Trong nông nghiệp thì năng suất là một trong những chỉ tiêu quan trọng, muốn có năng suất cao thì phải kết hợp với sử dụng phân bón nhằm mang lại hiệu quả cao nhất. Phân bón là thứ không thể thiếu trong sản xuất nông nghiệp và nâng cao năng suất cây trồng. Phân bón ngày nay với nhiều chủng loại khác nhau cho từng loại cây trồng và từng vùng, nhưng nhìn chung đa phần phân bón ở những năm trước là phân bón thuộc nhóm hóa học. Nhưng ngày nay phân bón vi sinh đã được nghiên cứu và đưa vào sản xuất ,đã cho kết quả vượt bậc so với các loại phân bón trước đây.Phân vi sinh được sử dụng rất đa dạng và mang lại hiệu quả kinh tế cao. Phân vi sinh tác động mạnh mẽ lên cây trồng và đảm bảo các điều kiện môi trường.So với chu trình sản xuất phân bón hóa học thì việc ủ tạo phân vi sinh dễ làm hơn nhiều và có thể sản xuất với qui mô công nghiệp và đồng thời việc sản xuất phân vi sinh cũng góp phần giải quyết các phụ phẩm nông nghiệp khác. Ở Việt Nam cũng có sản phẩm phân vi sinh từ phân chuồng, vỏ cà phê… vì trong các phụ phẩm này có nhiều chất dinh dưỡng dành cho cây trồng. Nhằm cải thiện chủng loại và tìm hiểu thêm về phân vi sinh thì phân vi sinh có chiết xuất từ rong biển cũng được nghiên cứu. Vì rong biển có chứa nhiều chất kích thích tăng trưởng thực vật (James S. Craigie, 2010). Vì vậy nhằm nâng cao chất lượng phân bón và hiệu quả của nó lên cây trồng là việc thiết thực để thực hiện đề tài : “Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men sản xuất phân vi sinh từ rong biển “.Mục tiêu đề tài:•Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ rong nước, hàm lượng mật rỉ đường và pH ban đầu lên pH trong quá trình lên men .•Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ rong nước, hàm lượng mật rỉ đường và pH ban đầu lên hàm lượng Gibberellic acid được giải phóng .•Khảo sát ảnh hưởng của các tỉ lệ mật rỉ đường, enzyme cellulase và pectinase lên hàm lượng Gibberellic acid được giải phóng.
Khóa Luận Tốt Nghiệp LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, em kính gửi lời tri ân đến Tiến sĩ Phạm Minh Tuấn – người thầy đã truyền đạt vốn kiến thức quý báu trên giảng đường và cũng là người tận tâm hướng dẫn và tạo mọi đều kiện thuận lợi giúp em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp. Bên cạnh đó, em gửi lời cảm ơn đến ban giám đốc và nhân viên Công ty cổ phần công nghệ sinh học Tiên Phong, đặc biệt là anh Trương Quang Ngọc và chị Lê Thị Ánh Đông. Em cảm ơn anh chị đã quan tâm giúp đỡ và hướng dẫn em tận tình trong suốt thời gian thực hiện đề tài tại công ty. Em xin chân thành cám ơn tất cả quý thầy cô trong khoa Công Nghệ Sinh Học và Kĩ Thuật Môi Trường và bè bạn, những người luôn song hành cùng em trên hành trình đi tìm tri thức. Cuối cùng, con cám ơn ba mẹ- hai đấng sinh thành dưỡng dục- và đại gia đình Nội Ngoại hai bên luôn là chỗ dựa vật chất và tinh thần vững chắc cho con. Thành phố Hồ Chí Minh , ngày 18 tháng 7 năm 2011 - Trang i - Khóa Luận Tốt Nghiệp MỤC LỤC - Trang ii - Khóa Luận Tốt Nghiệp DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DC Đối chứng GAs Gibberellic acid GA3 Gibberellic acid- 3 Spp pecies pluriel (nhiều loài) - Trang iii - Khóa Luận Tốt Nghiệp DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Nội Dung Trang Bảng 1.1 Bảng thành phần hóa học của rong biển 7 Bảng 2.1 Nồng độ gibberellic acid (mg/l) và độ hấp thu quang học (OD 660nm) 11 Bảng 2.2 Bảng giá trị biện luận nồng độ Gibberrilin acid (mg/L) thực so với đường chuẩn 12 Bảng 2.3 Bảng bố trí các nghiệm thức của thí nghiệm 1 15 Bảng 2.4 Bảng bố trí các nghiệm thức của thí nghiệm 2 16 Bảng 2.5 Bảng bố trí các nghiệm thức của thí nghiệm 3 17 Bảng 3.1 Kết quả ảnh hưởng tỉ lệ rong nước, mật rỉ đường và pH ban đầu lên pH trong quá trình lên men. 20 Bảng 3.2 Kết quả ảnh hưởng tỉ lệ rong nước, mật rỉ đường và pH ban đầu lên hàm lượng gibberellic acid được giải phóng 22 Bảng 3.3 Kết quả ảnh hưởng của các tỉ lệ đường, pH ban đầu, enzyme cellulase và pectinase lên hàm lượng gibberellic acid được giải phóng 25 - Trang iv - Khóa Luận Tốt Nghiệp DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Bảng Nội Dung Trang Hình 1.1 Rong nâu Sargassum 6 Hình 1.2 Chu trình sống của rong nâu 8 Hình 2.1 Đồ thị tương quan giữa nồng độ gibberellic acid (mg/l) và độ hấp thu quang học (OD 66nm) 12 Hình 2.2 Qui trình sản xuất phân vi sinh từ rong biển 14 Hình 3.1 Đồ thị so sánh ảnh hưởng của các yếu tố lên hàm lượng gibberellic acid được giải phóng. 23 Hình 3.2 Đồ thị so sánh ảnh hưởng của các tỉ lệ đường, pH ban đầu, enzyme cellulase và pectinase lên hàm lượng gibberellic acid được giải phóng 26 - Trang v - Trường ĐHCNTP Tp HCM Đặt Vấn Đề ĐẶT VẤN ĐỀ Trong nông nghiệp thì năng suất là một trong những chỉ tiêu quan trọng, muốn có năng suất cao thì phải kết hợp với sử dụng phân bón nhằm mang lại hiệu quả cao nhất. Phân bón là thứ không thể thiếu trong sản xuất nông nghiệp và nâng cao năng suất cây trồng. Phân bón ngày nay với nhiều chủng loại khác nhau cho từng loại cây trồng và từng vùng, nhưng nhìn chung đa phần phân bón ở những năm trước là phân bón thuộc nhóm hóa học. Nhưng ngày nay phân bón vi sinh đã được nghiên cứu và đưa vào sản xuất ,đã cho kết quả vượt bậc so với các loại phân bón trước đây. Phân vi sinh được sử dụng rất đa dạng và mang lại hiệu quả kinh tế cao. Phân vi sinh tác động mạnh mẽ lên cây trồng và đảm bảo các điều kiện môi trường. So với chu trình sản xuất phân bón hóa học thì việc ủ tạo phân vi sinh dễ làm hơn nhiều và có thể sản xuất với qui mô công nghiệp và đồng thời việc sản xuất phân vi sinh cũng góp phần giải quyết các phụ phẩm nông nghiệp khác. Ở Việt Nam cũng có sản phẩm phân vi sinh từ phân chuồng, vỏ cà phê… vì trong các phụ phẩm này có nhiều chất dinh dưỡng dành cho cây trồng. Nhằm cải thiện chủng loại và tìm hiểu thêm về phân vi sinh thì phân vi sinh có chiết xuất từ rong biển cũng được nghiên cứu. Vì rong biển có chứa nhiều chất kích thích tăng trưởng thực vật (James S. Craigie, 2010). Vì vậy nhằm nâng cao chất lượng phân bón và hiệu quả của nó lên cây trồng là việc thiết thực để thực hiện đề tài : “Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men sản xuất phân vi sinh từ rong biển “. Mục tiêu đề tài: • Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ rong nước, hàm lượng mật rỉ đường và pH ban đầu lên pH trong quá trình lên men . • Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ rong nước, hàm lượng mật rỉ đường và pH ban đầu lên hàm lượng Gibberellic acid được giải phóng . • Khảo sát ảnh hưởng của các tỉ lệ mật rỉ đường, enzyme cellulase và pectinase lên hàm lượng Gibberellic acid được giải phóng. - Trang 1 - Trường ĐHCNTP Tp HCM Tổng Quan CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN - Trang 2 - Trường ĐHCNTP Tp HCM Tổng Quan 1.1. LỊCH SỬ PHÂN BÓN VI SINH Phân bón vi sinh do Noble Hiltner sản xuất đầu tiên tại Đức năm 1896 và được đặt tên là Nitragin. Sau đó phát triển sản xuất tại một số nước khác như ở Mỹ (1896), Canada (1905), Nga (1907), Anh (1910) và Thụy Điển (1914). Nitragin là loại phân được chế tạo bởi vi khuẩn Rhizolium do Beijerink phân lập năm 1888 và được Fred đặt tên vào năm 1889 dùng để bón cho các loại cây họ đậu thích hợp. Từ đó cho đến nay đã có rất nhiều công trình nghiên cứu nhằm ứng dụng và mở rộng việc sản xuất các loại phân bón vi sinh cố định nitơ mà thành phần còn được phối hợp thêm một số vi sinh vật có ích khác như một số xạ khuẩn cố định nitơ sống tự do Frankia spp, Azotobacter spp, các vi khuẩn cố định nitơ sống tự do Clostridium, Pasterium, Beijerinkiaindica, các xạ khuẩn có khả năng giải cellulose, hoặc một số chủng vi sinh vật có khả năng chuyển hóa các nguồn dự trữ phospho và kali ở dạng khó hoà tan với số lượng lớn có trong đất mùn, than bùn, trong các quặng apatit, phosphorit v.v . chuyển chúng thành dạng dễ hoà tan, cây trồng có thể hấp thụ được. Ở Việt Nam, phân vi sinh vật cố định đạm cây họ đậu và phân vi sinh vật phân giải lân đã được nghiên cứu từ năm 1960. Đến năm 1987, phân Nitragin trên nền chất mang than bùn mới được hoàn thiện. Năm 1991 đã có hơn 10 đơn vị trong cả nước tập trung nghiên cứu phân vi sinh vật. Các nhà khoa học đã phân lập được nhiều chủng vi sinh vật cố định đạm và một số vi sinh vật phân giải lân. Chất mang là gì? Chất mang là chất để vi sinh vật được cấy tồn tại và phát triển, tạo điều kiện thuận lợi cho vận chuyển, bảo quản và sử dụng phân vi sinh. Chất mang không được chứa chất có hại cho người, động thực vật, môi trường sinh thái và chất lượng nông sản. 1.2. GIỚI THIỆU VỀ PHÂN BÓN 1.2.1. Định nghĩa về phân bón Phân bón là dưỡng chất do con người bổ sung cho cây trồng. Trong phân bón chứa nhiều chất dinh dưỡng cho cây: đạm (N), lân (P) và kali (K) và các nguyên tố vi lượng… - Trang 3 - Trường ĐHCNTP Tp HCM Tổng Quan 1.2.2. Phân Loại Phân vô cơ: phân khoáng, phân hoá học.Phân vô cơ là các loại muối khoáng có chứa các chất dinh dưỡng của cây. Có 13 chất dinh dưỡng khoáng thiết yếu đối với sinh trưởng và phát triển của cây. Trong đó có 3 nguyên tố đa lượng là: N, P, K; 3 nguyên tố trung lượng là: Ca, Mg, S và 7 nguyên tố vi lượng: Fe, Mn, Zn, Cu, Mo, B, Cl. Ngoài ra, còn một số nguyên tố khác cần thiết cho từng loại cây như: Na, Si, Co, Al… Phân vô cơ gồm các loại chính : • Phân vô cơ đa lượng : Phân đạm - Phân lân - Phân kali - Vôi bón ruộng - Phân tổng hợp và phân hỗn hợp • Phân vô cơ trung lượng • Phân vô cơ vi lượng Phân hữu cơ: phân hữu cơ sinh học, phân hữu cơ vi sinh,… Phân hữu cơ là hợp chất hữu cơ dùng làm trong nông nghiệp. Phân bón giúp tăng thêm độ mầu mỡ cho đất bằng cách cung cấp thêm các chất hữu cơ và bổ dưỡng cho cây. Phân để lâu ngày trong tự nhiên có thể thành phân bón cho cây, cho cá. Người ta có thể chế biến phân hữu cơ hoặc ủ hoai mục phân, cây xanh để thành phân hoặc sản xuất phân ủ. Phân vi sinh là chế phẩm phân bón được sản xuất bằng cách dùng các loại vi sinh vật hữu ích cấy vào môi trường là chất hữu cơ. Khi bón cho đất các chủng loại vi sinh vật sẽ phát huy vai trò của nó như phân giải chất dinh dưỡng khó tiêu thành dễ tiêu cho cây hấp thụ, hoặc hút đạm khí trời để bổ sung cho đất và cây. 1.2.3. Nguyên liệu sản xuất phân hữu cơ Rác thải hữu cơ: các loaị rác thải hữu cơ trong sinh hoạt có thể phân hủy được Than bùn đã được hoạt hoá: bùn có ở khắp các nơi như cống rãnh, mương, hồ, . Phế phẩm nông nghiệp - công nghiệp: Rác phế thải có nguồn gốc từ thực vật: lá cây, vỏ của các loại lương thực như vỏ dừa, vỏ trấu, vỏ cà phê, phân chuồng, . rỉ đường, phế thải của các quy trình sản xuất công nghiệp như sản xuất bia, thức ăn gia súc, thực phẩm, . - Trang 4 - Trường ĐHCNTP Tp HCM Tổng Quan 1.2.4. Phân bón rong biển Rong biển ngoài việc sử dụng trong ẩm thực và y tế, chiết xuất rong biển cũng được sử dụng trong thụ tinh. Sử dụng phân bón rong biển, dẫn đến tăng trưởng nhanh hơn của cây trồng và cải thiện tốc độ quang hợp. Chiết xuất phân bón rong biển, cung cấp một mùa hoa dài hơn. Nó cải thiện chất lượng trái cây, bằng cách làm cho kích thước cây lớn hơn và khỏe mạnh để tiêu thụ, phân bón rong biển duy trì cấu trúc và sự ổn định của đất. Nó cũng tăng cường cho cây trồng để cây có thể chống lại hạn hán, tự bảo vệ mình chống lại các bệnh thực vật và sương giá. Gốc rễ của cây trồng nên được ngâm trong dung dịch chiết xuất rong biển trước khi trồng trong đất. Điều này cũng áp dụng cho những hạt giống hoặc phương pháp chiết cắt cây để trồng. Phân bón rong biển có đặc tính giữ các vi chất dinh dưỡng nhất quán thích hợp để cải thiện chất lượng cây trồng. Hormone thực vật tự nhiên là một điều cần thiết cho sự tăng trưởng khỏe mạnh của thực vật. Cùng với toàn bộ chất dinh dưỡng, phân bón rong biển bao gồm carbohydrates mà các cây trồng sử dụng làm nền tảng cho sự phát triển và tăng trưởng. • Rong biển sẽ khuyến khích sức sống trong chu kỳ sinh trưởng của cây như nó bao gồm hơn 70 khoáng chất dinh dưỡng và enzyme được giải phóng. • Phân bón rong biển lỏng chứa các thành phần được gọi là hormone. Auxins, Cytokinins, Gibberellins , và Vitamin…. Các chất này được sử dụng theo tỷ lệ nhỏ nhưng các chất này đóng góp to lớn vào sự phát triển của thực vật. Auxins là một thành phần lớn nội tiết tố điều chỉnh tốc độ phát triển mà tại đó cây trồng sinh trưởng tốt hơn. + Auxins, như kích thích tố có chiều hướng gia tăng sự phát triển hay trì hoãn tốc độ tăng trưởng của cây. Nó cũng hỗ trợ các nụ hoa diễn ra vào đúng thời điểm. + Cytokinins là một nhóm các hormone trong phân bón rong biển hữu cơ giúp phân phối chất dinh dưỡng và khoáng chất trong đất. + Gibberellin là kích thích mạnh mẽ sự sinh trưởng kéo dài của thân, sự vươn dài của lóng. Hiệu quả này có được là do của gibberellin kích thích mạnh lên pha giãn của tế bào theo chiều dọc. Vì vậy khi xử lý của - Trang 5 - . ích khác như một số xạ khuẩn cố định nitơ sống tự do Frankia spp, Azotobacter spp, các vi khuẩn cố định nitơ sống tự do Clostridium, Pasterium, Beijerinkiaindica,. Beijerinkiaindica, các xạ khuẩn có khả năng giải cellulose, hoặc một số chủng vi sinh vật có khả năng chuyển hóa các nguồn dự trữ phospho và kali ở dạng khó hoà tan