Sản xuất phân bón lá từ phụ phế phẩm nông nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM - ĐẶNG ĐĂNG KHOA SẢN XUẤT PHÂN BĨN LÁ TỪ PHỤ PHẾ PHẨM NƠNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Công nghệ sinh học Mã số ngành: 60420201 TP HỒ CHÍ MINH, tháng 09 năm 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM - ĐẶNG ĐĂNG KHOA SẢN XUẤT PHÂN BÓN LÁ TỪ PHỤ PHẾ PHẨM NÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Công nghệ sinh học Mã số ngành: 60420201 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN THỊ HAI TP HỒ CHÍ MINH, tháng 09 năm 2017 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM Cán hướng dẫn khoa học : TS Nguyễn Thị Hai Luận văn Thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Công nghệ TP HCM ngày … tháng … năm … Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm: TT Họ tên GS.TSKH Nguyễn Trọng Cẩn TS Nguyễn Hoài Hương TS Phạm Hữu Nhượng PGS.TS Lê Quang Hưng TS Hồ Viết Thế Chức danh Hội đồng Chủ tịch Phản biện Phản biện Ủy viên Ủy viên, Thư ký Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau Luận văn sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP HCM VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc TP HCM, ngày 31 tháng 08 năm 2017 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Đặng Đăng Khoa Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 14/07/1991 Nơi sinh: Cà Mau Chuyên ngành: Công nghệ sinh học MSHV: 1541880004 I- Tên đề tài: Sản xuất phân bón từ phụ phế phẩm nơng nghiệp II- Nhiệm vụ nội dung: - Định lượng N tổng số protein tổng số phụ phế phẩm cá tra - Xác định hoạt tính enzyme bromelain có thành phần dứa - Đánh giá tỷ lệ phụ phế phẩm cá tra vỏ dứa phù hợp để sản xuất phân bón - Đánh giá ảnh hưởng lượng nước bổ sung phù hợp - Khảo sát ảnh hưởng pH đến trình phân hủy phụ phế phẩm cá tra vỏ dứa - Xác định thời gian thủy phân phụ phế phẩm cá tra vỏ dứa - Đánh giá hiệu rau cải dịch thủy phân sản phẩm phân bón tạo từ phụ phế phẩm cá tra vỏ dứa III- Ngày giao nhiệm vụ: 15/02/2017 IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 31/08/2017 V- Cán hướng dẫn: TS Nguyễn Thị Hai CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu cộng Các số liệu, kết nêu Luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Luận văn Đại học Đỗ Thành Kỳ Phạm Thị Yến Loan (2017) Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực Luận văn cảm ơn thông tin trích dẫn Luận văn rõ nguồn gốc Học viên thực Luận Văn ii LỜI CẢM ƠN Con xin tri ân Bố - Mẹ nuôi nấng dạy dỗ suốt năm qua khuyến khích động viên nhiều suốt thời gian thực Luận văn Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Thị Hai người tận tình hướng dẫn tạo điều kiện tốt cho hoàn thành tốt Luận văn Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến tồn thể q thầy khoa Công nghệ Sinh học Viện Đào tạo sau đại học trường Đại học cơng nghệ Tp.HCM nói chung phòng thí nghiệm trường Đại học Cơng nghệ Tp.HCM nói riêng tận tình truyền đạt kiến thức quý báu tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình học tập nghiên cứu thực đề tài Luận văn Cuối cùng, xin chân thành cám ơn đến anh chị em sinh viên hỗ trợ tơi nhiều suốt q trình thực đề tài Luận văn Thạc sĩ cách hoàn chỉnh Tơi xin chân thành cám ơn! iii TĨM TẮT Đề tài “Sản xuất phân bón từ phụ phế phẩm nông nghiệp” tiến hành từ tháng 02/2017 đến tháng 08/2017 Mục tiêu nghiên cứu đề tài xây dựng quy trình sản xuất phân bón từ phụ phế phẩm cá tra vỏ dứa Đồng thời tiến hành khảo nghiệm chế phẩm phân bón cải xanh trồng đồng Đề tài tập trung vào nội dung sau: - Định lượng N tổng số protein tổng số phụ phế phẩm cá tra - Xác định hoạt tính enzyme bromelain có thành phần dứa - Đánh giá tỷ lệ phụ phế phẩm cá tra vỏ dứa phù hợp để sản xuất phân bón - Đánh giá ảnh hưởng lượng nước bổ sung phù hợp - Khảo sát ảnh hưởng pH đến trình phân hủy phụ phế phẩm cá tra vỏ dứa - Xác định thời gian thủy phân phụ phế phẩm cá tra vỏ dứa - Đánh giá hiệu rau cải dịch thủy phân sản phẩm phân bón tạo từ phụ phế phẩm cá tra vỏ dứa Kết nghiên cứu cho thấy, phụ phế phẩm cá tra có N tổng số cao (2,34%) nguồn nguyên liệu quý để sản xuất phân bón cho trồng Bên cạnh đó, thành phần phần trăm khối lượng dứa Cayenna là: thịt dứa (30,02%), lõi dứa (6,14%), vỏ dứa (48,53%), chồi (15,31%), phế phẩm dứa chiếm 70% khối lượng dứa phần vỏ chiếm khối lượng lớn có hoạt tính enzyme cao Sử dụng enzyme thu từ dịch chiết có phế phẩm dứa để thủy phân phụ phế phẩm cá tra tối ưu điều kiện pH= 6, thời gian thủy phân tốt 12 ngày tỷ lệ vỏ dứa: phụ phế phẩm cá tra phù hợp 0,75: 1, lượng nước bổ sung: vỏ dứa + phụ phế phẩm cá tra phù hợp 1: Kết khảo nghiệm cho thấy, sản phẩm phân bón có hiệu cho phát triển trồng cao phân bón thị trường iv ABSTRACT The topic of “Producing foliar fertilizer from catfish by-products (Pangasius hypophthalmus) and pineapple peel” has been carried out from February to August 2017 This study focuses on: - Determining total nitrogen in Kjeldahl and total protein from catfish byproducts - Evaluating the bromelain activity of composions of pineapple fruit - Evaluating the effect of the ration between pineapple peel and catfish byproducts on total nitrogen and formol nitrogen of fertilizer production - Determining the volume of water that was supplied to convert catfish byproducts to fertilizer - Evaluating the effect of pH on enzyme activity - Determining the optimum time to hydrolyze catfish by-products by using pineapple peel - Determinating the efficiency of foliar fertilizer from catfish by-products on the crops The study result showed that the catfish by-products had a highly total nitrogen (2.34%) that was a valuable resource to produce fertilizer Besides, weight percent composition of a Cayena pineapple was: Pulp (30,02%), core (6,14%), peel (48.53%) and crown (15,31%) The waste of Pineapple represents about 70% of pineapple weight and peels had the high weight and high enzyme activity Using the bromelain from pineapple peeles to hydrolyze catfish by - products has been carried out The optimum pH for the enzyme activity was and the suitable time for the hydrolyzation was 12 days and optimal ratio of pineapple peel and catfish byproducts was 0.75: The optimal ratio between water and substrate was 1: The field experiment showed that this foliar fertilizer has efficiency on crop development as high as commercial fertilizer v MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT viii DANH MỤC CÁC BẢNG ix DANH MỤC CÁC HÌNH x MỞ ĐẦU .1 1.Đặt vấn đề 2.Mục tiêu nghiên cứu 3.Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1.Đối tượng: 3.2.Phạm vi nghiên cứu 4.Kết đạt 5.Ý nghĩa đề tài CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU .4 1.1.Giới thiệu cá tra 1.1.1.Các đặc điểm sinh học cá tra 1.1.2.Các đặc điểm hóa học cá 1.1.3.Tình hình ni cá tra nước 1.2.Giới thiệu enzyme bromelain 1.2.1.Đặc điểm nguồn thu nguyên liệu 1.2.2.Enzyme bromelain 11 1.2.2.1.Cấu tạo hóa học 11 1.2.2.2.Hoạt tính enzyme bromelain 12 1.2.2.3.Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme bromelain 12 1.3.Nghiên cứu nước việc sử dụng enzyme protease thủy phân protein cá 13 1.3.1.Nghiên cứu nước 13 vi 1.3.2.Nghiên cứu nước 15 1.4.Quá trình thủy phân cá 18 1.4.1.Các hệ enzyme tham gia phân giải 19 1.4.2.Sự tham gia vi sinh vật trình thủy phân 19 1.4.3.Các yếu tố ảnh hưởng đến trình thủy phân cá 20 1.5.Tình hình sản xuất rau việt nam 21 CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP 24 2.1.Vật liệu 24 2.1.1.Dụng cụ 24 2.1.2.Thiết bị 24 2.1.3.Hóa chất 24 2.2.Phương pháp 25 2.2.1.Xác định đạm tổng số phương pháp Kjeldahl 25 2.2.2.Xác định đạm formol phương pháp Sorensen 26 2.2.3.Xác định hoạt tính enzyme bromelain phương pháp anson cải tiến 26 2.3.Nội dung nghiên cứu 29 2.3.1.Đánh giá chất lượng nguyên liệu đầu vào (phụ phế phẩm cá tra) 29 2.3.2.Xác định hoạt tính enzyme bromelain có thành phần dứa 29 2.3.3.Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ vỏ dứa đến trình thủy phân phụ phế phẩm cá tra 30 2.3.4.Khảo sát ảnh hưởng lượng nước bổ sung đến trình thủy phân 31 2.3.5.Khảo sát ảnh hưởng pH đến trình thủy phân phụ phế phẩm cá tra 32 2.3.6.Khảo sát ảnh hưởng thời gian thủy phân phụ phế phẩm cá tra enzyme bromelain vỏ dứa 32 2.3.7.Ổn định dung dịch thủy phân rỉ đường 33 Critical Value of t 4.60409 Least Significant Difference 0.6241 Means with the same letter are not significantly different t Grouping C Mean N pH A 4.3750 B 3.1500 B 3.0800 2.4850 C ‘N TONG SO (g/l) NGAY 9’ The ANOVA Procedure Class Level Information Class Levels Values pH 5678 Number of Observations Read Number of Observations Used ‘N TONG SO (g/l) NGAY 9’ The ANOVA Procedure Dependent Variable: Nts Source DF Sum of Squares Mean Square F Value Model 8.69911531 2.89970510 Error 0.21487612 0.05371903 Corrected Total 8.91399144 53.98 0.0011 R-Square Coeff Var Root MSE Nts Mean 0.975895 Source DF pH 4.129993 0.231774 5.611963 Anova SS Mean Square F Value 8.69911531 2.89970510 Pr > F Pr > F 53.98 0.0011 ‘N TONG SO (g/l) NGAY 9’ The ANOVA Procedure t Tests (LSD) for Nts Note: This test controls the Type I comparisonwise error rate, not the experimentwise error rate Alpha 0.01 Error Degrees of Freedom Error Mean Square 0.053719 Critical Value of t 4.60409 Least Significant Difference 0,2433 Means with the same letter are not significantly different t Grouping Mean N pH A 6.3417 A 6.2222 A 6.4050 B 3.8135 ‘N formol (g/l) NGAY 9’ The ANOVA Procedure Class Level Information Class pH Levels Values 5678 Number of Observations Read Number of Observations Used ‘N formol (g/l) NGAY 9’ The ANOVA Procedure Dependent Variable: Nformol Source DF Sum of Squares Mean Square F Value Model 10.42755900 3.47585300 Error 0.09370700 0.02342675 Corrected Total 10.52126600 148.37 0.0001 R-Square Coeff Var Root MSE Nformol Mean 0.991094 3.039277 0.153058 Pr > F 5.036000 Source DF pH Anova SS Mean Square F Value 10.42755900 3.47585300 Pr > F 148.37 0.0001 ‘N formol (g/l) NGAY 9’ The ANOVA Procedure t Tests (LSD) for Nformol Note: This test controls the Type I comparisonwise error rate, not the experimentwise error rate Alpha 0.01 Error Degrees of Freedom Error Mean Square 0.023427 Critical Value of t 4.60409 Least Significant Difference 0.2999 Means with the same letter are not significantly different t Grouping Mean N pH A 6.0850 A 5.7075 A 5.6000 B 2.8350 Khảo sát ảnh hưởng thời gian thủy phân phụ phế phẩm cá tra enzyme bromelain phế phẩm dứa ‘N tong so (g/l)’ The ANOVA Procedure Class Level Information Class Levels Values Ngay 12 15 Number of Observations Read 15 Number of Observations Used 15 ‘N tong so (g/l)’ The ANOVA Procedure Dependent Variable: Nts Source DF Sum of Squares Mean Square F Value Model 22.94437960 5.73609490 Error 10 0.18887533 0.01888753 Corrected Total 14 23.13325493 Pr > F 303.70 F 303.70 F 89.33 F 89.33 F 12.56 0.0021 R-Square Coeff Var Root MSE KQ Mean 0.824869 Source DF NT 5.014942 0.353553 7.050000 Anova SS Mean Square F Value 4.71000000 1.57000000 Pr > F 12.56 0.0021 ‘CHIEU CAO NGAY 10’ The ANOVA Procedure t Tests (LSD) for KQ Note: This test controls the Type I comparisonwise error rate, not the experimentwise error rate Alpha Error Degrees of Freedom Error Mean Square 0.01 0.125 Critical Value of t 3.35539 Least Significant Difference 0.9686 Means with the same letter are not significantly different t Grouping Mean N NT A 7.7000 CP B A 7.6000 PB B C 6.7000 DC C 6.2000 Nc ‘CHIEU CAO NGAY 17’ The ANOVA Procedure Class Level Information Class Levels Values NT CP DC Nc PB Number of Observations Read 12 Number of Observations Used 12 ‘CHIEU CAO NGAY 17’ The ANOVA Procedure Dependent Variable: KQ Source DF Sum of Squares Mean Square F Value Model Error 5.88000000 11 41.58000000 Corrected Total 35.70000000 11.90000000 Pr > F 16.19 0.0009 0.73500000 R-Square Coeff Var Root MSE KQ Mean 0.858586 Source DF NT 4.762897 0.857321 18.00000 Anova SS Mean Square F Value 35.70000000 11.90000000 Pr > F 16.19 0.0009 ‘CHIEU CAO NGAY 17’ The ANOVA Procedure t Tests (LSD) for KQ Note: This test controls the Type I comparisonwise error rate, not the experimentwise error rate Alpha 0.01 Error Degrees of Freedom Error Mean Square 0.735 Critical Value of t 3.35539 Least Significant Difference 2.3488 Means with the same letter are not significantly different t Grouping Mean N NT A 19.4000 CP A 19.2000 PB A 18.3000 DC B 15.1000 Nc ‘CHIEU CAO NGAY 30’ The ANOVA Procedure Class Level Information Class Levels Values NT CP DC Nc PB Number of Observations Read 12 Number of Observations Used 12 ‘CHIEU CAO NGAY 30’ The ANOVA Procedure Dependent Variable: KQ Source DF Sum of Squares Mean Square F Value Model 73.38000000 24.46000000 Error 20.10666667 11 93.48666667 Corrected Total Pr > F 9.73 0.0048 2.51333333 R-Square Coeff Var Root MSE KQ Mean 0.784925 Source DF NT 5.588776 1.585350 28.36667 Anova SS Mean Square F Value 73.38000000 24.46000000 Pr > F 9.73 0.0048 ‘CHIEU CAO NGAY 30’ The ANOVA Procedure t Tests (LSD) for KQ Note: This test controls the Type I comparisonwise error rate, not the experimentwise error rate Alpha 0.01 Error Degrees of Freedom Error Mean Square 2.513333 Critical Value of t 3.35539 Least Significant Difference 4.3433 Means with the same letter are not significantly different t Grouping B B Mean N NT A 30.500 CP A 30.200 PB A 28.467 DC 24.300 Nc Ảnh hưởng phân bón đến số rau cải ‘SO LA NGAY 10’ The ANOVA Procedure Class Level Information Class Levels Values NT CP DC Nc PB Number of Observations Read 12 Number of Observations Used 12 ‘SO LA NGAY 10’ The ANOVA Procedure Dependent Variable: KQ Source DF Sum of Squares Mean Square F Value Model 0.65062500 0.21687500 Error 0.05000000 0.00625000 11 0.70062500 Corrected Total Pr > F 34.70 F 34.70 F 28.80 0.0001 R-Square Coeff Var Root MSE KQ Mean 0.915254 Source DF NT 2.173502 0.136931 6.300000 Anova SS Mean Square F Value 1.62000000 0.54000000 Pr > F 28.80 0.0001 ‘SO LA NGAY 17’ The ANOVA Procedure t Tests (LSD) for KQ Note: This test controls the Type I comparisonwise error rate, not the experimentwise error rate Alpha 0.01 Error Degrees of Freedom Error Mean Square 0.01875 Critical Value of t 3.35539 Least Significant Difference 0.3751 Means with the same letter are not significantly different t Grouping Mean N NT A 6.7000 CP A 6.6000 PB B 6.1000 DC B 5.8000 Nc ‘SO LA NGAY 30’ The ANOVA Procedure Class Level Information Class Levels Values NT CP DC Nc PB Number of Observations Read 12 Number of Observations Used 12 ‘SO LA NGAY 30’ The ANOVA Procedure Dependent Variable: KQ Source DF Sum of Squares Mean Square F Value Model 1.59000000 0.53000000 Error 0.78000000 0.09750000 11 2.37000000 Corrected Total Pr > F 5.44 0.0248 R-Square Coeff Var Root MSE KQ Mean 0.670886 Source DF NT 3.927672 0.312250 7.950000 Anova SS Mean Square F Value 1.59000000 0.53000000 Pr > F 5.44 0.0248 ‘SO LA NGAY 30’ The ANOVA Procedure t Tests (LSD) for KQ Note: This test controls the Type I comparisonwise error rate, not the experimentwise error rate Alpha 0.01 Error Degrees of Freedom Error Mean Square 0.0975 Critical Value of t 3.35539 Least Significant Difference 0.8555 Means with the same letter are not significantly different t Grouping Mean N NT A 8.4000 CP B A 8.2000 PB B A 7.7000 DC 7.5000 Nc B PHỤ LỤC 2: Kết N tổng số (g/l) đạm formol (g/l) ngày ủ Nghiệm thức Tỷ lệ mẫu nước Ngày Ngày Ngày N tổng số N formol N tổng số N formol N tổng số N formol (g/l) (g/l) (g/l) (g/l) (g/l) (g/l) NT1 1:0,5 6.7275a 4.5400a 7.24700a 6.2125a 7.6680a 6,65a NT2 1:1 6.0100a 5.0500a 6.42000b 5.6496a 6.6030a 5,95a NT3 1:1,5 4.4770b 3.6875b 4.57000c 3.9302b 4.7215b 4.1125b CV% 5.84091 5.84091 5.84091 5.84091 5.84091 5.84091 LSD0,01 0.8254 0.7194 0.3125 0.6135 1.1851 1.0541 Ghi chú: Các trung bình ký tự khơng khác biệt có nghĩa mức xác suất p < 0,01 PHỤ LỤC 3: MỘT SỐ HÌNH ẢNH Máy Kjeldhal Máy vơ mẫu ... TẮT Đề tài Sản xuất phân bón từ phụ phế phẩm nơng nghiệp tiến hành từ tháng 02/2017 đến tháng 08/2017 Mục tiêu nghiên cứu đề tài xây dựng quy trình sản xuất phân bón từ phụ phế phẩm cá tra... trường mà tạo lượng phân hữu quý giá phục vụ cho sản xuất nông nghiệp nước nhà Xuất phát từ tình hình trên, tác giả tiến hành thực đề tài Sản xuất phân bón từ phụ phế phẩm nông nghiệp MỤC TIÊU... định thời gian thủy phân phụ phế phẩm cá tra vỏ dứa - Đánh giá hiệu rau cải dịch thủy phân sản phẩm phân bón tạo từ phụ phế phẩm cá tra vỏ dứa Kết nghiên cứu cho thấy, phụ phế phẩm cá tra có N tổng