Trang 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI---***--- NGUYỄN THỊ THUNGHIÊN CỨU SỬ DỤNG BÃ DONG RIỀNG ĐỂ LÀM THỨC ĂN CHĂN NUÔILUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌCCHUYÊN NGÀNH: CÔNG
Trang 1B Ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI -*** -
NGUYỄN THỊ THU
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG BÃ DONG RIỀNG ĐỂ LÀM
THỨC ĂN CHĂN NUÔI
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC
HÀ NỘI - 2017
Trang 2BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-*** -
NGUYỄN THỊ THU
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG BÃ DONG RIỀNG ĐỂ LÀM
THỨC ĂN CHĂN NUÔI
PGS TS
- 2017
Trang 3Để hoàn thành được luận văn này, ngoài sự cố gắng nỗ lực của bản thân, tôi
đã nhận được sự ủng hộ, giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của các thầy cô giáo, gia đình và bạn bè
Trước hết, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Trần Liên Hà – Bộ môn Vi sinh - Hóa sinh - Sinh học phân tử Viện Công nghệ sinh học và Công - nghệ thực phẩm Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, đã tận tình định hướng, - hướng dẫn, truyền cho tôi niềm đam mê nghiên cứu trong suốt thời gian thực hiện
đề tài
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, cùng các anh chị, các bạn học viên, sinh viên phòng thí nghiệm vi sinh - hóa sinh - sinh học phân tử đã nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận văn
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới gia đình, bạn bè và người thân đã động viên, khuyến khích giúp tôi vượt qua những khó khăn trong suốt quá trình nghiên cứu
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nôi, ngày 28 tháng 03 năm 2017
Nguyễn Thị Thu
Trang 4Tôi xin cam đoan: Kết quả của luận văn này là kết quả nghiên cứu nhóm nghiên cứu chúng tôi được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Trần Liên Hà trường Đại học Bách khoa Hà Nội, cùng sự giúp đỡ của tập thể các cán bộ nghiên cứu, nghiên cứu sinh, học viên, sinh viên đang học tập và làm việc tại phòng thí nghiệm Vi sinh – Hóa sinh và Sinh học Phân tử, Viện Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm, trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Nội dung luận văn có tham khảo và sử dụng các tài liệu, thông tin được đăng tải trên các tác phẩm, tạp chí và trang web theo danh mục tài liệu kham khảo của luận văn
Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm với sự cam đoan trên
Hà Nội, ngày 28 tháng 03 năm 2017
Nguyễn Thị Thu
Trang 5MỤC LỤC
LI C
DANH M C CÁC CH VIT T T
DANH M C CÁC B NG
DANH M C CÁC HÌNH
M U 1
PHN I T NG QUAN 3
1 Tình hình s n xu t bt dong ri ng và mi n dong 3
2.Thc trng ti các làng ngh s n xu t mi n dong 6
3.Kh d ng bã th i dong ri ng 10
3.1 Thành ph n bã th i 10
3.2 Nhng nghiên c u tái s d ng bã th i dong ri ng 10
4 Enzyme cellulase và vi sinh v t sinh t ng h p cellulase 15
4.1 zyme cellulase En 15
4.2 Vi sinh v t sinh t ng h p cellulase 18
5 Vi khu n lactic 19
5.1 Gii thi u v vi khu n lactic 19
5.2 m c a vi khu n lactic 19
5.3 Các y u t n s ng và phát tri n c a vi khu n lactic 21
5.3.1 Ngung carbon 22
5.3.2 Ngu 22
5.3.3 Ngung vitamin 22
5.3.4 Các h p ch t khoáng 23
5.3.5 Các h p ch t h 23
5.4 Các y u t ngoi cnh n s ng và phát tri n c a vi khun lactic 23
5.4.1 nh ng ca nhi 23
5.4.2 ng c a pH 24
5.4.3 ng c a n ng 24
Trang 65.4.4 ng c a t l c p gi ng 24
5.4.5 ng c a n oxy 25
6 Vai trò c a vi khu n lactic trong th 25
PHN II: V T LI U 27
1 Vt liu, hóa ch t và thi t b ng 27 s d ng nghiên c u 27
1.2 D ng c và hóa ch t 27
ng 27
u 28
p ch ng vi sinh v t 28
n ch n 28
n chn ch ng sinh axit latic cao 28
áp tuy n ch n ch ng sinh enzyme cellulase cao 30
n ch ng sinh bacteriocin cao 30
c tính sinh lý sinh hóa c a chc ch n 31
m hình thái khu n l c và t bào c a chc ch 31 n c tính sinh lý c a ch c ch n 31
nh tên vi sinh v t b c phân t 31
2.4.1 Tách chi t DNA t ng s 31
2.4.2 Phn n gen 16S rRNA 32
n di gel agarose 33
2.4.4 Gi i trình t và so sánh v i ngân hàng gen 33
3 Khu ki n nuôi c y n s ng và phát tri n ca chng 34
3.1 ng c a nhi 34
3.2 ng ca pH 34
3.3 ng ca n ng 34
3.4 ng ca t l c p ging 34
4 ng h ng 35
5 ng d ng vi khu n trong th 35
PHN III K T QU VÀ TH O LU N 36
Trang 71 Phân l p ch ng vi khu n có kh lên men t o axit lactic 36
2 Tuy n ch n ch ng vi khu n lên men t o axit lactic cao nh t 38
nh tính axit lactic 38
2.2 Tuy n ch n b y chm 38
2 3 Tuy n ch n b c l th ch 39
2.4 Tuy n ch n b NaOH 0,05N 40
3 Tuy n ch n ch ng sinh enzyme cellulase cao nh t 41
3.1 Tuy n ch n b y chm 41
3.2 Tuy n ch n b c l th ch 42
4 Tuy n ch n ch ng d a vào kh n và sinh bacteriocin 43
nh tên vi khu n 46
m sinh lý, sinh hóa 46
5.2 nh tên b c phân t 47
5.2.1 K t qu n gen 16S rRNA 47
5.2.2 K t qu i trình t DNA và so sánh v i ngân hàng gen gi 47
6 Kho sát ng mt s u ki n nuôi c n kh ng và phát tri n c a chng G5 49
6.1 ng c a nhi 49
6.2 ng c a pH 50
6.3 ng ca n ng 51
6.4 ng ca t l c p ging 52
6.5 ng ca t l c 53
7 ng h ng 54
8 ng d ng vi khu n trong th 55
8.1 K t qu bã dong không thanh trùng 55
8.2 K t qu bã dong thanh trùng 58
PHN IV K T LU N VÀ KI N NGH 61
4.1 Kt lu 61 n 4.2 KI N NGH 62
TÀI LI U THAM KH O 63
PH L C 68
Trang 8DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
BKTT Bã không thanh trùng
BTT Bã thanh trùng
BOD Biochemical Oxygen Demand
CMC Cacboxyl methyl cellulose
COD Chemical Oxygen Demand
DNA Deoxyribonucleic Acid
DNS 3,5-dinitrosalicylic
EDTA Axit Ethylenediaminetetraacetic
PCR Polymerase Chain Reaction
g/l Gam/lít
kDa Kilo Dalton
MRS Man Rogosa Sharpe
QCVN
RNA Ribonucleic Acid
SS Suspended Solids
v/p Vòng/phút
Trang 9DANH MỤC CÁC BẢNG
7
8
9
10
13
14
37
41
43
44 46
Trang 10DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1 5
Hình 1.2 6
Hình 1.3 Mô hình enzyme cellulase 16
Hình 1.4 Ba lo i ph n ng xúc tác b i cellulose 16
Hình 1.5 20
38
Hình 39
39
40
42
42
45
46
47
48
49
Hình 3. 50
51
52
53
54
55
56
56
58
59
Trang 11MỞ ĐẦU
cây ngô, bã mía, bã dong rng,
Trang 12- ellulase
-
-
Trang 13PHẦN I TỔNG QUAN
1 Tình hình sản xuất bột dong riềng và miến dong
tróc Là
, loài Canna eduliscó tên
Canna edulis Ker; lng
Trên dong rtrên 30.000 ha và
S
Dong r
n hánlúa và [13]
-Thái Nguyên, Nguyên Bình-
ì--Tuyên Quang, Yên Bái,
t dong rthu mua
Trang 16
- Do
Trang 17 mg/l 13 145,6 95,4 154,02 40
mg/l 1,6 27,5 23,8 29,93 6
u có BOD5 và COD Tkhí -trong khi Bình Minh- -
Trang 18Yên Ninh (tháng 10-2002)
Trang 21 làm phân bón
ng bã dong r
Trang 2238 ].
Trang 23Xèo HTX
Bát Xát t bã dong
rm E
[40] dong r[41]
d Tận thu làm thức ăn chăn nuôi
Trang 24n Nsinh bacteriocin
Trang 25
4 Enzyme cellulase và vi sinh vật sinh tổng hợp cellulase
4.1 Enz yme cellulase
u enzyme khác nhau Cellulase - D
ó các
i enzyme khác nhau, bao u enzyme cellobiohydrolase, enzyme Endo- -1,4-cellulase -
m cellobiohydrolase celulase, Endo- -1,4-cellulase và -glucosidase
i cellulose thành glucose Các enzyme exo-cellobiohydrolases và
-glucosidase [22 ]
Trang 26Hình 1.3 Mô hình enzyme cellulase
CO-NH-
i enzyme nhóm EG và cellobiohydrolase
Trang 27Thy phân cellulose ph i có s tham gia c a c ba lo endoglucanase, exoglucanase và -glucosidase Thi u m t trong ba lo i enzyme trên thì không th y phân phân t th n cùng
T nhng nghiên c u riêng r i v i t ng lo n nghiên c u tác
ng t ng h p c a c ba lo i enzyme cellulase, nhi u nhà khoa h t lun chung là các lo i enzyme cellulase s thay phiên nhau phân h
t o thành s n ph m cu i cùng là glucose Có nhi u cách gi i thích khác nhau v
ch ng c a cellulase, c th ng hing c a 3 lo
u tiên Endo- -1,4-cellulase nh hình trên b m t cellulose, c t liên k t -1,4-glucosid và t u m ch t do Ti cellobiohydrolase t n công c t ra t n cellobiose t u m c t o thành
K t qu ng c a Endo- -1,4-cellulase cellobiohydrolase t o ra các và celloligosaccharit m ch ng n, cellobiose, glucose -glucosidase y phân ti p và th
t o thành glucose
Các loài vi sinhv t có kh ng h u ki n t
ng b ng bng nhi u m t c a các y u t ngo i c nh nên có loài phát tri n r t m nh, có loài l i phát tri n y u Chính vì th , vi c phân h y cellulose trong t c tin hànng b , x y ra r t ch m
u ki n phòng thí nghi u ki n công nghi p, vi c phân h y cellulose b ng enzyme, ngoài các y u t k thu , pH, n t,
ng enzyme, m t y u t h t s c quan tr ng b c a h enzyme cellulase t nhiu ngu n vi sinh v t khác nhau Quá trình th y phân cellulose ch có th c ti n s n ph m cu i cùng khi s d ng b ba lo i enzyme cellulase
Trang 28 hydrate khác ngoài cellulose [32
Trichoderma reesei
Trichoderma, Humicola, Penicilium, Aspergillus, Actinomucor),
Pseudomonas, Cellulomonas, Actinomycetes và Streptomyces)
i [26 ].Bacillus
, protease và PGA có
Baccillus B subtilis, B macerans,
Trang 29
Trang 32[1 ]
5.3.1 Nguồn dinh dưỡng carbon
glucose, fructose, maltose, galactose, saccharose, lactose,
Vaxit
epton, trypton, casein, 1
Trang 355.4.5 Ảnh hưởng của nồng độ oxy
6 Vai trò của vi khuẩ n lactic trong thức ăn chăn nuôi
, vi
[10 ]
Trang 36Lactobacillus plantarum gia súc 6[1 c
Trang 37PHẦN II: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1 Vật liệu, hóa chất và thiết bị sử dụng
1 1 Đối tượng nghiên cứu
t: Phenol 5%, phenolphtalein (Nga), FeCl3 (Nga)
glucose, Nam), NaCl, MgSO4, FeSO4.7H2O, NaNO3, NaOH, axit lactic, pepton (Trung
l), agar (2 g/l)
20 g/l)
Trang 382 Các phương pháp nghiên cứu
2.1 Phương pháp phân lập chủng vi sinh vật
CaCO33
2.2.1 Phương pháp tuyển chọn chủng sinh axit latic cao
a Phương pháp cấy chấm điểm
Trang 39a axit lactic và Uffelmann:
6CH3-CH(OH)-COOH + [Fe(C6H5O)6]3+ + 6H+ + 3Cl-
6CH3-CH(OH)-COOC6H5+FeCl3 + 6H2O (Màu vàng)
Trang 40V1 V u (µl)
0,05
90
2.2.2 Phương pháp tuyển chọn chủng sinh enzyme cellulase cao [12]
a Phương pháp cấy chấm điểm
quan sáphân
c So sánh
[7]