khảo sát khả năng kết hợp nấm phân hủy tannin và cellulose với chế phẩm enzyme enchoice để tăng cường sinh học trong quá trình ủ compost từ mụn dừa

HUTECH
BỘ GIÁO DỤ C VÀ ĐÀO TẠ O
TRƯ Ờ NG ĐẠ I HỌ C KỸ THUẬ T CÔNG NGHỆ TP. HCM



NGUYỄ N THỊ HOÀNG OANH

KHẢ O SÁT KHẢ NĂNG KẾ T HỢ P
NẤ M PHÂN HỦ Y TANNIN VÀ CELLULOSE
VỚ I CHẾ PHẨ M ENZYME ENCHOICE
ĐỂ TĂNG CƯ Ờ NG SINH HỌ C
TRONG QUÁ TRÌNH Ủ COMPOST TỪ MỤ N DỪ A.



LUẬ N VĂN THẠ C SĨ
Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ MÔI TRƯ Ờ NG
Mã số : 60 85 06


HƯ Ớ NG DẪ N KHOA HỌ C: TS. NGUYỄ N HOÀI HƯ Ơ NG





TP. HỒ CHÍ MINH, 2012
HUTECH
CÔNG TRÌNH ĐƯ Ợ C HOÀN THÀNH TẠ I
TRƯ Ờ NG ĐẠ I HỌ C KỸ THUẬ T CÔNG NGHỆ TP. HCM

Cán bộ hư ớ ng dẫ n khoa họ c : TS. Nguyễ n Hoài Hư ơ ng.



Cán bộ chấ m nhậ n xét 1 :



Cán bộ chấ m nhậ n xét 2 :



Luậ n văn thạ c sĩ đư ợ c bả o vệ tạ i Trư ờ ng Đạ i họ c Kỹ thuậ t Công nghệ TP. HCM ngày
. . tháng . . . năm 2012
Thành phầ n Hộ i đồ ng đánh giá luậ n văn thạ c sĩ gồ m:
(Ghi rõ họ , tên, họ c hàm, họ c vị củ a Hộ i đồ ng chấ m bả o vệ luậ n văn thạ c sĩ )
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Xác nhậ n củ a Chủ tị ch Hộ i đồ ng đánh giá LV và Khoa quả n lý chuyên ngành
sau khi luậ n văn đã đư ợ c sử a chữ a (nế u có).
Chủ tị ch Hộ i đồ ng đánh giá LV Khoa Quả n lý chuyên ngành



HUTECH

TRƯ Ờ NG ĐH KỸ THUẬ T CÔNG NGHỆ TP. HCM CỘ NG HÒA XÃ HỘ I CHỦ NGHĨ A VIỆ T NAM
PHÒNG QLKH - ĐTSĐH Độ c lậ p - Tự do - Hạ nh phúc


TP. HCM, ngày20 tháng 12 năm 2010

NHIỆ M VỤ LUẬ N VĂN THẠ C SĨ
Họ tên họ c viên: Nguyễ n Thị Hoàng Oanh Giớ i tính: Nữ
Ngày, tháng, năm sinh: 13 – 12 – 1984 Nơ i sinh: Tp.HCM
Chuyên ngành: Công nghệ Môi trư ờ ng MSHV: 0981081022
I- TÊN ĐỀ TÀI:
Khả o sát khả năng kế t hợ p nấ m phân hủ y tannin và cellulose vớ i chế phẩ m enzyme
Enchoice để tăng cư ờ ng sinh họ c trong quá trình ủ compost từ mụ n dừ a.
II- NHIỆ M VỤ VÀ NỘ I DUNG:
- Khả o sát khả năng phân hủ y cellulose trong mụ n dừ a củ a nấ m SD4, C1.
- Khả o sát khả năng phân hủ y tannin trong mụ n dừ a củ a nấ m TN1, TN2.
- Khả o sát khả năng kế t hợ p nấ m phân hủ y tannin và cellulose vớ i chế phẩ m
enzyme Enchoice.
- Khả o sát điề u kiệ n độ ẩ m tố i tư u khi ủ thự c nghiệ m.
- Ủ mô hình phân compost từ mụ n dừ a.
III- NGÀY GIAO NHIỆ M VỤ : 20/12/2010

- (Ngày bắ t đầ u thự c hiệ n LV ghi trong QĐ giao đề tài)
IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆ M VỤ : 15/03/2012
V- CÁN BỘ HƯ Ớ NG DẪ N: TS.NGUYỄ N HOÀI HƯ Ơ NG

CÁN BỘ HƯ Ớ NG DẪ N KHOA QUẢ N LÝ CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký)

HUTECH
LỜ I CẢ M Ơ N
Luậ n văn này đư ợ c thự c hiệ n tạ i phòng thí nghiệ m củ a Trư ờ ng Đạ i hoọ c Kỹ
Thuậ t Công nghệ Tp.HCM.
Để hoàn thành đư ợ c luậ n văn này tôi đã nhậ n đư ợ c rấ t nhiề u sự độ ng viên, giúp
đỡ củ a nhiề u cá nhân và tậ p thể .
Trư ớ c hế t, tôi xin bày tỏ lòng biế t ơ n sâu sắ c đế n TS. Nguyễ n Hoài Hư ơ ng đã
tậ n tình hư ớ ng dẫ n tôi thự c hiệ n nghiên cứ u củ a mình.
Xin cùng bày tỏ lòng biế t ơ n chân thành tớ i các thầ y cô giáo, ngư ờ i đã đem lạ i
cho tôi nhữ ng kiế n thứ c bổ trợ , vô cùng có ích trong nhữ ng năm họ c vừ a qua.
Cũ ng xin gử i lờ i cám ơ n chân thành tớ i các thầ y cô Ban Giám hiệ u, Phòng Đào
tạ o sau đạ i họ c, Phòng thì nghiệ m khoa Môi trư ờ ng và Sinh họ c, Phòng thì nghiệ m
khoa Công nghệ thự c phẩ m đã tạ o điề u kiệ n cho tôi trong quá trình họ c tậ p và làm
việ c.
Cuố i cùng tôi xin gử i lờ i cám ơ n đế n gia đình, bạ n bè, mộ t số sinh viên khoa
Công nghệ Sinh họ c khóa 07 và 08, nhữ ng ngư ờ i đã luôn bên tôi, độ ng viên, hỗ trợ và
khuyế n khích tôi trong quá trình thự c hiệ n đề tài nghiên cứ u củ a mình.

Xin chân thành cả m ơ n!
TP.HCM, ngày 15 tháng 03 năm 2012

Nguyễ n Thị Hoàng Oanh







HUTECH
LỜ I CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứ u củ a riêng tôi. Các số liệ u kế t
quả nêu trong Luậ n văn là trung thự c và chư a từ ng đư ợ c ai công bố trong công trình
nào.
Tôi xin cam đoan mọ i sự giúp đỡ trong Luậ n văn này đề u đư ợ c cám ơ n và các
thông tin trích dẫ n trong luậ n văn đề u đư ợ c ghi rõ nguồ n gố c.
Họ c viên thự c hiệ n Luậ n văn




Nguyễ n Thị Hoàng Oanh

HUTECH
TÓM TẮ T LUẬ N VĂN

Việ t Nam sả n xuấ t 680 triệ u trái dừ a/năm cho sả n phẩ m phụ là 40,8 ngàn tấ n chỉ
xơ dừ a và chấ t thả i là 95,2 ngàn tấ n mụ n dừ a, gây ô nhiễ m môi trư ờ ng trầ m trọ ng do
mụ n dừ a chứ a hàm lư ợ ng lignin (tố i đa 55%), cellulose (tố i đa 40%) và tannin cao (tố i
đa 12%). Tậ n dụ ng mụ n dừ a làm giá thể trồ ng trọ t như đấ t sạ ch, phân bón đòi hỏ i phả i

tiề n xử lý mụ n dừ a bằ ng rử a nư ớ c và/hoặ c dung dị ch kiề m cũ ng gây ô nhiễ m môi
trư ờ ng đấ t và nư ớ c do tannin bị rử a trôi. Áp dụ ng tăng cư ờ ng sinh họ c ủ compost mụ n
dừ a đã đư ợ c nghiên cứ u triể n khai ở Ấ n Độ đạ t nhiề u kế t quả hứ a hẹ n. Để thích ứ ng
điề u kiệ n Việ t Nam, hỗ n hợ p vi sinh vậ t có khả năng tiế t enzyme tannanse và cellulase
đư ợ c sử dụ ng ủ compost mụ n dừ a, kế t hợ p vớ i chế vớ i phẩ m enzyme thư ơ ng mạ i
Enchoice. Kế t quả cho thấ y vớ i mậ t độ VSV 10
7
bào tử /g, bổ sung 0,05% Enchoice và
0,5% NPK, compost thu đư ợ c sau 21 ngày ủ có tỉ lệ giả m khố i lư ợ ng là 46%, tỉ lệ
giả m tannin là 82%, tỉ số C/N còn lạ i 22:1 so vớ i 51:1 lúc khở i điể m.

HUTECH
ABSTRACT

About 680 million coconuts are produced annually in Vietnam with 40.8
thousand tons of coir fibre as a by-product and 95.2 thousand tons of coir pith as a
solid waste which seriously pollutes the environment since the lignin, cellulose and
tannin contents in the coir pith are rather high (max. 55%, 44%, and 12%
respectively). The valorization of coir pith such as its conversion into cocopeat and
organic fertilizer requires a pretreatment step of water and/or alkaline washing, which
pollutes soil and water environment as well due to the tannin leachage. The
application of bioaugmentation technology in coir pith composting has been studied
and developed in India with promising results. In order to find a Vietnamese
alternative for this problem, a mixture of tannase and cellulase producing fungal
conidia was used in coir pith composting, in combination with a commercial
enzymatic preparation Enchoice. The results showed that for the coir pith inoculated
with 10
7
conidia/g tannase and cellulase producing fungi (for each strain),
supplemented with 0.05% Enchoice and 0.5% NPK, sprayed with water to an initial

moisture of 40%, after 21 days of incubation, the weight and its tannin content
reduced 46% and 80% respectively, the C/N ratio reduced to 22:1, compared to the
initial value of 51:1.

HUTECH
i
DANH MỤ C BẢ NG
Bả ng 1.1. Tổ ng sả n lư ợ ng dừ a, chỉ xơ dừ a và mụ n dừ a củ a 50% vỏ trái 5
Bả ng 1.2. Các quố c gia trồ ng dừ a và sả n xuấ t chỉ xơ dừ a ở châu Á Thái Bình Dư ơ ng 5
Bả ng 1.3. Thành phầ n hóa họ c củ a mụ n dừ a 6
Bả ng 1.4. Thành phầ n khoáng trong mụ n dừ a 7
Bả ng 1.5. Độ hòa tan củ a mụ n dừ a 8
Bả ng 1.6. Tính chấ t vậ t lý củ a mụ n dừ a. 10
Bả ng 1.7. Các enzyme tham gia vào quá trình phân hủ y lignin và các phả n ứ ng chủ
yế u 18
Bả ng 1.8. Các enzyme hemicellulase 24
Bả ng 1.9. Các vi sinh vậ t phân hủ y cellulose 29
Bả ng 1.10. Chủ ng vi sinh vậ t có khả năng phân giả i enzyme tannase 35
Bả ng 1.11. Tỷ lệ C/N củ a các chấ t thả i 42
Bả ng 1.12. Các chỉ tiêu chấ t lư ợ ng củ a compost 46
Bả ng 1.13. Giá trị dinh dư ỡ ng củ a mụ n dừ a trư ớ c và sau khi ủ compost 52
Bả ng 1.14. Các nghiên cứ u tăng cư ờ ng sinh họ c ủ compost mụ n dừ a 54
Bả ng 2.1. Tóm tắ t các hoạ t tính enzyme xác đị nh cho chế phẩ m Enchoice 62
Bả ng 2.2. Bố trí thí nghiệ m khả o sát hoạ t tính tannase củ a N1, N2 và N1/N2 trên môi
trư ờ ng mụ n dừ a 63
Bả ng 2.3. Thí nghiệ m đánh giá khả năng áp dụ ng nấ m phân hủ y tannin N1 và N2 và
EC trong ủ compost 65
Bả ng 2.4. Thí nghiệ m xác đị nh độ ẩ m thích hợ p cho khố i ủ compost có bổ sung vi
nấ m 65
Bả ng 2.5. Thí nghiệ m đánh giá khả năng áp dụ ng nấ m phân hủ y tannin N1 và N2 và

nấ m phân hủ y cellulose C1 và SD4 trong ủ compost phòng thí nghiệ m. 66
Bả ng 2.6. Thí nghiệ m ủ đánh giá chấ t lư ợ ng 67
Bả ng 3.1. Tóm tắ t kế t quả phân tích hoạ t tính enzyme trong chế phẩ m Enchoice 74
Bả ng 3.2. Độ giả m khố i lư ợ ng củ a khố i ủ mụ n dừ a bổ sung N1, N2 và EC 78
Bả ng 3.3. Độ giả m khố i lư ợ ng khi thay đổ i độ ẩ m khố i ủ 81
HUTECH
Bả ng 3.4. Độ giả m khố i lư ợ ng khi áp dụ ng tăng cư ờ ng sinh họ c vớ i N1 và/hoặ c N2
vớ i các nấ m phân hủ y xơ C1 và SD4 83
Bả ng 3.5. Độ giả m hàm lư ợ ng tannin sau 30 ngày ủ vớ i các tác nhân tăng cư ờ ng sinh
họ c 84
Bả ng 3.6. Thành phầ n hóa họ c compost 87

HUTECH
iii
DANH MỤ C HÌNH Ả NH
Hình 1.1. Sả n phẩ m từ trái dừ a 4
Hình 1.2. Mộ t số sả n phẩ m từ mụ n dừ a 11
Hình 1.3. Quy trình sả n xuấ t cocopeat 12
Hình 1.4. Cấ u trúc phụ phế phẩ m giàu xơ 14
Hình 1.5. Sự phân hủ y phụ phế phẩ m lignocellulos trong tự nhiên cung cấ p đư ờ ng
cho các vi sinh vậ t khác 15
Hình 1.6: Các đơ n vị cơ bả n củ a lignin 16
Hình 1.7: Cấ u trúc lignin trong gỗ mề m vớ i các nhóm chứ c chính 17
Hình 1.8. Sơ đồ đơ n giả n hóa phả n ứ ng phân hủ y lignin nhờ enzyme LiP và glyoxal
oxidase 20
Hình 1.9. Các nấ m phân hủ y lignin tiề m năng 21
Hình 1.10. Cấ u trúc acid humic 22
Hình 1.11. Cấ u trúc chung củ a hemicellulose 23
Hình 1.12. Cơ chế xúc tác củ a các enzyme thủ y phân hemicellulose 25
Hình 1.13. Hai mô hình cấ u trúc sợ i cellulose 26
Hình 1.14. Các enzyme củ a phứ c hợ p cellulose 28
Hình 1.15. Nấ m Trichoderma phân hủ y cellulose 30
Hình 1.16. Mộ t số vi khuẩ n phân giả i cellulose 31
Hình 1.17. Các cấ u trúc chính củ a tannin 33
Hình 1.18. Cơ chế hoạ t độ ng củ a tannase 34
Hình 1.19. Quá trình ủ compost 37

Hình 1.20. Thay đổ i nhiệ t độ và pH trong quá trình ủ compost 40
Hình 1.21. Ủ phân compost mụ n dừ a ở Ấ n Độ 51
Hình 2.1. Bố trí thí nghiệ m 59
Hình 2.2. Nuôi cấ y vi nấ m bằ ng phư ơ ng pháp phòng ẩ m 60
Hình 2.3. Phát hiệ n nhanh enzyme ngoạ i bào 61
Hình 3.1. Nấ m N1 phân lậ p dự a trên khả năng thủ y phân tannin 69
Hình 3.2. Nấ m N2 phân lậ p dự a trên khả năng thủ y phân tannin 70
HUTECH
Hình 3.3. Phát hiệ n enzyme tannase thủ y phân acid tannic trên đĩ a thạ ch bằ ng dung
dị ch FeCl
3
/H
2
SO
4
71
Hình 3.4. Nấ m phân hủ y cellulose 72
Hình 3.5. Khả o sát khả năng phân hủ y cellulose trên thạ ch CMC 73
Hình 3.6. Hoạ t tính tannase củ a N1, N2 trên môi trư ờ ng mụ n dừ a 75
Hình 3.7. Hoạ t tính enzyme cellulase trích ly trong mụ n dừ a ủ vớ i C1 hoặ c SD4, bổ
sung urea 0.5% 77
Hình 3.8. So sánh độ giả m khố i lư ợ ng củ a các mẫ u ủ tăng cư ờ ng EC, N1 và N2 sau 15
ngày 80
Hình 3.9. Đồ thị biể u diễ n độ giả m khố i lư ợ ng mụ n dừ a sau 15 ngày ủ ở các độ ẩ m
khác nhau khi có cấ y nấ m. 82
Hình 3.10. So sánh ả nh hư ở ng củ a tác tác nhân tăng cư ờ ng sinh họ c (vi nấ m) lên độ
giả m khố i lư ợ ng khố i ủ sau 15 ngày và tannin sau 30 ngày. 85
Hình 3.11. Độ giả m khố i lư ợ ng compost sau 10, 21, 30 ngày ủ 86
Hình 3.12. Tỉ lệ giả m tannin trong compost sau 10, 21, 30 ngày ủ 86
Hình 3.13. Hàm lư ợ ng cellulose còn lạ i sau 10, 21 ngày ủ . 87

HUTECH
CÁC CHỮ VIẾ T TẮ T

1. VSV : vi sinh vậ t.
2. CTR: chấ t thả i rắ n.
3. EC: tên chế phẩ m Enchoice.

HUTECH

MỤ C LỤ C

MỞ ĐẦ U 1
1. Mụ c tiêu đề tài 1
2. Đố i tư ợ ng nghiên cứ u 1
3. Phạ m vi nghiên cứ u 2
4. Phư ơ ng pháp nghiên cứ u 2

4.1. Phư ơ ng pháp luậ n 2
4.2. Phư ơ ng pháp thự c tiễ n 3
CHƯ Ơ NG I. TỔ NG QUAN TÀI LIỆ U 4
1.1. Thự c trạ ng mụ n dừ a 4
1.1.1. Tình hình sả n xuấ t phát sinh mụ n dừ a 4
1.1.2. Thành phầ n hoá họ c củ a mụ n dừ a 6
1.1.2.1. Thành phầ n hóa họ c cơ bả n 6
1.1.2.2. Thành phầ n chấ t hữ u cơ hòa tan trong mụ n dừ a 8
1.1.3. Tính chấ t vậ t lý củ a mụ n dừ a 9
1.1.4. Ứ ng dụ ng củ a mụ n dừ a 10
1.1.5. Nhữ ng vấ n đề môi trư ờ ng liên quan đế n tồ n trữ và xử lý mụ n dừ a 12
1.2. Quá trình phân hủ y phụ phế phẩ m giàu xơ 14
1.2.1. Tổ ng quát về phụ phế phẩ m nông nghiệ p giàu xơ và quá trình phân giả i trong tự
nhiên 14
1.2.2. Lignin và quá trình phân giả i lignin 15
1.2.2.1. Lignin 15
1.2.2.2. Enzyme phân giả i lignin 18
1.2.2.3. Vi sinh vậ t phân giả i lignin 21
1.2.2.4. Tác dụ ng củ a quá trình thủ y phân lignin đố i vớ i đấ t 22
1.2.3. Hemicellulose và quá trình phân giả i hemicellulose 22
1.2.3.1. Hemicellulose 22
1.2.3.2. Qúa trình phân giả i hemicellulose 24
1.2.4. Cellulose và quá trình phân giả i cellulose 25
HUTECH
1.2.4. 1. Cellulose 25
1.2.4.2. Enzyme phân giả i cellulose – enzyme cellulase 27
1.2.4.3. Vi sinh vậ t phân giả i cellulose 29
1.2.5. Tannin và quá trình phân giả i tannin 31
1.2.5.1. Tannin 32
1.2.5.2. Enzyme phân giả i tanin – enzyme tannase 33

1.2.5.3. Vi sinh vậ t phân giả i tannin 35
1.3. Tổ ng quan về compost 36
1.3.1. Đị nh nghĩ a compost 36
1.3.2. Nhữ ng lợ i ích và hạ n chế củ a quá trình ủ compost 37
1.3.2.1. Lợ i ích củ a quá trình ủ compost 37
1.3.2.2. Hạ n chế củ a quá trình làm compost 38
1.3.3. Khoa họ c ủ compost 38
1.3.3.1. Cơ chấ t củ a quá trình củ compost 38
1.3.3.2. Vi sinh vậ t và quá trình sinh họ c chuyể n hóa compost 39
1.3.3.3. Diễ n biế n quá trình ủ compost 39
1.3.3.4. Các yế u tố ả nh hư ở ng lên quá trình sả n xuấ t compost 40
1.3.3.5. Chấ t lư ợ ng compost 46
1.3.3.6. Các phư ơ ng pháp tăng tố c độ ủ và cả i thiệ n chấ t lư ợ ng compost 47
1.4. Nghiên cứ u ứ ng dụ ng tăng cư ờ ng sinh họ c đã đư ợ c áp dụ ng đố i vớ i mụ n dừ a. 50
1.5. Lý do nghiên cứ u và điể m mớ i củ a đề tài 56
CHƯ Ơ NG II. VẬ T LIỆ U VÀ PHƯ Ơ NG PHÁP NGHIÊN CỨ U 57
2.1. VẬ T LIỆ U 57
2.2. PHƯ Ơ NG PHÁP 58
2.2.1. Mụ c đích 58
2.2.2. Phư ơ ng pháp luậ n 58
2.2.3. Mụ c tiêu 58
2.2.4. Nộ i dung và bố trí thí nghiệ m 59
2.2.4.1. Khả o sát hình thái khuẩ n lạ c, tế bào, đị nh tính enzyme tannase và cellulase
củ a các chủ ng nấ m N1, N2, C1 và SD4 trên cơ chấ t phòng thí nghiệ m. 59
2.2.4.2. Khả o sát hoạ t tính enzyme củ a chế phẩ m thư ơ ng mạ i Enchoice 62
HUTECH
2.2.4.3. Khả o sát hoạ t tính tannase N1, N2 trên cơ chấ t mụ n dừ a 63
2.2.4.4. Khả o sát hoạ t tính cellulase củ a C1, SD4 trên cơ chấ t mụ n dừ a 63
2.2.4.5. Đánh giá khả năng áp dụ ng nấ m phân hủ y tannin N1 và N2 và EC trong ủ
compost 64

2.2.4.6. Xác đị nh độ ẩ m thích hợ p cho khố i ủ compost có bổ sung vi nấ m 65
2.2.4.7. Đánh giá khả năng áp dụ ng nấ m phân hủ y tannin N1 và N2 và nấ m phân hủ y
cellulose C1 và SD4 trong ủ compost phòng thí nghiệ m. 66
2.2.4.8. Đánh giá chấ t lư ợ ng phân compost ủ thí nghiệ m. 66
2.2.5. Phư ơ ng pháp xử lý số liệ u 67
CHƯ Ơ NG III KẾ T QUẢ VÀ THẢ O LUẬ N 68
3.1. Khả o sát hình thái khuẩ n lạ c, tế bào, khả năng tiế t enzyme tannase và cellulase
củ a các chủ ng nấ m N1, N2, C1 và SD4 trên cơ chấ t 68
3.1.1. Nấ m phân hủ y tannin N1 và N2. 68
3.1.2. Khả o sát hình thái và khả năng tiế t enzyme cellulase củ a C1 và SD4 71
3.2. Khả o sát hoạ t tính enzyme củ a chế phẩ m thư ơ ng mạ i Enchoice 74
3.3. Khả o sát hoạ t tính phân hủ y tannin (tannase) củ a N1, N2 trên cơ chấ t mụ n dừ a.74
3.4. Khả o sát hoạ t tính phân hủ y cellulose (cellulase) củ a C1, SD4 trên cơ chấ t mụ n
dừ a 77
3.5. Đánh giá khả năng áp dụ ng nấ m phân hủ y tannin N1 và N2 và EC trong ủ
compost 78
3.6. Xác đị nh độ ẩ m thích hợ p cho khố i ủ compost có bổ sung vi nấ m 81
3.7. Đánh giá khả năng áp dụ ng nấ m phân hủ y tannin N1 và N2 và nấ m phân hủ y
cellulose C1 và SD4 trong ủ compost phòng thí nghiệ m. 82
3. 8. Đánh giá chấ t lư ợ ng phân compost ủ thí nghiệ m. 85
KẾ T LUẬ N VÀ KIẾ N NGHỊ 89
1. KẾ T LUẬ N 89
2. KIẾ N NGHỊ 89
TÀI LIỆ U THAM KHẢ O 91
PHỤ LỤ C 99


HUTECH

1

MỞ ĐẦ U
Trên thế giớ i và Việ t Nam, compost đư ợ c sả n xuấ t vớ i công nghệ ổ n đị nh, sử
dụ ng nhiề u phư ơ ng pháp khác nhau. Mộ t trong nhữ ng điể m khác biệ t giữ a các
phư ơ ng pháp ủ compost là việ c áp dụ ng thêm biệ n pháp tăng cư ờ ng sinh họ c, là sử
dụ ng thêm các chế phẩ m sinh họ c chứ a mộ t lư ợ ng vi sinh chuyên biệ t vào khố i ủ
nhằ m tăng tố c và đẩ y nhanh hiệ u quả phân hủ y sinh họ c, đem lạ i lợ i ích về mặ t kinh
tế và chấ t lư ợ ng sả n phẩ m.
Vớ i thờ i gian trư ớ c, ngư ờ i ta thư ờ ng phân lậ p mộ t chủ ng thuầ n khiế t để sả n xuấ t
enzyme hay xử lý phụ phế phẩ m. Tuy nhiên, hiệ n nay xuấ t hiệ n xu hư ớ ng kế t hợ p
các chủ ng mô phỏ ng hệ sinh thái vi sinh vậ t trong tự nhiên trong các chế phẩ m
nhằ m đạ t hiệ u quả cao hơ n trong việ c ủ phân compost, đem lạ i lợ i ích về chấ t lư ợ ng
sả n phẩ m và kinh tế . Đó cũ ng chính là hư ớ ng nghiên cứ u củ a đề tài này, khả o sát
khả năng kế t hợ p nấ m phân hủ y tannin và cellulose vớ i chế phẩ m enzyme Enchoice
có khả năng tạ o thêm mộ t chế phẩ m khác có ý nghĩ a về mặ t môi trư ờ ng và lợ i ích
cho ngư ờ i nông dân.
1. Mụ c tiêu đề tài
- Khả o sát hình thái khuẩ n lạ c, tế bào, hoạ t tính enzyme tannase và cellulase
củ a các chủ ng nấ m có khả năng phân hủ y tannin và cellulose trên cơ chấ t
phòng thí nghiệ m.
- Khả o sát hoạ t tính enzyme củ a chế phẩ m thư ơ ng mạ i Enchoice
- Khả o sát hoạ t tính phân hủ y tannin (tannase) và củ a các chủ ng nấ m có khả
năng phân hủ y tannin trên cơ chấ t mụ n dừ a
- Khả o sát hoạ t tính phân hủ y cellulose (cellulase) củ a các chủ ng nấ m có khả
năng phân hủ y cellulose trên cơ chấ t mụ n dừ a.
- Đánh giá khả năng áp dụ ng các nấ m phân hủ y tannin và EC trong ủ compost
- Xác đị nh độ ẩ m thích hợ p cho khố i ủ compost có bổ sung vi nấ m
- Đánh giá khả năng áp dụ ng nấ m phân hủ y tannin và nấ m phân hủ y cellulose
trong ủ compost phòng thí nghiệ m.
- Đánh giá chấ t lư ợ ng phân compost ủ thí nghiệ m.

2. Đố i tư ợ ng nghiên cứ u
- Các chủ ng nấ m phân hủ y tannin (N1,N2).
HUTECH

2

- Các chủ ng nấ m phân hủ y cellulose (SD4,C1)
- Chế phẩ m enzyme Enchoice.
- Mụ n dừ a.
3. Phạ m vi nghiên cứ u
Trong giớ i hạ n cho phép về kinh phí và thờ i gian, đề tài chỉ kế t lạ i ở việ c khả o
sát khả năng áp dụ ng các chủ ng nấ m vớ i chế phẩ m enzyme nhằ m tăng cư ờ ng
sinh họ c trong ủ compost, chư a trở thành thành phẩ m thư ơ ng mạ i mang lợ i ích
cho bà con nông dân.
Ý nghĩa khoa họ c: Là mộ t trong số nhữ ng đề tài nghiên cứ u hạ n chế - cả i thiệ n
tình hình ô nhiễ m môi trư ờ ng từ nguồ n phế phẩ m mụ n dừ a, đánh giá khả năng
kế t hợ p củ a các chủ ng nấ m phân hủ y tannin và cellulose và chế phẩ m thư ơ ng
mạ i.
Ý nghĩa thự c tiễ n: ứ ng dụ ng công nghệ sinh họ c vào đờ i số ng sả n xuấ t, nhằ m
giả i quyế t tình trạ ng ô nhiễ m do việ c xả thả i mụ n dừ a tư ơ i hay tránh việ c xử lý
các loạ i nư ớ c thả i từ các hoạ t độ ng sả n xuấ t, khai thác các sả n phẩ m từ mụ n
dừ a.
4. Phư ơ ng pháp nghiên cứ u
4.1. Phư ơ ng pháp luậ n
Để ủ compost mụ n dừ a cầ n phả i có tăng cư ờ ng sinh họ c, các mụ c tiêu củ a tăng
cư ờ ng sinh họ c là tannin, chấ t ứ c chế hoạ t độ ng củ a phầ n đông vi sinh vậ t, tiế p
theo là lignin, hemicelluloses và cellulose. Các vi sinh vậ t đáp ứ ng các yêu cầ u trên
đư ợ c phân lậ p từ mụ n dừ a, thu sinh khố i bào tử bổ sung vào khố i ủ . Bên cạ nh đó,
nhiề u chế phẩ m enzyme đư ợ c đư a vào thị trư ờ ng hỗ trợ ủ compost. Việ c kế t hợ p
giữ a chế phẩ m vi sinh và enzyme cũng có thể là giả i pháp rút ngắ n thờ i gia n ủ

compost mụ n dừ a. Tuyể n chọ n nấ m phân hủ y phụ phẩ m lignocellulose dự a trên khả
năng tiế t enzyme cellulase, vì cellulose bị lignin và hemicelluloses bao quanh và
cả n trở sự tiế p xúc củ a enzyme vớ i cơ chấ t. Mộ t khi cellulose bị phân giả i, chứ ng tỏ
lignin và hemicelluloses cũ ng bị phân giả i. Hemicellulose dễ dàng bị phân hủ y
nhấ t. Sự phân hủ y lignocellulose có thể đư ợ c đánh giá qua chỉ tiêu độ giả m khố i
HUTECH

3

lư ợ ng, để đánh giá khả năng phân hủ y tannin, hàm lự ơ ng tannin còn lạ i đư ợ c phân
tích.
4.2. Phư ơ ng pháp thự c tiễ n
Tiế n hành các thí nghiệ m cầ n thiế t và ủ thự c nghiệ m khẳ ng đị nh kế t quả đề tài.


HUTECH

4

CHƯ Ơ NG I
TỔ NG QUAN TÀI LIỆ U
1.1. Thự c trạ ng mụ n dừ a
1.1.1. Tình hình sả n xuấ t phát sinh mụ n dừ a
Theo số liệ u củ a chuyên gia APCC (Asia Pacific Coconut Community), dừ a
đư ợ c trồ ng trên 93 quố c gia trên thế giớ i vớ i diệ n tích 12,5 triệ u ha đư a về 61, 165
triệ u trái dừ a/năm (Arancon. R, 2008).
Vỏ trái dừ a chiế m 35% khố i lự ơ ng trái. Chỉ xơ dừ a chiế m 30% và mụ n dừ a
chiế m 70% khố i lư ợ ng khô. Tỉ lệ sợ i theo chiề u dài ư ớ c khoả ng dài: trung bình:
ngắ n là 60: 30: 10. Tổ ng sả n lư ợ ng chỉ xơ dừ a tòan thế giớ i đạ t khoả ng 5-6 triệ u
tấ n/ năm. Ngành sả n xuấ t chỉ xơ dừ a phát triể n không ngừ ng, lan sang cả Việ t Nam.

Mụ n dừ a (Coir pith, cocopeat, coir dust) là sả n phẩ m phụ củ a ngành sả n xuấ t chỉ
xơ dừ a, gồ m nhữ ng chỉ sợ i ngắ n (<2 mm chiề u dài) và nhữ ng hạ t kích thư ớ c nhỏ
thu đư ợ c trong quá trình tách sợ i khỏ i vỏ trái dừ a (Hình 1.1).





a) b) c)
Hình 1.1. Sả n phẩ m từ trái dừ a, a) Sả n phẩ m từ trái dừ a, b) Chỉ xơ dừ a, c) Mụ n
dừ a

HUTECH

5

Bả ng 1.1. Tổ ng sả n lư ợ ng dừ a, chỉ xơ dừ a và mụ n dừ a củ a 50% vỏ trái
(Arancon. R, 2008).
Vùng sả n xuấ t
Tổ ng sả n lư ợ ng dừ a
(Triệ u)
50% vỏ dừ a đư ợ c sử dụ ng
(At 50% availability of husk)
Chỉ sơ dừ a
(Fiber)
Mụ n dừ a
(Coir pith)
Triệ u tấ n
Thế giớ i 61,165 3.67 8.5
Châu Á Thái Bình

Dư ơ ng
52,936 3.17 7.4
Hiệ p hộ i các nư ớ c Châu
Á và Châu Á Thái Bình
Dư ơ ng xuấ t khẩ u dừ a
50,577 3.03 7.1
Châu Phi 2,187 0.13 0.30
Châu Mỹ 6,047 0.36 0.84

Bả ng 1.2. Các quố c gia trồ ng dừ a và sả n xuấ t chỉ xơ dừ a ở châu Á, Thái Bình
Dư ơ ng (Arancon. R, 2008).
Quố c gia
Sả n lư ợ ng dừ a
(Ngàn)
50% sả n phẩ m từ vỏ trái dừ a xuấ t khẩ u
Chỉ sơ dừ a
(Ngàn tấ n)
Sơ dừ a
(Ngàn tấ n)
1. F.S. Micronesia
40 2.4 5.6
2. Fiji
150 9.0 21.0
3. Ấ n Độ
12,160 729.6 1,702.4
4. Indonesia
19,537 1,172.2 2,735.2
5. Kiribati
53 3.2 7.4
6. Malaysia

400 24.0 56.0
7. Marshall Islands
41 2.5 5.7
8. Papua New Guinea
712 42.7 99.7
HUTECH

6

9. Philipin
12,456 747.4 1,743.8
10. Samoa
190 11.4 26.6
11. Solomon Islands
110 6.6 15.4
12. Sri Lanka
2,591 155.5 362.7
13. Thái Lan
1,199 71.9 167.9
14. Vanuatu
258 15.5 36.1
15. Việ t Nam
680 40.8 95.2
Tổ ng cộ ng 50,577 3,034.7 7,070.8

1.1.2. Thành phầ n hoá họ c củ a mụ n dừ a ((Tejano et al., 1985)
1.1.2.1. Thành phầ n hóa họ c cơ bả n
Mụ n dừ a thuộ c loạ i phụ phế phẩ m giàu xơ . Các nghiên cứ u về thành phầ n hóa
họ c củ a mụ n dừ a đư ợ c trình bày trên bả ng 1.6 củ a nhiề u tác giả khác nhau.

Bả ng 1.3. Thành phầ n hóa họ c củ a mụ n dừ a
Thành phầ n % chấ t khô
a b c d
Độ ẩ m 15,38 20,0 25,5
Tro 6,19

9,0
Cellulose 24,25 40-50 35,99
Pentosan (xylan –
hemicelluloses)
27, 31 10,4 15-35
Furfural 17,40
Lignin 54, 78 33,3 20-40 35,5
N 0,3 2,04 (protein)
CaO 0,4
P
2
O
5
0,5
K
2
O 0,9
HUTECH

7

TOM (total
organic matter)%
94-98

OC (organic
carbon)%
45-45
C:N 80:1
(Gonzales, B.P. (1970), Joachim, A.W.R. (1930), (Sjostrom, 1993), Israel, A.U.
(2010, 2011))
Hàm lư ợ ng lignocellulose cao nên tính chấ t vậ t lý củ a mụ n dừ a là rấ t bề n dư ớ i
nư ớ c. Tạ i các cơ sở chế biế n vỏ trái dừ a, các đố ng phụ phẩ m mụ n dừ a có thể tồ n tạ i
đế n hàng trăm năm (Meerow, 1994; Evans et al., 1996). Lignin và cellulose là các
biopolymer chứ a nhiề u phenolic hydroxyl, carboxylic, amino, sulphate groups, do
đó dễ dàng tư ơ ng tác vớ i các kim loạ i nặ ng hoặ c các chấ t gây ô nhiễ m khác trong
nư ớ c thả i (Tan et al., 1993; Veglio và Beolchini, 1997; Gballah et al., 1997).
Ngoài ra, mụ n dừ a là phụ phẩ m rấ t nghèo protein, N tổ ng đư ợ c công bố là 0,3 %
(Joachim, A.W.R., 1930) hay protein là 2,04% (Sjostrom, 1993). Thành phầ n
khoáng đa vi lư ợ ng trong mụ n dừ a đư ợ c coi là phong phú, đặ c biệ t hàm lư ợ ng K và
P cao. Ngoài ra trong mụ n dừ a còn chứ a rấ t nhiề u khoáng vi lư ợ ng (bả ng 1.4)
Bả ng 1.4. Thành phầ n khoáng trong mụ n dừ a (Aniekemeabasi Israela, 2010)
Khoáng chấ t
µg khoáng chấ t/g mụ n dừ a
Nghiên cứ u hiệ n nay
µg khoáng chấ t/g mụ n dừ a
Giá trị tham khả o
(Conrad và Hasen, 2007)
Na 463.20 861.0
K 711.60 3630
Ca 227.40 564
Mg 172.0 474
Pb 0.180 0.175
Cu 1.60 3.12
Cd 0.04 0.020

Cr 0.20 0.238
Zn 4.286 4.32
HUTECH

8

Fe 285.20 121.0
Mn 1.094 5.94
Mo 0.020 0.035
Co 0.060 0.054
Ni 1.00 0.715
As ND ND
Hg ND ND
V ND ND
pH = 7.0, Nhiệ t độ = 29.6
o
C, liề u lư ợ ng 0.5 g. ND = không tìm ra.
Kích thư ớ c hạ t = 50 µm. Màu sắ c củ a mụ n dừ a = nâu đế n nâu nhạ t.

1.1.2.2. Thành phầ n chấ t hữ u cơ hòa tan trong mụ n dừ a
Hàm lư ợ ng chấ t tan trong môi trư ờ ng acid yế u (HCl) cao hơ n trong môi trư ờ ng
nư ớ c thừ ơ ng, vì trong điề u kiệ n acid các nhóm chứ c như hydroxyl bị thủ y phân
(Pansera et al., 2004). Trong môi trư ờ ng kiề m các hợ p chấ t sáp (waxes) và nhự a hòa
tan, liên kế t giữ a lignin, cellulose bị phá hủ y mộ t phầ n (Nada et al., 2002). Tỉ lệ
chấ t tan tăng khi hàm lư ợ ng kiề m tăng. Độ hòa tan còn phụ thuộ c vào kích thư ớ c
hạ t/sợ i, tỉ lệ dung môi/mụ n dừ a.
Bả ng 1.5. Độ hòa tan củ a mụ n dừ a
STT Dung môi/ điề u kiệ n Độ hòa tan (% CK)
1 Nư ớ c nhiệ t độ thư ờ ng 25
2 Nư ớ c nóng 31

3 HCl loãng 41,3
4 NaOH 1% 27,5
5 NaOH 18% 41,3
6 Nư ớ c* 13,1
7 Acetone* 6,6
8 Acetone: H2O (70:30)* 20
9 Acetone: H2O (50:50)* 4,2
HUTECH

9

*Thí nghiệ m trong cùng mộ t điề u kiệ n dung môi 100 ml, mụ n dừ a 1g (150 µm)
(A. U. Israel et al. / Songklanakarin J. Sci. Technol. 33 (6), 717-724, 2011)
Giner Chavez (1996) và Pansera et al. (2004) đã công bố acetone/nư ớ c
(70/30) là hệ dung môi tố t nhấ t đễ tách chiế t tannin trong thự c vậ t nhiệ t đớ i. Tính
chấ t củ a dung môi đóng vai trò quan trọ ng trong hòa tan là độ phân cự c, hằ ng số
điệ n môi, khả năng phân cự c, khả năng tạ o liên kế t hydro (Pansara et al., 2004).
Thành phầ n chấ t hòa tan trong dị ch chiế t mụ n dừ a đư ợ c kiể m tra bằ ng phư ơ ng
pháp đị nh tính bao gồ m chủ yế u là polyphenol trong đó có tannin, flavanoids,
phlobatannins (condensed tannin).
Tannin là mộ t hợ p chấ t polyphenol hòa tan chiế t từ phụ phế phẩ m giàu xơ chứ a
nhiề u nhóm hydroxyl. Tannin cũ ng là mộ t hợ p chấ t đư ợ c chiế t nhiề u từ vỏ cây,
cành, lá và các bộ phậ n khác củ a cây, đư ợ c sử dụ ng trong công nghệ thự c phẩ m
(làm rư ợ u vang), thuố c, chấ t kế t dính trong sả n xuấ t tấ m vậ t liệ u từ hạ t rờ i, và công
nghệ thuộ c da.
Mụ n dừ a chứ a hàm lư ợ ng lignin và tannin cao (đạ t tớ i 55% và 12% tư ơ ng ứ ng).
Dư ớ i điề u kiệ n áp suấ t và nhiệ t độ cao, các chấ t này sẽ mề m ra và có đặ c tính như
chấ t kế t nố i nhự a dẻ o (thermoplastic binding materials (Banzon và Velasco 1982).
Tannin đư ợ c chiế t từ mụ n dừ a, cô đặ c và sấ y phun. Phân tích tannin trong chấ t
chiế t bằ ng phư ơ ng pháp sử dụ ng trong ngành thuộ c da (hide powder method) cho

thấ y chấ t chiế t chứ a 28,47% tannin và 50,72% chấ t khác tannin. Tỉ lệ tannin: non-
tannin là 0,5 so vớ i tỉ lệ này là 2,6 từ vỏ cây mimosa (Acaria decurrens), mộ t chấ t
chiế t tannin thư ơ ng mạ i. Các nghiên cứ u chuyên môn cũ ng cho thấ y chấ t lư ợ ng da
bò và dê thuộ c từ tannin mụ n dừ a thấ p hơ n so vớ i tannin từ vỏ cây mimosa
(Tamolang 1976).
1.1.3. Tính chấ t vậ t lý củ a mụ n dừ a
Bả ng 1.6 thể hiệ n các tính chấ t vậ t lý củ a mụ n dừ a
Mụ n dừ a có pH từ acid yế u đế n trung tính, đặ c biệ t có khả năng giữ nư ớ c cao do
giàu các hợ p chấ t lignocelluloses có thể liên kế t hydro vớ i nư ớ c, độ xố p (thoáng khí
cao), độ dẫ n điệ n từ 0,8-2,5 dS/m khá cao do hàm lư ợ ng muố i cao, khả năng trao
đổ i ion.
HUTECH

10


Bả ng 1.6. Tính chấ t vậ t lý củ a mụ n dừ a.
STT Tính chấ t
Giá trị đo đư ợ c
a b
1 pH 6,5-7,0 4.9-6.8
2 Kích thư ớ c 0.2-2.0 mm (75-90%)
3 Khả năng giữ nứ ơ c (water
holding capacity)


8-9 lầ n khố i lư ợ ng
khô
4 Độ xố p (total pososity) % 79,8-81,7%
94-96%

5 Độ dẫ n điệ n EC (dS/m) 0,8-2,5
6 Khả năng trao đổ i ion
(Cation exchange capacity)
2.39 mmol/g 60-130

meg/100 mg

1.1.4. Ứ ng dụ ng củ a mụ n dừ a
 Vậ t liệ u xây dự ng
- Thanh, tấ m
- Vậ t liệ u sàn, trầ n, mái, tư ờ ng
- Vậ t liệ u cách âm, cách nhiệ t
- Vậ t liệ u bề n trong nư ớ c
 Hóa chấ t
- Bộ t dính trong sả n xuấ t gỗ ván, kế t gắ n các hạ t trong tấ m vậ t liệ u, công
nghiệ p nhự a
- Than hoạ t tính
- Tar và pyroligneous acid
- Sả n xuấ t K
2
O
 Nông nghiệ p
- Cocopeat
- Giá thể trồ ng trọ t
- Phân bón