4. Ý nghĩa của đề tài
1.2.2. Thành phần và quá trình hoạt động của các vi sinh vật trong chế phẩm EM
Theo báo cáo của APNAN, trong chế phẩm EM có khoảng hơn 80 loài vi sinh vật cả kị khí và hiếu khí thuộc 10 chi khác nhau, chúng bao gồm: vi khuẩn quang hợp có chức năng tổng hợp chất hữu cơ từ CO2 và H2O, vi khuẩn cố định N2 sử dụng các chất hữu cơ của vi khuẩn quang hợp để chuyển hóa N2 trong không khí thành các hợp chất N2; Xạ khuẩn (sản sinh các chất kháng sinh ức chế vi sinh vật gây bệnh và phân giải chất hữu cơ), vi khuẩn Lactic (chuyển hóa thức ăn khó tiêu thành thức ăn dễ tiêu), nấm men (sản sinh các vitamin và các axitamin). Các vi sinh vật trong chế phẩm EM tạo ra một hệ thống vi sinh thái với nhau, tạo ra nhiều sản phẩm khác nhau, chúng hỗ trợ lẫn nhau cùng sinh trƣởng và phát triển (Nguyễn Quang Thạch, 2011) [21].
1.2.2.1. Vi khuẩn quang hợp
Là nhóm vi khuẩn tự dƣỡng quang năng, có khả năng sử dụng năng lƣợng ánh sáng để chuyển thành các năng lƣợng hóa học. Năng lƣợng này dùng để đồng hóa CO2 trong không khí tạo nên các chất hữu cơ, giúp vi sinh vật có thể tự dƣỡng hoàn toàn, không phụ thuộc vào sự cung cấp các chất hữu cơ từ bên ngoài làm nguồn dinh dƣỡng. Vi khuẩn quang hợp có sắc tố trong tế bào, nhƣng sắc tố quang hợp ở vi khuẩn không
phải Clorofil nhƣ ở cây xanh mà bao gồm nhiều loại khác nhau nhƣ Bacteriochlorofil
a, b, c, e, g…. mỗi loại có một phổ hấp thụ ánh sáng riệng.
Vi khuẩn quang hợp chiếm một tỷ lệ lớn nhất trong EM và nó cũng giữ vai trò chủ đạo trong quá trình hoạt động. Vi khuẩn quang hợp tổng hợp nên các hợp chất có lợi nhƣ axit amin, hoocmon sinh trƣởng, một số vi khuẩn trong nhóm này có khả năng cố định Nito, phân giải Lân khó tiêu thành Lân dễ tiêu. Mặt khác trong quá trình tự dƣỡng của mình, vi khuẩn quang hợp còn sử dụng các chất nhƣ H2S, NO3- … kết quả làm giảm mùi khó chịu gây ra bởi các sản phẩm chứa S cũng nhƣ sản phẩm biến đổi của quá trình khử NH3 (Nguyễn Quang Thạch, 2011) [21].
Hình 1.3. Sơ đồ chức năng của các vi sinh vật
(Nguồn: Terua Higa, 2002) [29] 1.2.2.2. Vi khuẩn lactic
Vi khuẩn Lactic thuộc nhóm vi khuẩn gram (+), không tạo bào tử, hầu hết không di động, có hình thái khác nhau. Vi khuẩn lactic lên men kỵ khí bắt buộc, tuy nhiên chúng cũng có thể sinh trƣởng đƣợc cả khi có mặt oxy đó là bọn sống từ kỵ khí tới hiếu khí . Vi khuẩn lactic thu nhận năng lƣợng nhờ quá trình phân giải kỵ khí đƣờng, hyddrat cacbon với sự tích lũy axit lactic trong môi trƣờng. Ngƣời ta đã ứng dụng quá trình lên men lactic rất rộng rãi để chế biến thức ăn chua, ủ thức ăn cho gia súc, sản xuất axit lactic. Chính vì vậy, vi khuẩn lactic đƣợc đƣa vào nhóm EM với mục đích chủ yếu để chuyển hóa thức ăn khó tiêu thành thức ăn dễ tiêu. Sau đây là những hoạt động của vi khuẩn lactic trong chế phẩm EM:
Axit hữu cơ Chất h/đ sinh học Axit lắctic
NẤM VI KHUẨN LẮCTIC
Axit Amin Đƣờng Axit hữu cơ
Vi khuẩn quang hợp
24
- Chuyển hoá các thức ăn khó tiêu thành thức ăn dễ tiêu
- Vi khuẩn lactic sinh axit lactic, là chất khử trùng mạnh, nó tiêu diệt các vi sinh vật có hại và làm tăng sự phân huỷ các chất hữu cơ.
- Vi khuẩn Lactic làm tăng sự phân cắt các hợp chất chất hữu cơ nhƣ xenlluloza sau đó lên men chúng mà không gây ảnh hƣởng có hại nào từ các chất hữu cơ không bị phân huỷ.
- Vi khuẩn Lactic có khả năng tiêu diệt sự hoạt động và truyền giống của
Fusarium, là loài gây bệnh cho mùa màng (làm yếu cây trồng, gia tăng mầm bệnh) (Nguyễn Quang Thạch, 2011) [21].
1.2.2.3. Xạ khuẩn
Xạ khuẩn là nhóm vi khuẩn trung gian giữa vi khuẩn và nấm thuộc nhóm
Prokaryot. Đa số vi khuẩn có cấu tạo dạng sợi, sợi liên kết với nhau thành khuẩn lạc phân nhánh phức tạp nhƣng toàn bộ hệ sợi chỉ là một tế bào có nhiều nhánh, không có vách ngăn ngang.
Xạ khuẩn là nhóm vi sinh vật phân bố rộng rãi trong đất và chế phẩm EM (sau vi khuẩn và nấm). Chúng tham gia vào quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ trong đất nhƣ xenlluloza, tinh bột có phần khép kín vòng tuần hoàn vật chất trong tự nhiên. Do đặc tính này nên chế phẩm EM còn đƣợc ứng dụng trong quá trình chế biến phân huỷ rác. Xạ khuẩn còn sản sinh ra chất kháng sinh từ quá trình trao đổi chất của vi khuẩn quang hợp và chất hữu cơ trong môi trƣờng. Chất hữu cơ này có tác dụng diệt nấm và vi khuẩn gây hại. Xạ khuẩn có khả năng cùng tồn tại với vi khuẩn quang hợp trong chế phẩm EM. Do đó cả hai loại này đều làm tăng tính chất của môi trƣờng đất bằng cách làm tăng hoạt tính sinh học của đất (Nguyễn Quang Thạch, 2011) [21].
1.2.2.4. Nấm men
Nấm men thuộc vi nấm, có cấu trúc đơn bào. Nấm men tham gia vào quá trình chuyển hóa vật chất, phân hủy các chất hữu cơ trong đất. Ngoài ra, nấm men còn tổng hợp các chất kháng sinh có ích cho sự sinh trƣởng của cây trồng nhƣ axitamin và đƣờng. Các chất có hoạt tính sinh học do nấm men tạo ra thúc đẩy tế bào hoạt động. Ngoài hoạt
tính sinh lý, bản thân nấm men còn có rất nhiều loại vitamin và các axit amin, đặc biệt là các axit amin không thay thế. Do đặc tính này nên chế phẩm EM còn đƣợc dùng để bổ sung thức ăn cho gia súc tạo năng suất cao (Nguyễn Quang Thạch, 2011) [21].
1.2.2.5. Nhóm vi khuẩn Bacillus
Từ Bacillus nhằm miêu tả hình dáng của một nhóm vi khuẩn khi đƣợc quan sát dƣới kính hiển vi. Nó xuất phát từ tiếng Latinh có nghĩa là hình que. Do đó, một số nơi gọi là khuẩn que. Trong chế phẩm EM nhóm vi khuẩn Bacillus có những vai trò nhƣ sau:
- Sản sinh ra các enzyme protease và amylase có vai trò tích cực trong việc phân giải các sản phẩm protein, tinh bột dƣ thừa trong môi trƣờng chăn nuôi, giúp cải thiện chất lƣợng môi trƣờng. Mặt khác các sản phẩm của sự phân giải nhƣ đƣờng, axit amin lại có vai trò dinh dƣỡng đối với cây trồng vật nuôi cũng nhƣ hệ vi sinh vật có lợi có mặt trong chế phẩm.
- Có khả năng cạnh tranh sinh học, giảm sự phát triển của Vibrio, vi khuẩn có hại và nguyên sinh động vật.
Ví dụ: Một loài trong chế phẩm EM đó là Lactobacillus acidophilus (có nghĩa vi khuẩn sữa yêu axít) là một loài trong chi Lactobacillus. L. acidophilus
phân hóa đƣờng thành axít lactic. L. acidophilus là một trực khuẩn thƣờng cƣ trú ở đƣờng tiêu hóa của con ngƣời, có khả năng sinh ra acid lactic, do đó tạo ra một môi trƣờng không thuận lợi cho sự phát triển của các vi khuẩn và nấm gây bệnh kể cả các vi khuẩn gây thối rữa. L. acidophilus đã đƣợc dùng trong nhiều năm để điều trị ỉa chảy chƣa có biến chứng, đặc biệt do vi khuẩn chí ở ruột bị biến đổi do dùng kháng sinh. L. acidophilus sinh sản bằng cách chia đôi hay trực phân. Mặc dù không có hình thức sinh sản hữu tính (chỉ là sinh sản cận hữu tính) (Nguyễn Quang Thạch, 2011) [21].