Ảnh hưởng PVP đến tăng trưởng chủng VD-RG theo thời gian nuôi cấy (số lượng tế bào/ml) 42 Bảng 3.15 Ảnh hưởng PVA đến tăng trưởng chủng VD-RG theo thời gian nuôi cấy (số lượng tế bào/ml) 42 Bảng 3.16 Ảnh hưởng Gum Arabic đến tăng trưởng chủng VD-RG theo thời gian nuôi cấy (số lượng tế bào/ml) .45 Bảng 3.17 Ảnh hưởng Xanthan Gum đến tăng trưởng chủng VDRG theo thời gian nuôi cấy (số lượng tế bào/ml) 44 v Bảng 3.18 Ảnh hưởng PVP đến tồn hạt đậu tương chủng vi khuẩn VD-RS (số lượng tế bào/hạt) 44 Bảng 3.19 Ảnh hưởng PVA đến tồn hạt đậu tương chủng vi khuẩn VD-RS (số lượng tế bào/hạt) 44 Bảng 3.20 Ảnh hưởng Gum Arabic đến tồn hạt đậu tương chủng vi khuẩn VD-RS (số lượng tế bào/hạt) .44 Bảng 3.21 Ảnh hưởng Xanthan Gum đến tồn hạt đậu tương chủng vi khuẩn VD-RS (số lượng tế bào/hạt) .45 Bảng 3.22 Ảnh hưởng PVP đến tồn hạt lạc chủng vi khuẩn VD-RG (số lượng tế bào/hạt) 45 Bảng 3.23 Ảnh hưởng PVA đến tồn hạt lạc chủng vi khuẩn VD-RG (số lượng tế bào/hạt) 45 Bảng 3.24 Ảnh hưởng Gum Arabic đến tồn hạt lạc chủng vi khuẩn VD-RG (số lượng tế bào/hạt) 45 Bảng 3.25 Ảnh hưởng Xanthan Gum đến tồn hạt lạc chủng vi khuẩn VD-RG (số lượng tế bào/hạt) .46 Bảng 3.26 Ảnh hưởng loại polymer đến tồn tế bào vi khuẩn cố định đạm VD-RS theo thời gian bảo quản nhiệt độ phòng (số lượng tế bào/ml) 46 Bảng 3.27 Ảnh hưởng loại polymer đến tồn tế bào vi khuẩn cố định đạm VD-RS theo thời gian bảo quản nhiệt độ 5oC (số lượng tế bào/ml).46 Bảng 3.28 Ảnh hưởng loại polymer đến tồn tế bào vi khuẩn cố định đạm VD-RS theo thời gian bảo quản nhiệt độ phòng (số lượng tế bào/ml) 47 Bảng 3.29 Ảnh hưởng loại polymer đến tồn tế bào vi khuẩn cố định đạm VD-RG theo thời gian bảo quản nhiệt độ 5oC (số lượng tế bào/ml) 47 Bảng 3.30 Ảnh hưởng nhiệt độ đến tồn tế bào vi khuẩn cố định đạm VD-RS mơi trường có polymer sau thời gian bảo quản tháng 47 Bảng 3.31 Ảnh hưởng nhiệt độ đến tồn tế bào vi khuẩn cố định đạm VD-RG môi trường có polymer sau thời gian bảo quản tháng .48 Bảng 3.32 Sinh trưởng chủng VD-RS mơi trường nhân sinh khối có sử dụng polymer, bình lên men lít (số tế bào/ml) 48 Bảng 3.33 Sinh trưởng chủng VD-RG mơi trường nhân sinh khối có sử dụng polymer, bình lên men lít (số tế bào/ml) 48 vi DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ VÀ ĐỒ THỊ Biểu đồ Số lượng tế bào chủng VD-RS mơi trường có polymer nồng độ khác thời điểm sau ngày nuôi cấy 21 Biểu đồ Số lượng tế bào chủng VD-RG mơi trường có polymer nồng độ khác thời điểm sau ngày nuôi cấy 21 Biểu đồ Ảnh hưởng polymer nồng độ đến tồn VD-RS hạt đậu tương 23 Biểu đồ Ảnh hưởng polymer nồng độ đến tồn VD-RG hạt lạc 23 Biểu đồ Ảnh hưởng loại polymer nhiệt độ đến tồn VD-RS VD-RG sau thời gian bảo quản tháng .24 Đồ thị Sinh trưởng VD-RS nhân sinh khối sản xuất chế phẩm cho đậu tương 26 Đồ thị Sinh trưởng VD-RG nhân sinh khối sản xuất chế phẩm cho lạc .25 vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình Làm đất chuẩn bị thí nghiệm Đồng Tháp 49 Hình Lấy mẫu nốt sần 49 Hình Rễ đậu tương áp dụng phân bón N sử dụng chế phẩm .49 Hình Điểm thí nghiệm đậu tương Đồng Tháp 49 Hình Năng suất đậu tương nhiễm chế phẩm bón phân N .50 Hình Cây lạc có nhiễm chế phẩm 50 Hình Cây lạc khơng nhiễm chế phẩm 50 Hình Chế phẩm vi khuẩn cố định đạm có polymer 50 Hình Bao bì hướng dẫn sử dụng sản phẩm 50 Sơ đồ quy trình sản xuất chế phẩm cố định đạm 27 viii KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận - Có thể sử dụng polymer thay cho than bùn để sản xuất chế phẩm vi khuẩn cố định đạm cho đậu tương lạc - Các loại polymer liều lượng khác ảnh hưởng đến sinh trưởng vả tồn tế bào Rhizobium môi trường nhân sinh khối hạt - Các polymer liều lượng phù hợp để sản xuất chế phẩm vi khuẩn cố định đạm sử dụng hai chủng VD-RS VD-RG PVP (2%), Gum Arabic (1%) Xanthan Gum (0,5%) - Đã xác định hai qui trình sản xuất chế phẩm vi khuẩn cố định đạm cho đậu tương lạc có sử dụng polymer - Chất lượng chế phẩm vi khuẩn cố định đạm sử dụng polymer ổn định qua mẻ sản xuất đạt số lượng tế bào Rhizobium cao, 5x108– 2x109 tế bào/ml Vi sinh vật tạp nhiễm không xuất thường xuyên mẻ sản xuất có số lượng thấp (