thủy phân phụ phẩm cá tra bằng vi khuẩn

báo cáo về thủy phân phụ phẩm cá tra bằng vi khuẩn

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG THỦY PHÂN PHỤ PHẨM CÁ TRA BẰNG VI KHUẨN Bacillus subtilis LÀM PHÂN BÓN CHO CÂY HẸ Chủ nhiệm đề tài : Ths. TRẦN THANH DŨNG L ờ i C ảm Ơ n Với tất cả tình cảm chân thành và sâu sắc nhất, tôi vô cùng cảm ơn: Hội Đồng Nghiên Cứu Khoa Học Cấp Trường, phòng tài vụ, phòng nghiên cứu khoa học và hợp tác quốc tế đã tạo điều kiện thuận lợi thực hiện đề tài này. Thầy PGs. Ts. Nguyễn Văn Bá đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi thực hiện đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường ” Thủy phân phụ phẩm cá tra (Basa) bằng vi khuẩn Bacillus subtilis làm phân bón cho cây hẹ”. Chân thành cảm ơn các đồng nghiệp, cán bộ công nhân viên phòng thí nghiệm đã tạo điều kiện và động viên nhiệt tình cho tôi thực hiện đề tài này. i Tóm tắt Sử dụng chế phẩm vi khuẩn Bacillus subtilis thủy phân phụ phẩm cá tra để làm phân bón sinh học cho rau là mục tiêu chính của đề tài nghiên cứu. Qui trình nghiên cứu gồm 3 thí nghiệm: - Thí nghiệm thăm dò nhằm mục đích tìm kết quả sơ bộ để bố trí thí nghiệm chính thức. - Bố trí thí nghiệm thừa số 3 nhân tố, mỗi nhân tố có 3 mức độ đối với chế phẩm vi khuẩn Bacillus subtilis, muối và pH để có dịch đạm thủy phân đạt hàm lượng đạm amin cao, đạm amoniac thấp. - Sử dụng dịch đạm thủy phân dạng lỏng và dạng viên bón cho cây hẹ, để đánh giá năng suất và hàm lượng nitrate so với kiểu bón phân của nông dân và một số loại phân bón khác. Qua kết quả nghiên cứu chúng tôi kết luận sau: - Tỷ lệ tối ưu giữa các thành phần bổ sung chế phẩm vi khuẩn Bacillus subtilis là 1,4%, muối 7% và pH = 5,2 cho thấy mật số vi khuẩn thủy phân protein cao (log mật số là 9,2 tương đương với mật số 1,6 x 10 9 ) và hàm lượng lượng đạm amin đạt cao nhất (49,88g/kg chất khô), đạm amoniac thấp nhất (5,0g/kg chất khô) vào ngày thủy phân thứ 10. Dịch đạm thủy phân này phù hợp để làm phân bón. - Cây hẹ đạt năng suất cao (2,61kg rau tươi /1,0m 2 ) và hàm lượng nitrate thấp (281,95mg/kg rau tươi) ở nghiệm thức bón dịch đạm thủy phân dạng lỏng, (2,54 kg rau tươi/1,0m 2 ) và hàm lượng nitrate (268,36mg/kg rau tươi) ở nghiệm thức bón dịch đạm thủy phân dạng viên, đạt tiêu chuẩn rau an toàn (<300mg/kg rau tươi). Từ khóa : Dịch đạm thủy phân, vi khuẩn thủy phân protein, Bacillus subtilis, đạm amin, đạm amoniac, Allium tuberosum. ii ABSTRACT Using of the Bacillus subtilis hydrolysic the by-prduct of Pangasius hypophthalmus processing to produce bio-fertilizer for the safety vegetables, which is the main object of this research. The research includes three experiments: -The experiment to survey aims to search for the general result in order to set up the main experiment later. - The main experiment is factor experiment design, three factors and each factor has three levels, duplicate replication ( Bacillus subtilis, salt, and pH ) so that we can obtain a hydrolysed protein solution with high quantity in amino-acid nitrogen and low level in ammonium nitrogen - Using the hydrolysed protein solution in liquid and solid states for fertilizing on the Allium tuberosum in order to evaluate the biomass productivity and nitrate content (NO 3 - ) comparison with some other types of fertilizer (three are four chemical fertilizer treatments) and the common fertilizer applied by the farmers. Results: The optimal ratio of Bacillus subtilis (1,4%), salt (7%) and pH (5,2). Showed that the population of proteolytic bacteria is highest (log of 1,6 x 10 9 cfu/ml is 9,2) and highest amino-acid nitrogen (49,88g/kg of solid), lowest quantity of ammonium nitrogen (5,0g/kg of solid) after ten days of hydrolysis. This hydrolysed protein solution is suitable to produce fertilizer. The Allium teberosum has high biomass productivity (2,61kg of raw vegetables/1,0m 2 ) and the raw nitrate content ( 281,95mg/ kg of raw vegetable) on the experiment with hydrolysed protein solution; the high biomass productivity (2,54kg fresh/1,0m 2 ) on the experiment with hydrolysed protein pellets (268,36mg/ kg fresh biomass) and the low nitrate content. The regetabes are safety because of the nitrate contents are lower than the standards of safety regetabes (<300mg/kg of fresh). Keywords: hydrolysed protein solution, Bacillus subtilis, amino-acid nitrogen, ammonium nitrogen, Allium tuberosum iii Mục lục Nội dung………………………………………………………………………… Trang Lời cảm ơn i Tóm tắt . iii Mục lục .iv Danh sách bảng viii Danh sách hình . ix Chương 1 Giới thiệu 1 1. Đặt vấn đề 1 2. Mục tiêu nghiên cứu 2 3. Nội dung nghiên cứu 2 Chương 2 Lược khảo tài liệu 3 1. Một số nghiên cứu về phụ phẩm cá trong và ngoài nước 3 2. Giới thiệu phụ phẩm cá tra 3 3. Thành phần hóa học của cá 3 4. Enzyme protease từ vi sinh vật 4 5. Vi khuẩn Bacillus subtilis 4 6. Muối .5 6.1. Tác dụng phòng thối của muối . 5 6.2. Ảnh hưởng của các thành phần khác trong muối . 6 7. Quá trình amôn hóa protein . 6 8. Quá trình thủy phân của cá 6 8.1. Sự tham gia của vi sinh vật trong quá trình phân giải 7 8.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân cá 7 . . . 8.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ .7 8.2.2. Ảnh hưởng của pH .7 8.2.3. Ảnh hưởng của vi khuẩn 7 8.2.4. Ảnh hưởng của muối . 8 8.2.5. Ảnh hưởng của nước 8 8.2.6. Ảnh hưởng của diện tích tiếp xúc 9 8.2.7. Ảnh hưởng của thời gian thủy phân .9 iv 8.2.8. Ảnh hưởng của bản thân nguyên liệu 9 9. Cây rau hẹ…………… 9 9.1.Phân loại………………………………………… 9 9.2. Đặc điểm sinh học …………… . 9 9.3. Công dụng cây hẹ…………… . 10 10. Phân sinh học …………… 10 10.1. Phân loại phân sinh học …………… . 10 11. Lợi ích của phân hữu cơ …………… . 11 11.1. Bón phân là biện pháp cải thiện môi trường đất…………… .11 11.2. Ảnh hưởng của phân bón đến chất lượng nông phẩm …………… . 12 11.3. Lợi ích của phân hữu cơ trong trồng trọt …………… .13 11.4. Than bùn …………… 14 Chương 3 Phương tiện và phương pháp nghiên cứu 15 1. Phương tiện nghiên cứu . 15 1.1. Địa điểm 15 1.2. Nguyên liệu .15 1.3. Dụng cụ và hóa chất . 16 1.3.1. Dụng cụ 16 1.3.2. Hóa chất . 16 1.3.3. Phân bón 17 1.3.4. Mẫu vật 17 2. Phương pháp nghiên cứu . 17 2.1. Qui trình sản xuất dự kiến .17 2.2. Bố trí thí nghiệm 1 18 2.3. Kết quả thí nghiệm 1 .19 2.4. Bố trí thí nghiệm 2 19 2.5. Cách lấy mẫu 20 2.6. Các phương pháp phân tích kiểm nghiệm hóa lý . 20 2.7. Các phương pháp phân tích vi sinh vật .21 3. Thử nghiệm phân trên cây hẹ 23 3.1. Chuẩn bị thí nghiệm 23 3.2. Phân bón lá HVP 601S super bội thu vàng .24 3.3. Phân bón HVP dạng viên 24 3.4. Phân bón lá dịch thủy phân .24 3.5. Phân bón dạng viên dịch thủy phân 24 v 3.6. Các loại phân khác 24 3.7. Bố trí thí nghiệm 3 25 3.8. Cách tiến hành 25 3.9 Cánh trồng rau hẹ .26 3.10. Chăm sóc 26 3.11. Đo chiều cao cây rau hẹ 26 3.12. Các chỉ tiêu theo dõi . 26 Chương 4 Kết Quả và Thảo Luận 27 1. Thành phần hóa học của nguyên liệu 27 2. Kết quả đếm mật số vi sinh vật các nghiệm thức theo thời gian . 27 2.1. Ảnh hưởng của muối đến mật số vi khuẩn thủy phân protein trong dịch thủy phân theo thời gian 27 2.2. Ảnh hưởng của pH đến mật số vi khuẩn thủy phân protein trong dịch thủy phân theo thời gian 28 2.3. Ảnh hưởng của vi khuẩn bổ sung đến mật số vi khuẩn thủy phân protein trong dịch thủy phân theo thời gian 29 2.4. Kết quả ảnh hưởng tương tác giữa tỷ lệ vi khuẩn, muối và pH dịch thủy phân đến mật số vi khuẩn thủy phân protein trong dịch thủy phân 30 2.5. Kết quả ảnh hưởng tương tác giữa tỷ lệ vi khuẩn, muối và pH dịch thủy phân đến mật số vi khuẩn hiếu khí trong dịch thủy phân .30 3. Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến lượng đạm amin trong dịch thủy phân theo thời gian 31 3.1. Ảnh hưởng của muối đến lượng đạm amin trong dịch thủy phân theo thời gian . 31 3.2. Ảnh hưởng của pH đến lượng đạm amin trong dịch thủy phân theo thời gian . .33 3.3. Ảnh hưởng của vi khuẩn đến lượng đạm amin trong dịch thủy phân theo thời gian 33 3.4. Kết quả ảnh hưởng tương tác giữa tỷ lệ vi khuẩn , muối và pH dịch thủy phân đến hàm lượng đạm amin (g/kg chất khô) trong dịch thủy phân .34 4. Kết quả khảo sát ảnh hưởng tương tác giữa tỷ lệ vi khuẩn, muối và pH dịch thủy phân đến hàm lượng đạm amoniac (g/kg chất khô) trong dịch thủy phân ở ngày thủy phân thứ 10 . 35 5. Ảnh hưởng của phân bón lên chiều cao cây rau hẹ . 36 6. Ảnh hưởng của phân bón lên trọng lượng tươi cây rau hẹ sau khi thu hoạch . 36 7. Hàm lượng nitrat trong cây rau hẹ .39 8. Hiệu quả kinh tế sử dụng các loại phân khác bón cây hẹ . 39 vi Chương 5 Kết luận và đề nghị 43 1. Kết luận 41 2. Đề nghị .42 Tài liệu tham khảo . 43 Phụ chương A .xiii Phụ chương B . xxi Phụ chương C . xxxiv vii Danh sách bảng Bảng 1: Một số phân bón nguồn gốc động vật……………………………………11 Bảng 2: Mức giới hạn tối đa cho phép hàm lượng Nitrat (mg/kg tươi) trong đơn vị sản phẩm tươi. .13 Bảng 3: Thành phần lý hóa than bùn .14 Bảng 4: Tỷ lệ các thành phần có trong nguyên liệu phụ phẩm cá tra xử lí nhiệt(%) .15 Bảng 5: Thành phần hóa học của hỗn hợp phụ phẩm cá tra và nước đã tách xương và tạp chất (%) . 26 Bảng 6: Trung bình mật số vi khuẩn thủy phân protein ở các nghiệm thức theo thời gian thủy phân 27 Bảng 7: Trung bình mật số vi khuẩn thủy phân protein ở các nghiệm thức theo thời gian thủy phân 28 Bảng 8: Trung bình mật số vi khuẩn thủy phân protein ở các nghiệm thức theo thời gian thủy phân 29 Bảng 9: Hàm lượng đạm amin (g/kg chất khô) trong dịch thủy phân chịu tác động bởi muối theo thời gian .32 Bảng 10: Hàm lượng đạm amin (g/kg chất khô) trong dịch thủy phân chịu tác động bởi pH theo thời gian 32 Bảng 11: Hàm lượng đạm amin (g/kg chất khô) trong dịch thủy phân chịu tác động bởi vi khuẩn theo thời gian 33 Bảng 12: Ảnh hưởng phân bón lên chiều cao của rau hẹ với các loại phân bón khác nhau .36 Bảng 13: Ảnh hưởng của phân bón lên trọng lượng tươi của rau hẹ sau thu hoạch so với các loại phân khác (cm) . 37 Bảng 14: Ảnh hưởng của bón phân đến hàm lượng Nitrate trên cây hẹ (mg/ kg tươi) .39 viii Danh sách hình Hình 1: Phụ phẩm cá tra đã được xử lí nhiệt và tách béo .16 Hình 2: Chế phẩm vi khuẩn Bacillus subtilis 16 Hình 3: Quy trình sản xuất dự kiến 17 Hình 4: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1 18 Hình 5: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2 20 Hình 6: Dãy số pha loãng theo số thập phân 22 Hình 7: Phương pháp đếm vi sinh vật trên đĩa petri 23 Hình 8: Chuẩn bị đất trồng hẹ 23 Hình 9: Hẹ mới trồng .23 Hình 10: Phân bón lá dịch đạm thủy phân .23 Hình 11: Phân bón lá HVP 601S bội thu vàng…… .…………….23 Hình 12 : Phân bón dạng viên dịch đạm thủy phân ………………………24 Hình 13 : Phân bón HVP Organic… .…………………………… .…………….24 Hình 14 : Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hưởng phân đến phát triển cây hẹ .… .25 Hình 15: Đồ thị mặt đáp ứng mật số vi khuẩn thủy phân theo vi khuẩn ( X) và pH ( Y) và muối ở mức 7% .30 Hình 16: Đồ thị đường mức mật số vi khuẩn thủy phân theo vi khuẩn ( X) và pH ( Y) và muối ở mức 7% .30 Hình 17: Đồ thị mặt đáp ứng mật số vi khuẩn hiếu khí theo pH(X) và muối ( X) vi khuẩn 1,5% 31 Hình 18: Đồ thị đường mức mật số vi khuẩn hiếu khí theo pH(X) và muối ( X) vi khuẩn 1,5% .31 Hình 19: Đồ thị mặt đáp ứng đạm amin theo pH (X), vi khuẩn (Y) và muối ở mức bổ sung 7 % .34 Hình 20: Đồ thị đường mức đạm amin theo pH (X), vi khuẩn (Y) và muối ở mức bổ sung 7 % .34 Hình 21: Đồ thị mặt đáp ứng đạm ammoniac theo muối (X), vi khuẩn (Y) và pH(5,2)…………………………………………… .…………………………… 35 Hình 22: Đồ thị đường mức đạm ammoniac theo muối (X), vi khuẩn (Y) và pH(5,2)…………………………………… …………………………………… .35 ix [...]... với sự tham gia của vi khuẩn Bacillus subtilis Thử nghiệm công thức phối chế phân hữu cơ sinh học bón cho hẹ dưới dạng lỏng và vi n 3 Nội dung nghiên cứu Ứng dụng vi khuẩn Bacillus subtilis để thủy phân phụ phẩm cá tra Khảo sát các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân của vi khuẩn như pH, nồng độ muối cần thiết cho quá trình thủy phân Xây dựng qui trình thủy phân phụ phẩm cá tra có thể áp dụng... thăm dò thủy phân phụ phẩm cá tra bằng vi khuẩn Bacillus subtilis cho hiệu suất thủy phân tương đối cao Ngoài ra còn đáp ứng nhu cầu chuyển dịch cơ cấu cây trồng theo hướng sản xuất sạch, an toàn cho người tiêu dùng thì phải sử dụng phân hữu cơ sinh học, đồng thời nâng cao vai trò ứng dụng công nghệ sinh học trong sản xuất Đề tài " Thủy phân phụ phẩm cá tra bằng vi khuẩn Bacillus subtilis làm phân bón... xuất dược phẩm, dầu sinh học, bột cá surimi và bột nêm (An Giang, 2006) Từ thực tế trên nhằm tận dụng và đa dạng hóa sản phẩm chế biến từ nguồn phụ phẩm cá tra (Pangasius hypophthalmus) của các nhà máy chế biến thủy sản An Giang ngoài các sản phẩm như: bột cá, chế biến dầu sinh học…chúng ta cũng có thể thủy phân phụ phẩm này tạo dịch đạm (protein hydrolysate) theo phương pháp sinh học Bằng cách sử dụng... đạt 1.000.000 tấn thì các nhà máy chế biến phải thải ra thị trường hơn 600.000 tấn phụ phẩm cá tra Với nguồn phụ phẩm hàng trăm tấn như vậy nếu không có cách giải quyết ổn thỏa số lượng phụ phẩm khổng lồ của các doanh nghiệp chế biến thì chẳn mấy chốc cả Đồng Bằng Sông Cửu Long sẽ bị ô nhiễm nghiêm trọng Thực tế khoảng 5 năm trở lại đây phụ phẩm cá tra (đầu, xương sống, ruột, kỳ vi ) được tận dụng tối... biến thủy sản đông lạnh số 10 – Thành phố Đà Nẵng bằng phương pháp thủy phân kết hợp, thủy phân bằng enzyme trước, thủy phân bằng acid sau Trong đó, sử dụng chế phẩm enzyme protease từ vi khuẩn Bacillus subtilis C10 do Đại học Bách Khoa Đà Nẵng cung cấp (chủng vi khuẩn này đã được xác định đặc tính và định tên tại Bỉ) Kết quả với điều kiện thủy phân bằng enzyme: tỷ lệ muối 3%, tỷ lệ dịch chiết enzyme... bổ sung muối một đợt với mục đích hạn chế sự xâm nhập vi khuẩn tạp, đồng thời duy trì mật số vi khuẩn Bacillus subtilis và tăng khả năng hoạt động của enzyme thủy phân protein Vi c cho muối một lần quyết định đến thời gian và hiệu suất thủy phân protein của phụ phẩm cá tra, pH của hỗn hợp dịch thủy phân ở điều kiện tự nhiên Kết thúc quá trình thủy phân khi đạm amin không còn tăng nữa, 7 ngày lấy mẫu... kiện thủy phân bằng acid: tỷ lệ muối 3%, nhiệt độ thủy phân 900C, thể tích HCl 7N là 20%, trung hòa bằng Na2CO3 20% cho hiệu quả thủy phân cao Dịch đạm thu được có hàm lượng đạm tổng số 39g/l, đạm amin 21,6 g/l, đạm amoniac 3,95g/l Theo Min-Tian Gao và cs (2005) thủy phân phụ phẩm cá gồm đầu và xương cá đã được xử lí sơ bộ với nước ở 1210C trong 20 phút bằng dung dịch acid được pha loãng và pH dịch thủy. .. còn ở nhiệt độ cao thì tác dụng thủy phân nhanh hơn tác dụng thẩm thấu của muối, vì thế cá sẽ bị thối rữa Nồng độ của nước muối đạt đến 20% thì quá trình thủy phân của cá diễn ra rất chậm Nhưng cũng có loại vi khuẩn phát triển được trong nước muối bão hòa: loại đó gọi là vi khuẩn ưa muối” Người ta chia nhóm vi khuẩn chịu mặn ra làm hai loại: Vi khuẩn hiếu muối: là vi khuẩn có thể phát triển được ở... dụng lượng vi khuẩn lớn hơn thì mức độ thủy phân cao hơn (Phan Thiên Tùng, 2006 trích trong Nguyễn Thị Xuân Dung, 2005) 8.2.8 Ảnh hưởng của bản thân nguyên liệu Thủy phân hai loại cá gồm cá béo và cá không béo có nhiều mỡ và không mỡ bằng enzyme thủy phân là papain được bổ sung 5% so với lượng cá Kết quả là các loại cá không hoặc ít béo đã cho hàm lượng protein trong nước bổi cao hơn so với cá có mỡ... sinh khối vi sinh vật Để có chế phẩm tốt người ta quan tâm đến chất lượng nguyên liệu và sự thuần khiết của chủng vi sinh vật đưa vào thủy phân nguyên liệu Vi c thủy phân sẽ diễn ra nhanh hơn nếu phân lập được giống vi sinh vật thuần Khi bón vào đất thì các vi sinh vật tiếp tục phân hủy chất hữu cơ trong đất 10 Vi c sử dụng phân hữu cơ sinh học có hai quá trình lợi dụng hoạt động sống của vi sinh vật: . trường ” Thủy phân phụ phẩm cá tra (Basa) bằng vi khuẩn Bacillus subtilis làm phân bón cho cây hẹ”. Chân thành cảm ơn các đồng nghiệp, cán bộ công nhân vi n. subtilis, kết quả thí nghiệm thăm dò thủy phân phụ phẩm cá tra bằng vi khuẩn Bacillus subtilis cho hiệu suất thủy phân tương đối cao. Ngoài ra còn đáp