Nghiên cứu đặc điểm sinh học của một số chủng vi sinh vật phân giải xenlulo được phân lập dưới tán rừng thông ở tĩnh gia thanh hóa

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊNTRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HOÀNG ĐỨC ANH NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA MỘT SỐ CHỦNG VI SINH VẬT PHÂN GIẢI XENLULO ĐƯỢC PHÂN LẬP TỪ CÁC MẪU ĐẤT DƯỚI TÁN RỪNG THÔNG Ở TĨ

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

HOÀNG ĐỨC ANH

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA MỘT SỐ CHỦNG VI SINH VẬT PHÂN GIẢI XENLULO ĐƯỢC PHÂN LẬP TỪ CÁC MẪU ĐẤT DƯỚI TÁN RỪNG THÔNG Ở TĨNH GIA, THANH HÓA

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Quản lý tài nguyên rừng Khoa : Lâm nghiệp

Khóa học : 2014 - 2018

Thái Nguyên - năm 2018

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

HOÀNG ĐỨC ANH

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA MỘT SỐ CHỦNG VI SINH VẬT PHÂN GIẢI XENLULO ĐƯỢC PHÂN LẬP TỪ CÁC MẪU ĐẤT DƯỚI TÁN RỪNG THÔNG Ở TĨNH GIA, THANH HÓA

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Quản lý tài nguyên rừng Lớp : K46 – QLTNR – N03 Khoa : Lâm nghiệp

Khóa học : 2014 - 2018 Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Công Hoan

TS Vũ Văn Định

Thái Nguyên - năm 2018

LỜI CAM ĐOAN

Luận văn được hoàn thành trong Chương trình thực tập tốt nghiệp củatrường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên Em xin cam đoan khóa luận tốtnghiệp này là của bản thân Các kết quả trình bày trong khóa luận là trungthực Nếu có gì sai sót, em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Thái Nguyên, ngày 09 tháng 06 năm 2018

Giáo Viên Hướng Dẫn

Đồng ý cho bảo vệ trước hội đồng khoa học

TS Nguyễn Công Hoan

Tác giả

Hoàng Đức Anh

Xác nhận của giáo viên phản biện

Giáo viên chấm phản biện xác nhận sinh viên

Đã sửa chữa sai sót khi Hội đồng chấm yêu cầu

(ký, ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành tốt đợt thực tập tốt nghiệp này, em xin gửi lời cảm ơnchân thành đến Ban giám hiệu, Ban chủ nhiệm khoa Lâm nghiệp Trường Đạihọc Nông Lâm Thái Nguyên Cảm ơn sự nhiệt tình giảng dạy của các thầy cô

đã truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm thực tế để em hoàn thành tốtKhóa luận tốt nghiệp này Em đặc biệt gửi lời cảm ơn đến TS Vũ Văn Định -Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam và TS Nguyễn Công Hoan là thầyhướng dẫn khoa học đã nhiệt tình giúp đỡ em trong suốt thời gian thực tập vàhoàn thành khóa luận

Em xin chân thành cám ơn Ban Lãnh đạo Trung tâm nghiên cứu Bảo vệrừng Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam đã tạo điều kiện thuận lợi về mọimặt để chúng em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp

Em cũng xin chân thành cám ơn KS Nguyễn Thị Loan; KS NguyễnThị Tuyên KS Phạm Văn Nhật; KS Trần Nhật Tân và các cán bộ của Trungtâm nghiên cứu Bảo vệ rừng - Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam đãhướng dẫn, tạo điều kiện thuận lợi và đóng góp nhiều ý kiến, kinh nghiệmquý báu cho em hoàn thành khóa luận này

Trong quá trình thực hiện khóa luận mặc dù em đã cố gắng rất nhiềunhưng không thể tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sự đónggóp ý kiến quý báu của các thầy cô giáo và các bạn sinh viên

Xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày 09 tháng 06 năm 2018

Sinh viên

Hoàng Đức Anh

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Một số VSV sản xuất cellulase 8

Bảng 4.1 Sự phát triển sau 3 ngày của 12 chủng VSV trên các điều 30

kiện ẩm độ khác nhau 30

Bảng 4.2 Sự phát triển sau 7 ngày của 12 chủng VSV trên các điều 34

kiện ẩm độ khác nhau 34

Bảng 4.3: Đường kính khuẩn lạc trung bình của các chủng VSV 39

sau 12 ngày nuôi cấy 39

Bảng 4.4 Đường kính khuẩn lạc sau 12 ngày ở điều kiện nhiệt độ 42

khác nhau 42

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.2 Cơ chế tác dụng của enzyme cellulase tới cellulose 5

Hình 2.1 Bản đồ vị trí địa lý Huyện Tĩnh Gia - Thanh Hóa 19

Hình 3.1 Tủ đổ môi trường 27

Hình 3.2 Kính hiển vi và Tủ định ôn 28

Hình 4.1 Ảnh thí nghiệm sự phát triển của 12 chủng VSV đánh giá điều kiện sinh trưởng phát triển 29

Hình 4.2 Biểu đồ đánh giá ảnh hưởng của ẩm độ đến sự sinh trưởng của các chủng VSV sau 3 ngày nuôi cấy 31

Hình 4.3 Ảnh thí nghiệm sự phát triển của Chủng VSV I.PN3 ở các thang ẩm độ khác nhau 32

Hình 4.5 Ảnh thí nghiệm sự phát triển của chủng VSV LSN 13.4 ở các thang ẩm độ khác nhau 33

Hình 4.7 Biểu đồ đánh giá ảnh hưởng của ẩm độ đến sự sinh trưởng của các chủng VSV sau 7 ngày nuôi cấy 35

Hình 4.8 Ảnh thí nghiệm sự phát triển của khuẩn lạc chủng IPN3 sau 7 ngày nuôi cấy 36

Hình 4.9 Ảnh thí nghiệm sự phát triển của khuẩn lạc chủng SS9 sau 7 ngày nuôi cấy 36

Hình 4.10 Ảnh thí nghiệm sự phát triển của khuẩn lạc chủng HBN 1.2 sau 7 ngày nuôi cấy 37

Hình 4.11 Ảnh thí nghiệm sự phát triển sinh trưởng của chủng IAP2 sau 7 ngày nuôi cấy 38

Hình 4.12 Ảnh thí nghiệm sự phát triển sinh trưởng của chủng LSN 13.5 sau 7 ngày nuôi cấy 38

Hình 4.13: Ảnh thí nghiệm sự phát triển của Chủng nấm HNI8 sau 7 ngàynuôi cấy 39Hình 4.14.Biểu đồ đường kính khuẩn lạc trung bình của các chủng VSV

sau 12 ngày nuôi cấy 40Hình 4.15 Ảnh thí nghiệm sự phát triển của chủng SSK sau 12 ngày

nuôi cấy 41Hình 4.16 Ảnh thí nghiệm sự phát triển của VSV LSN 3.1 sau 12 ngày

nuôi cấy 41Hình 4.17 Biểu đồ đường kính khuẩn lạc sau 12 ngày ở điều kiện nhiệt độkhác nhau 42Hình 4.18 Ảnh thí nghiệm sự phát triển của VSV IPN3 ở các điều kiện nhiệt

độ khác nhau 43Hình 4.19 Ảnh thí nghiệm sự phát triển của VSV LSN 3.1 ở các điều kiệnnhiệt độ khác nhau 44Hình 4.20 Ảnh thí nghiệm sự phát triển của VSV HBN 1.2 ở các điều kiệnnhiệt độ khác nhau 45

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ CÁC KÝ HIỆU

Chữ viết tắt/ký hiệu Giải nghĩa đầy đủ

CFU Đơn vị khuẩn lạc trong 1 ml hoặc 1 gamPDA Potato Dextrose Agar

D Đường kính vòng phân giải cellulose

VK Vi khuẩn

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

DANH MỤC CÁC BẢNG iii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ iv

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ CÁC KÝ HIỆU vi

MỤC LỤC vii

PHẤN 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.3 Ý nghĩa của đề tài 2

1.3.1 Ý nghĩa khoa học 2

1.3.2 Ý nghĩa trong thực tiễn 2

PHẦN 2 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 3

2.1 Tổng quan tài liệu nghiên cứu 3

2.1.1 Tổng quan về Emzym cellulase 3

2.1.2 Cơ chế tác dụng của enzyme cellulase 5

2.1.3 Ứng dụng của emzym cellulose 6

2.1.2 Vi sinh vật phân giải cellulose 7

2.1.3 Chế phẩm vi sinh vật có chứa vi sinh vật phân giải cellulose 15

2.2 Tổng quan khu vực nghiên cứu 19

2.2.1 Điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu 19

2.2.2 Tài nguyên thiên nhiên 21

2.2.3 Kết cấu hạ tầng và cơ sở vật chất 23

2.2.4 Văn hóa – Xã hội 24

PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG, PHAM VI, NỘI DUNG, VẬT LIỆU 26

VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26

3.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 26

3.2 Vật liệu nghiên cứu 26

3.3 Nội dung nghiên cứu 26

3.3.1 Đánh giá ảnh hưởng của ẩm độ không khí đến sự sinh trưởng của các chủng VSV phân giải xenlulo 26

3.3.2 Đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự sinh trưởng của các chủng VSV phân giải xenlulo 26

3.4 Phương pháp nghiên cứu 27

3.4.1 Phương pháp đánh giá ảnh hưởng của ẩm độ đến sự sinh trưởng của các chủng VSV phân giải xenlulo 27

3.4.2 Phương pháp đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự sinh trưởng của các chủng VSV phân giải xenlulo 28

PHẦN 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 29

4.1 Kết qủa đánh giá ảnh hưởng của ẩm độ đến sự sinh trưởng của các chủng VSV phân giải xenlulo 30

4.1.1 Sinh trưởng và phát triển của VSV phân giải xenlulo sau 3 ngày nuôi cấy 30

4.1.2 Sinh trưởng và phát triển của VSV phân giải xenlulo sau 7 ngày nuôi cấy 34

4.1.3 Sinh trưởng và phát triển của VSV phân giải xenlulo sau 12 ngày nuôi cấy 39

4.2 Kết qủa đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự sinh trưởng của các chủng VSV phân giải xenlulo 42

4.2.1 Sinh trưởng và phát triển của VSV phân giải xenlulo sau 12 ngày nuôi cấy 42

PHẦN 5 KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ 46

5.1 Kết luận 46

5.2 Kiến nghị 46

TÀI LIỆU THAM KHẢO 47

1

1.1 Đặt vấn đề

PHẤN 1

MỞ ĐẦU

Trong tự nhiên khu hệ vi sinh vật phân giải Xenlulo rất phong phú và

đa dạng Tuy nhiên nếu chỉ sử dụng các vi sinh vật tự nhiên có sẵn trong đấtthì quá trình phân hủy thường diễn ra chậm Để thúc đẩy nhanh quá trình lênmen phân giải các hợp chất hữu cơ, người ta thường bổ sung thêm các chủng

vi sinh vật có hoạt tính phân giải xenlulo cao Do vậy việc phân lập, tuyểnchọn các chủng vi sinh vật có hoạt tính phân hủy xenlulo cao để tạo chế phẩmnhằm phân hủy nhanh xenlulo là rất quan trọng

Không chỉ đóng góp vai trò trong tru chình cacbon tự nhiên, vi sinh vậtphân giải xenlulo còn có tiềm năng lớn trong việc phân hủy xenlulo trongnước ô nhiễm, rác thải và chuyển hóa xenlulo thành nhiên liệu sinh học thaythế nhiên liệu hóa thạch, chuyển hóa sinh học xenlulo thành nhiên liệu sinhhọc và các hóa chất mang lại các sản phẩm thiết yếu với năng suất cao dẫnđến lợi ích về kinh tế cũng như một giá thành thấp cho các sản phẩm này

Chế phẩm sinh học đa chủng bao gồm vi sinh vật phân hủy Xenlulo sẽ

có nhiều ưu việt về cả mặt kinh tế, kỹ thuật và môi trường Giúp quá trìnhphân giải xenlulo diễn ra nhanh hơn có khả năng phân giải cành khô lá dụngtrên mặt đất, dưới tán rừng và phế phẩm nông nghiệp tạo ra nguồn hữu cơ tạichỗ cho đất, làm tăng độ phì của đất, tăng sinh trưởng và phát triển củacây,làm giảm thiểu nguy cơ cháy rừng và giải quyết được sự thiếu hụt vềphân hữu cơ trong thâm canh hiện nay

Trước tiềm năng ứng dụng to lớn của vi sinh vật phân giải cellulose,chúng ta cần có những hiểu biết nhất định về chúng bao gồm các chủng visinh vật có khả năng phân hủy xenlulo cao, đặc biệt là các chủng vi khuẩn cókhả năng phân giải cellulose Xuất phát từ những lợi ích thực tế trên nên tôi

chọn thực hiện đề tài “Nghiên cứu đặc điểm sinh học của một số chủng vi sinh vật phân giải Xenlulo được phân lập dưới tán rừng thông ở Tĩnh Gia Thanh Hóa” nhằm xác định được đặc điểm sinh học như điều kiện sinh

trưởng và phát triển tối ưu nhất cho các chủng vi sinh vật có hoạt tính phânhủy xenlulo cao ứng dụng vào trong sản xuất chế phẩm sinh học phân hủyxenlulo nhanh, để phục vụ trong lĩnh vực sản xuất Nông - Lâm nghiệp và ứngdụng trong phòng chống cháy rừng

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Xác định được đặc điểm sinh học, điều kiện sinh trưởng và phát triểntối ưu của các chủng vi sinh vật là cơ sở khoa học để sản xuất chế phẩm sinhhọc nhằm phân hủy xenlulo

1.3 Ý nghĩa của đề tài

1.3.1 Ý nghĩa khoa học

Đề tài góp phần bổ sung cơ sở lý luận trong việc nghiên cứu và sảnxuất chế phẩm sinh học nhằm phân hủy nhanh xenlulo

1.3.2 Ý nghĩa trong thực tiễn

- Là cơ sở để sản xuất chế phẩm sinh học nhằm phân hủy nhanhxenlulo phục vụ trong lĩnh vực sản xuất Nông - Lâm nghiệp và phòng chốngcháy rừng

- Giúp sinh viên có cơ hội tiếp cận với việc nghiên cứu khoa học, kỹnăng thực hành học trong phòng thí nghiệm Qua đó kết hợp với các kiến thức

lý thuyết đã được học sinh viên sẽ có những hiểu biết chuyên sâu về chuyênnghành đào tạo

PHẦN 2 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 2.1 Tổng quan tài liệu nghiên cứu

2.1.1 Tổng quan về Emzym ce l l u l a s e

Xenlulo là hợp chất cao phân tử được trùng hợp (polyme hóa) từ cácgốc β-Dglucose bằng cầu nối β-1,4-glycosid nhờ vào khả năng tự dưỡng dướiánh sáng của thực vật Vì vậy, xenlulo là hợp chất phổ biến nhất trong tựnhiên Xenlulo có cấu trúc mạch thẳng dạng sợi rất bền, khó bị phân hủy

(Gupta, Pratima et al.,2011)[40].

Xenlulo là chất hữu cơ khó phân hủy Người và hầu hết động vật không

có khả năng phân hủy cellulose Do đó, khi thực vật chết hoặc con người thảicác sản phẩm hữu cơ có nguồn gốc thực vật đã để lại trong môi trường lượnglớn rác thải hữu cơ Tuy nhiên nhiều chủng vi sinh vật bao gồm nấm, vi khuẩn

và xạ khuẩn có khả năng phân hủy xenlulo thành các sản phẩm dễ phân hủynhờ enzyme cellulase (Trịnh Đình Khả và cộng sự, 2007)[14]

Cellulase là phức hệ enzyme thủy phân xenlulo tạo thành các phân tửđường β-glucose Theo nghiên cứu của một số tác giả, xenlulo bị phân hủydưới tác dụng hiệp đồng của phức hệ cellulase bao gồm ba enzyme là Exo-β-(1,4)-glucanase hay enzyme C1 , Endo-β-glucanase hay endocellulase còn gọi

là enzyme CMC–ase hay Cx và β-(1,4)-glucosidase hay cellobioase:

Exo-1,4-gluconase giải phóng cellobiose hoặc glucose từ đầu khôngkhử của cellulose, tác dụng yếu lên CMC nhưng tác dụng mạnh lên xenlulo vàđịnh hình hoặc xenlulo đã bị phân giải một phần Tác dụng lên xenlulo kếttinh không rõ ràng nhưng khi có một endoglucanase thì có tác dụng hiệp đồng

rõ rệt, enzyme tác dụng mạnh lên cellodextrin Enzyme này hoạt động mạnh ởvùng vô định hình nhưng lại hoạt động yếu ở vùng kết tinh của cellulose

β-1,4-glucosidase thủy phân cellobiose và các cellodextrin khác hòa tantrong nước sinh ra, chúng có hoạt tính cao trên cellobiase, còn cellodextrin thìhoạt tinh thấp và giảm khi chiều dài của chuỗi tăng lên.

2.1.1.1 Phân loại cellulase

Cellulase là phức hệ enzyme có tác dụng thủy phân xenlulo thông quaviệc thủy phân liên kết β-1,4-glycoside tạo thành các phân tử đường β-glucose

Dựa vào đặc điểm của cơ chất và cơ chế phân cắt, enzyme cellulaseđược chia thành ba loại: - 1,4-  -D-glucan cellobiohydrolase (EC 3.2.1.91) -1,4-  -D-glucan 4-glucanohydrolase (EC 3.2.1.4) -  -D-glucoside

glucohydrolase (EC 3.2.1.21) Các enzyme này được tìm thấy trong vi khuẩn

sống trong dạ dày cỏ bò và mối và trong một số nấm như Trichoderma, Aspergillus…

Endo-1,4-glucanase (hay CMC-ase, Cx, EC 3.2.1.4) thủy phân liên kết 1,4-glucoside và tác động vào chuỗi xenlulo một cách tùy tiện, sản phẩm củaquá trình thủy phân là cellobiose và glucose Do thủy phân CMC hoặc xenlulotheo kiểu tùy tiện nên endo-1,4-glucanase làm giảm nhanh chiều dài chuỗixenlulo và tăng chậm các nhóm khử, enzyme tác dụng mạnh lên cellodextrin.Enzyme này hoạt động mạnh ở vùng vô định hình nhưng lại hoạt động yếu ởvùng kết tinh của cellulose

ß-Exo-1,4-gluconase (hay cellobiohydrolase, C1 EC 3.2.1.91) giải phóngcellobiose hoặc glucose từ đầu không khử của cellulose, tác dụng yếu lênCMC nhưng tác dụng mạnh lên xenlulo vô định hình hoặc xenlulo đã bị phângiải một phần Tác dụng lên xenlulo kết tinh không rõ nhưng khi có mặtendoglucanase thì có tác dụng hiệp đồng rõ rệt

ß-1,4-glucosidase (hay cellobiase, EC 3.2.1.21) thủy phân cellobiose vàcác cellodextrin khác hòa tan trong nước sinh ra, chúng có hoạt tính cao trên

cellobiase, còn cellodextrin thì hoạt tính thấp và giảm khi chiều dài của chuỗităng lên Chức năng của ß-glucosidase có lẽ là điều chỉnh sự tích lũy các chấtcảm ứng của cellulase.

2.1.2 Cơ chế tác dụng của enzyme cellulase

Cellulase là một hệ enzyme phức tạp xúc tác sự thủy phân xenlulo thànhcellobiose và cuối cùng thành glucose

Sự phân giải xenlulo dưới tác dụng của hệ enzyme cellulase xảy ra theo

3 giai đoạn chủ yếu sau:

Trong giai đoạn thứ nhất, dưới tác dụng của tác nhân C1, xenlulo bị thủyphân thành xenlulo hòa tan Trong giai đoạn thứ hai, xenlulo hòa tan sẽ bịthủy phân dưới tác dụng xúc tác của hệ enzyme Cx tạo thành đườngcellobiose

Ở giai đoạn cuối cùng, dưới tác dụng của enzyme ß-1,4-glucosidase (haycellobiase, EC 3.2.1.21), cellobiose bị thủy phân thành glucose

Hình 1.2 Cơ chế tác dụng của enzyme cellulase tới cellulose

Các loài vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp cellulase trong điều kiện

tự nhiên thường bị ảnh hưởng bởi tác động nhiều mặt của các yếu tố ngoạicảnh nên có loài phát triển rất mạnh, có loài phát triển yếu Chính vì thế, việcphân hủy xenlulo trong tự nhiên được tiến hành không đồng bộ, xảy ra rấtchậm

2.1.3 Ứng dụng của emzym cellulose

Hiện nay, enzyme cellulase được ứng dụng mạnh mẽ trong các ngànhcông nghiệp khác nhau như: công nghiệp thực phẩm, công nghiệp sản xuấtbia rượu, công nghiệp chế biến thức ăn gia súc, công nghiệp dệt, sản xuất bộtgiặt, sản xuất giấy, trong nông nghiệp

Trong công nghiệp sản xuất bột giấy và giấy, bổ sung các loại enzymetrong khâu nghiền bột, tẩy trắng và xeo giấy có vai trò rất quan trọng Nguyênliệu ban đầu chứa hàm lượng cao các chất khó tan là lignin và một phầnhemicellulose, nên trong quá trình nghiền để tách riêng các sợi gỗ thành bộtmịn gặp nhiều khó khăn

Trong công nghiệp xử lý rác thải và sản xuất chế phẩm vi sinh Rác thải

là nguồn chính gây nên ô nhiễm môi trường dẫn tới mất cân bằng sinh thái vàphá hủy môi trường sống, đe dọa tới sức khỏe và cuộc sống con người Thànhphần hữu cơ chính trong rác thải là cellulose, nên việc sử dụng công nghệ visinh trong xử lý rác thải cải thiện môi trường rất có hiệu quả Enzyme này cókhả năng thủy phân chất thải chứa cellulose, chuyển hoá các hợp chất kiểulignoxenlulo và xenlulo trong rác thải tạo nên nguồn năng lượng thông quacác sản phẩm đường, ethanol, khí sinh học hay các các sản phẩm giàu nănglượng khác

Trong công đoạn nghiền bột giấy, bổ sung endoglucanase sẽ làm thayđổi nhẹ cấu hình của sợi cellulose, tăng khả năng nghiền và tiết kiệm khoảng20% năng lượng cho quá trình nghiền cơ học Trước khi nghiền hóa học, gỗđược xử lý với endoglucanase và hỗn hợp các enzyme hemicellulase,

pectinase sẽ làm tăng khả năng khuếch tán hóa chất vào phía trong gỗ và hiệuquả khử lignin Trong công nghệ tái chế giấy, các loại giấy thải cần được tẩymực trước khi sản xuất các loại giấy in, giấy viết Endoglucanase vàhemicellulase đã được dùng để tẩy trắng mực in trên giấy Enzyme cellulaseđược bổ sung vào nhiều giai đoạn khác nhau trong quá trình sản xuất giấy.Trong công nghiệp dệt, người ta sử dụng enzyme cellulase để giữ màuvải sáng, bền và không bị sờn cũ Đối với vải jean, cellulase được dùng đểlàm mềm vải jean và tạo ra các vệt “stone washed” Trước đây các vệt “stonewashed” được làm thủ công bằng cách dùng đá bọt chà lên vải jean, làm mấtlớp kiềm trên bề mặt vải và tạo ra những sợi chỉ trắng Hiện nay người ta sửdụng enzyme cellulase trong giai đoạn giặt vải jean thay cho việc sử dụng đábọt Enzyme cellulase chỉ phân hủy theo các vết kiềm trên vải jean đã nhuộmmàu để tạo ra các vệt “stone washed” Các vệt “stone washed” được tạo rabằng phương pháp này bền hơn bằng cách dùng đá bọt Ngoài ra, người ta cóthể tăng độ đậm nhạt của các vệt này bằng cách tăng hay giảm hàm lượngcellulase sử dụng trong giai đoạn giặt.

Ngoài việc bổ sung trực tiếp vi sinh vật vào bể ủ để xử lý rác thải thì việctạo ra các chế phẩm vi sinh có chứa các vi sinh vật sinh ra cellulase đã đượcnghiên cứu và sản xuất

2.1.2 Vi sinh vật phân giải cellulose

2.1.2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Một số VSV đã được các nhà khoa học nghiên cứu nhiều về khả năngphân giải xenlulo được thể hiện bảng 2.1

Act.diastaticus Act roseus Act.griseus Act.melamocylas Act.coelicolor Act.candidus Act.chromogenes Act hygroscopicus Act.griseofulvin Act.ochroleucus Act.thermofulcus Act.xanthostrums Thermonospora curvata

Preudomonas Fluorescens B.megaterium B.mensenteroides Clostridium sp

Acetobacter xylinum

Vi khuẩn dạ cỏ Ruminoccus albus Ruminobacter parum Bacteroides

Amylophillus sp

Clos.butiricum Clos.locheheadil Cellulosemonas

Đã có nhiều nghiên cứu được tiến hành để phân lập dòng vi sinh vậtsản sinh enzyme phân giải xenlulo và khả năng phân giải xenlulo của chúng.Các vi sinh vật phân giải xenlulo trong tự nhiên rất phong phú và đa dạng baogồm nấm, vi khuẩn và xạ khuẩnchủ yếu được phân lập từ hệ tiêu hóa động vật

ăn cỏ như bò, cừu, dê, và côn trùng như bọ cánh cứng, mối [43] Ngoài rachúng còn được tìm ra trong phân ủ, phân hữu cơ, bùn từ nước thải [34]

- Vi khuẩn: Vi khuẩn phân giải xenlulo bao gồm Clostridium, Bacteroides sucinogenes, Butyrivibrio fibrisolvens, Ruminococcus albus, Methanobrevibacter ruminatium, Siphonobacter aquaeclarae,

Cellulosimicrobium funkei, Paracoccus sulfuroxidans, Ochrobactrum cytisi, Ochorobactrum Haematophilum, Kaistia adipata, Desvosia riboflavia, Labrys neptuniae, Ensifer adhaerens, Shinella zoogloeoides, Citrobacter freundii, and Pseudomonas nitroreducens Các loài này phần lớn thuộc

nhóm vi sinh vật kị khí, chúng được phân lập chủ yếu từ ruột của những loàiđộng vật sử dụng gỗ làm nguồn thức ăn [43]

Trong lòng đất người ta cũng phân lập được các dòng vi khuẩn Gram

(+) hiếu khí như Brevibacllus, Paenibacillus, Bacillus, và Geobacillus Đối

với các dòng ưa ấm, pH và nhiệt độ tối thích cho enzyme carbonmethylcellulase của chúng hoạt động là 5,5 và 550C, còn đối với các dòng ưa nhiệt

là pH 5,0 và nhiệt độ 750C [56]

- Xạ khuẩn: Xạ khuẩn (Actinomycetes) là vi khuẩn Gram (+) có dạngsợi như nấm Chúng là vi sinh vật hiếu khí có mặt khắp nơi trong tự nhiên.ADN của xạ khuẩn rất giàu G+C chiếm 57-75 % [50]

Chúng chiếm ưu thế trong đất phèn khô [45] Xạ khuẩn còn được biếtđến nhiều bởi các sản phẩm chuyển hóa bậc hai, nổi bật là các loại kháng sinhnhư streptomycin, gentamicin, rifamycin và erythomycin

Ngoài ra, xạ khuẩn còn có vai trò quan trọng trong công nghiệp dược

phẩm cũng như trong nông nghiệp Streptomyces là giống chủ đạo trong xạ

khuẩn, đây cũng là vi sinh vật sản sinh cellulase được quan tâm nghiên

cứu.Một số loàiđáng chúý thuộc giống nay nhưStreptomyces reticuli, Streptomyces drozdowiczii, Streptomyces lividans [46].

Thermoactimnomyces được tìm thấy trong trầm tích đại dương, Streptosporangium trong quặng apatit cũng là nhưng loài có khả năng phân

hủy xenlulo [46]

- Nấm: Nấm là sinh vật có cơ chế sinh hóa độc đáo trong phân giải cơchất tạo những sản phẩm bậc hai đặc biệt, đây là nhóm được nghiên cứu nhiều

nhất trong lĩnh vực phân hủy xenlulo [58] Các cellulase từ nấm thường cóhoạt lực cao và dường như không có các dạng vật lý phức tạp như enzyme

này từ vi khuẩn Một số chủng nấm như Acremonium spp., Chaetomium spp., Trichoderma reesei, Trichodermaviride, penicillium pinophilum, Phanerochaete chrysosporium, Fusariumsolani,Talaromyces emersonii, Trichoderma koningii, Fusarium oxysporium, Aspergillus niger, Aspergillus terreus and Rhizopus oryzae có vai trò quan trọng trong quy trình phân hủy

xenlulo ở nhiều môi trường khác nhau [58]

Theo Sivakumaran (2014) phân lập được 21 chủng từ các nguồn vậtliệu khác nhau như mùn cưa, lá rụng… Trong đó lựa chọn loài nấm có khảnăng phân giải xenlulo bằng phương pháp giấy lọc và phương pháp dùng

thuốc thử DNS Kết quả cho thấy Helminthosporium sp và Cladosporium sp.

là hai loài có khả năng phân giải mạnh nhất sau đó là Trichoderma sp và Aspergillus sp Trong một nghiên cứu khác trên rơm rạ, thu được 25 loài khác

nhau thuộc ngành Ascomycetes và Basidiomycetes, trong đó loài

Trichoderma harzianum có khả năng phân giải xenlulo tốt nhất (Lee et al.,

2011)

Nấm phân giải xenlulo mạnh như các loài Aspergillus chaetomium, Aspergillus fumigatus, Aspergillus flavus, Curvularia, Fusarium, Memoniella, Phomo, Thielavia và Trichoderma Những chủng này đã được nghiên cứu

rộng rãi để sản xuất các enzyme ngoại bào có khả năng phân giải xenlulo đó

là endoglucanases, exoglucanases và cellobiase là những chất có thể chuyểnđổi xenlulo thành gluco (Maheshwari DK, Gohade S và Jahan H (1990)

Theo nghiên cứu của V Makeshkumar và P.U Mahalingam (2011) 6

loại nấm bệnh có khả năng phân giải xenlulo (Fusarium sp., Aspergillus fumigatus, Cladosporium sp., Aspergillus flavus, Pyricularia sp và Nigrospora sp.) đã được phân lập và thử nghiệm các chủng nấm phân giải xenlulo chiếu qua tia UV kết quả cho thấy nấm Fusarium phát triển tốt nhất

và có quá trình phân giải xenlulo hiệu quả nhất Do đó nghiên cứu đã đề xuất

sử dụng dòng nấm đột biến này để ủ chất thải hữu cơ khác nhau Bên cạnh đó

một số nhóm nấm khác như Trichoderma koningii, Sporotrichum thermophila, Myceliophthora thermophila cũng được nghiên cứu cho thấy có

khả năng phân giải xenlulo tốt (Reddy.BR, Narasimha G và Babu GVAK(1998)

Các loài nấm mốc có khả năng sinh nhiều cellulase thuộc các giống

Allernaria, Trichoderma, Myrothecium, Aspergillus, Penicillium Chúng

được tách ra từ đất xung quanh vùng rễ cây, từ các mẫu thực vật, từ than bùn

và các nguồn tự nhiên khác có quá trình phân hủy cellulose Ngoài ra các

chủng nấm lớn thuộc lớp Basidomycetes cũng được đánh giá có khả năng sinh

xenlulo mạnh

Lamot, Voets (1979)[ 3] đã 7 chủng vi sinh vật phân giải xenluloza để

phân hủy xenlophan như: Aspergillus.sp, Penicillium.sp, 2 loài Chaetomium,

1 loài Sclerotium rolfsii, 2 loài xạ khuẩn Streptomyces Tác giả nhận thấy nếu

để riêng rẽ từng loại vi sinh vật tác dụng thì sự phân giải hầu như không diễn

ra, còn khi hỗn hợp các chủng nói trên thì sự phận giả xenlophan bị phân hủy.Sau khi 7 chủng trong thời gian 100 ngày 85% xenlophan bị phân hủy sảnphẩm cuối cùng được làm phân bón bao gồm: 30% protein, 60% đường hòatan, 10% các gốc còn lại Tại New Delhi- Ấn Độ Gaur và Bhardwaj (1985)[1]

đã phân lập và tuyển chọn được rất nhiều chủng vi sinh vật có khả năng phân

hủy xenluloza Sau đó tác giả đã sử dụng chủng nấm Trichurus spiralis, Trichoderma viride, Paecilomyces fusisporus, Aspergillus Sp để đưa vào

đống ủ (rơm rạ, lá khô) kết quả cho thấy: hàm lượng C hữu cơ giảm từ 48%xuống 25% trong vòng 1 tháng đầu tiên của quá trình ủ và chỉ trong vòng 8-

10 tuần rơm rạ đã phân hủy hoàn toàn thành một loại phân hữu cơ có chấtlượng tốt Trong phân chứa khoáng 1,7 %N và tỷ lệ C/N là 12:3

Ở Nhật Bản đã phân lập và tuyển chọn ra một hỗn hợp các vi sinh vật có

ích thuộc nhóm yếm khí và hiếu khí gồm: Nấm men, vi khuẩn quang hợp, xạkhuẩn, vi khuẩn lactic, nấm lên men và chế tạo ra được một chế phẩm vi sinhhữu hiệu (EM) đã được chứng minh có tác dụng tốt ở nhiều lĩnh vực của đờisống và sản xuất như: trong trồng trọt, trong chăn nuôi, trong bảo vệ môitrường góp phần nâng cao chất lượng của đống ủ.

2.1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Trong những năm gần đây ở Việt Nam đã có rất nhiều nghiên cứu về visinh vật phân hủy xenlulo và khả năng sinh tổng hợp enzyme cellulase phânhủy xenlulo từ vi sinh vật Các nghiên cứu về vi sinh vật đã được ứng dụngtrong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong lĩnh vực nghiên cứu sản xuất chế phẩm

từ vi sinh vật có hiệu lực phân giải hợp chất hữu cơ cao, nhằm tạo ra các chếphẩm sinh học thân thiện với môi trường, mang lại nhiều lợi ích kinh tế trongđời sống sản xuất Có thể điểm qua các công trình nghiên cứu về vi sinh vậtgần đây ở nước ta của một số tác giả như: Tuyển chọn, nghiên cứu ảnh hưởngcủa các yếu tố môi trường lên khả năng sinh tổng hợp cellulase và tính sạch,

đánh giá tính chất lý hóa của cellulase từ chủng penicillium sp DTQ – HK1

Phạm Thị Ngọc Lan và cộng sự cũng đã tiến hành nghiên cứu và tuyểnchọn được một số chủng xạ khuẩn ưa ẩm phân lập từ mùn rácở một số nơi cókhả năng phân giải xenlulo mạnh Trong số 195 chủng xạ khuẩn nghiên cứu

thì các chủng xạ khuẩn phân lập được từ các mẫu rơm mục và đất chân đốngrơm có khả năng phân giải xenlulo và CMC mạnh nhất [15].

Nguyễn Xuân Thành và cộng sự (2004) đã phân lập tuyển chọn được 5chủng vi sinh vật (VK1, VK2, N1, N2, N3) có sức sống cao và khả năng cạnhtranh lớn, khả năng thích ứng pH rộng để làm giống sản xuất chế phẩm visinh vật phân hủy phế thải mùn mía [24]

Trần Thị Ngọc Sơn và cộng sự (2010) đã phân lập được 40 chủng nấm

Trichoderma sp từ các mẫu đất đại diện cho hệ thống canh tác lúa 2 vụ, lúa 3

vụ, lúa mía ở Đồng Bằng Sông Cửu Long bao gồm Cần Thơ, Hậu Giang,Kiên Giang và An Giang từ vụ đông xuân 2008-2009 để nghiên cứu khả năngphân hủy rơm rạ [22]

Phạm Quang Thu, Nguyễn Thị Thuý Nga (2009) đã phân lập được 30chủng vi sinh vật có khả năng phân giải lân và tuyển chọn được 15 chủng cóhiệu lực phân giải lân rất cao đường kính vòng phân giải lân cao nhất (>22mm) Trong đó có 3 chủng P1.1, P1.4, PGLRH3 sinh trưởng tốt nhất trênmôi trường nước chiết khoai tây có bổ sung một số nguyên tố khoáng, có thểứng dụng 3 chủng này để sản xuất phân bón vi sinh hỗn hợp [25]

Nguyễn Thị Thuý Nga (2010) đã phân lập được 25 chủng vi sinh vật cókhả năng phân giải xenlulo trong đó có 10 chủng hiệu lực mạnh đường kínhvòng phân giải >15 mm và 5 chủng hiệu lực rất mạnh đường kính vòng phângiải > 20mm Trong 5 chủng đó có 2 chủng ĐT2 và ĐV2 đường kính >25

mm, có thể ứng dụng 2 chủng này để sản xuất phân bón vi sinh hỗn hợp [19]

Theo Nguyễn Thị Thúy Nga và cộng sự (2015) đã phân lập được 24chủng vi khuẩn phân giải xenlulo trong đó tuyển chọn 8 chủng có hiệu lựcphân giải xenlulo khá và mạnh với đường kính vòng thủy phân lớn hơn 25mmbao gồm các chủng M1.1, M5.2, M5.3, M5.4, X7, X3, X1, X10 chiếm khoảng33,0% [18]

Theo Võ Văn Phước Quệ và Cao Ngọc Điệp (2011) đã phân lập vikhuẩn phân giải xenlulo trong đất trồng lúa và dạ cỏ bò nhằm sử dụng phângiải rơm rạ và rác hữu cơ thành phân hữu cơ Nhóm tác giả đã phân lập được

96 dòng vi khuẩn từ đất trồng lúa và 4 dòng vi khuẩn (Q4, Q5, Q8 và Q9) từdịch dạ cỏ của bò Các dòng vi khuẩn phân lập được đều có khả năng thủyphân CMC [21]

Năm 1999, Đặng Minh Hằng đã nghiên cứu tuyển chọn được hai chủngnấm sợi có khả năng phân giải xenlulo cao.Tác giả cũng đã nghiên cứu và tìm

ra được một số điều kiện tối ưu cho khả năng sinh tổng hợp cellulase của haichủng nấm này [10]

Hoàng Quốc Khánh và cộng sự (2003), đã nghiên cứu khả năng sinhtổng hợp và đặc điểm của cellulase từ chủng A niger NRRL-363 Quanghiên cứu tác giả đã tìm ra được một số trông tin và điều kiện cơ bản cho sựtổng hợp cellulase của chủng này trên môi trường trấu xay và chất thải côngnghiệp như mật rỉ đường [13]

Theo nguyên cứu của Nguyễn Danh (2009) đã phân lập từ vỏ cà phê ởGia Lai kết quả thu được 115 chủng xạ khuẩn ưa nhiệt có khả năng phân giảixenluloza với tỷ lệ chủng phân giải rất mạnh chiếm 55,7% trong đó tác giả đãchọn được 2 chủng xạ khuẩn ưa nhiệt M48, M63 có khả năng phân giảixenluloza mạnh với kích thước vòng phân giải 36,5-38,5mm [6]

Theo Lê Việt Hà và Lê Văn Tri (2006) các tác giả đã phân vi sinh vậtphân hủy xenlulo từ đất và bãi thải của các nhà máy đường kết quả thu được 2chủng vi khuẩn phân hủy xelulo chịu nhiệt ( ký hiệu X1, Đ3), 3 chủng xạkhuẩn ưa ẩm ( kí hiệu XK1, XK13, XK18 ), 2 chủng nấm mốc ( ký hiệu M5,M3 ) [8]

Lê Văn Nhượng và Nguyễn Lan Hương (2001) đã phân lập tuyển chọnđược 11 chủng nấm sợi, 7 chủng vi khuẩn, 6 chủng xạ khuẩn có khả năngphân hủy xenlulo cao [20].

Chu Thị Thanh Bình và cộng sự (2002) đã nghiên cứu ứng dụng cácchủng nấm men trong chế biến bãi thải từ hoa quả giàu chất xơ làm thức ăncho gia súc [3]

Nghiên cứu của Lưu Hồng Mẫn và cộng sự (1997), ở viện lúa Đồngbằng sông Cửu Long cho thấy, sử dụng đối tượng là nấm mốc

Trichodermasp Xử lý rơm dạ sau 30-45 ngày và phối trộn với phân lân sinh

học cho thấy hiệu quả đối với nền đất sét nặng, năng suất lúa (giống IR60)tăng 18,6% khi bón kết hợp với 50% phân vô cơvà 50% phân lân sinh học.Kết quả cũng cho thấy, khả năng chống chịu sâu bệnh củ cây lúa cũng caohơn và quần thể vi sinh vật đất được cải thiện [17]

2.1.3 Chế phẩm vi sinh vật có chứa vi sinh vật phân giải cellulose

2.1.3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Ở Nga đã sử dụng nấm Trichoderma lignorum đã sấy khô đến độ ẩm

13% có chứa từ 1–50 đơn vị xenlulaza trên 1g để nuôi cấy một loại chế phẩmxenlulaza “Cellolignorin” Ngoài các enzym C1, Cx còn có cả hemixenlulaza,pectinaza và xylanaza để phân hủy xylanaza

Năm 2007, Hesham khi đi nghiên cứu về khả năng xử lý rơm rạ của 3

chủng xạ khuẩn thuộc chi: Micromonospora, Streptomyces và Nocardiodes đã

kết luận rằng việc bổ sung xạ khuẩn vào đống ủ đã giúp đẩy nhanh qua trìnhphân hủy rơm rạ làm giảm thể tích đống ủ; sau 3 tháng ở đống ủ có bổ sung

xạ khuẩn thể tích đống ủ giảm xuống 38,6-64% so với ban đầu, trong khi đó ởđống ủ đối chứng thể tích đống ủ chỉ giảm 13,6% so với trước khi ủ; việc bổsung xạ khuẩn vào đống ủ còn làm tăng các chất hữu cơ (organic matter) lên

34,9% và hàm lượng nitơ lên 0,59mg/g, trong khi ở đống ủ đối chứng không

bổ sung xạ khuẩn chất hữu cơ là 20% và hàm lượng nitơ chỉ đạt 0,21mg/g [42]

Các chủng vi sinh vật phân giải hợp chất hữu cơ được bổ sung trongquá trình ủ đóng vai trò vi sinh vật khởi động để sản xuất nhanh phân hữu cơ

có từ nguồn phế thải giàu xenluloza là Aspergillus, Trichoderma, Penicilium.

Cũng từ kết quả thực tiễn nghiên cứu và sản xuất, năm 1982 Gaus và cộng sự

đã đề xuất kỹ thuật bổ sung thêm quặng photphat với liều lượng 5% và vi sinh

vật phân giải lân (Aspegillus, Bacillus….) với mật độ 106 – 108 CFU/gr cùng

với vi sinh vật cố định nitơ tự do Azotobacter nhằm nâng cao giá trị dinh

dưỡng của sản phẩm [39]

Năm 1979, Gaus đã sử dụng các chủng nấm ưa ẩm vào cac đống ủ(rơm, lá khô…) Sự có mặt của vi sinh vật phân giải celluloza là một trongyếu tố quan trọng để rút ngắn thời gian phân hủy các hợp chất hữu cơ

Năm 1980 các kết quả nghiên cứu của Gaus và cộng sự cho thấy việc

bổ sung thêm các loại vi sinh vật có khả năng phân hủy xenluloza cao cùngcác nguyên tố dinh dưỡng như đạm hữu cơ, lân dạng quặng photphorit và một

số điều kiện môi trường khác đã rút ngắn thời gian ủ phân chuồng từ 4-6tháng xuống còn 2-4 tuần Các chủng vi sinh vật phân giải hợp chất hữu cơđược bổ sung trong quá trình ủ đóng vai trò vi sinh vật khởi động sản xuất

nhanh phân hữu cơ từ nguồn phế thải xenluloza làAspergillus, Trichoderma

và Penicillium [39].

Lamot, Voets (1978) đã dùng 7 chủng vi sinh vật phân giải celluloza để

phân hủy xenlophan: Aspergillus.sp, Pennicillium.sp, 2 loài Chaetomium, 1 loài Sclerotium rolfsii, 2 loài xạ khuẩn Streptomyces Xenlophan là chất

không tan trong tất cả ccas dung môi hữu cơ, chứa 10% nitroxenluloza vàclorua polivinyliden, 90% xenlophan ( trong đó có 70% là xenluloza ) Tácgiả nhận thấy: nếu để từng vi sinh vật tác dụng thì sự phân giải hầu như không

diễn ra, còn khi dùng hỗn hợp các chủng nói trên thì sự phân giả xenlophanmới diễn ra Khi dùng 7 chủng, thì sau 100 ngày 85% xenlophan bị phân hủy [50].

Tại New Delhi– Ấn Độ, từ năm 1985-1987, Gaur và Bhardwaj đã phânlập và tuyển chọn được rất nhiều chủngvi sinh vật có khả năng phân hủy

xenlulo và lignin Sau đó Gaur đã sử dụng chủng nấm Trichurus spiralis, Trichodema viride, Paecilomyces fusisporus, Aspergillus sp để đưa vào các

đống ủ ( rơm rạ, lá khô ) kết quả cho thấy hàm lượng C hữu cơ giảm từ 48%xuống còn 25% trong vòng một tháng dầu tiên của quá trình ủ và chỉ trongvòng 8-10 tuần rơm rạ đã phân hủy hoàn toàn thành một loại phân hữu cơchất lượng tốt Trong phân chứa khoảng 1,7%N, và tỉ lệ C/N là 12:3 [39]

Ở Nhật Bản đã phân lập tuyển chọn ra một hỗn hợp vi sinh vật có íchthuộc nhóm yếm khí và hiếu khí bao gồm: Nấm men, vi khuẩn quang hợp, xạkhuẩn, vi khuẩn lactic, nấm lên men và chế tạo ra được một chế phẩm vi sinhhữu hiêu (EM) đã được chứng minh có tác dụng tốt ở nhiều lĩnh vực của đờisống và sản xuất như: trong trồng trọt, trong chăn nuôi, trong bảo vệ môitrường góp phần nâng cao chất lượng của đống ủ

Ở Cu Ba theo nghiên cứu Osmanetal (1972, 1974) đã nghiên cứu thànhcông trong phạm vi thí nghiệm sử dụng một số loài vi khuẩn có khả năng

phân hủy xenluloza thuộc giống Cellulomonas để chế biến thành chế phẩm có

sinh khối giàu protein và vitamin

Ở Trung Quốc có nhiều nghiên cứu về việc phân lập và ứng dụngchúng trong việc phân giải cellulose Wen–Jing Lu và cộng sự (2005) đã phânlập được 5 chủng vi khuẩn ưa ẩm phân giải xenluloza cao từ phế thải rau quả

và thân lá hoa thuộc giống Bacillus, Halobacillus, Aeromicrobium, Brevibacterium [63].

Chế phẩm “Biosin” của Mỹ được sản xuất bằng phương pháp nuôi cấy

bề mặt Aspergillus oryzae chứa 26 enzym khác nhau trong đó có xenlulaza,

amylaza, proteaza, pectinaza

2.1.3.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Lý Kim Bảng ở Viện Khoa Học Công Nghệ Việt Nam đã nghiên cứuthành công chế phẩm VIXURA và công nghệ xử lý rơm rạ mang lại hiệu quảkinh tế cao Chế phẩm VIXURA chứa 12-15 chủng vi sinh vật có khả năngsinh các enzyme khác nhau để phân hủy hữu cơ trong rác thải rơm rạ [1]

Võ Thị Hạnh và cộng sự (2005), đã nghiên cứu và sản xuất chế phẩmBio-F chứa các vi sinh vật như xạ khuẩn Streptomyces sp., nấm mốcTrichodemar sp và vi khuẩn Bacillus sp có tác dụng phân hủy nhanh các hợpchất hữu cơ [11]

Trường Đại học nông nghiệp Hà Nội (1998-2000), đã nghiên cứu vàtiếp thu công nghệ sản xuất chế phẩm EM từ vi sinh vật ứng dụng trong nôngnghiệp và vệ sinh môi trường [32]

Năm 2007, Viện Thổ nhưỡng Nông hóa - Viện khoa học Nông nghiệpviệt nam đã tiến hành đề tài cấp nhà nước “Nghiên cứu sản xuất chế phẩm visinh vật xử lý nhanh phế thải chăn nuôi” [33] Đề tài đã tạo ra chế phẩm sinhhọc gồm tổ hợp vi sinh vật có chứa các chủng vi sinh vật có hoạt tính chuyểnhóa hợp chất hữu cơ giàu cacbon, photphat khó tan, lipit…

Năm 2007, Tăng Thị Chính và cộng sự đã nghiên cứu thành công chếphẩm vi sinh vật Biomix ứng dụng trong xử lý phế thải hữu cơ [5]

Nguyễn Lân Dũng, Phạm Văn Tý và cộng sự (trường ĐHKHTN HàNội), đã có nghiên cứu áp dụng công nghệ sinh học trong sản xuất phân visinh hữu cơ từ nguồn phế thải hữu cơ và tạo ra chế phẩm (EMUNI) sử dụngtrong công nghiệp sử lý phế thải [7]

Viện Chăn nuôi (2008-2010) đã nghiên cứu và thử nghiêm chế phẩmsinh học EM thứ cấp, EM Bokaski và compost Maker cho hiệu quả cao [30].

Nghiên cứu “Hiệu quả sử dụng chế phẩm Micromix 3 trong xử lý rácthải bằng phương pháp ủ hiếu khí tại nhà máy chế biến phế thải Việt Trì-PhúThọ” (Lý Kim Bảng, 2003) [2]

Nghiên cứu về “Ứng dụng chế phẩm vi sinh vật xử lý tàn dư thực vậttrên đồng ruộng thành phân hữu cơ tại chỗ bón cho cây trồng trên đất phù xasông Hồng”(Phan Bá Học, 2007) [9]

Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam (2001-2004), đã chủchì đề tài “Nghiên cứu công nghệ sản xuất phân bón vi sinh vật chức năngphục vụ chăm sóc cho cây trồng ở một số vùng sinh thái” đã cho ra sản phẩm

là chế phẩm vi sinh Compostmaker là loại men tổng hợp sản xuất từ cácchủng vi sinh vật phân giải chất hữu cơ, vi sinh vật phân giải chất xơ [31]

2.2 Tổng quan khu vực nghiên cứu

2.2.1 Điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu

2.2.1 1.Vị trí địa lý

Hình 2.1 Bản đồ vị trí địa lý Huyện Tĩnh Gia - Thanh Hóa

Tĩnh Gia là Huyện ngoài thành ở phía Nam tỉnh Thanh Hóa HuyệnTĩnh Gia được định vị trong mối quan hệ với các địa phương lân cận như sau:

Phía bắc giáp huyện Quảng Xương

Phía đông giáp biển

Phía tây giáp huyện Nông Cống và huyện Như Thành

Phía nam giáp tỉnh Nghê An

2.2.1.2 Địa hình

Trung tâm huyện Tĩnh Gia cách thành phố Thanh Hóa 41 km về phíaNam Tổng diện tích đất tự nhiên của huyện là 43.817,2 ha, trong đó đất nôngnghiệp là 10.111,18 ha, đất chuyên dùng 3.315,01 ha, đất ở 939,17 ha, đấtchưa sử dụng 18.476,8 ha Dân số là 214.420 người (theo số liệu năm 2009)

và mật độ bình quân là 468 người/km2 Núi đồi Tĩnh Gia tập trung chủ yếu ởphía Tây và Nam, chủ yếu là đồi trọc và một phần rừng tái sinh Vùng biểnTĩnh Gia có 2 đảo lớn là Đảo Mê và đảo Nghi Sơn và một chuỗi đảo nhỏ kéodài về phía Nam như Hòn Bung, Hòn Sở, Hòn Sập, Hòn Bảng…Bờ biển TĩnhGia tương đối bằng phẳng với 3 cửa lạch lớn: Lạch Ghép, Lạch Bạng và Lạch

Hà Nẫm thường xuyên chuyển tải một lượng phù du lớn, tạo ra những ngưtrường khai thác thủy hải sản hết sức thuận lợi Hệ thống sông ngòi Tĩnh Giagồm 3 con sông chính: sông Yên, sông Lạch Bạng và sông Hà Nẫm Ngoài raTĩnh Gia còn có hệ thống sông đào có từ thời Tiền Lê (thế kỷ X) với chiều dàigần 40km bắt đầu từ phía Nam sông Yên nối với sông Lạch Bạng và thôngvào Nghệ An, có vị trí quan trọng trong tiêu úng và giao thông đường sôngnội huyện.Với đặc điểm địa hình chia làm 3 vùng rõ rệt tạo định hướng chophát triển kinh tế theo đặc điểm và thế mạnh của từng vùng, tạo nên sự đadạng về phtas triển kinh tế, văn hóa, xã hội của huyện Tĩnh Gia – Thanh Hóa

2.2.1.3 Khí hậu

Huyện Tĩnh Gia cũng như tỉnh Thanh Hóa nằm trong vùng khí hậunhiệt đới gió mùa với 4 mùa rõ rệt Lượng mưa trung bình hàng năm khoảng1600-2300mm, mỗi năm có khoảng 90-130 ngày mưa Độ ẩm tương đối từ85% đến 87%, số giờ nắng bình quân khoảng 1600-1800 giờ Nhiệt độ trungbình 230C - 240C, nhiệt độ giảm dần khi lên vùng núi cao

Hướng gió phổ biến mùa Đông là Tây bắc và Đông bắc, mùa hè làĐông và Đông nam

Đặc điểm khí hậu thời tiết với lượng mưa lớn, nhiệt độ cao, ánh sángdồi dào là điều kiện thuận lợi cho phát triển sản xuất nông, lâm, ngư nghiệp

Sản xuất nông nghiệp có bước phát triển khá Các loại cây lương thực

và công nghiệp tăng nhanh cả về diện tích lẫn năng suất Trong đó, năng suấtlúa năm 2012 đạt 50,5 tạ/ha Ðặc biệt, diện tích cây lạc - cây chủ lực trong sảnxuất hàng hoá xuất khẩu - tăng rất nhanh do toàn huyện tập trung thực hiệnchiến lược mở rộng diện tích lạc thu, thu đông bằng phương pháp phủ nylon.Nhờ đó, diện tích cây lạc năm 2012 đạt 7.219 ha, tăng 21% so với năm 2010

Chăn nuôi cũng phát triển mạnh nhờ triển khai chương trình sind hoáđàn bò, đưa giống lợn nạc ngoại vào chăn nuôi Hiện nay, tổng số đàn trâu, bòcủa toàn huyện là 34.000 con, đàn lợn 85.000 con

2.2.2 Tài nguyên thiên nhiên

2.2.2.1 Tài nguyên Biển

Bờ biển dài 42 km với 3 cửa lạch và hệ thống sông ngòi khá dày đặc,bãi triều rộng lớn đã tạo nên thế mạnh để Tĩnh Gia phát triển thuỷ, hải sản Dovậy, trong những năm gần đầy, kinh tế biển có chuyển biến rõ rệt và thu đượckết quả quan trọng cả trong khai thác, nuôi trồng, chế biến và dịch vụ hậu cầnnghề biển Phương tiện khai thác phát triển theo hướng nâng cao công suất tàuthuyền để khai thác cả vùng lộng, vùng trung và vùng khơi xa Hiện nay, toàn

huyện có 270 tàu thuyền công suất 45CV trở lên, tăng hơn 100 chiếc so vớinăm 2001 Nhờ đó, tổng sản lượng khai thác trong năm 2002 đạt 9.500 tấn,tăng 1.000 tấn so với năm 2001.

Nuôi trồng thuỷ sản phát triển mạnh Hầu hết diện tích các vùng triều, bãi bồiđều được đưa vào nuôi trồng thuỷ sản với tổng diện tích 1.200 ha, trong đó có

800 ha nuôi quảng canh cải tiến và trên 100 ha nuôi công nghiệp Sản lượngnuôi trồng thuỷ sản hàng năm ước đạt trên 1.000 tấn Tốc độ tăng trưởng toànngành thuỷ sản tăng 6,85% trong giai đoạn 1996 - 2002, đưa tỷ trọng ngànhnày tăng mạnh trong tổng cơ cấu kinh tế (từ 12,32% năm 1995 lên 14,33%năm 2001) Ðể đẩy mạnh tốc độ phát triển ngành thuỷ sản, đồng thời khaithác triệt để tiềm năng kinh tế biển, hiện nay, huyện đã bắt đầu đưa vùng cátven biển vào khai thác để nuôi tôm công nghiệp trên cát

2.2.2.2 Tài nguyên khoáng sản

Tài nguyên khoáng sản của Tĩnh Gia nổi bật là mỏ kẽm Quan Sơn (TânTrường), sét trắng chịu lửa ở núi Bợm, sét làm gạch ở Trường Lâm, đá vôilàm xi măng và nguồn cát làm thủy tinh dọc theo bờ biển với trữ lượng hàngtriệu tấn…

Tĩnh Gia là một huyện được xác định nằm trong vùng trọng điểm kinh

tế Tây nam của tỉnh Thanh Hóa và là 1 trong 15 khu kinh tế ven biển quốcgia Cảng nước sâu Nghi Sơn nằm trong quy hoạch cảng biển quốc gia vàtiềm năng trở thành cảng trung chuyển quan trọng thông thương với các địaphương trong nước và trên thế giới Với chiều dài 32km, chạy dọc theo hướngBắc – Nam của huyện, Quốc lộ IA là đường giao thông huyết mạch quantrọng bậc nhất về giao thông đường bộ Đường sắt xuyên Việt dài 29,5 kmcùng với bờ biển dài 42km… đã tạo cho Tĩnh Gia có vị trí đặc biệt quan trọngtrong quốc phòng và phát triển kinh tế