Nghiên cứu ứng dụng nấm Phanerochaete chrysosporium phân hủy chất thải rắn hữu cơ để sản xuất phân compost

Phanerochaete chrysosporium

Hệ thống phân hủy lignin của Phanerochaete chrysosporium không bị cảm ứng bởi lignin mà nó xuất hiện trong giai đoạn chuyển hoá thứ cấp của quá trình nuôi cấy tức là khi sự tăng trưởng sơ cấp dừng lại do sự giảm một số thành phần dinh dưỡng. Do đó người ta có thể thêm nitrogen vào cho một nấm mục trắng nào đó trong các ứng dụng công nghệ sinh học khác nhau nhằm sử dụng lignin hay những hợp chất liên quan đến lignin có thể tăng hiệu quả của những nấm này. Hai enzyme có liên quan đến hệ thống này là: MnP có thể hình thành H2O2 từ O2 khi có mặt của NADH, NADPH hay glutathione; và glyoxal oxidase (GLOX), một enzyme mới được tạo ra trong giai đoạn chuyển hoá thứ cấp của Phanerochaete chrysosporium và hoạt động bởi LiP thêm vào veratryl alcohol.

Do sự phức tạp trong cấu trúc của lignin như sự có mặt của các liên kết trong những đơn vị khác nhau, sự bất thường trong sắp xếp của chúng… nấm phân hủy lignin không tạo ra enzyme có thể nhận ra và phân cắt tất cả những cấu trúc này.

Xạ khuẩn

Sự sản xuất ra LiP có thể là tiêu biểu cho nấm mục trắng, nhưng các chủng được phân loại vào nhóm Euagarics như Pleurotus osteatus, Agaricus bisporus thì thường sản xuất ra MnP và laccase và ít sản xuất ra LiP. Hầu như tất cả nấm mục trắng đều sản xuất ra MnP và laccase nhưng chỉ một số nấm mới có thể sản xuất ra LiP trong khi chỉ có enzyme này mới có thể tấn công các cấu trúc phụ nonphenolic của lignin. Đường kớnh khuẩn ti xạ khuẩn thay đổi trong khoảng từ 0.2 – 1.0 àm đến 2 - 3àm Giữa khuẩn lạc thường thấy cú nhiều bào tử màng mỏng gọi là bào tử trần (conidia hay conidiospores).

Thậm chí một số loại xạ khuẩn còn hình thành túi bào tử như chi Streptosporangium, Micromonospora và bào tử di động như chi Actinoplanes, Kineosporia.

Naám Trichoderma

Quá trình thuỷ phân cellulose có sự phối hợp của ít nhất 1 enzyme chlobiohydrolase, hai enzyme endoglucanase và một enzyme beta-glucosidase (Hui et al. 2001), Trichoderma reesei RUT C30 được biết là chủng có khả năng tạo nhiều cellulase, Trichoderma hazianum T3 cũng là một chủng rất hiệu quả khi sử dụng để kiểm soát đối với Pythium, chủng này được biết cũng tạo nhiều loại enzyme cellulase. Các vách tế bào nấm bệnh khác nhau cho chất tạo ra những mức độ hoạt tính khác nhau của enzyme beta-glucanase, bằng chứng trực tiếp cho thấy sự liên quan của beta-glucanase đối với sự ký sinh đã được chứng minh bởi Lorito và cộng sự (1994), và đã tách chiết invitro được một endo-beta-1,3-glucanase 78 kDa có khả năng ức chế sự nảy mầm của bào tử B. Theo Delgado và Jarana (2000) khi khảo sát trên Trichoderma spp đã xác định nhiều loại protease khác nhau tùy thuộc điều kiện môi trường có pH thấp và bổ sung chitin, glucose, amon, … Trichoderma spp tiết ra protease acid như là tác nhân điều hòa, để đáp ứng nhu cầu phân hủy những protein ngoại bào như chitinase, glucanase, cellulase, ngược lại protease có tính base hoặc trung tính được Trichoderma spp sinh ra trong môi trường có nguồn C khó bị phân hủy như vách tế bào nấm.

Trichozianine là kháng sinh peptaibol có hoạt tính kháng nấm được phát hiện ở Trichoderma spp, Trichozianine kết hợp với những enzyme thủy phân vách trong quá trình ức chế sự nẩy mầm và kéo dài tơ nấm trong quá trình ký sinh nấm (Schirmbock, 1994).Trichothecene từ Trichoderma spp có hoạt tính kháng nấm (Corley et al, 1994).

Địa điểm thu gom rác thải

Đến nay, có khoảng 50 nước tham gia chương trình nghiên cứu ứng dụng EM và các nước : Mỹ, Trung Quốc, Braxin, Thái Lan…đã trực tiếp nhập công nghệ EM từ Nhật Bản. Thị trấn Củ Chi là trung tâm kinh tế - chính trị - văn hóa của huyện, cách trung tâm Thành phố 50Km về phía Tây Bắc theo đường xuyên Á. Địa hình huyện Củ Chi nằm trong vùng chuyển tiếp giữa miền Tây nam bộ và miền sụt Đông nam bộ, với độ cao giảm dần theo 2 hướng Tây bắc – Đông nam và Đông bắc – Tây nam.

Khớ hậu chia thành hai mựa rừ rệt, mựa mưa từ thỏng 5 đến thỏng 11, mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau, với đặc trưng chủ yếu là nhiệt độ tương đối ổn định, cao đều trong năm và ít thay đổi, trung bình năm khoảng 26,60C.

Đặc điểm khu vực thu gom rác làm đề tài

Xã Tân Thạnh Tây có hai đường giao thông chính là: đường tỉnh lộ 8 đi qua xã Phước Vĩnh An đến thị trấn Củ Chi nối vào đường xuyên Á (quốc lộ 22) về nội thành và đi Campuchia; tỉnh lộ 15 qua xã Phú Hòa Đông cặp sông Sài Gòn qua vùng phía bắc của huyện Củ Chi vào khu vực Trảng Bàng, Tây Ninh. Ngoài ra còn có đường Tân Phú Trung - Tân Thạnh Tây nối xã Tân Thạnh Tây với khu công nghiệp Tân Phú Trung ở phía tây và khu công nghiệp Tân Quy ở phía đông. Với đặc điểm của tỉnh lộ 8 đi từ tây qua đông chia xã Tân Thạnh Tây ra làm hai phần bắc nam, từ đường tỉnh lộ 8 có nhiều đường liên ấp tỏa vào khu vực đất ruộng lúa ở hai bên.

Đặc điểm rác thải khu vực này chủ yếu là rác thải nông nghiệp và rác thải gia đình, với thành phần chủ yếu là rác hữu cơ và các thành phần CTR khác như giấy, gỗ, da, nhựa, vải, nilon, sắt, thủy tinh….

Vật liệu, hóa chất

• Dụng cụ và thiết bị

Chủng Phanerochaete chrysosporium gốc ngoại (Đài Loan) do Bảo tàng Giống chuẩn vi sinh vật – Đại học Quốc gia Hà Nội cung cấp dùng trong nghiên cứu hiện đang được lưu giữ tại Phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ sinh hoc, Đại học Khoa Học Tự nhiên, TP. Chủng Trichoderma được lấy từ Phòng các chất có hoạt tính sinh học Viện sinh học nhiệt đới. Xạ khuẩn mọc tự nhiên khi bổ sung rơm khô vào đống ủ với tỉ lệ 3%, sau 2 đến 3 ngày nhiệt độ tăng cao tạo điều kiện cho xạ khuẩn phát triển.

Các phương pháp nghiên cứu

• Phương pháp khảo sát nấm Trichoderma
• Phương pháp đo N, P, K và C tổng

Tơ nấm của chủng Phanerochaete chrysosporium ở nhiệt độ phòng (300C ± 10C) được cấy lên môi trường agar-lignin và agar-CMC trong ống nghiệm và đĩa petri. Ủ đĩa ở nhiệt độ phòng trong thời gian 3 ngày rồi quan sát sự ăn tơ của chủng nấm Trichoderma với nấm bệnh Fusarium oxysporum gây bệnh thối rễ ở cây trồng. Dùng dao xé các bao nilon đựng rác ra, sau đó tách lựa các loại rác vô cơ khó phân hủy như túi nilon, kim loại, cao su (vỏ xe, ruột xe..), các loại cây que lớn, thủy tinh, chai lọ..đem đốt.

Nitơ hữu cơ trong mẫu được oxi hóa bằng H2SO4 đặc và sự có mặt cảu các chất xúc tác (CuSO4, selen) chuyển thành Nitơ ở dạng (NH4)2SO4 trong dung dịch.