Tái sử dụng nguồn thức ăn thừa để sản xuất phân bón lá

HCM để tái chế thành sản phẩm phân bón hữu cơ sinh học phục vụ nông nghiệp, góp phần tái sử dụng các phế phụ phẩm hữu cơ, tăng cường khả năng tái chế rác thải, hạn chế ô nhiễm môi trường

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM

-

BÙI THỊ XUÂN THU

TÁI SỬ DỤNG NGUỒN THỨC ĂN THỪA

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM

-

BÙI THỊ XUÂN THU

TÁI SỬ DỤNG NGUỒN THỨC ĂN THỪA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS NGUYỄN THỊ HAI

Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Công nghệ TP HCM ngày15 tháng 09 năm 2017

Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm:

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ)

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: BÙI THỊ XUÂN THU Giới tính: NỮ

Ngày, tháng, năm sinh: 16/08/1988 Nơi sinh: PHÚ YÊN

I- Tên đề tài:

Tái sử dụng nguồn cơm thừa để sản xuất phân bón lá

II- Nhiệm vụ và nội dung:

 Nhiệm vụ:Sử dụng nguồn thức ăn thừa từ các nhà hàng và dịch vụ ăn uống để sản xuất phân bón lá

 Nội dung:

- Nội dung 1: Đánh giá tiềm năng rác thải hữu cơ thức ăn thừa tại một số nhà

hàng dịch vụ ăn uống tại thành phố HCM

- Nội dung 2: Kiểm tra và đánh giá lại độ thuần của các chủng Bacillus subtilis

BDH4 và Lactobacillus L2

- Nội dung 3: Đánh giá ảnh hưởng tỷ lệ phối trộn của chủng vi sinh vật Bacillus

subtilis và Lactobacillus

- Nội dung 4:Đánh giá hiệu quả của phân bón trên cây rau muống

III- Ngày giao nhiệm vụ:30/08/2016

IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 15/09/2017

V- Cán bộ hướng dẫn: TS Nguyễn Thị Hai

TS Nguyễn Thị Hai

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôidưới sự hướng dẫn của cô TS Nguyễn Thị Hai, khoa Công nghệ sinh học – Thực phẩm – Môi trường, Trường Đại học Công Nghệ TP Hồ Chí Minh Các số liệu, kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khácngoài đồ án tốt nghiệp của Hồ Thị Thảo Ly

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về luận văn của mình

TP HCM, ngày 15 tháng 09 năm 2017

Học viên thực hiện Luận văn

Bùi Thị Xuân Thu

LỜI CÁM ƠN

Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và thực hiện luận văn tốt nghiệp tại Trường ĐH Công Nghệ TP HCM, em đã nhận được nhiều sự quan tâm giúp đỡ từ quý Thầy Cô, gia đình và bạn bè

Để hoàn thành được luận văn tốt nghiệp này, lời đầu tiên em xin được chân thành gửi lời cảm ơn đến Trường Đại học Công Nghệ TP HCM đã tạo điều kiện cho em được thực hiện luận văn tại phòng thí nghiệm của trường

Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời tri ân chân thành đến Cô TS Nguyễn Thị Hai, Cô đã động viên, tận tình hướng dẫn và chỉ bảo em trong suốt thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp

Em cũng xin được gửi lời cảm ơn đến quý Thầy, Cô khoa Công nghệ sinh học – Thực phẩm – Môi trường đã giúp em trong suốt thời gian em thực hiện luận văn

Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình đã luôn chăm sóc, tạo điều kiện cho em đến trường theo đuổi ước mơ và thường xuyên khích lệ, động viên em trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn

Em xin cảm ơn đến các bạn trong phòng thí nghiệm – những người bạn luôn sát cánh và giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện luận văn

Cuối cùng, em xin cảm ơn các Thầy, Cô trong Hội đồng phản biện đã dành thời gian đọc và nhận xét luận văn này Em xin gửi đến quý Thầy, Cô lời chúc sức khỏe

Em xin chân thành cảm ơn!

TP HCM, ngày 15 tháng 09 năm 2017

Học viên thực hiện Luận văn

Bùi Thị Xuân Thu

TÓM TẮT

Luận văn “Tái sử dụng thức ăn thừa để sản xuất phân bón lá” được thực

hiện từ tháng 11 năm 2016 đến tháng 6 năm 2017 tại trường Đại học Công nghệ thành phố Hồ Chí Minh Kết quả khảo sát của đề tài cho thấy, mỗi ngày có khoảng

từ 40 – 150 kg thức ăn thừa được thả ra từ mỗi nhà hàng Chỉ dưới 30% thức ăn thừa được thu gom để chăn nuôi và lượng còn lại là bỏ theo rác thải Mục tiêu của

đồ án là tận dụng nguồn thức ăn thừa để sản xuất phân bón lá Kết quả nghiên cứu cho thấy, thức ăn thừa có độ ẩm cao (79, 39%), tỷ lệ C/N là 30,43, pH = 6, 3 thích

hợp cho việc sản xuất phân bón lá Sử dụng vi khuẩn Bacillus subtilis hoặc phối trộn Bacillus và Lactobacillus với tỷ lệ 1:1 cho kết thủy phân thức ăn thừa tốt hơn

không bổ sung và bổ sung chế phẩm Emina Dịch thủy phân ở công thức bổ sung

Bacillus subtilis cũng như công thức phối trộn Bacillus subtilis và Lactobacillus theo tỷ lệ 1:1 không bị nhiễm Salmonella và coliform đáp ứng yêu cầu của phân bón hữu cơ Sản phẩm phân bón từ cơm thừa có khả năng kích thích sự nẩy mầm của

hạt và sự tăng trưởng của cây trồng

ABSTRACT

The thesis ”Reuse of food waste for producing foliar fertilizer”” has been

carried out from November 2016 to July 2017 in Hutech lab The result showed that, from 40 to 150 kg food waste per one restaurant is produced in every day in

Ho Chi Minh City Less than 30% of that is reused for livestock feed and more than 70% of food waste is sent to landfill The aim of the research is to produce foliar

organic fertilizer from food waste by using unharmful bacteria (Bacillus subtilis and lactobacillus) fermentation Food waste has high percentage ofmoisture (> 79.39%)

and C: Nratiois 30.43 which is suitable for producing of foliar fertilizer Anaerobic

fermentation of food waste with Bacillus subtilis and Lactobacillus showedeffect in both N total and N formol The addition of Bacillus subtilisBDH4 or addition of Bacillus subtilis/Lactobacillus with ratio of 1:1 showed in both N total and N

formol higher than without addition of Bacteria and addition of Emina (commercial

product) The addition of Bacillus subtilis BDH4 of 10% (v/w) or 10% of Bacillus subtilis BDH4/lactobacillus with ratio of 1:1 showed both total Nitrogen and formol

nitrogen that are higher than other ratio Their fermented solution showed no

Salmonella and Coliform that satisfy the standards of organic fertilier This fertilizer

enhanced the seed germination and plant growth

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CÁM ƠN ii

TÓM TẮT iii

ABSTRACT iv

MỤC LỤC v

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT viii

DANH MỤC CÁC BẢNG ix

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH x

PHẦN MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1 TỔNG QUAN VỀ RÁC THẢI HỮU CƠ TỪ THỨC ĂN THỪA 4

1.1.1 Khái niệm rác thải hữu cơ 4

1.1.2 Nguồn gốc phát sinh rác thải hữu cơ 4

1.1.3 Đặc điểm của rác thải hữu cơ 4

1.1.4 Rác thải là cơm thừa 4

1.2 CÁC NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG THỨC ĂN THỪA 5

1.2.1 Tổng quan về phân bón lá 5

1.2.2 Tổng quan về phân bón vi sinh 8

1.2.3 Lịch sử phát triển Bacillus subtilis 14

1.2.4 Phânloại 15

1.2.5 Đặc điểm của Bacillus subtilis 16

1.3 TỔNG QUAN VỀ VI KHUẨN LACTOBACILLUS SPP 26

1.3.1 Lịch sử nghiên cứu về Lactobacillus spp 26

1.3.2 Phân loại Lactobacillus spp 26

1.3.3 Đặc điểm phân bố 27

1.3.4 Đặc điểm hình thái của vi khuẩn Lactobacillus spp 27

1.3.5 Đặc điểm sinh trưởng của vi khuẩn Lactobacillus spp 28

1.3.6 Nhu cầu dinh dưỡng của vi khuẩn Lactobacillus spp 28

1.3.7 Đặc điểm sinh hóa của vi khuẩn Lactobacillus spp 33

1.3.8 Khả năng phân giải protein của vi khuẩn Lactobacillus spp 33

1.3.9 Khả năng sinh ra các chất kháng khuẩn và đối kháng với các vi khuẩn gây bệnh 33

1.3.10 Tình hình nghiên cứu sử dụng Lactobacillus bổ sung vào chế phẩm phân bón vi sinh hữu cơ trong nông nghiệp 34

1.4 TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH LÊN MEN 34

1.4.1 Khái niệm 34

1.4.2 Phân loại sản phẩm lên men: 35

1.4.3 Các vi sinh vật tham gia trong quá trình lên men: 35

1.4.4 Quá trình lên men ở phòng thí nghiệm 37

1.5 TỔNG QUAN VỀ ĐẠM TỔNG 38

1.6 TỔNG QUAN VỀ AMINO ACID 38

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 40

2.1 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU 40

2.1.1 Địa điểm nghiên cứu 40

2.1.2 Thời gian nghiên cứu 40

2.2 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU 40

2.2.1 Nguồn mẫu 40

2.2.2 Dụng cụ và thiết bị 41

2.2.3 Hóa chất và môi trường 41

2.3 BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM 45

2.3.1 Bố trí thí nghiệm chung 45

2.3.2 Bố trí thí nghiệm chi tiết 46

2.3.3 Tiến hành thí nghiệm 64

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 73

3.1 Tình hình thức ăn thừa tại thành phố Hồ Chí Minh 73

3.2 Đặc điểm của nguồn thức ăn thừa 74

3.3 Làm thuần các chủng vi sinh vật 75

3.4 Xác định tỷ lệ vi khuẩn Bacillus subtilis và Lactobacillus thích hợp để tăng cường quá trình phân hủy thức ăn thừa tạo phân bón 77

3.5 Đánh giá mức độ nhiễm Coliform và Salmonella của dịch thủy phân ở các công thức 82

3.6 Sự hiện diện của vi khuẩn Coliform 82

3.7 Sự hiện diện của vi khuẩn Salmonella 84

3.8 Hiệu quả của phân bón hữu cơ vi sinh vật từ thức ăn thừa đến sinh trưởng của thực vật 90

3.8.1 Ảnh hưởng của chế phẩm đến khả năng nảy mầm của đậu xanh 90

3.8.2 Ảnh hưởng của dịch thủy phân từ thức ăn thừa đến sinh trưởng của cây ra muống 91

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 93

Kết luận 93

Đề nghị 93

TÀI LIỆU THAM KHẢO 94

PHỤ LỤC

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

RV Rappaport – Vassiliadis soya peptone

BGBL Brilliant green bile lactose borth

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Các thử nghiệm sinh hóa của Bacillus subtilis 19

Bảng 1.2: Một số loại enzyme do Bacillus subtilis sinh tổng hợp, đặc tính và phản ứng thủy phân 23

Bảng 2.1: Biểu hiện đặc trưng của Salmonella trong test sinh hóa 63

Bảng 2.2: Tỷ lệ phối trộn sinh khối vi sinh vật 64

Bảng 2.3: Tỷ lệ pha loãng chế phẩm phun thử trên đậu xanh 67

Bảng 2.4: Bố trí thí nghiệm đánh gia ảnh hưởng của phân bón từ thức ăn thừa đến sinh trưởng của cây rau muống 70

Bảng 3.1: Tình hình thức ăn thừa thải ra tại một số nhà hàng ở thành phố Hồ Chí Minh 74

Bảng 3.2: Đặc điểm nguyên liệu đầu vào 75

Bảng 3.3: Hàm lượng N tổng số trong dịch thủy phân ở các công thức 78

Bảng 3.4: Hàm lượng N formol (%) trong dịch thủy phân ở các công thức 80

Bảng 3.5: Hàm lượng N tổng số và N formol ở từng công thức sau ngày 30 bổ sung chế phẩm 81

Bảng 3.6: Sự xuất hiện khuẩn lạc trên môi trường nuôi cấy 82

Bảng 3.7: Sự hiện diện của khuẩn lạc nghi Salmonella trên môi trường XLD 84

Bảng 3.8: Kết quả thử nghiệm sinh hóa của các công thức có sự xuất hiện khuẩn lạc 90

Bảng 3.9: Ảnh hưởng của dịch thủy phân từ thức ăn thừa đến sinh trưởng của cây rau muống 92

Bảng 3.10: Chất lượng của phân bón dạng ỏng từ sự lên men thức ăn thừa 92

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Tế bào Bacillus subtilis 15

Hình 1.2: Hình thái vi khuẩn Bacillus subtilis 17

Hình 1.3: Bào tử vi khuẩn Bacillus subtilis 17

Hình 1.4: Tế bào Lactosebacilus 27

Hình 1.5: Hình dạng tế bào của một số chủng vi khuẩnLactobacillus 28

Hình 2.1: Quy trình nhân giống chủng vi sinh vật 44

Hình 2.2: Sơ đồ quy trình tạo chế phẩm phân bón lá 45

Hình 2.3: Tủ sấy mẫu 47

Hình 2.4: Bình hút ẩm 48

Hình 2.5: Sơ đồ xác định độ tro tổng 50

Hình 2.6: Sơ đồ quy trình xác định nitơ tổng số bằng thực nghiệm 53

Hình 2.7: Dung dịch formol 55

Hình 2.8: Mẫu trắng 56

Hình 2.9: Mẫu thật 56

Hình 2.10: Sơ đồ quy trình định lượng coliform 58

Hình 2.11: Sơ đồ quy trình định lượng Salmonella 61

Hình 2.12: Mẫu đậu xanh được thu lấy 66

Hình 2.13: Sơ đồ khảo sát độ nảy mầm sau khi phun chế phẩm 68

Hình 2.14: Khảo sát tỷ lệ nảy mầm hạt đậu xanh 69

Hình 2.15: Rau muống trước khi phun dịch thủy phân 71

Hình 2.16: Rau muống sau khi phun dịch thủy phân 72

Hình 3.1: Khuẩn lạc của chủng Bacillus subtilis BDH4 75

Hình 3.2: Kết quả nhuộm gram của chủng BDH4 76

Hình 3.3: Kết quả nhuộm bào tử của chủng BDH4 76

Hình 3.4: Hình thái khuẩn lạc và hình thái tế bào của chủng Lactobacillus L2 nhuộm Gram trên kính hiển vi x100 77

Hình 3.5: Hàm lượng N formol trong dịch thủy phân ở các công thức 80

Hình 3.6: Khuẩn lạc nghi ngờ là coliform ở CT ĐC 83

Hình 3.7: Khuẩn lạc nghi ngờ là coliform ở CT2 83

Hình 3.8: Khuẩn lạc nghi ngờ là coliform ở CT3 83

Hình 3.9: Tạo khí trong ống durham ở lần lượt các công thức ĐC, CT2, CT3 84

Hình 3.10: Kết quả nuôi ủ khuẩn lạc trên môi trường XLD 85

Hình 3.11: Kết quả nuôi ủ khuẩn lạc trên môi trường TSA ở CT ĐC 86

Hình 3.12: Kết quả nuôi ủ khuẩn lạc trên môi trường TSA ở CT2 86

Hình 3.13: Kết quả nuôi ủ khuẩn lạc trên môi trường CT3 87

Hình 3.14: Kết quả thử nghiệm sinh hóa LDC 87

Hình 3.15: Kết quả thử nghiệm sinh hóa VP 88

Hình 3.16: Kết quả thử nghiệm sinh hóa mannitol 88

Hình 3.17: Kết quả thửu nghiệm sinh hóa urea 89

Hình 3.18: Kết quả thử nghiệm sinh hóa TSI 89

Hình 3.19: Tỷ lệ nảy mầm hạt đậu xanh từng công thức ở độ pha loãng 50 lần 91

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài:

Thức ăn thừa đang là nỗi lo của cả toàn cầu Chỉ tính riêng EU, mỗi năm có khoảng 88 triệu tấn thức ăn thừa (Stoknes et al, 2016) Ở Ấn Độ, mỗi ngày có khoảng 809 tấn thức ăn thừa từ các nhà hàng khách sạn thải ra môi trường (Syeda Azeem et al, 2015) Thức ăn thừa là nguồn vật liệu giàu chất hữu cơ, việc thải bỏ

thức ăn thừa theo rác thải gây ô nhiễm môi trường rất lớn (Zhi-Long Ye et al 2008; Birdieet al, 2014; Jialing Tang et al, 2016) Trên phạm vi toàn cầu, 6-10% khí nhà

kính được sinh ra từ thức ăn thừa (Stoknes et al, 2016) Thức ăn thừa từ các nhà hàng, khách sạn thường có độ ẩm cao không phù hợp để ủ compost (Syeda Azeem

et al, 2015) Theo Syeda Azeem Unnisa (2015), thức ăn thừa là nguồn vật liệu tốt để sản xuất phân bón dạng lỏng Theo tác giả, phân bón lên men từ thức ăn thừa tương đối dễ làm, không chứa độc tố gây hại và cho hiệu quả tốt đối cây trồng Vì vậy, nhiều nghiên cứu trên thế giới đã sử dụng thức ăn để sản xuất phân bón dạng lỏng (Birdieet al, 2014; Stoknes et al, 2016, Tan, 2015) Việc chuyển hóa thức ăn thừa thành phân bón vừa giúp làm giảm ô nhiễm môi trường vừa góp phần tạo ra loại phân bón hữu cơ sử dụng cho sản xuất nông nghiệp sạch đáp ứng xu hướng phát triển của xã hội hiện nay Ỏ Việt Nam, việc sử dụng rác thải nhà bếp để ủ compost được phổ biến rộng rãi nhưng sử dụng thức ăn thừa để tạo phân bón dạng lỏng vẫn chưa được quan tâm Vì vậy, học viên tiến hành nghiên cứu “Tái sử dụng các nguồn thức ăn thừa để sản xuất phân bón lá”

2 Lý do chọn đề tài:

Hằng năm, nước ta phải nhập khẩu phân bón lá từ nước ngoài về để phục vụ trong sản xuất nông nghiệp Trong khi nguồn rác thải hữu cơ trong nước (chủ yếu từ các nhà hàng, khách sạn và các chợ) rất nhiều gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân Việc tận dụng nguồn rác thải này để sản xuất phân bón nhằm hạn chế việc nhập khẩu phân bón và hạn chế nguồn rác thải gây ô nhiễm môi trườngrất cần thiết

3 Mục đích nghiên cứu:

Tận dụng nguồn thức ăn thừa ở các nhà hàng ở TP HCM để tái chế thành sản phẩm phân bón hữu cơ sinh học phục vụ nông nghiệp, góp phần tái sử dụng các phế phụ phẩm hữu cơ, tăng cường khả năng tái chế rác thải, hạn chế ô nhiễm môi trường, bảo vệ sức khỏe cộng đồng và nâng cao chất lượng nông sản

4 Đối tượng nghiên cứu:

Thức ăn thừa và các chủng vi khuẩn Bacillus subtilis và Lactobacillus

5 Phạm vi nghiên cứu:

Thực hiện lên men tạo chế phẩm phân bón lá ở quy mô phòng thí nghiệm (Phòng thí nghiệm tại trường ĐH Kỹ Thuật Công Nghệ TP HCM)

6 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp thu thập thông tin: Thu thập các nguồn tài liệu từ sách, báo,

internet, thư viện, từ các cơ quan, đơn vị có lưu trữ các nguồn tài liệu có liên quan đến đề tài nghiên cứu

Phương pháp thống kê và xử lý số liệu: Kết quả thực nghiệm thu được sẽ được

xử lý nhờ vào các phần mềm tin học như SAS, Excel… và cho ra các bảng biểu, đồ thị, bản vẽ với kết quả nghiên cứu tin cậy và tối ưu

Phương pháp thực nghiệm: Nghiên cứu thực nghiệm từ phòng thí nghiệm có

đủ các dụng cụ, thiết bị thí nghiệm và hóa chất cần thiết

7 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu

+ Xác định được tiềm năng rác thải hữu cơ là thức ăn thừa ở một số khu vực tại thành phố Hồ Chí Minh làm cơ sở cho việc quản lý hiệu quả nguồn rác thải này + Xác định tỷ lệ phối trộn của các vi sinh vật trong phân hủy thức ăn thừa + Xác định hiệu quả của phân bón sản xuất được đến sinh trưởng của một số cây trồng (cụ thể là cây rau muống)

+ Kết quả đề tài là bước đầu cho việc tái sử dụng nguồn thức ăn thừa nhằm làm giảm ô nhiễm môi trường và góp phần tạo ra lượng phân bón hữu cơ, phục vụ cho sản xuất nông nghiệp sạch

8 Tính mới của đề tài:

Sản xuất chế phẩm phân bón lá từ nguồn thức ăn thừa bằng cách sử dụng vi khuẩn thân thiện với môi trường

9 Kết cấu của luận văn

- Phần kết luận và kiến nghị: Nội dung chương tóm lại những kết quả mà luận văn đạt được và đề nghị cho những hướng cần cải thiện thêm trong luận văn

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 TỔNG QUAN VỀ RÁC THẢI HỮU CƠ TỪ THỨC ĂN THỪA

1.1.1 Khái niệm rác thải hữu cơ

Rác thải hữu cơ là loại rác thải có nguồn gốc từ thiên và có thành phần chính

là C, H, O Ngoài 3 thành phần chính này, rác thải hữu cơ còn có thêm các thành phần khác như S, N, P… Nói một cách khái quát, dễ hiểu hơn thì đó là các chất thải được loại bỏ từ nguyên liệu thực phẩm thức ăn thừa, vỏ và hoa quả, bánh kẹo, hoa

lá trang trí trong nhà đã bị héo mà con người không dung được nữa, vứt bỏ vào môi trường sống

1.1.2 Nguồn gốc phát sinh rác thải hữu cơ

Từ các hoạt động sản xuất nông nghiệp: Nguồn chất thải chủ yếu từ các cánh

đồng sau mùa vụ, các trang trại, các vườn cây, Rác thải chủ yếu thực phẩm dư thừa, phân gia súc, rác nông nghiệp, các chất thải ra từ trồng trọt, từ quá trình thu

hoạch sản phẩm, chế biến các sản phẩm nông nghiệp

Từ các động thương mại: Quầy hàng, nhà hàng, chợ, văn phòng cơ quan,

khách sạn, Các nguồn thải có thành phần tương tự như đối với các khu dân cư

Từ khu dân cư: Bao gồm các khu dân cư tập trung, những hộ dân cư tách rời

Nguồn rác thải chủ yếu là: Thực phẩm dư thừa

1.1.3 Đặc điểm của rác thải hữu cơ

Rác hữu cơ dễ phân hủy (thực vật, chất thải động vật, giấy ) có thể đem chế biến thành phân bón, ủ kín phân hủy nhờ vi sinh vật, tạo khí thiên nhiên làm nhiên liệu

1.1.4 Rác thải là cơm thừa

Theo Tan et al (2015) có khoảng 8000 tấn thức ăn thừa và rác nhà bếp phát sinh hàng ngày tại Malaysia Đối với các nước EU, hàng năm có khoảng 88 triệu tấn thức ăn thừa thải ra môi trường Mỗi năm, mỗi người vứt bỏ 95 – 115 kg thức ăn thừa Ở Mỹ, lượng thức ăn thừa chiếm đến 40% sản lượng lương thực sản xuất ra

(Gunder, 2012) Theo Zhi-Long Ye et al (2008) và Jialing Tang et al (2016), trong

thức ăn thừa chứa một lượng lớn tinh bột và cũng khá giàu protein và lipid Việc

vứt bỏ thức ăn thừa ra các bãi rác thải sẽ tạo điều kiện cho các vi sinh vật gây bệnh phát triển và đây cũng chính là nguồn phát sinh khí nhà kính (CH4, CO2) Tính trên phạm vi toàn cầu, thức ăn thừa chiếm 6 – 10% lượng khí nhà kính do con người thải

ra Sử dụng các vi sinh vật để phân hủy thức ăn thừa tạo phân bón dạng lỏng trong điều kiện thiếu oxy giúp giảm lượng khí nhà kính tốt hơn so với ủ compost (Stoknes

et al, 2016)

1.2 CÁC NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG THỨC ĂN THỪA

Việc sử dụng rác thải hữu cơ để ủ phân compost được nhiều tác giả trong vàngoài nước thực hiện và đã được phổ biến rộng rãi cho người dân Mới đây, Hà Thanh Toàn et al (2010) cho biết, phân hủy rác thải bằng biện pháp sinh học trong thùng lên men 10 lít, giúp làm giảm khí thải và rút ngắn thời gian từ 22 ngày xuống còn 18 ngày Tuy nhiên cứu nghiên cứu về sử dụng thức ăn vẫn còn hạn chế Trong khi đó, Leah Mason et al (2011) Syeda Azeem Unnisa (2015), Tan Lih Min (2015), Stoknes et al (2016) đều cho rằng thức ăn thừa chá một lượng lớn các chất hữu cơ Việc vứt bỏ thức ăn thừa ra các bãi rác sẽ gây mùi hôi khó chịu và làm gây phát thải đáng kể lượng khí nhà kính Các nghiên cứu cho rằng, tái sử dụng thức ăn thừa bằng lên men thiếu khí sẽ tạo nên phân bón hữu cơ rất tốt cho cây trồng Theo Leah Mason et al (2011), phân bón dạng lỏng tạo ra từ thức ăn thừa có hàm lượng N là 1.15 %, P là 0.308% và K là 0.7% rất thích hợp để phun cho cây trồng

1.2.1 Tổng quan về phân bón lá

1.2.1.1 Lịch sử phát triển

Phân bón lá được sử dụng ở Việt Nam từ đầu những năm 1980 của thế kỷ trước, tuy nhiên phải đến năm 2000,thuật ngữ phân bón lá mới được chính thức đề cập trong các văn bản pháp qui của Nhà nước (Nghị định số 113/2003/NĐ-CP ngày 07/10/2003 và các thông tư, quyết định của Bộ Nông nghiệp và PTNT) Vai trò của phân bón lá ngày càng tăng do việc sử dụng lâu dài các nguyên tố dinh dưỡng đa, trung lượng mà không có bổ sung các chất vi lượng; Hơn nữa, nhiều nguyên tố, nhất là vi lượng dễ bị kết tủa khi thay đổi môi trường đất, rửa trôi nên việc đưa các nguyên tố này vào cây trồng thông qua lá là phương pháp hiệu quả Hầu hết

phân bón lá cho hiệu lực nhanh, kinh tế hơn bón vào đất do cây sử dụng đến 95% lượng dinh dưỡng bón vào, trong khi hệ số sử dụng phân bón tương tự khi bón vào đất chỉ đạt 45 - 50%, thậm chí thấp hơn Một trong những nguyên nhân cơ bản là cây trồng tiếp nhận dinh dưỡng do bón qua lá với diện tích bằng 15 - 20 lần diện tích đất ở tán cây che phủ

Phân bón lá được cây trồng hấp thu qua bề mặt lá thông qua hệ thống khí khổng Phân bón lá được ví như một loại phân cung cấp vitamin hay thuốc bổ nhằm

hỗ trợ cho cây trồng vào những thời điểm đặc biệt như ra lá, ra hoa, ra trái, tăng sức

đề kháng khi cây gặp thời tiết bất lợi hay cây mau phục hồi khi bị sâu bệnh tấn công…, phân bón lá là phân ở dạng hòa tan trong nước như vitamin, humat, vi lượng, hay các thành phần khoáng đa lượng trung lượng khác Người ta kết hợp

sử dụng phân bón lá với một số chất kích thích để điều khiển quá trình sản xuất của cây trồng

1.2.1.2 Mục tiêu chính khi sử dụng phân bón lá

Bổ sung thêm các chất dinh dưỡng còn thiếu mà đất và phân bón đa lượng không thể cung cấp đủ;

Giúp cây trồng khắc phục các hạn chế khi việc cung cấp dinh dưỡng qua đất

bị ảnh hưởng của nhiệt độ, cường độ chiếu sáng, phản ứng của đất, hoặc xuất hiện các yếu tố dinh dưỡng đối kháng

Cung cấp các chất dinh dưỡng theo hướng tăng cường chức năng, nhất là trong các giai đoạn sinh trưởng sinh thực của cây trồng (hình thành quả, củ, chỉ tiêu chất lượng )

Hạn chế mất chất dinh dưỡng trong đất do bị cố định hoặc bị rửa trôi Một số nguyên tố dinh dưỡng, thậm chí được khuyến cáo chỉ nên bón qua lá như bón sắt vào đất kiềm, bón các nguyên tố vi lượng

1.2.1.3 Phân loại phân bón lá

Có thể chia phân bón lá thành các nhóm theo: Dạng, thành phần dinh dưỡng

và theo cơ chế liên kết các nguyên tố dinh dưỡng

 Theo dạng thì phân bón lá được chia thành: Dạng rắn và dạng lỏng

 Theo thành phần có thể chia phân bón lá thành 3 nhóm: Chỉ có các yếu tố dinh dưỡng vô cơ riêng rẽ hoặc phối hợp (đa lượng, trung lượng và vi lượng); Có bổ dung chất điều hòa sinh trưởng (kích thích, ức chế ) và có thuốc bảo vệ thực vật

 Theo cơ chế liên kết các nguyên tố dinh dưỡng thì phân bón lá được chia thành 2 nhóm: Dạng vô cơ, dạng hữu cơ (trong đó có xelat) và hữu cơ-khoáng

1.2.1.4 Con đường hấp thu phân bón lá

Ngoài con đường đi qua khe hở của lớp sáp, còn con đường khác chất tan có thể đi vào tế bào biểu bì lá là đi qua khí khổng trên bề mặt lá Khí khổng trên lá rất nhiều tùy theo loài Có những loài khoảng 100 khí khổng/ 1mm2 lá, có loài vài ngàn khí khổng/1 mm2

Vai trò của khí khổng giúp cây trồng thoát hơi nước tốt để ổn định nhiệt độ của cây Đồng thời khi khí khổng mở khí CO2 đi vào giúp cho cây quang hợp Chất tan khi phun qua lá sẽ đi qua khí khổng tuy nhiên khí khổng rất nhỏ nên trong phân bón lá có những phụ gia để làm giảm áp suất hơi từ trong ra

Sự xâm nhập của chất lỏng xuyên qua bề mặt có sức căng cao và các khí khổng có thể xảy ra dưới một số điều kiện Một trong những điều kiện này là tạo các giọt nhỏ liên kết với sự bốc hơi Khi sự bốc hơi xảy ra, mức độ xâm nhập đạt cao nhất và sự hấp thu liên tục xảy ra với các phần chất rắn còn lại

Sự xâm nhập chất dinh dưỡng cònthông qua các không bào bên trong lá cây Các không bào rất quan trọng để chứa các chất dinh dưỡng trước khi chúng được hấp thu vào bên trong từng tế bào Các chất dinh dưỡng sẽ vào những không bào này sau khi xâm nhập từ bên ngoài qua lớp biểu bì lá cũng như được hấp thu từ rễ qua các mao mạch trong thân cây

Những nguyên tắc chung về việc hấp thu chất dinh dưỡng khoáng từ các không bào bên trong từng tế bào lá cũng giống như sự hấp thu từ bộ rễ Sự hấp thu qua các tế bào lá có thể được điều khiển qua tình trạng dinh dưỡng của cây trồng, nhưng đây không phải là quy luật chung mặc dù hiện tượng này đã được khám phá đối với sự hấp thu lân Việc hấp thu lân qua lá và vận chuyển xuống rễ xảy ra nhanh hơn đối với cây đang thiếu lân

Kế tiếp phân bón lá xâm nhập vào màng tế bào Đây là thành phần sống của

tế bào cấu tạo bởi phospholipid và trên đó có gắn những protein giữa những protein

có những khoảng hở để cho các chất tan chui qua

1.2.1.5 Lưu ý khi sử dụng phân bón lá

Bón qua lá tốt nhất khi bón bổ sung hoặc bón thúc nhằm đáp ứng nhanh yêu cầu dinh dưỡng của cây, hòa loãng phân theo đúng tỷ lệ trên bao bì; nhiệt độ quá cao, đất bị khô hạn nặng không nên dùng phân bón lá vì dễ làm rụng lá Không sử dụng phân bón lá lúc cây đang ra hoa, lúc trời nắng vì sẽ làm rụng hoa quả và làm giảm hiệu lực phân

Không nên nhầm lẫn giữa phân bón lá và chất kích thích sinh trưởng, nếu trong phân bón lá có chất kích thích sinh trưởng thì trong phân này đã có chất dinh dưỡng, nếu chỉ dùng kích thích sinh trưỏng thì phải bổ sung thêm dinh dưỡng để cây tăng trưởng tương ứng với sự kích thích đó

1.2.1.6 Các loại chất dinh dưỡng cung cấp cho cây từ phân bón

Các loại phân bón thường cung cấp, theo các thành phần tỷ lệ khác nhau:

- Ba chất dinh dưỡng cơ bản: Nitơ (N), Photpho (P) và Kali (K)

- Ba chất dinh dưỡng hàng hai như: Canxi (Ca), Sulfur (S), Magie (Mg)

- và vi chất dinh dưỡng hay vi lượng khoáng: Boron (Bo), Clo (Cl),

Mangan (Mn), sắt (Fe), kẽm (Zn), đồng (Cu), …

Các chất dinh dưỡng được tiêu thụ với những số lượng lớn và hiện diện trong

mô cây với các số lượng từ 0.2% đến 4.0% (theo cơ sở trọng lượng khô) Các vi chất dinh dưỡng được thiêu thụ với số lượng ít và hiện diện trong mô cây với các số lượng được đo đạc là vài phần triệu (ppm), trong khoảng từ 5 tới 200 ppm, hay chưa tới 0.02% trọng lượng khô

1.2.2 Tổng quan về phân bón vi sinh

1.2.2.1 Giới thiệu chung về phân bón vi sinh

Vi sinh vật (vsv) là một thành phần của hệ thống sinh học đất Cùng với chất hữu cơ, vi sinh vật sống trong đất, nước và vùng rễ cây có vai trò quan trọng trong các mối quan hệ giữa cây và đất trồng Hầu như mọi quá trình xảy ra trong đất đều

có sự tham gia trực tiếp hoặc gián tiếp của vi sinh vật (quá trình mùn hóa, khoáng

hóa hợp chất chất hữu cơ, quá trình phân giải hoặc cố định hợp chất vô cơ v v )

Vi sinh vật là một yếu tố sinh học có ý nghĩa của hệ thống dinh dưỡng cây trồng

Tại nhiều quốc gia trên thế giới, phân bón vi sinh vật được hiểu là các sản phẩm chứa các vi sinh vật tồn tại dưới dạng tế bào sinh dưỡng hoặc tiềm sinh thuộc các nhóm vi sinh vật có khả năng cố định nitơ; phân giải hợp chất photpho khó tan, sinh hoạt chất kích thích sinh trưởng thực vật v v sử dụng để chủng vào đất và cây trồng; (Tiêu chuẩn Việt Nam năm 1996 (TCVN6169-1996) định nghĩa: "Phân

vi sinh vật (phân vi sinh) là sản phẩm chứa các vi sinh vật sống, đã được tuyển chọn

có mật độ phù hợp với tiêu chuẩn ban hành, thông qua các hoạt động sống của chúng tạo nên các chất dinh dưỡng mà cây trồng có thể sử dụng được (N, P, K, S,

Fe ) hay các hoạt chất sinh học, góp phần nâng cao năng suất và (hoặc) chất lượng nông sản Phân vi sinh vật phải bảo đảm không gây ảnh hưởng xấu đến người, động, thực vật, môi trường sinh thái và chất lượng nông sản"

Theo công nghệ sản xuất có thể chia phân vi sinh thành hai loại như sau:

- Phân vi sinh trên nền chất mang khử trùng có mật độ vi sinh hữu ích > 109

CFU/g(ml) và mật độ vi sinh vật tạp nhiễm thấp hơn 1/1 000 so với vi sinh vật hữu ích Phân bón dạng này tạo thành trên cơ sở chủng sinh khối vi sinh vật sống đã qua tuyển chọn vào cơ chất đã được xử lý vô trùng bằng các phương pháp khác nhau Phân bón vi sinh vật trên nền chất mang khử trùng được sử dụng dưới dạng chủng hạt, hồ rễ hoặc tưới phủ với liều lượng 1 - 1,5 kg hoặc lít/ha canh tác

- Phân vi sinh trên nền chất mang không khử trùng được sản xuất bằng cách

tẩm nhiễm trực tiếp sinh khối vi sinh vật sống đã qua tuyển chọn vào cơ chất không thông qua công đoạn khử trùng Phân bón dạng này có mật độ vi sinh vật hữu ích >

106 CFU/g(ml) và được sử dụng với số lượng từ vài trăm đến hàng ngàn kg (lít)/ha

Đối với phân bón vi sinh vật trên nền chất mang không khử trùng, tùy theo thành phần các chất chứa trong chất mang mà phân bón vi sinh vật dạng này được phân biệt thành phân hữu cơ vi sinh vật (phân hữu cơ có chứa các vi sinh vật sống) hoặc phân hữu cơ khoáng vi sinh vật (một dạng của phân hữu cơ vi sinh vật có chứa một lượng nhất định các dinh dưỡng khoáng)

Dựa trên cơ sở tính năng tác dụng của các vi sinh vật chứa trong phân bón, phân bón vi sinh vật còn được gọi dưới các tên: Phân vi sinh vật cố định nitơ (phân đạm vi sinh); phân vi sinh vật phân giải hợp chất phosphor khó tan (phân lân vi sinh); phân vi sinh vật kích thích, điều hòa sinh trưởng thực vật và phân vi sinh vật chức năng

Loại phân bón vi sinh vật chính đang được sử dụng rộng rãi trong sản xuất hiện nay là phân vi sinh vật cố định nitơ (phân đạm sinh học) và phân vi sinh vật phân giải phosphate khó tan (phân lân vi sinh)

1.2.2.2 Phân vi sinh vật cố định nitơ

Nitơ là nguyên tố trơ khó liên kết hóa học với các nguyên tố khác, nếu không

có chất xúc tác và các điều kiện đặc biệt khác Nitơ không ngừng bị chuyển hoá trong một chu trình khép kín do các tác động sinh học hay hoá học khác nhau Dưới tác động của các hoạt động hoá học hoặc sinh học, nitơ phân tử được chuyển hoá thành đạm vô cơ, sau chuyển hoá thành đạm thực vật hoặc động vật thông qua quá trình đồng hoá Một phần đạm thực vật dưới dạng tàn dư thực vật và một phần khác được người, động vật thải ra dưới dạng phân bã được trả lại cho đất Đạm trong đất, một phần được cây trồng sử dụng, số còn lại bị mất do thẩm lậu, rửa trôi hoặc bay hơi do hoạt động của các vi sinh vật đất có khả năng phân giải đạm Quá trình đất mất đạm chịu ảnh hưởng rất lớn bởi chế độ canh tác

Trong tự nhiên, nitơ phân tử tồn tại dưới dạng khí chiếm tới 78, 16% thể tích không khí, song hợp chất nitơ này lại không sử dụng được làm nguồn dinh dưỡng cho sinh vật Để cây trồng có thể sử dụng nguồn tài nguyên này làm chất dinh dưỡng, nitơ không khí phải được chuyển hoá thông qua quá trình cố định nitơ (cố định đạm), trong đó nitơ phân tử được chuyển hoá thành amôn Quá trình cố định nitơ có thể xảy ra nhờ các tác nhân vật lý, hóa học hoặc sinh học, trong đó quá trình

cố định đạm sinh học được quan tâm nhiều đến vì hiệu quả và tính an toàn đối với môi trường

Cố định đạm sinh học là quá trình khử N2 thành NH3 dưới xúc tác của enzym nitrogenase khi có mặt của ATP theo sơ đồ phản ứng như sau:

N= N NH = NH H2N - NH2 NH3

N2 +8H+ +8e- +16 Mg ATP +16 O Nitrogenase 2 NH3 +H2 +16 Mg ADP +16 P Căn cứ vào đặc điểm của các loại vi sinh vật và mối quan hệ của chúng đối với cây trồng, vi sinh vật cố định nitơ được chia thành các loại cố định nitơ cộng sinh, cố định nitơ tự do và cố định ni tơ hội sinh

1.2.2.3 Phân lân vi sinh

Vi sinh vật phân giải lân - vi sinh vật chuyển hóa lân (PhosphateSolubilizing Microorganisms - PSM) hay còn được gọi làvi sinh vật huyđộng lân (Phosphate mobilizing Microorganisms) là các vi sinh vật có khả năng chuyển hoá hợp chất

phosphor khó tan thành dạng dễ tiêu cho cây trồng sử dụng Các vi sinh vật phân giải hợp chất phosphor khó tan được biết đến nay gồm cả vi khuẩn, nấm mốc và nấm men Vi sinh vật phân giải lân không chỉ là các vi sinh vật chuyển hoá phosphate vô cơ, mà bao gồm cả các vi sinh vật có khả năng khoáng hóa các hợp chất lân hữu cơ tạo nguồn lân dễ tiêu cung cấp cho đất và cây trồng

1.2.2.4 Các loại phân bón vi sinh khác

Phân bón vi sinh phân giải silicat: có chứa vi sinh vật tiết ra các hợp chất có khả năng hòa tan các khoáng vật chứa silicat trong đất, đá để giải phóng ion

kali, silic vào môi trường Các chủng vi sinh được dùng bao gồm: Bacillus megaterium var phosphaticum, Bacillus subtilis, Bacillus circulans, Bacillus mucilaginous, Pseudomonas striata

Phân bón vi sinh tăng cường hấp thu phốt pho, kali, sắt, mangan cho thực vật: có chứa vi sinh vật (chủ yếu là nhóm nấm rễ, vi khuẩn, xạ khuẩn ) trong quá trình sinh trưởng, phát triển, thông qua hệ sợi cũng như những thể dự trữ, có khả năng tăng cường hấp thu các ion khoáng của cây Các chủng vi sinh được dùng

bao gồm: Arbuscular mycorrhiza, Ectomycorrhiza, Ericoid mycorrhizae, Rhizoctonia solani, Bacillus sp, Pseudomonas putida, P fluorescens Chao và P fluorescens Tabriz Loại PBVS này chưa được thương mại nhiều, vẫn còn đang

trong giai đoạn nghiên cứu

Phân bón vi sinh ức chế vi sinh vật gây bệnh: chứa vi sinh vật tiết ra các hợp

chất kháng sinh hoặc phức chất siderophore có tác dụng kìm hãm, ức chế nhóm vi sinh vật gây bệnh khác Các chủng vi sinh được dùng bao gồm Bacillus sp., Enterobacter agglomerans, Pseudomonas sp., Lactobacillus sp Phân bón vi sinh tăng cường hấp thu phốt pho, kali, sắt, mangan cho thực vật: chứa vi sinh vật (chủ yếu là nhóm nấm rễ, vi khuẩn, xạ khuẩn ), trong quá trình sinh trưởng, phát triển, thông qua hệ sợi cũng như những thể dự trữ, có khả năng tăng cường hấp thu

các ion khoáng của cây Các chủng vi sinh được dùng bao gồm: Arbuscular mycorrhiza, Ectomycorrhiza, Ericoid mycorrhizae, Rhizoctonia solani, Bacillus sp, Pseudomonas putida, P fluorescens Chao và P fluorescens Tabriz Phân bón vi

sinh sinh chất giữ ẩm polysacarit: có chứa vi sinh vật tiết ra các polysacarit có tác dụng tăng cường liên kết các hạt khoáng, sét, limon trong đất Loại này có ích trong

thời điểm khô hạn Các chủng vi sinh được dùng bao gồm Lipomyces sp Loại này

chưa có sản phẩm thương mại tại Việt Nam Phân bón vi sinh phân giải hợp chất hữu cơ (phân giải xenlulo): có chứa vi sinh vật tiết ra các enzym có khả năng phân giải các hợp chất hữu cơ như: xenlulo, hemixenlulo, lighin, kitin Các chủng vi

sinh được dùng bao gồm: Pseudomonas, Bacillus, Streptomyces, Trichoderma, Penicillium, Aspergillus Phân bón vi sinh sinh chất kích thích sinh trưởng thực vật:

có chứa VSV tiết ra các hocmoon sinh trưởng thực vật thuộc nhóm: IAA, Auxin,

Giberrillin vào môi trường Các chủng vi sinh được dùng bao gồm: Azotobacter chroococcum, Azotobacter vinelandii, Azotobacter bejerinckii, Pseudomonas fluorescens, Gibberella fujikuroi Thời gian gần đây, cùng với những tiến bộ của

khoa học và công nghệ, các nhà khoa học đã sử dụng công nghệ gen để tạo ra các chủng vi sinh có nhiều đặc điểm tốt, cạnh tranh cao với các loài vi sinh vật trong

đất Các chủng biến đổi gen có thể kể đến như: Pseudomonas putida strain CBI, Pseudomonas putida strain TVA8, Alcaligenes xylosoxidans subspecies denitrificans strain AL6 1… Do sự quan trọng của các giống vi sinh vật nên đã có

bảo tàng giống vi sinh vật sử dụng cho nông nghiệp để tàng trữ các loại vi sinh hữu ích này Trên thế giới có thể kể đến Bộ thu thập vi sinh vật nông nghiệp Trung Quốc (ACCC), Bộ thu thập Rhizobium tại Úc, Colombia (CIAT), Malayxia

(UPMR), Thái Lan (CISM), Anh (WPBS), Bộ thu thập Cyanobacteria tại Baxin (BCCUSP), Bộ thu thập vi sinh vật nông nghiệp Hàn Quốc (KACC), Bộ thu thập vi sinh vật môi trường tại Hàn Quốc (KEMC), Bộ thu thập vi sinh vật nông nghiệp tại Nga (RCAM), Nguồn gen VSV tại Mỹ (NRRL), v v Ở Việt Nam, cũng có các bảo tàng giống vi sinh vật như Bộ Sưu tập vi sinh vật Công nghiệp - Viện Công nghiệp thực phẩm Hà Nội, lưu giữ 1.100 chủng vi sinh vật, Bảo tàng giống chuẩn vi sinh vật (VTCC) lưu giữ 8.000 chủng vi sinh vật, Quĩ gen vi sinh vật trồng trọt (đất, phân bón) thuộc viện Thổ nhưỡng Nông hóa lưu giữ gần 700 chủng vi sinh vật

1.2.2.5 Ưu điểm của phân bón vi sinh

 Phân bón được bán rộng rãi trên thị trường thế giới

 Có thể tăng năng suất cây trồng lên rất nhiều

 Sử dụng phân bón vi sinh giúp trả lại độ phì nhiêu cho đất bằng cách làm tăng hàm lượng phosphor và kali dễ tan trong đất canh tác Các nhà khoa học đã kết luận: sử dụng phân hữu cơ vi sinh làm tăng năng suất cây trồng, chất lượng sản phẩm tốt hơn, giảm ô nhiễm của hàm lượng NO3 Điều này cũng có nghĩa phân hữu

cơ vi sinh đã góp phần quan trong trong việc cải tạo đất, đáp ứng cho một nền nông nghiệp hữu cơ bền vững, xanh sạch và an toàn

 Giá thành hạ

 Có thể sản xuất được tại địa phương và giải quyết được việc làm cho một số lao động, ngoài ra cũng giảm được một phần chi phí ngoại tệ nhập khẩu phân hóa học

 Sản phẩm chứa nhiều vi sinh vật rất tốt cho cây

 Giảm thiểu ô nhiễm cho nguồn nước, đất, không khí, các chất hữu cơ biến đổi thành các chất vô cơ

 Giảm thiểu sự rửa trôi khoáng chất do các thành phần vô cơ không hòa tan trong phân như NO

 Các vi sinh sẽ phân giải những chất ở dạng khó tiêu (rắn) thành dạng dễ tiêu (mềm) Để tạo ra các chất dinh dưỡng cực kì tốt hỗ trợ trong quá trình sinh trưởng

và phát triển đồng thời chống lại các mầm bệnh ảnh hưởng từ môi trường

 Vi khuẩn kháng nấm chống thối rễ cây, héo úa: đa số các nhóm Bacillus subtilis là các vi khuẩn đối kháng, chống lại các loại nấm như Fusarium; Rhizoctonia … kiểm soát, ngăn chặn được nhiều loại vi khuẩn gây bệnh cho cây

1.2.3 Lịch sử phát triển Bacillus subtilis

Bacillus subtilis được Christion Ehrenberg phát hiện lần đầu tiên vào năm

1835, tên của loài vi khuẩn này lúc bấy giờ là “Vibrio subtilis”, là một trong số

những vi khuẩn được mô tả sớm nhất Năm 1872, nhà sinh học người Đức Ferdinand Cohn, đã mô tả quá trình hình thành bào tử và đặt lại tên cho loài vi

khuẩn này là Bacillus subtilis (Ines Verbaendert and Paul De Vos, 2011)

Năm 1941, Bacillus subtilis được phát hiện trong phân ngựa bởi tổ chức y

học Nazi (Đức) Ban đầu, chúng chủ yếu được dùng để phòng bệnh lị cho các binh

lính Đức chiến đấu ở Bắc Phi Môi trường nuôi cấy chứa Bacillus subtilis hoạt động

được bán trên toàn thế giới như một sản phẩm thuốc và nhanh chóng trở thành phương pháp điều trị hàng đầu thế giới đối với bệnh lỵ và các vấn đề đường ruột khác trong nhiều năm cho đến khi các loại thuốc kháng sinh tổng hợp ra đời vào

cuối những năm 1950 Tuy nhiên, vi khuẩn Bacillus subtilis vẫn là một trong số

những vi khuẩn mạnh nhất và có lợi nhất trong tất cả các loại vi khuẩn tăng cường sức khỏe và kích thích hệ miễn dịch (Stapelberg, Monica-Maria, 2016)

Bacillus subtilis thuộc chi Bacillus - một trong những vi sinh vật đầu tiên

được phát hiện và mô tả trong giai đoạn đầu của tiến trình phát triển ngành vi sinh vật học ở cuối thế kỷ XIX Đây là một chi lớn với gần 200 loài vi khuẩn hiếu khí, hình que, có khả năng sinh nội bào tử để chống chịu các điều kiện bất thường của

môi trường sống Bacillus phân bố rộng rãi trong các hệ sinh thái tự nhiên: từ trên

cạn đến dưới nước, từ nước ngọt đến nước mặn và từ vùng ven bờ đến đáy các Đại Dương (Trịnh Thành Trung, 2013)

Một số loài thuộc chi này đã được ghi nhận là tác nhân gây bệnh ở người,

trong đó hai loài được xem là quan trọng về mặt y học là Bacillus anthracis – gây bệnh than, một bệnh truyền nhiễm cấp tính, và Bacillus cereus – có thể gây ra một dạng bệnh từ thực phẩm tương tự Staphylococcus ( Public Health England, 2015)

Bên cạnh đó, nhiều loài vi khuẩn Bacillus, đặc biệt là nhóm B subtilis, có

tiềm năng sản xuất các sản phẩm thương mại ứng dụng trong y học, trong nông nghiệp và trong công nghiệp thực phẩm (Trịnh Thành Trung, 2013)

Theo phân loại truyền thống, chi Bacillus được chia thành 3 nhóm dựa vào đặc điểm hình thái của bào tử và nang bào tử, trong đó Bacillus subtilis thuộc nhóm

II – gồm những loài Gram biến đổi (Gram variable), sinh bào tử hình ellip (Public Health England, 2015)

Những năm gần đây, hệ thống phân loại chi Bacillus đã phát triển thêm hai nhóm, được gọi là nhóm B subtilis và nhóm B cereus Trong đó, nhóm Bacillus subtilis là một nhóm gồm ít nhất 9 loài vi khuẩn có chung các đặc điểm kiểu hình và

có tính tương đồng đoạn gen 16S rRNA cao Định danh các loài trong nhóm này đòi hỏi phải sử dụng tổ hợp nhiều kỹ thuật phân loại hiện đại (Trịnh Thành Trung, 2013)

1.2.4 Phânloại

Theo phân loại của Bergey (1974), Bacillus subtilis thuộc:

− Giới (Kingdom) : Bacteria

− Ngành (Division): Firmicutes

− Lớp (Class) : Bacilli

− Bộ (Order) : Bacillales

− Họ (Family) : Bacillaceae

− Chi (Genus) : Bacillus

− Loài (Species) : Bacillus subtilis

Danh pháp hai phần: Bacillus subtilis (Ehrenberg 1835) Cohn 1872

Hình 1.1: Tế bào Bacillus subtilis

1.2.5 Đặc điểm của Bacillus subtilis

1.2.5.1 Đặc điểm sinh thái và sự phân bố trong tự nhiên

Vi khuẩn B subtilis thuộc nhóm vi sinh vật hiếu khí hay kỵ khí tùy nghi

Chúng phân bố hầu hết trong các môi trường giàu dinh dưỡng trong tự nhiên như vùng rễ, đất, nước, phần lớn cư trú trong đất và rơm rạ, cỏ khô nên được gọi là “trực

khuẩn cỏ khô” Theo nhiều nghiên cứu về sự phân lập nhau Bacillus subtilis từ rễ

cây của các loài thực vật khác nhau thì mật độ vi khuẩn này trong rễ cây là khá cao, vào khoảng 107 CFU / g đất vùng rễ Đất nghèo dinh dưỡng ở vùng sa mạc, đất hoang thì sự hiện diện của chúng rất hiếm (Anil Wipat and Colin R Harwood, 1999) Nước và bùn cửa sông cũng như ở nước biển cũng có mặt bào tử và tế bào

Bacillus subtilis (Bùi Thị Phi, 2007)

Ngoài ra, chúng còn có mặt trong các nguyên liệu sản xuất như bột mì (trong

bột mì vì khuẩn Bacillus subtilis chiếm 75 – 79% vi khuẩn tạo bào tử), bột gạo,

trong các thực phẩm như mắm, tương, chao

Bacillus subtilis đóng vai trò đáng kể về mặt có lợi, tuy nhiên cũng gây nhiều

tác hại trong quá trình biến đổi sinh học Chúng phân hủy pectin và polysaccharide

ở mô thực vật và góp phần gây nên các nốt trên củ khoai tây bị u Chúng sinh trưởng trên môi trường nguyên thủy xác định mà không cần bổ sung thêm yếu tố

kích thích sinh trưởng Bacillus subtilis có khả năng dùng các hợp chất vô cơ làm nguồn carbon trong khi một số loài khác như Bacillus sphaericus, Bacillus cereus

cần các hợp chất hữu cơ là vitamin và amino acid cho sự sinh trưởng (Nguyễn Thùy Dương, 2012) Sự sinh trưởng phát triển của chúng góp phần làm hỏng các nguyên liệu có nguồn gốc động thực vật, là nguyên nhân gây hư hỏng bánh mì (Nguyễn Thị Phương Như, 2008)

1.2.5.2 Đặc điểm hình thái

Bacillus subtilis là những vi khuẩn hình que, ngắn, nhỏ, hai đầu tròn, bắt

màu tím Gram (+), tế bào đứng riêng rẽ hoặc nối lại với nhau thành các chuỗi có độ dài ngắn khác nhau, kích thước: chiều dài 4 -10 µm x đường kính 0.25 – 1.0 µm, với khối lượng khoảng 4.6 fL khi tế bào ở pha cân bằng (stationary phase) Vi khuẩn

có khả năng di động, có từ 8 – 12 tiên mao (Yu, Allen Chi-Shing et al, 2013)

Như các thành viên khác của chi Bacillus, Bacillus subtilis có khả năng sinh

bào tử để tồn tại trong các điều kiện môi trường khắc nghiệt về nhiệt độ và dinh

dưỡng (Michael T Madigan et al, 2005) Bào tử hình bầu dục, nhỏ hơn tế bào,

kích thước từ 0 8 – 1 8 µm, vị trí của bào tử phân bố trong tế bào sinh dưỡng không theo nguyên tắc chặt chẽ nào, nằm chính tâm, gần tâm, hoặc nằm gần tận

cùng; bào tử không làm biến dạng tế bào (Paul Vos et al, 2011)

Hình 1.2: Hình thái vi khuẩn Bacillus subtilis

(http://lib.jiangnan.edu.cn/ASM/115-Introduce.htm)

Hình 1.3: Bào tử vi khuẩn Bacillus subtilis

(Paul Vos et al, 2011)

1.2.5.3 Đặc điểm nuôi cấy

Bacillus subtilis là vi khuẩn hiếu khí, tuy nhiên, hiện nay đã có nhiều bằng chứng cho thấy chúng có khả năng phát triển trong điều kiện thiếu oxy (Paul Vos et

al, 2011)

Bacillus subtilis có khả năng phát triển trong khoảng nhiệt độ khá rộng, với

nhiệt độ tối thiểu là 18oC, nhiệt độ tối đa là 43oC và nhiệt độ tối ưu cho sự tăng

trưởng của Bacillus subtilis là ở 30 -37oC (L Korsten et al., 1996)

Bacillus subtilis sinh trưởng trong phổ pH rộng, từ 2 – 11,sinh trưởng tốt ở

pH = 7 0 – 7 2

Vi khuẩn Bacillus subtilis phát triển trên hầu hết các môi trường dinh dưỡng

cơ bản

Hình thái khuẩn lạc của Bacillus subtilis biến đổi đa dạng trên các môi

trường khác nhau, thường xuất hiện với các đặc điểm trộn lẫn sau: khuẩn lạc có hình dạng bất định, đường kính trung bình khoảng 2 – 4 mm, độ sệt dao động từ dạng ẩm ướt đến dạng bơ, hoặc dạng nhầy đến dạng màng, khi khô trở nên xù xì và cứng, rìa biến đổi từ dạng lượn sóng đến dạng sợi

Trên môi trường thạch đĩa Trypticase Soy Agar (TSA): khuẩn lạc dạng tròn, rìa răng cưa không đều, màu vàng xám, đường kính 3 - 5 mm, sau 1 - 4 ngày bề mặt nhăn nheo, màu hơi nâu

Trên môi trường giá đậu – peptone : khuẩn lạc dạng tròn lồi, nhẵn bóng, đôi khi lan rộng, rìa răng cưa không đều, đường kính 3 – 4 cm sau 72 giờ nuôi cấy

Trên môi trường lỏng, vi khuẩn phát triển làm đục môi trường, tạo màng nhăn trên bề mặt, lắng cặn, kết lại như vẩn mây ở đáy, khó tan khi lắc đều, ít hoặc không tạo nhớt

Nhu cầu dinh dưỡng: chủ yếu cần các nguyên tố C, H, O, N và một số nguyên tố vi lượng khác Bacillus subtilis có thể sử dụng ammonium, nitrate, amino

acid, các purine, urea, uric acid, allantoin, và các peptide như một nguồn nitơ Glutamine, tiếp đó là arginine, là nguồn tốt nhất cho sự phát triển nhanh chóng

Bacillus subtilis phát triển tốt trong môi trường cung cấp đủ nguồn carbon

(như glucose) và nitơ (như peptone) Bên cạnh đó, Bacillus subtilis cũng có thể sinh

trưởng và phát triển trong các nguồn carbon và nitơ thấp, rẻ tiền, vì hệ enzyme của chúng có thể thủy phân các protein, carbohydrate và lipid có nguồn gốc động, thực

vật thành những đơn vị cấu thành cơ bản dễ hấp thu (Jorge Olmos et ali, 2014)

1.2.5.4 Đặc điểm sinh hóa

Lên men không sinh hơi các loại đường: glucose, maltose, mannitol,

saccharose, xylose, arabinose

Indol (-), VP (+), H2S (-), NH3 (+), catalase (+), amylase (+), casein (+), citrate (+), di động (+), hiếu khí (+)

Bảng 1.1: Các thử nghiệm sinh hóa của Bacillus subtilis

(Paul Vos et al, 2011)

Các ký hiệu có ý nghĩa như sau:

+ : 90% hoặc trên 90% dương tính

− : 90% hoặc trên 90% âm tính

[+] : 76 – 89 % dương tính

[−] : 76 – 89 % âm tính

1.2.5.5 Bào tử và khả năng tạo bào tử của Bacillus subtilis

- Cấu tạo bào tử

Bào tử là một khối nguyên sinh chất đặc, có chứa các thành phần hóa học cơ bản như ở tế bào sinh dưỡng nhưng có một vài điểm khác về tỉ lệ giữa các thành phần và có thêm một số thành phần mới

Ngoài cùng của bào tử là một lớp màng, dưới lớp màng là lớp vỏ Vỏ bào tử

có nhiều lớp Áo bào tử và vỏ bào tử có tác dụng ngăn chặn sự thẩm thấu của nước

và chất hòa tan trong nước, đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ lõi bào tử

Áo bào tử có cấu tạo protein sừng, không thấm nước, có khả năng chống chịu cao với các tác nhân như lyzozyme, protease, chất hóa học, tia bức xạ… Vỏ bào tử chủ yếu được cấu tạo từ peptidoglycan, ít liên kết chéo, đặc biệt bên trong vỏ chứa nhiều phân tử calcium dipicolinate (DPA-Ca) và cũng chính nhờ có Ca2+ mà lớp vỏ trở nên chắc cứng

Trái ngược với lớp áo bào tử, vỏ bào tử có tính thẩm thấu rất cao và điều đó làm cho nước trong lõi bị rút ra bên ngoài vỏ, lượng nước của nó có thể lên đến 70% (trong khi đó tế bào dinh dưỡng chỉ chứa 80%), sự loại nước như là yếu tố quan trọng cho tính kháng nhiệt, kháng bức xạ và cao hơn hết là để ức chế hoạt động của enzyme ở bên trong lõi Măc dù sự hiện diện của Ca2+

ở vỏ không có chức năng kháng nhiệt nhưng sự có mặt của nó ở trong lõi rất quan trọng Nó sẽ liên kết với ADN làm cho cấu trúc ADN trở nên bền hơn trước những tác động bất lợi từ bên ngoài (Biền Văn Minh, 2011)

- Khả năng tạo bào tử của Bacillus subtilis

Không phải mọi vi khuẩn đều có bào tử Nội bào tử thường gặp ở các vi

khuẩn thuộc họ Bacillaceae được tạo ra để giúp vi khuẩn chống chịu tốt hơn trước

những tác nhân bất lợi của môi trường ngoài như tia tử ngoại, tia gama, chất sát trùng, nhiệt độ môi trường quá cao, môi trường thiếu dinh dưỡng hay sự khô cạn… Bào tử được hình thành ngay trong tế bào dinh dưỡng, mỗi tế bào dinh dưỡng chỉ tạo ra một bào tử và không có chức năng sinh sản như bào tử nấm Khi vi khuẩn đã hình thành bào tử thì cũng là lúc nó chuyển sang trạng thái sống ẩn, đây là trạng thái gần như không hoạt động của tế bào

Thời gian tồn tại của bào tử kéo dài: có thể là vài năm, vài chục năm và thậm chí vài trăm năm Khi gặp điều kiện thuận lợi, bào tử sẽ hút nước và bị trương ra Sau đó, vỏ của chúng bị phá hủy và bào tử nảy mầm phát triển thành tế bào mới Còn nếu bào tử bị vỡ cấu trúc thì lúc đó vi khuẩn sẽ chết (Biền Văn Minh, 2011)

Khả năng hình thành bào tử trong những điều kiện nhất định là một trong

những đặc điểm quan trọng của Bacillus subtilis Chúnghình thành bào tử theo chu

trình phát triển tự nhiên hoặc khi vi khuẩn gặp điều kiện bất lợi (dinh dưỡng trong

môi trường bị kiệt quệ[tô minh châu] Bào tử Bacillus subtilis có dạng elip đến hình

cầu, có kích thước 0,6 - 0,9 µm x 1,0 - 1,5 µm, có khả năng chịu được pH thấp của

dạ dày, tiến đến ruột và nảy mầm tại phần đầu của ruột non – đây là đặc điểm quan

trọng trong ứng dụng sản xuất probiotic từ Bacillus subtilis

Sự tạo bào tử diễn ra qua nhiều giai đoạn, tổng cộng gần 8 giờ để hoàn tất

Đầu tiên, nucleotid kéo dài trở thành một sợi trục Sau đó, tế bào hình thành một vách ngăn và bắt đầu phân chia thành hai phần Phần nhỏ hơn của tế bào được gọi là các tiền bào tử (forespore) và phần lớn hơn được gọi là tế bào mẹ Tế bào mẹ nuôi dưỡng tiền bào tử Khi hình thành vách ngăn, 30% số nhiễm sắc thể đã nằm bên trong tế bào mẹ, 70% nhiễm sắc thể còn lại chuyển vào tiền bào tử thông qua một loại protein vận chuyển được gọi là SpoIIIE Khi bào tử trưởng thành, tế bào dinh dưỡng tự phân giải và bào tử được giải phóng khỏi tế bào mẹ (Nguyễn Thị Thúy, 2012)

1.2.5.6 Hệ enzyme của Bacillus subtilis

- Các enzyme nội bào Bacillus subtilis

Trong tế bào Bacillus subtilis nói riêng và vi sinh vật nói chung đều có

những enzyme xúc tác các phản ứng sinh hóa Các enzyme này được sinh tổng hợp

và nằm trong sinh khối tế bào, chúng thường không có khả năng di chuyển qua màng tế bào Đó là những enzyme nội bào

Enzyme nội bào (intracellular enzyme – endoenzyme) là những enzyme được vi sinh vật tổng hợp trong tế bào, nằm trong tế bào và chỉ tham gia vào quá trình phân giải (dị hóa) các hợp chất hữu cơ có phân tử lượng thấp hay sinh tổng hợp các vật chất trong tế bào của chúng

Các enzyme nội bào của Bacillus subtilis: các enzyme thủy phân như protease nội bào (thường là peptidase và một số protease), pennicillin amidase, catalase, amylase nội bào…; các enzyme tổng hợp như aspagagin-syntetase; các enzyme tham gia các quá trình oxy hóa – khử như dehydrogenase, oxydase, cytochrom, peroxydase và các enzyme tham gia chuyển hóa vật chất có trong tế bào

- Các enzyme ngoại bào của Bacillus subtilis

Bacillus subtilis có thể sinh tổng hợp nhiều loại enzyme cần thiết cho quá trình sống để thích ứng với hoàn cảnh và điều kiện môi trường: amylase (α-amylase), β-glucanase, xylanase, protease…

Bảng 1.2: Một số loại enzyme do Bacillus subtilis sinh tổng hợp, đặc tính và

phản ứng thủy phân

Enzyme Nhiệt độ tối ưu

( o C) pH tối ưu Phản ứng thủy phân

Thủy phân liên kết glucoside trong tinh bột và những polysaccharide khác tạo

α-1,4-ra dextrin vàoligosaccharide

Thủy phân liên kết glucoside của β-glucan tạo ra những chất có phân tử lượng thấp

hiện diện của Bacillus subtilis với một số lượng lớn sẽ xảy ra sự cạnh tranh dinh

dưỡng cạnh tranh không gian sống giữa vi khuẩn và nấm do vi khuẩn phát triển nhanh hơn (trong 24 giờ) sẽ sử dụng phần lớn các chất dinh dưỡng trong môi trường, đồng thời tạo ra một số loại kháng sinh nên sự sinh trưởng của nấm bị ức chế (Nguyễn Lân Dũng và Hoàng Đức Thuận, 1976)

1.2.5.8 Tính an toàn của Bacillus subtilis

Ở châu Âu và ở Mỹ, B subtilis được chỉ định là đủ điều kiện về an toàn và

không hề có tác dụng phụ (GRAS, Genrally Regarded As Safe) bởi FDA, nghĩa là

loài vi khuẩn này không gây hại cho người hoặc động vật (Jorge Olmos et al, 2014) Một số chủng B subtilis và họ hàng gần của nó là B licheniformis, B pumulis, B megaterium có khả năng sản xuất lecithinase, một enzyme có khả năng phá vỡ

màng động vật có vú Tuy nhiên, vẫn chưa có bằng chứng nào cho thấy lecithinase gây bệnh trên người

Trong một số các trường hợp người ta vẫn phát hiện ra B subtilis ở những

bệnh nhân bị ung thư phổi, hoại thư bạch cầu, áp xe khi lắp bộ phận giả…, nhưng tỉ

lệ các trường hợp này là rất hiếm (chỉ có 2 trong 1034 ca phát hiện có B subtilis) Bacillus anthracis là một loài của Bacillus gây bệnh than nguy hiểm cho người

(Nguyễn Thị Thúy, 2007)

1.2.5.9 Một số ứng dụng quan trọng của Bacillus subtilis

Bacillus được ứng dụng nhiều trong sản xuất enzyme công nghiệp vì nó có

khả năng sinh các loại enzyme như protease, amylase, cellulase, lipase, urease…

Ngoài ra, Bacillus còn có khả năng sinh các chất chuyển hóa sơ cấp như nucleotide

acid, inosinic acid, guanilic acid, kháng sinh Dưới điều kiện sống thiếu dinh dưỡng

Bacillus còn có khả năng sinh các loại kháng sinh peptid như surfactin hay subtilin

có hoạt tính kháng khuẩn

Sự hình thành bào tử của Bacillus thường xảy ra đồng thời với quá trình sinh

hóa khác như tổng hợp một số chất kháng khuẩn bản chất polypeptide (baxitraxin, tyroxidin, gramixidin, polymidin) Nhiều kháng sinh polypeptide được mô tả chi tiết

về tính chất hóa học và chức năng

Bacillus subtilis có khả năng tổng hợp baxitraxin, một nhóm kháng sinh

polypeptide quan trọng, có tác dụng ức chế sinh tổng hợp màng tế bào Baxitraxin

có hoạt tính sinh học đa dạng: kích thích phân giải TB, tạo

TB trần, ngăn cản sự đồng hóa các acid amin tổng hợp mucopeptide thành TB

Baxitraxin có hiệu lực chống các VK Gram dương như: Actinomyces, Clostridium,

Staphylococcus, Haemophilus, Diplococcus, Corynebacterium… Baxitraxin được

ứng dụng trong công nghiệp chế biến thực phẩm để bảo quả thịt cá, trong y học điều chế thuốc chữa bệnh, đặc biệt Zn-baxitraxin là một trong bảy loại kháng sinh được ứng dụng rộng rãi trong chăn nuôi để kích thích tăng trọng

và phòng chống bệnh (Nguyễn Thùy Dương, 2012)

Trong công nghệ thực phẩm, người ta ứng dụng VK B subtilis, để sản xuất các enzyme quan trọng Chế phẩm amylase từ B subtilis, chịu nhiệt độ

cao được dùng trong giai đoạn dịch hóa tinh bột trước khi đường hóa rất tốt, ở nhiệt

độ 80 – 900C/ 10 – 15 phút α-amylase của VK bị vô hoạt một phần rất nhỏ (Nguyễn Thùy Dương, 2012)

Bacillus subtilis tạo protease kiềm (gọi tên là subtilisin) với số lượng lớn, có

đặc tính bền vững, hoạt động tốt ở nhiệt độ và pH cao nên chúng được ứng dụng ở nhiều ngành công nghiệp khác nhau Ngoài ra subtilisin còn sử dụng trong sản xuất nước mắm cá, làm thức ăn gia súc, xử lý chất thải từ động vật giáp xác, xử lý rác thải trong lò mổ gia cầm

Hệ enzyme của Bacillus subtilis được ứng dụng nhiều trong sản xuất chất tẩy

rửa chúng có thể biến đổi các dạng chất thải độc hại thành những dạng hợp chất vô hại của nitrogen, carbon dioxide, và nước

Trong công nghiệp sản xuất amino acid, thức ăn gia súc, Bacillus subtilis là

một trong những chủng vi sinh vật tổng hợp lysine có hàm lượng khá lớn (15-20%)

từ tinh bột

Trong y dược, Bacillus subtilis được đóng thành thuốc Subtilis 10ml trị bệnh tiêu chảy cho trẻ em do vi khuẩn Coliform gây ra, bệnh đường ruột lị do trục trùng,

đắp các vết thương lở loét ngoài da (Trẫn Đỗ Quyên, 2004)

Sản xuất các kháng sinh thực vật, ứng dụng trong phòng trừ vi sinh vật gây

bệnh nhu nấm Rhizoctonia solani, Fusarium sp, Pylicularia oryzae, … Người ta thấy rằng sự phát triển của Bacillus subtilis trongcaay làm tăng khả năng tổng hợp các peptide kháng nấm của vi khuẩn nốt rễ (Rhizobacterium) Khả năng này được

ứng dụng trong kiểm soát sinh học (Nguyễn Thanh Thủy, 2007)