thích sinh trưởng thực vật
Sau khi tách chiết được dung dịch oligo cellulose, tiến hành khảo sát môi trường có bổ sung oligo cellulose với các nồng độ khác nhau, nhằm tìm ra một nồng độ tối ưu cho sự nảy mầm của cây đậu xanh. Để có được bức tranh tổng thể về một mầm
cây khoẻ mạnh, tiến hành ghi nhận kết quả đối với cả 3 chỉ tiêu quan trọng đó là chiều dài rễ, chiều cao cây và sinh khối tươi của mẫu. Thí nghiệm này được thực hiện trên 5 bình thuỷ tinh 250 ml, mỗi bình chứa 20 ml môi trường với 20 hạt đậu/bình. Thí nghiệm được thực hiện lặp lại 3 lần. Số liệu được ghi nhận sau 3 ngày nuôi cấy gồm những chỉ tiêu sau: đo chiều dài rễ trên 1 mẫu, đo chiều cao cây và cân sinh khối tươi. Kết quả thể hiện ở Bảng 3-20, Phụ lục 1 và các Hình 3-10; 3-11; 3-12.
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 0 5 10 15 20 25 Nồng độ oligo cellulose (%) C h iề u d à i rễ ( c m )
Hình 3-10. Ảnh hưởng của oligo cellulose lên sự sinh trưởng của rễ cây
0 1 2 3 4 5 6 7 0 5 10 15 20 25 Nồng độ oligo cellulos e (%) C h iề u d à i th â n ( c m )
Hình 3-11. Ảnh hưởng của oligo cellulose lên sự sinh trưởng của thân cây
ĐC
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0 5 10 15 20 25 Nồng độ oligo cellulose (%) S in h k h ố i tư ơ i (g )
Hình 3-12. Ảnh hưởng của oligo cellulose lên sinh khối tươi của thân cây
Nồng độ oligo cellulose (%): Nồng độ dịch thu được sau thuỷ phân có chứa oligo cellulose so với dung dịch môi trường dùng để trồng hạt đậu.
Từ kết quả ở bảng và các hình cho thấy ở nồng độ oligo cellulose 15% cho kết quả cao nhất với chiều dài rễ 3,2cm, chiều cao cây 5,7 cm và sinh khối tươi cân được 0,56 g/cây. Chỉ tiêu sinh trưởng của các thí nghiệm tăng dần từ mẫu đối chứng (oligo cellulose 0%) đến mẫu có nồng độ dịch oligo cellulose 15% và bắt đầu giảm dần đến khi nồng độ dịch oligo cellulose là 25%, thậm chí ở nồng độ oligo cellulose 25% thì chỉ tiêu sinh khối tươi còn thấp hơn thí nghiệm đối chứng, điều này có thể do nồng độ dịch oligo cellulose cao dẫn đến ức chế một số khả năng sinh trưởng của cây.
Có thể thấy tốc độ sinh trưởng của cây đậu xanh tăng đáng kể khi có mặt của oligo cellulose ở một nồng độ nhất định đó là do một số thành phần có trong oligo cellulose. So sánh kết quả thu được ở các thí nghiệm trên thì tại nồng độ dịch oligo cellulose là 15% cho kết quả cao nhất ở tất cả các chỉ tiêu.
Theo Zubay (2000) thì ngoài 5 nhóm điều hoà sinh trưởng thực vật cổ điển đã được xác định và sử dụng là: auxin, gibberellin, cytokinin, ethylen và absicic thì còn một nhóm điều hoà sinh trưởng mới là oligosaccharins. Oligosaccharins là những tín hiệu phân tử hoạt hoá và điều hoà một số hệ thống gen của thực vật.
Nguyễn Anh Dũng cũng nghiên cứu thử nghiệm hiệu lực của chitosan oligomer trên nhiều loại cây trồng trên các thí nghiệm đồng ruộng như trên cây đậu tương (2002), lạc (2004), trên cây lúa (2006), cây bông vải (2005, 2007), cây cà phê (2007). Năm 2002, ông nghiên cứu xử lý hạt giống đậu tương đã làm tăng năng suất đậu tương lên 36%. Kết quả nghiên cứu trên cây lạc (2004) cho thấy nồng đô thích hợp là 40 ppm có tác dụng kích thích tăng trưởng chiều cao cây, sinh khối và số cành hữu hiệu.
So sánh với tác dụng của Gibberellin với cây đậu xanh thì nó kích thích sự nảy mầm của hạt và tăng chiều cao của cây từ 2-3 lần. Ở đây ta thấy oligo cellulose với nồng độ 15% cũng có chiều dài rễ, thân và sinh khối gấp 2 lần so với mẫu đối chứng, chứng tỏ mức độ kích thích sinh trưởng của oligo cellulose cũng rất khả quan [13].
Như vậy, bước đầu thử nghiệm dùng oligo cellulose được chiết rút từ quá trình thuỷ phân bã rong từ quy trình sản xuất agar làm chất kích thích sinh trưởng thực vật, cụ thể là cây đậu xanh đã thấy có kết quả khả quan và có thể khẳng định oligo cellulose thích hợp để làm chất kích thích sinh trưởng thực vật.
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN
KẾT LUẬN
Từ kết quả thu được trong quá trình thực hiện đề tài cho phép đưa ra các kết luận sau:
1. Tối ưu hóa quá trình thủy phân bã rong của enzyme cellulase ngoại bào thu được từ chủng B505 bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm và xác định các thông số là: Nhiệt độ = 540C, thời gian = 40h, tỷ lệ enzyme celulase thô/bã rong = 24ml B 505có hoạt độ 9,76 ÷ 9,95 (đơn vị/ml) /kg bã rong. Sản phẩm oligo cellulose thu được có hàm lượng đường khử cao.
2. Đề xuất được quy trình sản xuất sản phẩm oligo cellulose bằng enzyme cellulase. 3. Tiến hành sản xuất thử và tính giá thành cho 1kg oligo cellulose sản xuất tại phòng thí nghiệm là: 7.980đồng.
4. Mức độ ô nhiễm môi trường khi sản xuất oligo cellulose giảm so với thải trực tiếp bã rong ra sông như sau: nhu cầu oxy sinh hóa BOD5 giảm 68,9%; nhu cầu oxy hóa học COD giảm 91,8%; hàm lượng chất lơ lửng (TSS) giảm 86,3%; N tổng giảm 64%; P tổng giảm 51% so với nước thải của Công ty TNHH thương mại và sản xuất Hoàng Yến thải trực tiếp ra sông.
5. Bước đầu nghiên cứu thử nghiệm dùng chế phẩm oligo cellulose vào giai đoạn nảy mầm của hạt đậu xanh, với nồng độ oligo cellulose là 15% thì mức độ sinh trưởng của mầm đậu là cao nhất, tăng gấp 2 lần so với mẫu đối chứng.
Như vậy, quy trình sản xuất oligo cellulose bằng enzyme cellulase đạt chất lượng cao, ứng dụng làm chất kích thích sinh trưởng thực vật có kết quả tốt, giảm tải được mức độ ô nhiễm môi trường đồng thời giảm chi phí xử lý. Quy trình sản xuất này thân thiện với môi trường, đây là mặt tích cực nhất mà toàn xã hội đang quan tâm.
ĐỀ XUẤT Ý KIẾN
Mặc dù đã thu được một số kết quả nhất định, xin kiến nghị những nghiên cứu bổ sung sau:
1. Tinh sạch oligo cellulose và phân tích cụ thể hơn những thành phần có trong sản phẩm.
2. Tiếp tục nghiên cứu khả năng kích thích sinh trưởng của oligo cellulose đối với nhiều loại thực vật và có kết luận cụ thể về khả năng kích thích sinh trưởng thực vật.
3. Cần tiếp tục có nghiên cứu những hướng ứng dụng mới trong nhiều ngành nghề của sản phẩm oligo cellulose.
4. Tiếp tục mở rộng nghiên cứu hoàn thiện quy trình sản xuất oligo cellulose và đưa quy trình áp dụng thực tế sản xuất với quy mô lớn hơn, chuyển giao công nghệ cho các nhà máy chế biến phân bón. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
5. Cần nghiên cứu một số dẫn xuất khác của cellulose sử dụng làm cơ chất cho thủy phân, qua đó có thể so sánh hiệu quả thủy phân của enzyme cellulase đối với các dẫn xuất khác nhau.
TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT
1. Nguyễn Cảnh, Nguyễn Đình Soa (1994), Tối ưu hóa thực nghiệm trong hoá học
và kỹ thuật hoá học , Trường Đại Học Kỹ Thuật TP HCM.
2. Nguyễn Xuân Cự (2010), Nghiên cứu khả năng thủy phân bằng acid loãng và
bước đầu đánh giá hiệu quả sản xuất etanol sinh học từ thân cây ngô, Đề tài nghiên cứu Khoa Môi trường - Trường Đại học Khoa học tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội.
3. Đặng Văn Giáp (1997), Phân tích dữ liệu khoa học bằng chương trình M-S Excel. Nhà xuất bản giáo dục.
4. Đặng Văn Hợp, Đỗ Minh Phụng, Nguyễn Thuần Anh, Vũ Ngọc Bội (2002),
Phân tích kiểm nghiệm thực phẩm thủy sản. NXB Khoa học và kỹ thuật.
5. Phạm Thị Ánh Hồng (2003), Kỹ thuật sinh hoá, NXB Đại học quốc gia TP. Hồ Chí Minh.
6. Trần Thị Luyến, Đỗ Minh Phụng, Nguyễn Anh Tuấn, Ngô Đăng Nghĩa (2004),
Chế biến rong biển, Nhà xuất bản Nông Nghiệp Tp. Hồ Chí Minh.
7. Nguyễn Đức Lượng (2001), Công nghệ sinh học, Nhà xuất bản ĐHQG TP. Hồ Chí Minh.
8. Nguyễn Đức Lượng (1996), Nghiên cứu tính chất của một số vi sinh vật có khả năng tổng hợp cellulase cao và ứng dụng trong công nghệ xử lý chất thải hữu cơ, Luận văn tiến sĩ khoa học, trường Đại học Khoa học tự nhiên Hà Nội.
9. Nguyễn Đức Lượng, Phan Thị Huyền, Nguyễn Ánh Tuyết (2003), Thí nghiệm
Công nghệ Sinh học, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia. TP Hồ Chí Minh.
10.Đỗ Văn Nam (2004), Nghiên cứu, đánh giá hiện trạng môi trường các cơ sở
chế biến agar, đề xuất các biện pháp quản lý, BCKH - Viện nghiên cứu Hải sản, Hải Phòng.
11.Lương Đức Phẩm (2004), Công nghệ vi sinh vật, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà nội, trang 386-390.
12.Lương Đức Phẩm , Hồ Sưởng (1978), Vi sinh tổng hợp, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Hà Nội.
13.Nguyễn Tiến Thắng, Ngô Kế Sương, Trần Hạnh Phúc, Võ Hồng Nhân, (1994),
Công nghệ sinh học và một số ứng dụng tại Việt Nam, Tập 1, Nhà xuất bản Nông nghiệp.
14.Nguyễn Văn Thục (2003), Báo cáo “Nghiên cứu công nghệ sản xuất agar chất lượng cao”, Bộ thủy sản - Viện nghiên cứu hải sản.
15.Lê Ngọc Tú, La Văn Chứ, Phạm Trân Châu, Nguyễn Lân Dũng (1982). Enzyme Vi sinh vật tập 2, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội.
16.Lê Ngọc Tú và các tác giả (1997), Hóa sinh học công nghiệp, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Hà Nội.
TÀI LIỆU NƯỚC NGOÀI
17. Albersheim P, Darvill A, Augur C, Cheong JJ, Eberhard S, Hahn MGV, Marfa V, Mohnen D, O’Neill MA (1992), Oligosaccharins-oligosaccharides regulatory molecules. Accounts Chem Res, 25:77-83.
18. Coughlan M.P., Folan M.A (1979), Cellulose and cellulase: food for throught, food for future, InT.J.Biochem, (10), pp 103-168.
19. Dumville JC, Fry SC (2000), Uronic acid-containing oligosaccharins: their biosynthesis, degradation and signalling roles in non-diseased plant tissues. Plant Physiol Biochem, 38:125-140.
20. Rydley BL, O’Neill MA, Mohnen D (2001), Pectins: structure, biosynthesis and oligogalacturonide-related signaling. Phytochemistry, 57:929-967. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
21.Fan L.T and Lee L.H (1983), Kinetic studies of enzymatic hydrolysis of insoluble cellulose, a mechannistic kinetic model Biotech. Bioeng, (15), pp 2707-2733. 22.Đỗ Văn Khương, (1995), Final workshop of the regional study on the taxonomy,
Ecology and processing of commercially important seaweeds. Country status report of Việt Nam.
23. Gascoigne J. and Gascoigne M.M (1960), Biological degradation of cellulose,
Butterwozch and Co.Limited, London, pp 17-21.
24. Gupta, V.K., M.P.S. Bakshi, and P.N. Langar (1987), Microbiological Changes During Natural Fermentation of Urea-wheat Straw, Biological Wastes 21.
25. H. Ariffim, N. Abdulah, M.S. Umi Kalsom, Y. Shirai and M.A. Hassam. (2006).
Production and characterisation of cellulase by Bacillus pulmilus EB3.
International Journal of Engineering and Technology. Vol. 3, No 1, 47-53.
26. Hayer J.F. and Mc Carthy J.C (1970), The effect of selection at different ages for high and low weigh are the pattern of deposition in mice. International Journal of Engineering and Technology, Vol. 3, No. 1, 2006, pp. 47-53.
27. Helmul Uhlig, Ph. D (2007). Industrial enzym and theor applications. John Wiley and Sons, inc. New York.
28. Howard R.L., Abotsi E., Jansen van Rensburg and Howard S (2003),
Lignocellulose biotechnology: issues of bioconversion and enzyme production,
African Journal of Biotechnology Vol. 2 (12), p. 602-619.
29. Hurst. PL, Nielsen J, Sullivan PA and Shepherd MG, (1977), Purification and Properties of a Cellulase from Aspergillus niger. Biochem. J. 165, 33-41.
30. L.M. Marchal, A.M.J. van der Laar, E. Goetheer, E.B. Schimmelpennink, J. Bergsma, H.H. Beeftink, J. Tramper (1999). Effect of temperature on saccharide
composition upon β-amylolysis of starch. Research published as:
Biotechnol.Bioeng. 63: 344 - 355.)
31. Mawadza, C.Rahni, H.Zvauya, R.and Bo, M (2000), Purification and characterization of cellulases produced by two Bacillus strains. Journal of Biotechnology, 83:177-187.
32. Ole Rasmussen, Olave Jansen, Đỗ Văn Khương, Nguyễn Văn Thục (2001).
Seaweed processing and market for Viet Nam. Report for SUMA programe. 33. Reese E.T (1963), Advances in enzymatic hydrolysis of cellulose and related
material, Perganom press, London, pp 394-420.
34. Ryan CA, Farmer EE (1991): Oligosaccharide signal in plants: a current assessment. Annu Rev Plant Physiol, 42:651-674.
35. Seung Hwan Park, Ha Keun Kim and Moo Young Pack, (1991)
Characterization and Structure of the Cellulase Gene of Bacillus subtilis BSE616. Agric. Biol. Chem., 55 (2), 441-448.
36. Singh, J., Batra, N. and Sobti, R.C. (2004), Purification and characterisation of alkaline cellulase produced by a novel isolate, Bacillus sphaericus JS1. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology, 31:51-56.
37. S. Landaud, P. Piquerel and J. Pourquie (1995), Screening for bacilli producing cellulolytic enzyme active in the neutral pH range. Letters in Applied Microbiology, 21, 319-321.
38. Vasquez MJ, Alonso JL, Dominguez H, Parajo JC (2000),
Xylooligosaccharides: manufacture and applications. Trends Food Sci Technol , 11:387-393.
39. Một số tài liệu trên Internet
http://www.chem. qmul.ac.uk/iubmb/enzym/EC 3/2/1/4.html http://www.doitpoms.ac.uk/tlplib/wood/figures/cellulose.png http://botit.botany.wisc.edu/toms_fungi/thanks.html http://www.fao.org/docrep/w7241e/w7241e08.htm 3.2.1%20cellulase http://www.argriviet.com http://www.thuviensinhhoc.com (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
PHỤ LỤC 1. CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
1. XÂY DỰNG THANG ĐIỂM CẢM QUAN CHO OLIGO CELLULOSE DẠNG LỎNG
Bảng 3-12. Bảng mô tả thang điểm cảm quan của oligo cellulose
Chỉ tiêu
điểm Trạng thái Màu sắc Mùi
Độ trong sau khi lọc
5
Bã chìm xuống dưới đáy, không sủi bọt. Khi dung tay bóp thì bã mềm, bóp nhẹ thì bị mủn nát, mịn. Màu nâu vàng đến nâu nhạt. Mùi tanh tự nhiên của bã rong. Trong, không vẩn đục, không lắng cặn bã dưới đáy. 4 Bã chìm xuống dưới đáy, không sủi bọt, dung tay bóp thì bã mềm, bóp nhẹ thì mủn nát Màu nâu nhạt Có mùi tanh của bã rong Trong, không vẩn đục, có ít cặn bã lắng dưới đáy 3
Bã chìm xuống dưới đáy nhưng không đều, dùng tay bóp nhẹ bã hơi nát. Màu nâu nhạt đến nâu đậm Mùi tanh, hơi chua nhẹ Hơi trong, có cặn bã lắng dưới đáy 2 Bã chìm xuống đáy nhưng còn những cục nhỏ, dùng tay bóp hơi nát Màu nâu đậm Mùi tanh, chua. Hơi đục, có cặn bã lắng dưới đáy 1 Bã không chìm hết xuống đáy, dùng tay bóp bã bị xơ, hơi sủi bọt.
Màu nâu đậm, hơi đen Mùi tanh nồng, chua. Hơi đục, cặn bã lắng dưới đáy nhiều 0
Bã rong xơ, dung tay bóp không nát, sủi bọt. Màu nâu đen. Mùi tanh nồng khó chịu, chua thối. Vẩn đục, nhiều cặn bã dưới đáy Hệ số quan trọng 1,4 1 0,6 0,4
2. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ THỦY PHÂN
Bảng 3-13. Kết quả thí nghiệm thăm dò pH thủy phân thích hợp
STT pH [G]
(mg/ml) Đánh giá cảm quan
Tổng điểm cảm quan
1 4,5 1,97 ± 0,08 Bã rong còn xơ, bóp nhẹ thì bã rong hơi
mủn nát, màu sẫm, mùi chua 11,2 ± 0,7
2 5,0 3,93 ± 0,17 Bã rong mủn, bóp nhẹ thì bã rong mủn
nát, màu nâu sáng, mùi hơi chua 15,4 ± 0,8
3 5,5 5,97 ± 0,19 Bã rong mềm, bóp nhẹ thì bã rong
mủn nát, màu nâu sáng, mùi tự nhiên 18,8 ± 0,8
4 6,0 5,18 ± 0,21 Bã rong mềm, bóp nhẹ thì hơi nát, màu
nâu nhạt, mùi hơi chua 16,3 ± 0,5
5 6,5 3,83 ± 0,19 Bã rong hơmềm, dùng tay bóp nhẹ thấy
hơi nát, màu nâu sẫm, mùi chua 11,9 ± 0,6
Bảng 3-14. Kết quả thí nghiệm thăm dò nhiệt độ thủy phân thích hợp
STT To (oC)
[G] (mg/ml)
Đánh giá cảm quan Tổng điểm cảm quan (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1 30 1,47 ± 0,09 Bã rong xơ, bóp nhẹ thì hơi nát, màu nâu
sẫm, mùi hơi chua 11,3 ± 0,6
2 40 3,57 ± 0,12 Bã rong còn xơ, bóp nhẹ thì hơi nát, màu
nâu sáng. 14,4 ± 0,8
3 50 6,91 ± 0,11 Bã rong mềm, bóp nhẹ thì bã mủn nát,
màu nâu sang 18,9 ± 0,6
4 60 5,37 ± 0,14 Bã rong mềm, bóp nhẹ thì hơi nát, màu
nâu nhạt 17,1 ± 0,5
5 70 2,49 ± 0,15 Bã rong xơ, dùng tay bóp nhẹ thấy hơi nát,
Bảng 3-15. Kết quả thí nghiệm thăm dò thời gian thủy phân thích hợp STT T (h) [G] (mg/ml) Đánh giá cảm quan Tổng điểm cảm quan
1 12 4,89 ± 0,08 Bã rong xơ, bóp nhẹ thì bã rong hơi nát,
mùi tanh nhẹ của rong. 13,1 ± 0,7
2 24 5,73 ± 0,19 Bã rong xơ, bóp nhẹ thì bã rong hơi nát,
màu nâu sang, mùi tanh của rong. 15,1 ± 0,6
3 36 7,14 ± 0,12 Bã rong mềm, bóp nhẹ thì bã rong nát,
màu nâu sang, mùi tanh của rong. 19,1 ± 0,5