Nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật xử lý mùn cưa làm cơ chất nuôi trồng mộc nhĩ và tái sử dụng bã thải để trồng nấm sò

BỘGIÁODỤC VÀĐÀOTẠO BỘNÔNGNGHIỆPVÀPTNT VIỆNKHOAHỌCNÔNG NGHIỆPVIỆTNAM - NGUYỄNBẢOCHÂU NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VI SINH VẬT XỬ LÝ MÙN CƯALÀMCƠCHẤTNUÔITRỒNGMỘCNHĨVÀTÁISỬDỤNGBÃ THẢIĐỂTRỒNGNẤMSỊ LUẬNÁN TIẾN SĨNƠNGNGHIỆP HàNội2 BỘGIÁODỤCVÀĐÀOTẠO BỘNƠNGNGHIỆPVÀPTNT VIỆNKHOAHỌCNÔNG NGHIỆPVIỆTNAM - NGUYỄNBẢOCHÂU NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VI SINH VẬT XỬ LÝ MÙN CƯALÀMCƠCHẤTNITRỒNGMỘCNHĨVÀTÁISỬDỤNGBÃ THẢIĐỂTRỒNGNẤMSỊ Chun ngành: Công nghệ sinh họcMãsố:9 2 LUẬNÁN TIẾN SĨNƠNGNGHIỆP Ngườihướng dẫnkhoa học: GS.TS Phạm Văn ToảnTS.PhạmBích Hiên HàNội2 LỜICAMĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi, thực với sựgiúpđỡcủanhómcánbộViệnơ i tưngnơngnghiệp,Việnh o a hcơ n g nghiệpViệt a m vàT ng ĐạihcHoa L , i n h Bình.Các sốl iệuvàkếtquảnêu trongluận ánlàtrungthựcvà chưa từngđược aicơngbốtrongbấtkỳcơngtrình nàokhác Tơi xin hồn tồn chịu tráchnhiệmvềnhữngsốliệutrong bảnluận ánnày HàNội,tháng03 năm2018 Tácgiả Ngn ảoCh LỜI CẢMƠN Trước tiên, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới GS.TS Phạm Văn Toản, PhóGiám đốcViệnh o a h o c ô n g n g h i ệ p V i ệ t a m , T P h m B c h H i n,Trư n g B a n Đàot o s a u đ i h o c , V i ệ n h o a h o c ô n g n g h i ệ p V i ệ t a m , n h ữ n g n g i t h ầ y đ ã nhiệt tìnhhướng dẫntơi trongquatrìnhthực đềtài hồn thànhluậnán Tơi xin chân thành cảm ơn toàn thể anh chị em cán vi n chức Bộ môni n h hocôitrường,BangiámđốcvàLãnhđạocácphngchứcnăng,Việnôitrườ ng ôngnghiệpđãtạomoiđiềukiệnthuậnlợivànhiệttìnhgiúpđỡtôitrongquátrìnhthực hiệnluậnán Tôi xin chân thành cảm ơn tới Ban giám hiệu trường Đại hoc Hoa Lư, TrườngTHPT chuy n Lương Văn Tụy,inh Bình tạo moi điều kiện thuận lợi nhiệt tìnhgiúp đỡtơitrongqtrìnhthực hiệnluậnán Tơi xin cảm ơn Ban Đào tạo sau đại hoc c ng toàn thể thầy giáo, giáothuộcViệnhoahocnơngnghiệpViệta m đãtậntìnhgiúpđỡ,dạybảotrongsuốtq trìnhhoctậpvàthực hiệnluậnán HàNội,tháng 03n ă m 2018 Ngn ảoCh MỤCLỤC LỜICAM ĐOAN i LỜICẢM ƠN ii MỤCLỤC iii DANHMỤC BẢNG vii DANHMỤC HÌNH ix DANHMỤC CHỮVIẾTTẮT .xi MỞĐẦU 1 Tính cấpthiếtcủaluậnán .1 Mụctiêucủaluậnán 3 Ýnghĩakhoa hocvà thực tiễncủa luậnán .3 CHƠNGI.TN G A N TÀILIỆ 1.1 Giới thiệuchungvềmộc nhĩ vànấmsò 1.1.1 Nguồngốcvàphânloại 1.1.2 Giátrị dinhdưỡngcủa nấmsòvà mộcnhĩ .6 1.1.3 Điều kiệnsinhtrưởngvà pháttriểncủamộc nhĩ vànấmsò 1.1.3.1 Nguồndinhdưỡng 1.1.3.2 Nhiệt độ 11 1.1.3.3 Độ ẩm .12 1.1.3.4 Ánh sáng 12 1.1.4 Sảnxuấtnấmăntrênthếgiớivà ởViệtNam .13 1.2 Hợp chấtligno-xenluloza 17 1.2.1 Xenluloza 17 1.2.2 Lignin 18 1.2.3 Hemi-xenluloza 19 1.3 Visinhvậtphângiảiligno-xenluloza 21 1.3.1 Vi sinhvậtphângiảixenluloza .21 1.3.2 Vi sinhvậtphângiảilignin 23 1.3.3 Cácyếu tốảnhhưởngđếnquátrìnhphângiải ligno -xenlulozacủavisinh vật26 1.3.3.1 Nhiệt độ 26 1.3.3.2 Độ ẩm .27 1.3.3.3 Oxy 28 1.3.3.4 TỷlệC/N 28 1.3.3.5 pH 29 1.4 Nguyên liệutrồngmộc nhĩ,nấmsòvàtáisửdụngbã thảitrồngmộc nhĩ 29 1.4.1 Nguyên liệutrồngmộc nhĩ, nấmsò .29 1.4.2 Xửlývà sửdụngm ncưa làmcơ chấttrồngnấm .33 1.4.3 Tái sửdụngbãthảitrồngmộc nhĩ 35 CHƠNGII.VẬTLIỆV À PHƠNGPHÁPNGHIÊNCỨU 37 2.1 Vậtliệunghiêncứu 37 2.1.1 Vậtliệu .37 2.1.2 Thiếtbịvà hóachất 37 2.2 Phương phápnghiêncứu 38 2.2.1 Phươngphápvisinhvật 38 2.2.1.1 Xácđịnhmậtđộtếbàovisinhvật 38 2.2.1.2 Phânlập,tuyểnchon visinhvật phângiảixenluloza 38 2.2.1.3 Phânloạixạkhuẩn .39 2.2.1.4 .Xácđịnhđiềukiệnsinhtrưởng,pháttriểnthíchhợpcủa chủngxạkhuẩnphânlập 40 2.2.2 Phươngpháphóa sinh 41 2.2.2.1 Xácđịnhhoạtđộ xenlulaza .41 2.2.2.2 Xácđịnhhoạtđộ ligninperoxidaza 42 2.2.2.3 Xácđịnhhoạtđộ manganeseperoxidaza 43 2.2.3 Cácphươngphápphânt chkhác 44 2.2.3.1 Xácđịnhcacbontổngsố 44 2.2.3.2 Xác địnhnitơtổngsố 45 2.2.3.3 Xácđịnhhàmlượngxenluloza 45 2.2.3.4 Xác địnhhàmlượngđườngkhử 46 2.2.4 Tối ưuhóađiềukiệnni cấytheophương phápbềmặt đápứng .46 2.2.5 Bốtríthínghiệm 47 2.2.5.1 Thínghiệmđánhgiá ảnhhưởngcủaVVđếnkhảnăngphângiảimùncưa.48 2.2.5.2 Thínghiệmđánhgiákhảnăngchuyển hóacáchợpchấthydratcacbon tro ngmùncưacủachủngxạkhuẩn 48 2.2.5.3 Thínghi ệm nghiêncứ u khảnăng sửdụngchủng xạkhuẩn t r on g xử l ým ù n cưalàmcơ chấttrồng mộc nhĩ 48 2.2.5.4 Thí nghiệmnghiêncứukhảnăngtái sửdụngbãthải trồngnấmsị 49 2.2.6 Mơhìnhsửdụngchếphẩmxạkhuẩntrongsảnxuấtnấmăn 49 2.2.6.1 Mơhìnhtrồng mộcnhĩ 49 2.2.6.2 Mô hìnhtrồngnấmsị trênbãthảitrồng mộcnhĩ 49 2.2.7 Phươngpháp theo dõisinh trưởng pháttriển củanấmăn 50 CHƠ N G III.Ế T QUẢVÀTHẢOLUẬN 52 3.1 Phânlập,tuyểnchonvi sinhvật phângiảihợpchấtligno-xenluloza .52 3.1.1 Phânlập,tuyểnchonvisinhvậtphân giải hợp chấtligno-xenluloza 52 3.1.2 Khảnăngsửdụngvisinhvậtphângiảilignoxenlulozatrongxửlýmùncưalàmcơ chấttrồngmộc nhĩ .56 3.1.3 Địnhdanh chủngMC05 60 3.1.3.1 Đặcđiểmhình thái,sinh hóachủng MC05 60 3.1.3.2 Giải trìnhtựgen củachủng MC05 63 3.2 Nghiên cứusảnxuấtchếphẩmxạkhuẩn ủmùncưalàmcơchấttrồng mộc nhĩ.6 3.2.1 Điềuk i ệ n n h â n s i n h k h ố i x k h u ẩ n S t r e p t o m y c e s t h e r m o c o p r o p h i l u s M C bằngkỹthuậtlênmenchìm 64 3.2.1.1 Nhiệtđộ 65 3.2.1.2.pH 66 3.2.1.3 Thờigiannhân sinhkhối 67 3.2.1.4 Lưulượng khc ấ p 68 3.2.1.5.Tỷlệ tiếpgiốngban đầu .70 3.2.2 Tối ưuhóađiềukiệnnhânsinhkhốixạkhuẩnStreptomycesthermocoprophilusMC05 71 3.2.3 uitrìnhsảnxuấtchếphẩmStreptomycesthermocoprophilusMC05 75 3.3 Sửdụng chếphẩmxạkhuẩnủmùn cưa làmcơchất trồng mộc nhĩ .78 3.3.1 Điều kiệnsửdụngchếphẩmxạkhuẩn ủ mùn cưa 78 3.3.1.1 Độẩmban đầucủamùn cưa .78 3.3.1.2 Dinhdưỡngbổsung 79 3.3.1.3 Liềulượng chếphẩm 81 3.3.2 Chất lượng mùncưa ủbổsung chếphẩmxạkhuẩn 82 3.3.3 Quytrìnhsửdụngchếphẩmxạkhuẩn ủ mùn cưa trồngmộcnhĩ .84 3.3.4 Sinhtrưởng,pháttriểncủamộcnhĩtrênmùncưaủbổsungchếphẩmxạkhuẩn8 3.4 Táisửdụngbãthải trồngmộcnhĩđểtrồng nấms 91 3.4.1 Ủbãthải trồngmộcnhĩbằng chếphẩmxạkhuẩn .91 3.4.2 Sinhtrưởng,pháttriểnvànăngsuấtnấmsòtrồngtrênbãthảitrồngmộcnhĩủbằng chếphẩmxạkhuẩn 92 Mô hìnhứngdụngchế phẩmvisinhvậtxửlýmùncưalàm cơchấttrồngmộcnhĩ vàtáisửdụngbãthảitrồngmộc nhĩtrồngnấms 96 3.5.1 Mơhìnhtrồ`ngmộcnhĩtrênmùncưaxửlýbằngchếphẩmvisinh 96 3.5.2 Mơhìnhtrồngnấmsịtrênbãthảitrồngmộc nhĩ ủbằngchếphẩmxạkhuẩn1 0 KẾTLUẬNVÀĐENGH± 104 Kết luận 104 Khuyếnnghị 105 DANHMỤCCƠNGTRÌNHKHOAHỌCĐÃCƠNGBỐLIÊNQUANĐẾNLUẬNÁN 106 TÀILIỆUTHAMKHẢO 107 A Tài liệu tiếngviệt 107 B Tài liệutiếng Anh 112 PHỤLỤC i DANHMỤCBẢNG Bảng1.1.Thànhphần dinhdưỡng củamột sốloại nấmst i Bảng1.2.Thànhphần axit amin củamộtsố loại nấmsò .6 Bảng1.3.Thànhphần dinhdưỡng củamộcnhĩ Bảng1.4.Thànhphầnligno -xenlulozatrongmùncưa 31 Bảng1.5.Thànhphần hóahoccủamùn cưa .32 Bảng 3.1.Kết quảphân lậpvisinh vật có khảnăng phân giảixenluloza 53 Bảng3 K h ả n ă n g t ổ n g h ợ p e n z y m e x e n l u l a z a , l i g n i n p e r o x i d a z a v m a n g a n e s e peroxidazacủachủngMC05 56 Bảng 3.4.Mứcđộgiảmkhối lượng mùncưa ủbằng cáckỹthuậtkhácnhau .57 Bảng3.5.Hiệuquảchuyểnhóalignoxenlulozatrongmùncưaủbằngcáckỹthuậtkhácnhau 58 Bảng3.6.Sinhtrưởng,pháttriểncủa hệsợimộcnhĩtrênmùncưaủbằngcáckỹ thuậtkhácnhau 60 Bảng3.7.Đặcđiểmkhuẩnlạcchủng MC0t r ê n m ô i t r n g I S P 61 Bảng 3.8.Một sốđặcđiểmsinh hóacủachủng MC05 .62 Bảng3 M i ề n k h ả o s t c c đ i ề u k i ệ n n h â n s i n h k h ố i đ ố i v i c h ủ n g v i s i nhvật StreptomycesthermocoprophilusMC05 71 Bảng3 P h â n t c h p h n g s a i A n o v a c ủ a m h ì n h đ ố i v i c h ủ n g S t r e p t o m y c e s thermocoprophil usMC05 72 Bảng3.11.PhươngántốiưucácđiềukiệnnuôicấycủaStreptomycesthermocoprophilusMC05 74 Bảng3.12.Chất lượngsinhkhối xạkhuẩntrongđiềukiện lênmentối ưu 74 Bảng3.13.Khảnăngtồn củachủng MC05trong chếphẩm 75 Bảng3.14.ThơngsốkỹthuậtnhânsinhkhốixạkhuẩnStreptomycesthermocoprophilus MC05 trênthiết bịlên men chìmdung tích50lít .76 Bảng 3.1 TỷlệCNcủa mùn cưaủbằngcác kỹthuậtkhácnhau 83 Bảng3.16.Tốcđộpháttriểnhệsợimộcnhĩtrênmùncưaủbằngcáckỹthuậtkhácnhau .86 Bảng3.17.Tỷlệbịchmộcnhĩthốihỏngtrênmùncưaủbằngcáckỹthuậtkhácnhau 87 Bảng3.18.Tốcđộtăngtrưởngđườngkính taimộcnhĩsau khirạchbịch 88 Bảng3.19.Hiệusuấtsinhhoccủa mộc nhĩt r ê n mùncưaủtheocác kỹthuậtkhác .90 Bảng320.Hàmlượngcácchấtdinhdưỡngcủamộcnhĩtrồngtrêncơchấtkhácnhau90 Bảng3.21.Hiệuquảsửdụngchếphẩmxạkhuẩnủmùncưalàmcơchấttrồng mộcnhĩ 91 Bảng3.22.Hàmlượngcacbon,nitơtổngsốcủabãthảitrồngmộcnhĩủbằngcáckỹthuật khácnhau 92 Bảng 3.23.Tốcđộ phát triển hệsợinấmsò trêncáccơchất khácnhau .93 Bảng 3.24.Thờigianpháttriểnhệsợi nấmsòtrên cáccơ chấtkhác 94 Bảng 3.2 Năngsuấtnấmsò tươitrồngtrên cơchất khác 95 Bảng 3.26.Hàmlượngdinhdưỡng nấmsò trồng trêncáccơchất khácnhau 96 Bảng 3.27.Tỷlệbịchmộc nhĩ hỏngtạimô hìnhtrồngnấmởNinh Bình 97 Bảng 3.2.Năngsuấtmộcnhĩtại mơ hìnhnghiên cứuu i m ô 0 b ị c h ) .98 Bảng 3.29 Hiệu kinh tế trồngmộc nhĩ mùn cưa ủ chế phẩm xạ khuẩn99Bảng3.30.Năngsuấtnấmsịtrênbãthảitrồngmộc nhĩtạiNinhBình 101 Bảng 3.31.Hiệuquảkinh tếtrồng nấmsò trênbãthảitrồng mộc nhĩ 102