Nghiên cứu ảnh hưởng của việc bổ sung protease lên quá trình thu nhận dịch thủy phân từ trùn quế (perionyx excavatus)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THAM GIA CUỘC THI SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2015-2016 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC BỔ SUNG PROTEASE LÊN QUÁ TRÌNH THU NHẬN DỊCH THỦY PHÂN TỪ TRÙN QUẾ (Perionyx excavatus) Bình Dương - Tháng năm 2016 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THAM GIA CUỘC THI SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2015-2016 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC BỔ SUNG PROTEASE LÊN QUÁ TRÌNH THU NHẬN DỊCH THỦY PHÂN TỪ TRÙN QUẾ (Perionyx excavatus) Sinh viên thực hiện: Huỳnh Thị Kim Trang Dân Nam, Nữ: Nữ tộc: Kinh Lớp, khoa: Tài Nguyên Môi Trường Ngành học: Khoa Học Môi Trường Người hướng dẫn: Thạc sĩ Trần Ngọc Hùng Năm thứ: /Số năm đào tạo: UBND TỈNH BÌNH DƯƠNG NAM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT Độc lập - Tự - Hạnh phúc THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: - Tên đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng việc bổ sung protease lên trình thu nhận dịch thủy phân từ trùn quế (Perionyx excavatus) - Sinh viên thực hiện: Huỳnh Thị Kim Trang - Lớp: D13MT02 Khoa: Tài Nguyên Môi Trường Năm thứ: Số năm đào tạo: - Người hướng dẫn: Thạc sĩ Trần Ngọc Hùng Mục tiêu đề tài: Thu nhận dịch thủy phân từ trùn quế qua trình thủy phân Xác định ảnh hưởng việc bổ sung protease lên trình thu nhận dịch thủy phân từ trùn quế Tính sáng tạo: Nghiên cứu sâu quan tâm vào vấn đề bổ sung enzyme protease yếu tố ảnh hưởng nhiệt độ thời gian nhằm tối ưu trình thủy phân trùn quế, rút ngắn thời gian thủy phân, nâng cao hiệu suất thủy phân trùn để thu dịch trùn có hàm lượng đạm cao Kết nghiên cứu: Để tối ưu trình thủy phân trùn quế thu dịch thủy phân với hàm lượng đạm cao, cần thiết phải tiên hành trình tự phân trùn quế điều kiện bổ sung enzyme protease Quá trình nghiên cứu cho thấy với hoạt độ enzyme protease bổ sung 2,5UI, nhiệt độ 35oC thời gian thủy phân tối ưu cho việc bổ sung enzyme protease để thu nhận dịch thủy phân với tổng lượng đạm hòa tan 15,4g/lít Đóng góp mặt kinh tế - xã hội, giáo dục đào tạo, an ninh, quốc phòng khả áp dụng đề tài: Nghiên cứu đưa yếu tố điều kiện hàm lượng protease cần thêm vào, nhiệt độ thời gian ủ để tối ưu trình thu nhận dịch thủy phân trùn quế, rút ngắn thời gian tăng hiệu suất thủy phân trùn quế đồng thời thu lượng đạm hòa tan cao dịch thủy phân trùn giúp góp phần mang lại giá trị cao cho sản phẩm trùn quế đồng thời giúp phát triển nghề ni trùn Ngồi ra, dịch trùn có hiệu suất thủy phân cao giúp tăng hiệu cho trồng, vật nuôi, giúp phát triển ngành trồng trọt chăn nuôi sử dụng dịch trùn phun lên trồng làm thức ăn cho thủy sản, gia cầm Công bố khoa học sinh viên từ kết nghiên cứu đề tài (ghi rõ họ tên tác giả, nhan đề yếu tố xuất có) nhận xét, đánh giá sở áp dụng kết nghiên cứu (nếu có): Ngày tháng năm Sinh viên chịu trách nhiệm thực đề tài (ký, họ tên) Nhận xét người hướng dẫn đóng góp khoa học sinh viên thực đề tài (phần người hướng dẫn ghi): Ngày tháng năm Xác nhận lãnh đạo khoa Người hướng dẫn (ký, họ tên) (ký, họ tên) UBND TỈNH BÌNH DƯƠNG CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT Độc lập - Tự - Hạnh phúc THÔNG TIN VỀ SINH VIÊN CHỊU TRÁCH NHIỆM CHÍNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI I SƠ LƯỢC VỀ SINH VIÊN: Ảnh 4x6 Họ tên: Huỳnh Thị Kim Trang Sinh ngày: 27 tháng năm 1994 Nơi sinh: Bình Dương Lớp: D13MT02 Khóa: 2013-2017 Khoa: Tài Ngun Môi Trường Địa liên hệ: Phường Phú Thọ, thành phố Thủ Dầu Một, tỉnh Bình Dương Điện thoại: 0909619944 Email: kimtranghyun2794@gmail.com II QUÁ TRÌNH HỌC TẬP (kê khai thành tích sinh viên từ năm thứ đến năm học): * Năm thứ 1: Ngành học: Khoa học Môi trường Khoa: Tài Nguyên Môi Trường Kết xếp loại học tập: Khá Sơ lược thành tích: * Năm thứ 2: Ngành học: Khoa học Môi trường Khoa: Tài Nguyên Môi Trường Kết xếp loại học tập: Khá Sơ lược thành tích: * Năm thứ 3: Ngành học: Khoa học Môi trường Khoa: Tài Nguyên Môi Trường Kết xếp loại học tập: Khá Sơ lược thành tích: Danh sách thành viên tham gia nghiên cứu đề tài: Ngày tháng năm Sinh viên chịu trách nhiệm Xác nhận lãnh đạo khoa (ký, họ tên) thực đề tài (ký, họ tên) STT Họ Tên Lớp Mã số sinh viên Huỳnh Thị Kim Trang D13MT02 1324403010107 Nguyễn Trường Nam D13MT02 1324403010152 Vũ Thị Linh D13MT02 1324403010149 Lê Thị Ánh Trúc D13MT02 1324403010111 Lê Văn Tài D13MT02 MỤC LỤC 1324403010168 3.1 3.2 Kiến nghị 21 TÀI LIỆU THAM KHẢO 22 DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Hàm lượng amino acid bột trùn quế chưa thủy phân PHỤ LỤC Bảng Ảnh hưởng hàm lượng protease đến khả thủy phân trùn quế Thể tích Hoạt độ protease L (UI/100ml dịch trùn) 2.5 UI UI 10 UI Thể tích thử thật Hàm lượng đạm (Vt) (g/lít) (Vk) UI 7,5 UI thử không 4 9,90 9,85 9,90 9,85 9,90 9,85 9,90 9,85 9,90 9,85 7,40 7,30 7,20 7,20 7,10 7,10 7,10 7,20 7,00 7,00 6,90 7,00 7,10 7,20 7,00 7,35 7,30 7,40 7,00 7,20 7,20 7,00 7,30 6,90 7,20 6,90 7,00 7,00 7,00 6,90 14,00 14,42 14,42 15,54 15,26 15,26 15,82 14,70 16,38 15,54 16,66 16,10 15,82 15,54 16,38 Bảng Ảnh hưởng nhiệt độ đến khả thủy phân trùn quế Thể tích thử Nhiệt độ Hàm lượng đạm Thể tích thử thật L khơng (Vt) (g/lít) (oC) (Vk) 7,50 7,40 13,30 9,30 9,40 7,35 7,30 14,20 30 7,40 7,50 13,30 7,10 7,10 15,80 9,30 9,40 35 7,20 7,30 14,70 7,20 7,30 14,70 7,10 7,10 15,80 40 9,30 9,40 7,20 7,10 15,40 45 50 55 9,30 9,40 9,30 9,40 9,30 9,40 7,20 7,40 7,30 7,30 7,50 7,50 7,50 7,50 7,45 7,50 7,15 7,30 7,30 7,40 7,40 7,40 7,50 7,60 7,50 7,50 15,20 14,00 14,40 14,00 13,30 13,30 13,00 12,60 13,10 13,00 Gọi thể tích dung dịch NaOH x.N/100 (trị số trung bình lần thử khơng) V Gọi thể tích dung dịch NaOH x.N/100 (trị số trung bình lần thử thật) V Vậy & = V V lượng NaOH tương đương với lượng ammoniac phóng thích 10ml V1 dung dịch vơ pha lỗng mol ammoniac tương đương với mol NaOH Do đó, số mol ammoniac phóng thích 10ml dung dịch vơ hóa pha lỗng là: ( ÙV.x ( )ó/1000= àV.x 10 mol - 100 Số g đạm tổng số có 10 ml dịch vơ pha lỗng là: 14 kV.x 10 5g - Số gam đạm tổng có 100 ml dung dịch vơ hóa pha loãng hay ml nguyên liệu: (14 w.x 10 1000)/1 = 1,4 ầV.x (g/lít) - 1.6 Đối tượng Dịch thủy phân trùn quế (Perionyx excavatus) yếu tố tác động lên trình thu nhận dịch thủy phân trùn quế hoạt độ protease, nhiệt độ, thời gian 1.7 Phạm vi nghiên cứu Ảnh hưởng việc bổ sung protease yếu tố nhiệt độ, thời gian lên trình thu nhận dịch thủy phân từ trùn quế 1.8 1.8.1 1.8.1.1 Cơ sở lý thuyết Giới thiệu trùn quế Đặc điểm trùn quế Tên khoa học: Perionyx excavatus Chi: Pheretima Họ: Megascocidae 18 Ngành: Coelenterate Trùn quế có hàm lượng dinh dưỡng cao, thích hợp làm thức ăn cho gia súc, gia cầm, thủy cầm nguồn phân bón cao cấp cho trồng Theo Nguyễn Văn Bảy (2002), thành phần dinh dưỡng trùn tươi bao gồm: nước (80,18%), protein (0,32%), cát sạn (0,59%) Trong loại thức ăn cho gia súc, gia cầm sản xuất từ trùn quế hàm lượng đạm chiếm 53,5 đến 65%, glucide chiếm 11 - 17%, hàm lượng khoáng lipid cao từ - 32%[1] Trùn quế có thân dẹt, hai đầu nhọn, trưởng thành dài 15cm, màu đỏ mận chín lưng, đai sinh dục chiếm đốt từ đốt thứ XIII đến XVII có hai ổ sinh dục đực nằm gần nhau, vùng lõm hình trứng đốt thứ XVIII Đem trùn quế ngồi ánh sáng phát quang màu xanh tím (Fluorescence) Trùn quế sống thích hợp điều kiện nhiệt độ từ 20 - 27 oC, lồi ăn phân, dùng để phân giải chất hữu (Vermicompost) từ chất thải[1] Trong tự nhiên, trùn quế sử dụng nhiều chất hữu làm thức ăn Nhưng điều kiện bất lợi, trùn lấy dinh dưỡng đất Theo Evans Guild (1948), nghiên cứu ảnh hưởng thức ăn đẻ kén trùn thấy trùn ăn thức ăn có phân động vật đẻ nhiều kén ăn thức ăn có chất hữu thực vật[15] Thức ăn trùn chủ yếu chất hữu khơng có độc tố, có độ pH thích hợp, có độ muối khống cao vi sinh vật phân giải loại phân gia súc, gia cầm, chất thải nhà máy chế biến thực phẩm, loại phế thải nông sản, cành mục, rau củ bỏ Tuy nhiên, loại gia vị (rau húng, rau quế loại có tính dầu (lá chanh, cam, tràm bơng vàng,.) giết chết trùn làm trùn di cư đến nơi khác[1] Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng, trùn quế chứa hàm lượng dinh dưỡng acid amin cao (Bảng 1) Trong dân gian, nghiên cứu khoa học, trùn quế có nhiều giá trị ứng dụng vào sống y dược học, chăn nuôi, trồng trọt, làm thức ăn cho tơm Ngồi ra, cịn sử dụng để làm mỹ phẩm Điều chứng tỏ vai trị to lớn quan trọng trùn quế nay[1,3,9,14] 19 Bảng Hàm lượng amino acid bột trùn quế chưa thủy phân bột trùn quế tự phân[10] Amino acid Bột trùn quế Bột trùn thiết yếu chưa thủy quế tự phân (%) 3,24 phân (%) 2,49 Valine Amino acid không thiết yếu Bột trùn Bột trùn quế quế chưa tự phân thủy phân Alanine (%) 3,31 (%) 1,64 3,12 1,5 Leucine 5,29 3,79 Glycine Isoleusine 3,14 3,27 Serine Threonine 2,14 Proline 3,00 2,47 Methionine 2,81 0,98 Aspartic acid 5,82 2,43 Phenylalanine 3,5 1,00 2,34 Glutamic acid 8,39 Lysine 4,92 1,39 Tyrosine 2,23 2,68 0,95 Histidine 1,78 Cystine 0,33 0,51 Tryptophan 1.8.1.2 1,23 2,48 2,38 0,88 Ứng dụng trùn quế[6] Trùn quế dễ ni có tốc độ sinh sản nhanh Hiện nuôi trùn quế trở thành ngành chăn nuôi công nghiệp phục vụ cho trồng trọt, chăn nuôi, dược phẩm, mỹ phẩm Trùn quế có hàm lượng đạm cao nên xem nguồn dinh dưỡng bổ sung quý giá cho gia súc, gia cầm thủy hải sản Trùn quế dùng để xử lí chất thải cơng nghiệp, nơng nghiệp góp phần bảo vệ mơi trường sinh thái Q trình xử lí chất thải tạo loại phân hữu vi sinh giàu đạm thích hợp cho nhiều loại trồng, đặc biệt cảnh sản xuất rau Ngày người ta sử dụng phân trùn để xử lí ao tơm, cá Trong y học cổ truyền Việt Nam, trùn dùng số thuốc chữa sốt rét, suy nhược thể, cao huyết áp, tai biến mạch máu não, Trùn quế cịn chứa enzyme có thủy phân đặc hiệu sợi fibrin với hoạt tính xúc tác cao, có triển vọng khai thác để làm 20 thuốc điều trị bệnh đột quỵ, tim mạch Một số nơi sử dụng trùn quế làm thực phẩm, mỹ phẩm thuốc tây 1.8.2 Giới thiệu enzyme protease Nhóm enzyme protease xúc tác trình thủy phân liên kết peptid (-CO-NH)n phân tử protein, polypeptid đến sản phẩm cuối acid amin Ngoài ra, nhiều protease có khả thủy phân liên kết este vận chuyển acid amin [2] 1.8.2.1 Đặc điểm enzyme protease[13] Các cơng trình nghiên cứu protease vi sinh vật ngày nhiều Các kết nghiên cứu cho thấy protease loài vi sinh vật khác nhiều tính chất Căn vào chất phản ứng, pH hoạt động thích hợp,.các nhà khoa học phân loại protease vi sinh vật thành nhóm sau: P-xerin, P-thiol, P-kim loại, P-acid Một số tác giả khác chia protease nhóm, dựa vào hoạt động pH chúng bao gồm: protease acid, protease trung tính, protease kiềm Trong protease kể trên, protease - xerin protease - thiol có khả phân giải liên kết este liên kết amide dẫn xuất acid acid amin Ngược lại protease kim loại, protease acid thường hoạt tính esterase dẫn xuất acid amin Nhiều protease ngoại bào vi sinh vật nghiên cứa tương đối kỹ cấu tạo phân tử, số tính chất hóa lý chế tác dụng Kết nghiên cứu cho thấy trọng lượng phân tử enzyme tương đối bé, P-xerin Các P-xerin có trọng lượng phân tử thấp vào khoảng 20.000 - 27.000 dalton Tuy nhiên, có số p-xerin có trọng lượng phân tử lớn enzyme Pelicillium cyoneo-fulvum (44.000), Asp (52.000) Trọng lượng phân tử protease kim loại lớn so với P-xerin ( vào khoảng 33.800 - 48.400) Protease thiol nhiều protease - acid có trọng lượng phân tử vào khoảng 30.000 - 40.000 dalton 1.8.2.2 Cơ chế xúc tác enzyme protease[2,13] Trong trung tâm hoạt động protease vi sinh vật, gốc acid amin đặc trưng cho 21 nhóm cịn có số gốc acid amin khác Các kết nghiên cứu chung trung tâm hoạt động số protease vi sinh vật cho phép rút số nhận xét chung sau: + Trung tâm hoạt động protease đủ lớn bao gồm số gốc acid amin số trường hợp cịn có cofactơ kim loại + Các protease kim loại có trung tâm hoạt động lớn vào khoảng 21A , phân biệt thành phần trung tâm hoạt động, phần trung tâm hoạt động tương ứng với gốc acid amin phân tử chất + Đối với protease acid, theo nhiều nghiên cứu cấu trúc trung tâm hoạt động tinh thể protease acid Phizopus chinenis Endothia cho thấy phân tử phân tử protease có hạt, chúng có khe hở vào khoảng 20A0 Khe hở phần xúc tác enzyme, gốc asp-35 asp-215 xếp đối diện khe + Đối với protease không chứa cysteine, trung tâm hoạt động chúng có tính mềm dẻo cấu trúc khơng gian chúng khơng giữ vững cầu disulphide Mặc dù trung tâm hoạt động protease vi sinh vật có khác enzyme xúc tác cho phản ứng thủy phân liên kết peptid theo chế chung sau: E + S enzyme - S enzyme - S + P1 enzyme + P2 Trong đó: E: Enzyme S: Cơ chất Enzyme - S: phức chất enzyme - chất P1, P2: sản phẩm thứ hai phản ứng 1.8.2.3 Ứng dụng enzyme protease[2,13] Protease sử dụng rộng rãi nhiều ngành công nghiệp công nghiệp thực phẩm, công nghiệp nhẹ, công nghiệp dược phẩm nông nghiệp 22 Trong chế biến nước mắm Nước mắm hỗn hợp acid amin Các acid amin tạo thành thủy phân protease, protease vi sinh vật tổng hợp nên Hiện quy trình sản xuất nước mắm ngắn ngày hoàn thiện sử dụng chế phẩm enzyme thực vật (bromelain papain) vi sinh vật để rút ngắn thời gian làm cải thiện hương vị nước mắm rri _ _ • -Ơ _ » X I • X > » •> Trong cơng nghiệp chế biến thịt Enzyme protease papain, bromelin, fixcin dùng làm mềm thịt nhờ thủy phân phần protein thịt, kết làm cho thịt có độ mềm thích hợp có vị tốt Tẩm hỗn hợp làm mềm thịt (enzyme, muối, bột ngọt) Tiêm dung dịch enzyme vào thịt vật trước giết mổ Sử dụng protease để sản xuất dịch đạm từ Streptomyces fradiae tách chế phẩm keratineza thuỷ phân keratin có giá trị để sản xuất dịch đạm từ da, lông vũ Để thuỷ phân sâu sắc triệt để protein (trong nghiên cứu, chế tạo dịch truyền đạm y tế) người ta thường dùng phối hợp loại protease loài: vi khuẩn, nấm mốc, thực vật với tỷ lệ tổng cộng - 2% khối lượng protein cần thuỷ phân Ưu điểm bảo tồn vitamin nguyên liệu, không tạo sản phẩm phụ, không làm sẫm màu dịch thuỷ phân Trong công nghiệp sữa Trong công nghiệp sữa, protease dùng sản xuất phomat nhờ hoạt tính làm đơng tụ sữa chúng Người ta sử dụng protease vi sinh vật có tính chất tương tự renin thay 25 - 50% renin Protease từ số vi sinh vật A candidus, P roquerti, B mesentericus, dùng sản xuất phomat Trong cơng nghiệp sản xuất bánh mì, bánh quy protease làm giảm thời gian trộn, tăng độ dẻo làm nhuyễn bột, tạo độ xốp nở tốt Trong sản xuất bia Trong sản xuất bia, chế phẩm protease có ý nghĩa quan trọng việc làm tăng độ bền bia rút ngắn thời gian lọc Protease A oryzae dùng để thủy phân protein hạt ngũ cốc, tạo điều kiện xử lý bia tốt 23 Trong công nghiệp da Các loại enzyme dùng chế biến da động vật như: protease acid, protease trung tính, protease kiềm vi khuẩn, protease nấm sợi, papain từ đu đủ, bromelin từ trái thơm Enzyme protease sử dụng làm mềm da nhờ thủy phân phần protein da, chủ yếu collagen, thành phần làm cho da bị cứng Protease dùng để làm mềm, làm tẩy lơng da, tăng tính đàn hồi, cải thiện điều kiện làm việc, tránh ô nhiễm môi trường Trong công nghệ sản xuất chất tẩy rửa Protease phân hủy chất bẩn dạng protein vải, có tác dụng loại bỏ vết bẩn máu, lòng đỏ trứng, thức ăn có hoạt tính dung dịch giặt Trong sản xuất tơ tằm Quá trình làm sợi tơ tự nhiên tương đối phức tạp khó khăn Sợi sau kéo kén thường có 30% xerixin, muốn tách xerixin phải nấu dung dịch xà phòng lượng nhỏ xerixin nằm lại lụa làm giảm độ đàn hồi lụa Để tách lượng xerixin lại người ta thường dùng chế phẩm protease Trong sản xuất mỹ phẩm Hiện có nhiều nghiên cứu ứng dụng enzyme protease vào mỹ phẩm Enzyme có mỹ phẩm giúp tẩy tế bào chết mang lại hiệu làm đẹp cho da Trong y học Protease sử dụng để sản xuất môi trường dinh dưỡng hỗn hợp có protein dùng ni cấy vi khuẩn vi sinh vật khác Dùng chế phẩm protease để cô đặc tinh chế huyết kháng độc protease tiêu hủy protein đệm mà khơng gây ảnh hưởng đến chất kháng độc Ứng dụng chữa số bệnh đường tiêu hoá Hơn nữa, số protease có khả 24 thủy phân fibrin, từ ứng dụng vào điều trị bệnh liên quan đến tim mạch tắc nghẽn mạch máu fibrin bị đóng cục, tai biến mạch máu não PHẦN 2: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 2.1 Hoạt độ chế phẩm protease nuôi cấy Canh trường nuôi cấy bán rắn Bacillus subtilis sau thời gian nuôi cấy sấy khơ xác định hoạt tính protease phương pháp Anson cải tiến Kết hoạt độ protease bảng Bảng 2: Hoạt độ trung bình chế phẩm protease thơ Hoạt độ protease trung bình Ngày kiểm tra (UI/g) 17/11/2015 29,36 ± 1,34 30/12/2015 28,50 ± 2,49 15/01/2016 28,79 ± 1,51 Trước đợt bổ sung protease vào dịch thủy phân trùn quế, thực kiểm tra hoạt độ chế phẩm protease thô nhằm đảm bảo tính đồng cho tồn nghiên cứu Kết cho thấy hoạt độ chế phẩm protease ổn định suốt thời gian nghiên cứu với điều kiện bảo quản bọc kín, nhiệt độ phịng Điều hồn tồn phù hợp với nghiên cứu Trần Ngọc Hùng (2013)[4] chế phẩm protease thô từ Bacillus subtilis giữ hoạt độ ổn định bảo quản nhiệt độ phòng thời gian tháng 2.2 Ảnh hưởng hoạt độ protease đến khả thủy phân trùn quế Bổ sung enzyme protease vào môi trường thủy phân trùn quế với hoạt độ khác nhau: 2,5; 5; 7,5 10 UI/100ml dịch tự phân Ủ nhiệt độ 40oC, sau giờ, ly tâm thu dịch xác định hàm lượng đạm tổng có dịch thủy phân Kết bảng hình Bảng Ảnh hưởng hoạt độ protease đến khả thủy phân trùn quế Hàm lượng N tổng số trung bình (g/lít) 14,28 ± 0,20 Hoạt độ protease (UI/100ml dịch trùn) UI 25 2,5 UI UI 7,5 UI 10 UI 15,35 ± 0,13 15,63 ± 0,70 16,10 ± 0,46 15,91 ± 0,35 Hình 1: Biểu đồ ảnh hưởng hoạt độ protease đến khả thủy phân trùn quế Khi bổ sung protease với hoạt độ tăng dần hàm lượng nitơ tổng số dịch thủy phân trùn quế có chiều hướng tăng enzyme làm tăng hiệu suất thủy phân đạm dịch trùn quế Hàm lượng nitơ tổng cao hoạt độ 7,5 UI (16,10g/lít) khơng có khác biệt có ý nghĩa hàm lượng nitơ tổng hoạt độ 2,5 UI (15,35g/lít) UI (15,63g/lít) Ở hoạt độ 10 UI hàm lượng nitơ tổng có chiều hướng khơng tăng (15,91g/lít) Vì để đạt hiệu kinh tế tối ưu ta chọn hoạt độ 2,5 UI để bổ sung vào trình thu nhận dịch thủy phân trùn quế 2.3 Ảnh hưởng nhiệt độ đến khả thủy phân trùn quế Bổ sung enzyme protease vào môi trường thủy phân trùn quế với hoạt độ 2,5 UI 100 ml dịch tự phân Điều chỉnh nhiệt độ môi trường thủy phân giá trị khác nhau: 30; 35; 40; 45; 50 55oC Sau giờ, ly tâm thu dịch xác định hàm lượng đạm tổng có dịch thủy phân Kết bảng hình Bảng Ảnh hưởng nhiệt độ đến khả thủy phân trùn quế 26 Hàm lượng N tổng số trung bình (g/lít) 13,6 ± 0,51 15,1 ± 0,61 15,5 ± 0,27 14,1 ± 0,20 13,2 ± 0,20 12,9 ± 0,27 Nhiệt độ (oC) 30 35 40 45 50 55 Hình 2: Biểu đồ ảnh hưởng nhiệt độ đến khả thủy phân trùn quế Sau chọn bổ sung enzyme protease hoạt độ 2,5 UI, tiếp tục thử nghiệm yếu tố nhiệt độ với mức nhiệt độ khác tăng dần từ 30, 35, 40, 45, 50 55oC Dựa vào biểu đồ hình cho thấy hàm lượng nitơ tổng số cao thủy phân trùn nhiệt độ 40oC (15,50g/lít) khơng có khác biệt nhiều so với thủy phân nhiệt độ 35oC (15,1g/lít) Khi tăng nhiệt độ lên khoảng nhiệt 45oC - 55oC hàm lượng nitơ tổng có chiều hướng giảm dần Như vậy, nhiệt độ làm tăng hiệu suất thủy phân đạm enzyme protease với dịch trùn quế nhiệt độ tăng cao làm giảm hiệu suất thủy phân dịch trùn hoạt độ enzyme protease bổ sung vào dịch trùn quế Do chúng tơi chọn nhiệt độ 35oC nhiệt độ thích hợp để thủy phân dịch trùn quế tiến hành thí nghiệm nhiệt độ dịch thủy phân trùn đạt hàm lượng đạm cao đạt hiệu kinh tế tối ưu mặt lượng 27 2.4 Ảnh hưởng thời gian đến khả thủy phân trùn quế Bổ sung enzyme protease vào môi trường thủy phân trùn quế với hoạt độ 2,5 UI 100 ml dịch tự phân Điều chỉnh nhiệt độ môi trường thủy phân 35oC Ủ thời điểm khác nhau: 2; 4; 6; 10 giờ, sau ly tâm thu dịch xác định hàm lượng đạm tổng có dịch thủy phân Kết bảng hình Bảng Ảnh hưởng thời gian đến khả thủy phân trùn quế Thời gian thủy phân (giờ) 10 Hàm lượng N tổng số trung bình (g/lít) 13,2 ± 0,93 13,7 ± 0,21 14,4 ± 0,42 15,4 ± 0,29 15,8 ± 0,14 Hình 3: Biểu đồ ảnh hưởng thời gian đến khả thủy phân trùn quế Thời gian thủy phân phụ thuộc nhiều vào độ bền enzyme, nghiên cứu xác định thời gian thủy phân thích hợp giúp biết thời điểm ngừng phản ứng phù hợp Kết cho thấy thử nghiệm thay đổi yếu tố thời gian thủy phân trùn quế khoảng thời gian khác 2; 4; 6; 10 với lượng bổ sung protease 2,5 UI/100ml dịch trùn nhiệt độ 35oC hàm lượng nitơ tổng số dịch thủy phân trùn quế có chiều hướng tăng dần, đặc biệt từ thời gian thủy phân trở lên hàm lượng nitơ tổng có chiều hướng ổn định 28 Hàm lượng nitơ tổng cao thời gian thủy phân 10 (đạt 15,8g/lít), nhiên khơng có khác biệt có ý nghĩa hàm lượng nitơ tổng thời gian thời gian thủy phân (đạt 15,4g/lít) Để tiết kiệm thời gian nhằm đạt hiệu kinh tế ta chọn thời gian thủy phân thời gian tối ưu để thủy phân trùn quế đạt hàm lượng đạm cao So với kết nghiên cứu Phan Thị Bích Trâm (2008)[8], lượng đạm hòa tan thu cao điều kiện nhiệt độ 55oC thời gian 24 giờ, kết nghiên cứu giúp nâng cao hiệu thu nhận đạm hịa tan Theo tiến hành tự phân trùn quế điều kiện thích hợp trên, sau có dịch thủy phân chúng tơi bổ sung enzyme protease với hoạt độ 2,5 UI/100ml dịch trùn tiếp tục thủy phân thêm nhiệt độ 35oC, kết thu nhận dịch thủy phân với tổng lượng đạm hịa tan đạt 15,4g/lít tương đương với hiệu suất thu hồi đạm hòa tan đạt 80,88%, cao 34,68% so với kết nghiên cứu Phan Thị Bích Trâm PHẦN 3: KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận Để có dịch thủy phân từ trùn quế với hàm lượng đạm cao, cần thiết phải tiến hành trình tự phân trùn quế điều kiện bổ sung enzyme protease Quá trình nghiên cứu cho thấy với hoạt độ enzyme protease 2,5 UI, nhiệt độ 35 oC thời gian tối ưu cho việc bổ sung enzyme protease để thu nhận dịch thủy phân với tổng lượng đạm hịa tan 15,4g/lít Nghiên cứu đưa yếu tố điều kiện để tối ưu trình thu nhận dịch thủy phân trùn quế, rút ngắn thời gian thủy phân, tăng hiệu suất thủy phân trùn quế giúp thu lượng đạm hòa tan cao mang lại hiệu kinh tế ứng dụng thực tế 3.2 Kiến nghị Cần khảo sát thêm yếu tố pH để nâng cao hiệu suất trình thủy phân dịch trùn quế thu lượng đạm cao Nghiên cứu sử dụng nguồn protease từ Bacillus subtilis, cần tìm thêm nguồn protease khác thích hợp để thủy phân protein trùn quế nhằm tăng hiệu suất thủy phân trùn 29 Dịch thủy phân trùn quế có nhiều protein, axit amin thiết yếu khơng có lợi làm thức ăn cho động vật, tăng hiệu suất chăn ni gia súc, gia cầm, thủy san mà cịn có tác dụng tốt cho trồng, giúp bổ sung axit amin cho loại cây, giúp phát triển tốt, kháng bệnh, tăng hiệu suất trồng Vì cần mở rộng nghiên cứu ứng dụng dịch thủy phân trùn quế ngành trồng trọt nhằm tăng hiệu kinh tế TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Văn Bảy, 2002, Nghiên cứu sản xuất sử dụng trùn đất (Perionyx excavatus) làm thức ăn bổ sung cho gà để góp phần nâng cao hiệu nuôi gà thả vườn hộ nông dân, Luận án Tiến sĩ khoa học Nông nghiệp Trường Đại Học Nơng Lâm, Thành phố Hồ Chí Minh Vũ Ngọc Bội Đồng Thị Thanh Thu, 2003, Nghiên cứu trình thủy phân protein cá enzyme protease từ Bacillus subtilis S5, Luận án tiến sĩ Sinh học, Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, TP Hồ Chí Minh Võ Thị Hạnh cộng sự, 2009, Sử dụng trùn quế phân trùn để sản xuất chế phẩm sinh học phục vụ nông nghiệp, Viện sinh học nhiệt đới Thành phố Hồ Chí Minh Trần Ngọc Hùng TS Lê Phi Nga, 2013, Nghiên cứu tạo chế phẩm protease từ Bacillus subtilis để sử dụng chế biến thức ăn cho gia cầm, Tạp chí Đại học Thủ Dầu Một, số (11) - 2013, Trang 29 - 36 Hoàng Thị Mai, Nguyễn Kim Đường, 2014, Xây dựng mơ hình chăn ni gà thả vườn dựa vào nguồn thức ăn ngũ cốc không qua chế biến giun quế năm 2011 - 2012, Tạp chí Khoa học - Cơng nghệ, tỉnh Nghệ An Nguyễn Thị Xuân Thanh, 2009, Nghiên cứu ứng dụng đạm thủy phân từ trùn quế (Perionyx excavatus) để nuôi cấy vi sinh, Luận văn tốt nghiệp Kỹ sư Công nghệ Sinh học, Trường Đại Học Cần Thơ, Thành phố Cần Thơ Phan Thị Bích Trâm, Dương Thị Hương Giang, Hà Thanh Toàn, Phạm Thị Ánh Hồng, 2007, Tinh khảo sát đặc điểm serine protease từ trùn quế (Perionyx excavatus), Tạp chí cơng nghệ sinh học, Số 5(3), Trang 345 - 345 Phan Thị Bích Trâm, Phạm Thị Quỳnh Trâm, Hà Thanh Toàn, Phạm Thị Ánh Hồng, 30 2008, Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tạo đạm amine trình tự phân giải trùn quế (Perionyx excavatus), Tạp chí nơng nghiệp phát triển nơng thơn, Số4/08 Phan Thị Bích Trâm, 2010, Nghiên cứu hệ protease trùn quế (Perionyx excavatus) trình tự phân khả ứng dụng, Luận án tiến sĩ Sinh học, Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, Thành phố Hồ Chí Minh 10.Phạm Thị Quỳnh Trâm, 2008, Khả sử dụng sản phẩm tự phân giải (autosis) trùn quế (Perionyx excavatus) làm thức ăn cho ấu trùng tôm sú, Luận văn Thạc sĩ chuyên ngành Công Nghệ Sinh Học, Trường Đại Học Cần Thơ, Thành phố Cần Thơ 11 Nguyễn Xuân Trúc, 2008, Ảnh hưởng việc thay trùn quế (Perionyx excavatus) phần đến khả sinh trưởng suất gà Lương Phượng, Khóa luận tốt nghiệp Kĩ sư Công Nghệ Sinh Học, Trường Đại Học Nông Lâm, Thành phố Hồ Chí Minh 12.Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4328:1986 thức ăn chăn nuôi, Phương pháp xác định hàm lượng đạm nitơ protein thô 13.Trần Thị Nhã Uyên, 2010, Nghiên cứu thu nhận enzyme protease từ chủng nấm sợi rừng ngập mặn Cần Giờ, Luận văn thạc sĩ Sinh học Trường Đại Học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh, TP Hồ Chí Minh, Trang 15 - 17 14.Viện công nghệ sinh học, 2009, Nghiên cứu giải pháp công nghệ sinh học sản xuất chế phẩm y sinh học đặc thù để bảo vệ sức khỏe nhân dân từ nguồn tài nguyên sinh vật Việt Nam, Viện khoa học Công nghệ Việt Nam r r Tiếng nước ngồi rp« Ạ _ Ạ • 15.Evans, A C., MC, W J., Guild, L., 1948, Studies on the relationship between earthwworms and soil fertility IV on the life cycles of some british lumbricidae.Ann , Vol 35, Page 471-484 16.Gerrero, L., 1980, The culture and use of Perionyx excavatus as a protein recource in the Philippines, In earthworm Ecology, ed J.E satchell, Chapman and Hall, London, Page 309-313 17.Harwood M., 1976, Recovery of protein from poultry waste by earthworms, Proceedings of the first Australia poultry slookfeed conference, Melbourne, Page 43 31 18.Kale R D, Bano K and krishnamoorthy R U, 1982, Potential of perionyx exeavatus for utilizing orangnic wastes, Pedopiolagia, Vol 23, Page 419-425 19 Mekada H, hayashi N, yokota H and okumura J, 1979, Performance of growing and laying chicken fed diets containing earthworms (Eisenia foetida), Japanese poultry science, Vol 16, Page 293-297 20 Taboga, L., 1980, The nutritional value of earthworms for chicken, Brit Poult.sci.21, Page 405-410 21 Yoshida, M and Hoshii, H., 1978, Nutritional value earthworm for poultry feed, Jpn poult, Sci 15, Page 308-311 Internet 22 Mạng thông tin khoa học công nghệ TP.HCM, Công nghệ tăng giá trị cho giun quế, Số 12/2014 http://www.cesti.gov.vn/hoi-dap-cong-nghe/cong-nghe-tang-gia-tri-cho-giunque.html 23 Trại trùn Thiên Phú, Mơ hình ni giun quế, kết hợp chăn ni sạch, hiệu cao http://www.traitrunthienphu.com/new/vi/a255/mo-hinh-nuoi-giun-que-ket-hop-channuoi-sach-hieu-qua-cao.html 32 ... việc bổ sung protease lên trình thu nhận dịch thủy phân từ trùn quế (Perionyx excavatus)? ?? 1.3 Mục tiêu đề tài Thu nhận dịch thủy phân từ trùn quế qua trình thủy phân Xác định ảnh hưởng việc bổ sung. .. tiêu đề tài: Thu nhận dịch thủy phân từ trùn quế qua trình thủy phân Xác định ảnh hưởng việc bổ sung protease lên trình thu nhận dịch thủy phân từ trùn quế Tính sáng tạo: Nghiên cứu sâu quan... TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THAM GIA CUỘC THI SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2015-2016 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC BỔ SUNG PROTEASE LÊN QUÁ TRÌNH THU NHẬN DỊCH THỦY PHÂN TỪ TRÙN