Phân lập, tuyển chọn và ứng dụng vi khuẩn phân giải keratin trong chăn nuôi (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ Chuyên ngành: VI SINH VẬT HỌC Mã ngành: 62 42 01 07 QUÁCH THỊ THANH TÂM PHÂN LẬP, TUYỂN CHỌN VÀ ỨNG DỤNG VI KHUẨN PHÂN GIẢI KERATIN TRONG CHĂN NUÔI Cần Thơ- 2017 CÔNG TRÌNH ĐƢỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ Người hướng dẫn khoa học: TS BÙI THỊ MINH DIỆU PGS.TS NGUYỄN NHỰT XUÂN DUNG Luận án bảo vệ trước hội đồng chấm luận án tiến sĩ cấp trường Họp tại:……………………………………, Trường Đại học Cần Thơ Vào lúc … … ngày … tháng … năm … Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Có thể tìm hiểu luận án thƣ viện: Trung tâm Học liệu, Trường Đại học Cần Thơ Thư viện Quốc gia Việt Nam DANH MỤC LIỆT KÊ CÁC BÀI BÁO ĐÃ CÔNG BỐ Các báo đăng tạp chí: Quách Th Thanh Tâm, B i Th Minh Diệu 2015 Ph n lập tuyển chọn vi huẩn có ph n h y l ng gi s c – l ng gi cầm t l m gi s c b huyện T m Bình, Long H V ng Liêm t nh V nh Long Tạp ch Khoa học Trường Đại học Cần Thơ ISSN: 1859 - 2333 số 41b 2015 Trang 1- 11 Tam Quach Thi Thanh, Tham Nguyên Thi Hong, Dieu Bui Thi Minh 2014 Isolation and Selection of Feather-Degrading Aerobic Bacteria from Poultry Processing Plants in Mekong Delta of Vietnam”, Nova Explore Publications, Nova Journal of Medical and Biological Sciences, PII: S2292793X1400028-2, Vol 2(6), 2014: 1-8 Online ISSN: 2292-793X Quách Th Thanh Tâm, B i Th Minh Diệu, Nguyễn Th Cẩm Nhung Nguyễn Nhựt Xuân Dung (2017) Ảnh hƣ ng c việc b sung bột l ng v sinh học hẩu phần lên sinh trƣ ng quày thịt c gà thả vƣờn , Tạp ch Khoa học Kỹ thuật chăn nuôi ISSN: 1859-476X số 219 tháng 5/2017 Trang 30 - 37 Chƣơng I GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết c luận án Lông gia súc-gia cầm phế phẩm tạo với khối lượng lớn t chăn nuôi giết m gia súc-gia cầm Với thành phần ch nh keratin (90%), lông khó phân hủy gây ảnh hưởng xấu đến môi trường S dụng vi khuẩn đ phân hủy nguồn chất thải hướng mới, v a có th giải vấn đề ô nhiễm môi trường lại v a tận dụng phế phẩm đ b sung vào thức ăn chăn nuôi ho c làm phân bón sinh học Ở Việt Nam, năm gần có vài nghiên cứu số loài vi sinh vật có khả phân hủy lông t số v ng đất khác ph a Bắc Việt Nam-v ng kh hậu khác biệt với miền Nam Những nghiên cứu giai đoạn khảo sát đ c tính chủng vi sinh vật phân lập được, chưa thấy có công bố ứng dụng vi sinh vật Hơn nữa, miền Nam Việt Nam chiếm ưu nước phát tri n chăn nuôi Điều kéo theo số lượng lông gia súc-gia cầm thải lớn, đồng thời nhu cầu thực phẩm b sung đạm cho vật nuôi cao Xuất phát t thực tế trên, đề tài Ph n lập, tuyển chọn ứng dụng vi huẩn ph n giải er tin chăn nuôi” tiến hành 1.2 Mục tiêu c luận án Luận án tiến hành nhằm đạt mục tiêu: Tuy n chọn đ nh danh số chủng vi khuẩn có khả phân hủy hiệu lông gia súc, gia cầm t sở giết m gia súc, gia cầm v ng ĐBSCL Thiết kế quy trình nuôi cấy th ch hợp cho số chủng vi khuẩn n chọn có khả phân giải keratin mạnh Ứng dụng chủng vi khuẩn n chọn đ x lý nguồn chất thải lông gia cầm nhằm tạo thành thức ăn b sung protein cho ngành chăn nuôi 1.3 Những đóng góp c luận án Là nghiên cứu ĐBSCL có t nh hệ thống vi khuẩn phân giải keratin chất thải lông gia súc gia cầm, bao gồm khâu phân lập, n chọn, đ nh danh, đánh giá khả phân giải keratin, khảo sát điều kiện nuôi cấy tối ưu ứng dụng vào chăn nuôi gà th t thả vườn Quá trình phân lập dựa vào chế trao đ i chất đ c biệt trình tăng trưởng phát tri n vi khuẩn phân giải keratin chất thải lông, cấy chuyền đ sàng lọc n chọn ban đầu nguồn vi khuẩn mong muốn, phương pháp đ phân lập vi khuẩn phân giải keratin Sự kết hợp phương pháp xác đ nh hoạt t nh keratinase, xác đ nh khả phân giải keratin phương pháp tin cậy đ n chọn nguồn vi khuẩn đ a phân giải tốt keratin chất thải lông Thông qua phương pháp kết hợp phương pháp đ nh danh truyền thống Bergey phương pháp sinh học phân t , n chọn đ nh danh 26/429 chủng vi khuẩn đ a có khả phân giải keratin mạnh làm sở cho việc chọn lọc chủng vi khuẩn phân hủy mạnh chất thải lông gia súc gia cầm đ ứng dụng x lý chất thải lông t sở giết m gia súc gia cầm Góp phần làm phong phú b sung sưu tập vi khuẩn có khả phân giải keratin mạnh vào giống Vi sinh vật hữu ch Viện Nghiên cứu Phát tri n CNSH đ phục vụ sản xuất Xác đ nh môi trường nuôi cấy th ch hợp cho chủng vi khuẩn Bacillus megaterium K79 Brevibacillus parabrevis Kr110 đ a có khả phân hủy chất thải lông mạnh v ng ĐBSCL Bước đầu xây dựng thông số ph hợp cho quy trình ứng dụng chủng Bacillus megaterium K79 có khả phân hủy lông gia cầm mạnh giúp x lý tận dụng phế phẩm lông gia cầm thành thức ăn b sung protein cho vật nuôi dạng bột lông sinh học an toàn vi sinh với giá tr dinh dưỡng khả tiêu hóa cao đáp ứng yêu cầu thân thiện với môi trường tốt so với bột lông Meko sản phẩm thương mại) 1.4 Ý ngh thực tiễn ứng dụng c luận án Luận án cung cấp thông tin hữu ch liên quan đến việc quản lý môi trường chất thải lông gia súc gia cầm hiệu Luận án cung cấp thông tin khoa học về: (1) chủng vi khuẩn đ a có khả phân hủy tốt chất thải lông; (2) điều kiện nuôi cấy th ch hợp số chủng vi khuẩn đ a; (3) quy trình tạo bột lông sinh học t lông gia cầm ủ với chủng Bacillus megaterium K79; (4) thành phần dinh dưỡng bột lông sinh học; (5) tiêu sinh trưởng tiêu thân th t chăn nuôi gà thả vườn với bột lông sinh học Đ c biệt, kết nghiên cứu góp phần làm tảng khoa học việc áp dụng công nghệ cao đ sản xuất bột lông sinh học s dụng làm thức ăn b sung đạm cho vật nuôi cá ho c làm phân bón sinh học cho trồng tương lai Nghiên cứu nhiều đóng góp vào việc x lý hữu ch nguồn chất thải lông gây ô nhiễm chăn nuôi, sở giết m tạo môi trường thân thiện Ứng dụng kết nghiên cứu góp phần đưa ngành chăn nuôi vào quy trình sản xuất bền vững theo chu trình k n Chƣơng III VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đề tài thực nội dung: 3.1 Nội dung 1: Khảo sát tình hình chất thải l ng s giết m gi s c gi cầm thành phố Cần Thơ, V nh Long Đ ng Tháp - Thông tin ban đầu khảo sát sở giết m gia súc gia cầm đ a bàn qua trạm thú y - Mẫu phiếu điều tra tạo ghi nhận sở giết m : gồm câu h i thiết kế nhằm phục vụ khảo sát trạng phương pháp x lý chất thải lông sở giết m gia súc gia cầm về: số lượng, cách x lý chất thải lông sở giết m gia súc gia cầm, T đó, số liệu điều tra x lý đánh giá Đánh giá ết quả: Các phiếu điều tra nhập liệu, phân nhóm, thống kê theo phần mềm Microsoft Excel lập bi u bảng hay bi u đồ so sánh đ đánh giá trạng chất thải lông t sở giết m gia súc gia cầm đ a bàn 3.2 Nội dung 2: Ph n lập, tuyển chọn nhận diện vi huẩn hiếu hí ph n giải er tin mạnh t chất thải chăn nu i chế biến gia s c, gi cầm 3.2.1 Mẫu vật Chất thải lông heo, lông gia cầm, mẫu nước, mẫu đất thu t sở giết m gia súc gia cầm tỉnh ĐBSCL thành phố Cần Thơ, Vĩnh Long Đồng Tháp 3.2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu Nội dung gồm th nghiệm: 3.2.2.1 Thí nghiệm 1: Ph n lập, tuyển chọn nhận diện số ch ng vi huẩn có ph n giải er tin t chất thải chăn nu i chế biến gi cầm Cách lấy mẫu: Việc thu mẫu tiến hành 14 sở giết m gia cầm tỉnh ĐBSCL thành phố Cần Thơ, Vĩnh Long Đồng Tháp M i sở tiến hành thu mẫu: mẫu nước, mẫu lông phân hủy mẫu đất, t ng cộng 42 mẫu Mẫu lông: lấy khoảng 10 g mẫu lông phân hủy đất sở giết m Mẫu đất: đào sâu khoảng 20 cm sở giết m chuồng nuôi gia cầm, lấy khoảng 10 g mẫu Mẫu nước: lấy 10 mL nước nơi nước tĩnh, đọng lại ho c hố chứa nước thải Cách ph n lập ch ng vi huẩn có ph n giải er tin Các chủng vi khuẩn có khả phân giải keratin cần phân lập tăng sinh khối phân lập môi trường phân lập t mẫu đất, nước, lông thu sở giết m theo phương pháp Nguyễn Huy Hoàng ctv.( 2010) Tuyển chọn ch ng vi huẩn ph n h y mạnh l ng gi cầm Bố trí thí nghiệm: Th nghiệm bố tr hoàn toàn ngẫu nhiên với nhân tố th nghiệm chủng vi khuẩn phân lập Th nghiệm thực với lần l p lại Cách thực theo phương pháp Nguyễn Huy Hoàng ctv.(2010) Chỉ tiêu theo dõi: - Đánh giá hoạt t nh enzyme keratinase thải chưa hoàn chỉnh chưa có hệ thống trữ lạnh, có sở giết m gia cầm lớn có x lý với hầm biogas Cách x lý chất thải lông gia súc, gia cầm sở giết m thành phố Cần Thơ, Vĩnh Long Đồng Tháp khác chưa đưa vào hệ thống đ nh Trong đó, số sở có lượng lông bán (23/148 chiếm 16%, số sở có lượng lông d ng cho trồng (20/148 chiếm 14%, sở giết m lại có cách x lý lông thải cách đốt, đ sông, rác chiếm 70% Với công suất giết m 3289 gia súc 18.590 gia cầm m i ngày 148 sở giết m thành phố Cần Thơ, Vĩnh Long Đồng Tháp tương ứng có 1,6 chất thải lông hàng ngày Tóm lại, chất thải lông x lý sở giết m thành phố Cần Thơ, Vĩnh Long, Đồng Tháp chủ yếu hình thức bán ho c đưa vào bãi rác, đốt, tuôn xuống mương ho c sông ho c đưa vào vườn ăn trái Qua điều tra cho thấy sở chưa có biện pháp x lý triệt đ nguồn chất thải lông gia súc, gia cầm bán ho c thải môi trường Do đó, cần có biện pháp x lý hiệu quả, giảm ô nhiễm môi trường Tình hình cho thấy việc nghiên cứu phương pháp vi sinh vật đ x lý tận dụng chất thải lông gia súc, lông gia cầm cần thiết 4.2 Nội dung 2: Ph n lập, tuyển chọn nhận diện vi huẩn hiếu hí ph n giải er tin mạnh t chất thải chăn nu i chế biến gi s c, gi cầm 4.2.1 Kết ph n lập, tuyển chọn nhận diện số ch ng vi huẩn có ph n giải er tin c l ng gi cầm t chất thải chăn nu i chế biến gi cầm 4.2.1.1 Kết ph n lập Kết phân lập 115 chủng vi khuẩn t 14 mẫu đất, 14 mẫu nước, 14 mẫu lông thu thập sở giết m gia cầm Cần Thơ, Vĩnh Long Đồng Tháp Trong đó, 54 chủng vi khuẩn phân lập t mẫu đất chiếm 47%), 33 chủng vi khuẩn phân lập t mẫu lông chiếm 28,70% 28 chủng vi khuẩn lại chiếm 24,30%) phân lập t mẫu nước Các chủng vi khuẩn tạm đ t tên Kx với K x ký hiệu chủng vi khuẩn số thứ tự chủng vi khuẩn phân lập 13 Khuẩn lạc 115 chủng vi khuẩn phân giải keratin lông gia cầm phân lập có đường k nh thay đ i t 0,5 mm đến 6,0 mm đa dạng hình dạng, màu sắc, độ n i, dạng bìa, bề m t Tuy nhiên, phần lớn khuẩn lạc có màu trắng đục, chiếm 43,48% Đa số khuẩn lạc có dạng tròn, chiếm 77,39% Về độ n i, khuẩn lạc xuất dạng độ n i dạng mô nhiều với 63,48% Các khuẩn lạc có dạng bìa với dạng bìa nguyên chiếm phần lớn, 69,57% Bề m t khuẩn lạc có hai loại ướt khô, đa số khuẩn lạc có bề m t ướt, chiếm 55,65% Các khuẩn lạc tách ròng phương pháp cấy ria trữ ống môi trường thạch nghiêng 4oC 4.2.1.2 Hoạt tính enzyme er tin se c 115 ch ng VK ph n giải er tin l ng gi cầm Chủng K73 cho hoạt t nh cao 139,45 U/mL khác biệt có ý nghĩa thống kê mức 5% so với tất chủng vi khuẩn khác Chủng K60 có hoạt t nh thấp nhất, khác biệt có ý nghĩa thống kê mức 5% thấp khoảng 93 lần so với chủng vi khuẩn cho hoạt t nh cao chủng K73 4.2.1.3 Tuyển chọn vi huẩn có ph n giải er tin c l ng gia cầm t chất thải chăn nu i chế biến gi cầm Khả phân hủy bột lông gia cầm th khối lượng giảm bột lông nghiệm thức trước sau nuôi cấy giảm t 20,87% đến 84,31% Điều chứng t t lệ lớn bột lông gia cầm b phân hủy chủng vi khuẩn phân lập hòa tan vào dung d ch Chủng K79 cho kết phân hủy tốt số chủng phân lập với 84,31% lượng bột lông gia cầm b phân hủy sau tuần nuôi lắc khác biệt có ý nghĩa thống kê mức 5% so với chủng lại T lệ phân hủy bột lông gia cầm thấp 20,87% chủng K56, cao khác biệt có ý nghĩa thống kê P