nhóm 2 ptspsh thứ 6 ca 1 cô hà

Với nhu cầu ngày càng tăng về nguồn thức ăn giàu dinh dưỡng và giảipháp xử lý rác thải hữu cơ, nuôi Ruồi lính đen có thể trở thành một ngành kinh tế quantrọng trong tương lai.Ruồi lính đ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA KHOA HỌC SINH HỌC

BÁO CÁO THỰC HÀNH

THỦY PHÂN BỘT NHỘNG RUỒI LÍNH ĐEN ỨNG DỤNG TRONG NÔNG NGHIỆP VÀ NUÔI TRỒNG THỦY SẢN

Ngành học Chuyên ngành Nhóm thực hiện Niên khóa

: CÔNG NGHỆ SINH HỌC : CÔNG NGHỆ SINH HỌC : NHÓM 2 SÁNG THỨ 6 : 2021 – 2025

TP Thủ Đức, 05/2024

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA KHOA HỌC SINH HỌC

BÁO CÁO THỰC HÀNH

THỦY PHÂN BỘT NHỘNG RUỒI LÍNH ĐEN ỨNG DỤNG TRONG NÔNG NGHIỆP VÀ NUÔI TRỒNG THỦY SẢN

NGUYỄN THỊ LAN ANH HUỲNH THỊ DIỆU

NGUYỄN THỊ BẢO TRÂN

MU HAM MÁCH RO HIANGUYỄN HUY HOÀNGPHẠM THỊ MỸ HẠNHNGUYỄN NGỌC KIM NGÂNNGUYỄN VƯƠNG HUYỀN TRÂM

TP Thủ Đức, 05/2024

MỤC LỤC

Trang

MỤC LỤC i

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT iii

DANH SÁCH ĐƠN VỊ ĐO LƯỜNG iv

DANH SÁCH CÁC BẢNG v

DANH SÁCH CÁC HÌNH vi

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.3 Nội dung thực hiện 2

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1 Ruồi lính đen 3

2.1.1 Đặc điểm hình thái 3

2.1.2 Vòng đời 3

2.1.3 Thành phần dinh dưỡng 6

2.1.4 Ứng dụng 6

2.2 Dịch thủy phân ấu trùng ruối lính đen 6

2.2.1 Thành phần và tỷ lệ dinh dưỡng 6

2.2.2 Hiệu suất và giá thành 7

2.2.3 Ứng dụng dịch thủy phân 7

CHƯƠNG 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 8

3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 8

3.2 Vật liệu 8

3.2.1 Đối tượng nghiên cứu 8

3.2.2 Thiết bị và dụng cụ 8

3.2.3 Dụng cụ, thiết bị và hóa chất 8

3.3 Phương pháp thực hành 8

3.3.1 Chuẩn bị nguyên liệu sản xuất dịch thủy phân 8

3.3.2 Sản xuất dịch thủy phân 10

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 13

4.1 Kết quả 13

4.2 Thảo luận 13

4.3 Đánh giá 13

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 15

5.1 Kết luận 15

5.2 Kiến nghị 15

TÀI LIỆU THAM KHẢO 16

ii

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH SÁCH ĐƠN VỊ ĐO LƯỜNG

DANH SÁCH CÁC BẢNGHình 3.1 Lượng dung dịch thêm vào 3 ống nghiệm để đạt được pH tối ưu 11

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1 Ổ trứng Ruồi lính đen 4

Hình 2.2 Tiền nhộng 5

Hình 3.1 Chuẩn bị nguyên liệu sản xuất ấu trùng 9

Hình 3.2 Thu hoạch ấu trùng làm nguyên liệu sản xuất dịch thủy phân 9

Hình 3.3 Bột ấu trùng Ruồi lính đen 10

Hình 3.4 Chuẩn bị mẫu trước khi thủy phân 10

Hình 3.5 pH sau khi điều chỉnh của 3 ống Falcon 11

Hình 3.6 Thêm enzyme thủy phân 12

Hình 4.1 Kết quả sau khi ly tâm dịch thủy phân 13

vi

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vấn đề

Trong những năm gần đây xu hướng canh tác theo hướng hữu cơ đang dần thaythế cho canh tác truyền thống vốn hay lạm dụng phân bón hoá học hay thuốc bảo vệthực vật quá mức dẫn đến tồn dư hoá học trong nông sản, gây ô nhiễm môi trường đặcbiệt môi trường đất và nước,…Với diện tích đất canh tác nông nghiệp hiện nay khoảng27,9 triệu ha (Bộ tài nguyên và Môi trường, 2021) Năm 2020, cả nước ước tính có16,8 triệu tấn phân bón hữu cơ do nông hộ sản xuất, đến năm 2021 đã tăng lên 18,36triệu tấn và đạt trên 21 triệu tấn trong năm 2022, nhưng chỉ đáp ứng được khoảng 10 -25% nhu cầu sử dụng Như vậy lượng phân bón còn thiếu rất nhiều Việc nghiên cứutìm nguồn nguyên liệu mới để sản xuất phân bón hữu cơ có chất lượng là cần thiết.Việc theo đuổi các sản phẩm thực phẩm mới có giá trị dinh dưỡng tốt cho cả tiêudùng trực tiếp và gián tiếp của con người là rất quan trọng Với lợi ích dinh dưỡng củacôn trùng và tính bền vững của hình thức nuôi trồng này, việc sử dụng chúng làm phân

bón là một giải pháp thay thế đầy hứa hẹn Về vấn đề này, Ruồi lính đen (Hermetia illucens) có khả năng chuyển đổi hiệu quả nhất nhiều loại vật liệu hữu cơ, từ rác thải

thực phẩm đến phân bón, thành giá trị tạo ra sinh khối côn trùng và khép lại các vòngdinh dưỡng khi chúng giảm ô nhiễm và chi phí

Nuôi Ruồi lính đen là một mô hình kinh tế tiềm năng, mang lại nhiều lợi ích cho

xã hội Mô hình này đang được phát triển rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới, trong đó

có Việt Nam Với nhu cầu ngày càng tăng về nguồn thức ăn giàu dinh dưỡng và giảipháp xử lý rác thải hữu cơ, nuôi Ruồi lính đen có thể trở thành một ngành kinh tế quantrọng trong tương lai

Ruồi lính đen (Hermetia illucens) là một côn trùng bản địa sẵn có ở Việt Nam.

Nó không có vòi chích hoa quả, không hành vi đậu thức ăn và gây hại như ruồi nhà.Ngược lại nó có khả năng phân huỷ các rác thải hữu cơ rất hiệu quả và tận dụng vòngđời của Ruồi lính đen ở giai đoạn khác nhau tạo ra các thương phẩm mang giá trị khácnhau phục vụ cho nông nghiệp nói chung, sản xuất phân bón nói riêng Xét về vòngđời của Ruồi lính đen thì trứng nở thành ấu trùng, tiêu thụ nhiều thức ăn hữu cơ(thường được ứng dụng để xử lý rác thải hữu cơ và đang được nghiên cứu xử lý chất

thải trong chăn nuôi), phát triển thành tiền nhộng rồi thành nhộng Phần thức ăn saukhi bị phân hủy bởi ấu trùng Ruồi lính đen, được gọi là phân ấu trùng Ruồi lính đendùng để phục vụ canh tác nông nghiệp hữu cơ (rau ăn lá, cây ăn quả) Tuy nhiên, việc

sử dụng nhộng tươi sẽ kém hiệu quả hơn dung dịch thủy phân (bột nhộng sấy khô vàđem đi thủy phân) Dung dịch sau thủy phân và lọc cặn có thể dùng để sản xuất trộnvới thành phần khác để tưới cây làm phân bón hiện nay được sử dụng rộng rãi và đưavào thực tiễn sản xuất

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Biết được đặc tính giá trị Ruồi lính đen Thực hiện quy trình thực nghiệm tạodịch thuỷ phân từ bột ấu trùng để khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến sản phẩm, đánhgiá sản phẩm Từ đó có thể sản xuất quy mô lớn hơn và thương mại

1.3 Nội dung thực hiện

Nội dung 1: tìm hiểu Ruồi lính đen về đặc điểm, vòng đời và lợi ích

Nội dung 2: nghiên cứu Ruồi lính đen ở giai đoạn còn là ấu trùng Xem xét thànhphần dinh dưỡng ở giai đoạn này

Nội dung 3: nhận xét, đánh giá quy trình tạo dịch thuỷ phân từ bột ấu trùng Ruồilính đen

Nội dung 4: phân tích thành phần sản phẩm, các phụ phẩm tận dụng triệt để cácthành phần có thể sử dụng đưa vào sản xuất quy mô lớn

2

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

Loài: Hermetia illucens

Ruồi lính đen (RLĐ) là loài xuất hiện trên toàn thế giới, thuộc họ Stratiomyidae.Loài này tương đối lớn với hình dạng giống ong bắp cày Mặc dù vậy, không giốngnhư ong bắp cày, RLĐ chỉ sở hữu một đôi cánh và không có kim chích

Ruồi lính đen phát triển tốt trong khoảng nhiệt độ từ 20 - 28°C, ấu trùng Ruồilính đen sinh trưởng tốt trong khoảng 27,5 - 37,5°C, tốt nhất là 32°C (Newton & ctv,1995) Khoảng pH thích hợp cho ấu trùng Ruồi lính đen phát triển là 6,8 - 8,2

2.1.2.2 Ấu trùng

Tốc độ tăng trưởng của ấu trùng thay đổi rất nhiều và tùy thuộc điều kiện bênngoài Trong điều kiện bình thường, có đủ thức ăn, độ ẩm và nhiệt độ thích hợp thì giaiđoạn ấu trùng kéo dài khoảng 20 ngày Ở điều kiện tối ưu, thời gian có thể giảm xuốngcòn 16 ngày Ấu trùng RLĐ có màu trắng đục và có thể dài tới 27 mm (Rozkosny,1983)

2.1.2.3 Tiền nhộng

Cuối giai đoạn này, ấu trùng trưởng thành, được gọi là tiền nhộng, rời khỏi khuvực ăn, đến nơi khô ráo, để trở thành nhộng và bắt đầu biến thái thành dạng trưởngthành Tại thời điểm này, tiền nhộng chuyển sang màu nâu đậm

2.1.2.4 Nhộng

Khi ấu trùng RLĐ phát triển thành nhộng, chúng chuyển sang màu nâu đậm hoàntoàn Quá trình chuyển từ nhộng thành trùng kéo dài khoảng 14 ngày Thời gian pháttriển nhộng có thể chậm lại nếu nhiệt độ môi trường dưới 18°C Điều này cho phépnhà sản xuất tồn trữ hay phát triển thành ruồi đẻ trứng, tùy theo nhu cầu thực tế

4

Hình 2.1 Ổ trứng Ruồi lính đen.

2.1.2.5 Ruồi trưởng thành và giao phối

Tuổi thọ thành trùng được ước tính từ khoảng 12 cho tới 17 ngày Con đực trungbình sống lâu hơn con cái 3 ngày, có lẽ do không phải chịu áp lực sinh lý phát sinh từviệc đẻ trứng Tuy nhiên, cần lưu ý rằng chúng chỉ có thể bắt đầu sinh sản hai ngày saukhi nở và việc đẻ trứng diễn ra hai ngày sau khi giao phối

Đáp ứng điều kiện giao phối là một trong số những thách thức lớn đặt ra khi nuôiRLĐ Một trong số những yếu tố quan trọng cho giao phối chính là tạo môi trường ánhsáng hoàn hảo, cường độ ánh sáng là 110 μmol – 1 m – 2 s - 1 và tần suất bằng hoặcmol – 1 m – 2 s - 1 và tần suất bằng hoặccao hơn 450 nm Một đèn thạch anh iốt với quang phổ dao động từ 350 đến 2.50 nmgiúp kích thích sinh sản, tuy nhiên lại kém hiệu quả hơn so với ánh sáng mặt trời tới38% Lưu ý rằng trong điều kiện bình thường, việc giao phối diễn ra chủ yếu vào buổisáng, từ 8 giờ sáng đến 13 giờ trưa, giảm dần khi cường độ ánh sáng tăng, và ngừngkhi cường độ ánh sáng đạt 200 μmol – 1 m – 2 s - 1 và tần suất bằng hoặcmol -1 m – 2 s - 1 hoặc hơn (Sheppard và ctv, 1994)

Hình 2.2 Tiền nhộng.

2.1.4 Ứng dụng

Ấu trùng Ruồi lính đen được tìm thấy rộng rãi trong việc quản lý chất thải trongchăn nuôi, kiểm soát ruồi nhà và chuyển đổi chất thải hữu cơ thành các sản phẩm cóích như phân bón hữu cơ Ấu trùng này cũng được bán làm nguồn thức ăn quan trọngcho cá và những loài lưỡng cư bởi chúng chứa hàm lượng canxi cao (Kroeckel và ctv,2012)

Trong côn trùng học pháp y, các nhà điều tra pháp y dựa vào sự phát triển của RLĐtrong các thi thể đang phân hủy để phân tích tử thi

Ấu trùng Ruồi lính đen đã được sử dụng trong các trang trại nông nghiệp nhằm

xử lý chất thải như phân heo, phân bò và phân gia cầm trong các vùng khí hậu có thểduy trì Ruồi lính đen quanh năm: các trang trại này bao gồm trại nuôi gà, trang trại heo

6

Tiền nhộng RLĐ khô chứa tới 42% đạm và 35% chất béo (Newton và ctv, 1977).Tiền nhộng sống chứa tới 44% chất khô và dễ dàng sấy khô nhằm mục đích lưu trữ lâudài Khi được kết hợp trong chế độ ăn uống đầy đủ, chúng giúp hỗ trợ sự tăng trưởngcủa gà con (Hale, 1973), heo (Newton, 1977), cá hồi cầu vồng (St-Hilaire và ctv,2007a) và cá da trơn (Newton và ctv, 2004) Những nghiên cứu được duyệt đã chothấy rằng bột tiền nhộng có thể thay thế ít nhất 25% bột cá trong chế độ dinh dưỡng

mà không làm tăng hay giảm hệ số chuyển đổi thức ăn (FCR) trong cá hồi vân Hilaire và ctv, 2007a) hay cá nheo Mỹ (Newton và ctv, 2004)

(St-2.2.2 Hiệu suất và giá thành

Quá trình chuẩn bị đạm thuỷ phân (ĐTP) được thực hiện theo phương pháp củaNguyen (2021) tại Viện Công nghệ Sinh Học và Môi Trường, Trường Đại học NôngLâm TP.HCM Ấu trùng Ruồi lính đen được nuôi tại Viện, sau 15 ngày tuổi được thuhoạch, sấy khô ở 65C trong 48 giờ và nghiền mịn để làm nguyên liệu thuỷ phân Bộtnhộng ruồi tiếp tục được đưa vào thuỷ phân trong 3 giờ bằng enzyme Alcalase ở nồng

độ 2%, tỷ lệ bột nhộng và nước 1:15, trong điều kiện nhiệt độ 60C, và pH 6,8 đượcđiều chỉnh bởi acid acetic Sau khi thuỷ phân, dung dịch được lọc bỏ cặn và ly tâm6.000 vòng/giờ, trong 30 phút để thu lấy dịch peptide ở tầng giữa (Như và ctv, 2023).Dung dịch sau khi thủy phân được lọc bỏ cặn bã, ly tâm hình thành 4 lớp gồm lớp dầu,lớp kem, dung dịch thủy phân và lớp kết tủa Để sản xuất ra được 100 lít dung dịchthủy phân, cần 17,5 kg bột nhộng ruồi, 351 g enzyme, chi phí điện, nước thì chi phísản xuất cho một lít dung dịch thủy phân khoảng 22.000 đồng – 23.000 đồng, thấp hơnnhiều so với giá thành bán hiện nay trên thị trường (90.000 đồng – 120.000 đồng/lít)

2.2.3 Ứng dụng dịch thủy phân

Tại Việt Nam, một số nghiên cứu và thử nghiệm đã được tiến hành để đánh giáchất lượng ấu trùng RLĐ làm nguồn bổ sung đạm hoặc chất phụ gia trong thức ănchăn nuôi Dung dịch sau thủy phân và lọc cặn có thể dùng để thay bột cá hoặc đạmtrong công thức thức ăn công nghiệp nuôi trồng thủy sản hoặc vật nuôi Bột nhộngRuồi lính đen đã được thương mại hóa ở trong nước (có sản phẩm giữ nguyên béo vàsản phẩm đã tách béo) Loại đã tách béo có thể chiết xuất thành dầu diesel sinh học.Phần đã tách béo đem đi thủy phân sẽ thu được dung dịch thủy phân có mùi thơm rấtđậm, đem phối trộn vào thức ăn công nghiệp để kích thích thủy sản bắt mồi, kích thích

CHƯƠNG 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu

Thời gian thực hiện nghiên cứu từ ngày 19/04/2024 đến ngày 26/04/2024

Địa điểm được thực hiện tại phòng thí nghiệm RIBE 106 Tòa A1 Viện nghiêncứu Công nghệ Sinh học và Môi trường, Trường Đại học Nông Lâm Thành phố HồChí Minh

3.2 Vật liệu

3.2.1 Đối tượng nghiên cứu

Ấu trùng Ruồi lính đen

Hóa chất: nước, dung dịch H2SO4, dung dịch KOH

Nhà lưới nuôi Ruồi lính đen và thu nhận ấu trùng

3.3 Phương pháp thực hành

3.3.1 Chuẩn bị nguyên liệu sản xuất dịch thủy phân

Bước 1: chuẩn bị nguồn vật liêu sản xuất ấu trùng Ruồi lính đen

Chuẩn bị các thùng nhựa cỡ lớn tùy theo lượng ấu trùng cần nuôi, xếp các thùnglên giá đỡ đã chuẩn bị Thêm chất nền vào thùng và chuẩn bị trứng Sau khi ủ trongkhoảng thời gian 2 -3 ngày, trứng nở thành ấu trùng và sau đó được đổ lên một lớpthức ăn đã chuẩn bị sẵn trên bề mặt khay

Nguồn thức ăn có thể được cung cấp từ bã đậu, bã bia hoặc bã bánh mì Khaythức ăn sẽ được duy trì ở độ ẩm 80% Sau khi nở ra ấu trùng tiếp tục nuôi thêm 14ngày, chúng sẽ phát triển thành màu trắng đục hoặc màu vàng đục Sau khoảng thờigian từ 25 đến 35 ngày tính từ khi bắt đầu ủ trứng, người nuôi có thể thu hoạch được

8

ấu trùng Ruồi lính đen Trung bình, mỗi 100 g trứng sẽ cho thu hoạch được từ 250 đến

300 kg ấu trùng

Bước 2: thu hoạch ấu trùng Ruồi lính đen

Trong quá trình thu hoạch, ấu trùng trưởng thành sẽ chuyển sang màu vàng hoặcnâu đen, chúng sẽ di chuyển mạnh và dồn phần thừa trong khay từ từ xuống đáy, ta sửdụng xẻng hoặc bao tay sử dụng 1 lần để lấy ấu trùng và tách phần thừa còn lại trongkhay ra khỏi ấu trùng Hỗn hợp này sau đó được đưa vào sàng để tách thức ăn thừa rakhỏi ấu trùng kỹ hơn và làm sạch nguyên liệu dưới nguồn nước trước khi chuyển sanggiai đoạn sấy nhuyễn

Hình 3.1 Chuẩn bị nguyên liệu sản xuất ấu trùng (a) Khay chứa ấu trùng; (b) Nhà

lưới nuôi Ruồi lính đen cho nguồn nguyên liệu lâu dài.

ba)

Hình 3.2 Thu hoạch ấu trùng làm nguyên liệu sản xuất dịch thủy phân. (a) thu

hoạch ấu trùng Ruồi lính đen, (b) Sàng lọc và làm sạch ấu trùng, (c) Ấu trùng trước khi đem đi nghiên

c)b)

a)

Chú ý rằng kích thước mắt lưới của sàng nên nhỏ hơn kích thước của ấu trùng đểtránh các trường hợp ấu trùng bị rơi xuống dưới

Bước 3: sấy và nghiền ấu trùng Ruồi lính đen thành bột

Cho ấu trùng đã được làm sạch vào túi lưới cho ráo nước Đem đi sấy và nghiềnchúng trong máy đến khi thành dạng bột có màu nâu, mịn Cho bột vừa sấy vào các túiđóng kín miệng và bảo quản

3.3.2 Sản xuất dịch thủy phân

Bước 1: chuẩn bị 3 ống Falcon, mỗi ống cho vào 1 lượng nước và mẫu (bột Ruồilính đen đã chuẩn bị ở buổi trước) theo tỷ lệ 5 g mẫu:30 mL nước

Bước 2: điều chỉnh pH tối ưu cho phản ứng

Dùng dùng dịch KOH và dung dịch H2SO4 tiến hành điều chỉnh pH Nhỏ lần lượtcác giọt dung dịch KOH vào ống 1 (do pH dung dịch ban đầu thường thấp hơn so với

6,85) và tiến hành lắc đều dung dịch, dùng thiết bị đo pH kiểm tra, nếu dung dịch đạt

pH 6,85 ± 1 thì dừng lại Tiến hành tương tự cho 2 ống còn lại

B ảng 3.1 Lượng dung dịch thêm vào 3 ống nghiệm để đạt được pH tối ưu

Hình 3.5 pH sau khi điều chỉnh của 3 ống Falcon. (a) Ống 1, (b) Ống 2,

(c) Ống 3.

c)b)

a)

Bước 5: bất hoạt enzyme (tránh ảnh hưởng sản phẩm).

Nâng nhiệt độ trong bồn lên 90oC từ 5 – 10 phút Cho các ống Falcon vào máytiến hành ly tâm thu phần dung dịch thủy phân phục vụ cho việc sản xuất các sản phẩmnông nghiệp như dầu, thức ăn chăn nuôi và phân bón

12

Hình 3.6 Thêm enzyme thủy phân.

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1 Kết quả

Sau khi ly tâm dung dịch thuỷ phân có trong ống falcon tách ra 4 lớp

Lớp 1: lớp màu vàng mỏng nổi trên bề mặt dung dịch

Lớp 2: lớp dung dịch màu đen nằm ngay bên dưới lớp 1

Lớp 3: lớp màu trắng nằm bên dưới lớp 2

Lớp 4: lớp màu nâu ở dưới đáy