Nghiên cứu ảnh hưởng của dịch phân hủy lông gà dưới tác động của keratinase đến sự sinh trưởng của cây rau cải ngọt (brassica intergrifolia)

1

TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÙNG VƢƠNG
KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-----------------------

ĐỖ THỊ HỒNG LINH

NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA DỊCH PHÂN HỦY
LÔNG GÀ DƢỚI TÁC ĐỘNG CỦA KERATINASE
ĐẾN SỰ SINH TRƢỞNG CỦA CÂY RAU CẢI NGỌT
(BRASSICA INTERGRIFOLIA)

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Ngành Sƣ phạm Sinh học

Phú Thọ, 2017


2

TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÙNG VƢƠNG
KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-----------------------

ĐỖ THỊ HỒNG LINH

NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA DỊCH PHÂN HỦY
LÔNG GÀ DƢỚI TÁC ĐỘNG CỦA KERATINASE ĐẾN
SỰ SINH TRƢỞNG CỦA CÂY RAU CẢI NGỌT

(BRASSICA INTERGRIFOLIA)

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Ngành:Sƣ phạm Sinh học

NGƢỜI HƢỚNG DẪN:TS.TRẦN TRUNG KIÊN

Phú Thọ, (2017)


i

LỜI CẢM ƠN
Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn TS. Trần Trung Kiên –
Khoa Khoa học Tự nhiên, Trƣờng Đại học Hùng Vƣơng đã chỉ ra hƣớng nghiên
cứu và tận tình giúp đỡ em trong suốt q trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn các Thầy, các Cô Trƣờng Đại học Hùng
Vƣơng đã giảng dạy và trang bị cho em các kiến thức chuyên ngành và kĩ năng
thực hành sinh học.
Nhân dịp này em xin bày tỏ sự cảm ơn sâu sắc đến ban Lãnh đạo Trƣờng
Đại học Hùng Vƣơng đã tạo cho em môi trƣờng học tập nghiên cứu khoa học
nghiêm túc.
Em xin bày tỏ biết ơn sâu sắc tới gia đình, ngƣời thân và các bạn sinh viên
K11 ĐHSP Sinh học – Trƣờng Đại học Hùng Vƣơng đã hỗ trợ động viên em
trong suốt quá trình học tập nghiên và thực hiện đề tài.
Việt Trì, ngày 10 tháng 4 năm 2017
Sinh viên

Đỗ Thị Hồng Linh

ii

MỤC LỤC
PHẦN MỞ ĐẦU ................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài ............................................................................... 1
2. Mục tiêu đề tài ............................................................................................. 3
3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài ...................................... 3
3.1. Ý nghĩa khoa học ..................................................................................... 3
3.2 Ý nghĩa thực tiễn ...................................................................................... 3
PHẦN 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ............................................................... 4
Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU .................................................................... 4
1.1. Khái quát chung về tình hình nghiên cứu lĩnh vực thuộc đề tài ................ 4
1.1.1. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc ........................................................ 4
1.1.2. Tình hình nghiên cứu trên thế giới .................................................. 4
1.2. Giới thiệu sơ lƣợc cấu trúc và tính chất của lông gà ................................... 4
1.2.1. Cấu trúc của lông gà ............................................................................. 4
1.2.2. Tính chất của lơng gà ............................................................................ 5
1.3. Giới thiệu về keratinase ............................................................................... 5
1.3.1 Tính chất của keratinase ........................................................................ 5
1.3.2 Một số ứng dụng của keratinase ........................................................... 7
1.4. Giới thiệu về chế phẩm sinh học EM .......................................................... 9
1.4.1. Chế phẩm sinh học EM là gì? ............................................................... 9
1.4.2. Nguyên lí cho ra đời chế phẩm EM ...................................................... 9
1.4.3 Cơ chế tác dụng của EM ...................................................................... 10
1.3.4. Vai trò của chế phẩm EM.................................................................... 12
1.4.5. Tác dụng của chế phẩm EM ................................................................ 12
1.5. Giới thiệu sơ lƣợc về cây cải ngọt ........................................................... 13
Chƣơng 2: ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .... 14
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu ................................................................................ 14

2.2. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................... 14
2.2. Thời gian, địa điểm .................................................................................... 14
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu ........................................................................... 14
2.3.1. Phương pháp nghiên cứu lí thuyết ...................................................... 14


iii

2.3.2. Phương pháp thực nghiệm...................................................................... 14
2.3.3. Phương pháp bố trí thí nghiệm ........................................................... 15
2.4 Tiến hành trồng rau cải ngọt ...................................................................... 16
2.4.1 Chuẩn bị ............................................................................................... 16
2.4.2 Tiến hành .............................................................................................. 16
Chƣơng 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ............................................................. 17
3.1. Quy trình ủ phân hữu cơ từ phế phẩm lông gà .......................................... 17
3.1.1. Nghiên cứu, lựa chọn cách ủ ............................................................... 17
3.1.2 Quy trình ủ phân hữu cơ từ phế phẩm lông gà sử dụng enzyme và chế
phẩm sinh học................................................................................................ 18
3.2. Một số đánh giá cảm quan ......................................................................... 20
3.2.1. Mùi....................................................................................................... 20
3.2.2.Trạng thái ............................................................................................. 20
3.3. Diễn biến độ pH trong quá trình ủ ............................................................. 21
3.3.1. Diễn biến độ pH với mẫu ủ bằng enzyme keratinase .......................... 21
3.3.2. Diễn biến độ pH với mẫu ủ bằng chế phẩm EM ................................. 23
3.5. Kết quả xác định hàm lƣợng N, P, K trong mẫu phân .............................. 25
3.6. Kết quả khi tƣới phân cho cây cải ngọt từ phế phẩm lông gà đƣợc phân
hủy từ enzyme keratinase ................................................................................. 29
3.7. Kết quả khi tƣới phân từ phế phẩm lông gà sản xuất bằng chế phẩm EM
........................................................................................................................... 33
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.............................................................................. 38

1. Kết luận ......................................................................................................... 38
2. Kiến nghị....................................................................................................... 38
TÀI LIỆU THAM KHAO .................................................................................... 39


iv

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

Chữ viết đầy đủ

ĐC

Đối chứng

EM

Chế phẩm Emuniv

VSV

Vi sinh vật


v

DANH MỤC BẢNG
Tên bảng biểu

STT
1

Bảng 1.1.Đặc điểm của các loại enzyme đƣợc tạo ra ở các

Trang
5

chủng vi sinh vật
2

Bảng 3.1. Thang độ dánh giá cƣờng độ mùi

20

3

Bảng 3.2. Diễn biến độ pH của mẫu phân ủ bằng keratinase ở

21

nhiệt độ 55oC
4

Bảng 3.3. Diễn biến độ pH của mẫu ủ bằng keratinase ở nhiệt

22

độ thƣờng

5

Bảng 3.4. Kết quả xác định pH của q trình ủ phân bón từ phế

23

phẩm lơng gà bằng chế phẩm EM

6

Bảng 3.5. Xác định N, P, K trong mẫu dung dịch ủ với enzyme
keratinase

24

7

Bảng 3.6. So sánh một số chỉ tiêu N, P, K, trong các phân bón

25

sinh học
8

Bảng 3.7. Thành phần dinh dƣỡng của một số loại phân hữu cơ

27

9

Bảng 3.8. Kết quả đo cây rau cải ngọt sau 1 tuần tƣới phân hữu

28

cơ đƣợc sản xuất từ phế phẩm lông gà bằng Keratinase
lần 1

10

11

Bảng 3.9. Kết quả đo cây cải ngọt sau lần thứ 2 tƣới phân hữu
cơ đƣợc sản xuất từ phế phẩm lông gà bằng Keratinase.

29

Bảng 3.10. Kết quả trung bình đo cây cải ngọt sau 3 lần tƣới

30


vi

phân sản xuất từ từ phế phẩm lông gà bằng Keratinase

12

Bảng 3.11. Kết quả đo cây rau cải ngọt sau 1 tuần tƣới phân

32

sản xuất từ phế phẩm lông gà bằng chế phẩm EM lần 1

13

Bảng 3.12. Kết quả đo cây cải ngọt sau lần 2 tƣới phân hữu cơ

34

phế phẩm lông gà đƣợc sản xuất từ phế phẩm lông gà bằng chế
phẩm EM

14

Bảng 3.13. Kết quả trung bình đo cây cải ngọt sau 3 lần tƣới
phân từ phế phẩm lông đƣợc sản xuất bằng chế phẩm EM

5


vii

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BIỂU ĐỒ
Tên hình vẽ

STT

Trang

1

Hình 1.1. Sơ đồ ứng dụng của keratinase

7

2

Hình 3.1 Quy trình ủ phân hữu cơ từ phế phẩm lông gà bằng

19

enzyme hoặc chế phẩm EM

3

Hình 3.2: Biểu đồ biểu diễn giá trị pH của mẫu phân ủ bằng

22

keratinase ở nhiệt độ 55oC
4

Hình 3.3. Biểu đồ biểu diễn giá trị pH của mẫu phân ủ với

23

enzyme ở nhiệt độ thƣờng

5

Hình 3.4. Biểu đồ biểu diễn giá trị pH của mẫu phân ủ với chế

24

phẩm EM

6

Hình 3.5. So sánh chỉ tiêu N, P, K trong sản phẩm phân bón

26

sinh học Rapid Hydro, phân bón hữu cơ truyền thống, phân tự
làm (phân từ phế phẩm lơng gà đƣợc ủ với enzyme keratinase)

7

Hình 3.6. So sánh phân từ phế phẩm lơng gà với các loại phân

27

chuồng
8

Hình 3.7. Đồ thị biểu diễn kết quả đo cây cải ngọt tƣới phân từ

29

phế phẩm lông gà phân hủy từ Keratinase lần 1

9

Hình 3.8. Biểu đồ thể hiện kết quả đo cây rau cải ngọt sau lần
thứ 2 bón phân sản xuất từ phế phẩm lông gà bằng Keratinase

30


viii

10

Hình 3.9: Biểu đồ thể hiện kết quả trung bình đo cây cải ngọt

31

sau 3 lần tƣới phân sản xuất từ phế phẩm lơng gà phân hủy
bằng keratinase

11

Hình 3.10. biểu đồ biểu diễn kết quả đo cây cải ngọt đã tƣới

33

phân từ phế phẩm lông gà phân hủy bằng chế phẩm EM lần 1

12

Hình 3.11. Đồ thị biểu diễn kết quả đo cây cải ngọt sau khi tƣới

34

phân sản xuất từ phế phẩm lông gà phân hủy bằng chế phẩm
EM lần 2

13

Hình 3.12. Biểu đồ thể hiện kết quả trung bình đo cây cải ngọt
sau 3 lần tƣới phân sản xuất từ phế phẩm lông gà phân hủy
bằng EM

37


1

PHẦN 1: MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, việc thu gom, vận chuyển xử lí chất thải rắn đơ thị đang là vấn đề
mang tính cấp bách và nan giải đối với nhiều địa phƣơng trong cả nƣớc. Chất
thải rắn và vấn đề liên quan hiện không chỉ là điểm nóng trong các cuộc họp, hội
thảo của các cấp lãnh đạo mà là vấn đề “cơm bữa” của các tầng lớp xã hội. Cùng
với sự gia tăng dân số và phát triển khoa học kĩ thuật, mức sống của ngƣời dân
ngày càng đƣợc nâng cao thì khối lƣợng chất thải rắn phát sinh ngày càng nhiều.
Lƣợng chất thải rắn không đƣợc sử lý tốt sẽ dẫn tới hàng loạt hậu quả môi
trƣờng không thể lƣờng trƣớc đƣợc.
Cho đến nay, giải pháp chôn lấp vẫn đang là phƣơng pháp chủ yếu xử lí
chất thải rắn. Nhƣng hiện nay các bãi chôn lấp đang bộc lộ nhiều nhƣợc điểm
nhƣ: gây ơ nhiễm mơi trƣờng nghiêm trọng, lãng phí nguồn nguyên liệu có khả

năng tái sinh và tái sử dụng. Mặt khác khi bãi chơn lấp đầy thì sẽ phải tìm một
địa điểm khác để xây dựng bãi chơn lấp mới trong khi giá đất ngày càng gia tăng
và khan hiếm. Nhƣ vậy, trong khi các nguồn gây ô nhiễm từ các bãi rác cũ chƣa
giải quyết xong thì lại phát sinh các nguồn ô nhiễm mới.
Thị trƣờng tiêu thụ phân bón trong nƣớc có nhiều hứa hẹn, theo Bộ Nông
Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn nhu cầu sử dụng phân bón cho ngành nơng
nghiệp tại Việt Nam vào khoảng 5,2 triệu tấn hàng năm. Các loại phân bón đƣợc
tiêu thụ trên thị trƣờng Việt Nam hiện nay chủ yếu là phân bón hóa học. Phân
bón hóa học đƣợc sử dụng rộng rãi nhƣng rất có hại cho đất, làm đất thối hóa
bạc màu ảnh hƣởng tới vụ sau này. Do vậy ngƣời ta muốn sử dụng loại phân hữu
cơ vi sinh đƣợc sản xuất từ chất thải rắn giá thành rẻ mà có thể giảm thiểu đƣợc
lƣợng rác thải gây ô nhiễm môi trƣờng.


2

Chất thải rắn bao gồm: giấy hoa quả bị thối, các phế phẩm của các loại
động vật, thủy tinh các loại vỏ đồ nhựa, đồ gỗ cao su ... Trong đó, lơng gà hiện
này đang gây ơ nhiễm mơi trƣờng cho các khu vực giết mổ. Lơng gà có thành
phần keratin rất khó phân hủy và chiếm tỉ lệ khá lớn trong các nguồn rác thải.
Nếu không đƣợc xử lý đúng cách, một khối lƣợng lớn lông gà từ các lị giết mổ
sẽ trở thành một nguồn ơ nhiễm mơi trƣờng nghiêm trọng. Đã có nhiều phƣơng
pháp đƣợc áp dụng để xử lí các lơng nhƣ chơn đốt bỏ hoặc làm thức ăn gia súc
[1], [3], [5]. Tuy nhiên, phƣơng pháp đốt hoặc chôn gây ô nhiễm môi trƣờng đất
nƣớc, khơng khí.
Theo Lin thì keratin khơng hịa tan trong nƣớc và không phân hủy trong
enzyme phân hủy protein phổ thông nhƣ trypsin, pepsin và papain [15]. Nhƣng
keratin có thể bị phân hủy mạnh bởi các vi sinh vật (có khả năng sinh keratinase)
hoặc sử dụng trực tiếp các enzyme keratinase thƣơng mại.
Sản phẩm thu đƣợc là dạng dung dịch hữu cơ, dung dịch này có chứa

nhiều các axit amin, chứa lƣợng đạm cao và có thể có các chất kích thích sinh
trƣởng do q trình phân hủy lơng gà tạo ra, khi sử dụng dịch phân hủy lông gà
này pha lỗng tƣới cho cây trồng nó sẽ ảnh hƣởng rất tốt lên sự sinh trƣởng và
phát triển của cây trồng [6].
Ở Việt Nam, rau là một loại cây trồng có vai trò quan trọng trong đời
sống, kinh tế, xã hội. Đây là một thành phần hầu nhƣ không thể thiếu trong các
bữa cơm gia đình Việt Nam. Rau chứa nhiều thành phần dinh dƣỡng,
khoáng chất và vitamin; đặc biệt là vitamin C và tiền vitamin A. Năng lƣợng
trong rau không cao nhƣng hàm lƣợng vitamin, chất xơ và chất khóang có ý
nghĩa rất lớn đối với sức khỏe con ngƣời.Cùng với một số loại rau thông dụng
khác, cải ngọt Brassica integrifolia là loại rau dễ trồng, nhanh cho thu hoạch, có
thể trồng nhiều vụ trong năm, chi phí đầu tƣ thấp, tiêu thụ khá dễ dàng.Thêm
nữa, cải ngọt đƣợc ngƣời tiêu dùng ƣa chuộng nhờ giá trị dinh dƣỡng và giá trị
kinh tế cao.


3

Xuất phát các lí do trên, chúng tơi tiến hành thực hiện đề tài “ Nghiên cứu
ảnh hưởng của dịch phân hủy lông gà dưới tác động của keratinase đến sự
sinh trưởng của cây rau cải ngọt (Brassica integrifolia)”.
2.
-

Mục tiêu đề tài
Đánh giá khả năng phân hủy lông gà dƣới tác động của enzyme
Keratinase.

-

Đánh giá sự ảnh hƣởng của dịch phân hủy lông gà đối với cây cải ngọt
thông qua một số chỉ tiêu sinh trƣởng

3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài
3.1. Ý nghĩa khoa học
Kết quả thƣc hiện đề tài là tài liệu tham khảo cho sinh viên và giáo viên
ngành sinh học, nơng nghiệp về quy trình làm phân bón hữu cơ dạng dung dịch
với nguồn nguyên liệu là phế phẩm lông gà.
3.2. Ý nghĩa thực tiễn
Đề tài đƣa ra quy trình sản xuất phân bón hữu cơ từ phế phẩm lơng gà
giúp giảm thiểu phần nào tình trạng ơ nhiễm tại các khu giết mổ trong các chợ.
-

Sử dụng nguồn phân hữu cơ đang là một hƣớng đi ƣu tiên cho phát triển

nền nơng nghiệp bền vững. Do đó, dung dịch hữu cơ tạo ra có thể sử dụng trực
tiếp cho canh tác rau an toàn, rau hữu cơ và nhiều loại cây khác.


4

PHẦN 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1.

Khái quát chung về tình hình nghiên cứu lĩnh vực thuộc đề tài

1.1.1. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc
Ở Việt Nam, việc nghiên cứu về ảnh hƣởng dịch phân hủy lông gà dƣới
tác dụng của enzyme keratinase thƣơng mại và sử dụng nó nhƣ một dạng dung

dịch phân bón vi sinh hoặc chất kích thích sinh trƣởng cịn rất ít. Và hầu nhƣ chỉ
tập trung sử dụng các chủng vi sinh vật để phân hủy lơng gà sau đó sử dụng nó
nhƣ một nguồn thức ăn bổ sung cho gia cầm hoặc sử dụng nhƣ một dạng phân
bón vi sinh [5][6]. Tạ Ngọc Ly đã nghiên cứu về khả năng kích thích sinh trƣởng
của dịch thủy phân lơng gà lên quá trình sinh trƣởng của cây đậu xanh qua 6 tuần
gieo trồng [5].
1.1.2. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Trên thế giới đã có các cơng trình nghiên cứu về mối quan hệ giữa các
chủng phân hủy keratin [11]. Các nhà khoa học đã tìm thấy chủng vi khuẩn đất
rhizobacterial có khả năng phân hủy lơng gà và sinh ra chất kích sinh trƣởng
thực vật (indole acetic acid (IAA)) [9], [12]. Các nhà khoa học khác đã nghiên
cứu và tìm ra chủng keratinolytic trong lông gà làm thúc đẩy tăng trƣởng thực
vật [10].
1.2. Giới thiệu sơ lƣợc cấu trúc và tính chất của lơng gà
1.2.1. Cấu trúc của lơng gà
Trong lông gà chiếm khoảng 91% protein, 8% nƣớc và 1% chất béo trong
đó có một đặc điểm cấu trúc của vật liệu cao độ bền cơ học. Các loại protein
đƣợc gọi là keratin, một chứa lƣu huỳnh, không màu, protein dạng sợi. Đó là cấu
trúc của keratin làm cho lơng chắc khỏa và có tính linh hoạt cao. Các keratin có
α-helix và beta-pleated chiếm khoảng 20 axit amin, chủ yếu là của cysteine và


5

cấu trúc của nó bao gồm của cacbon trung tâm liên kết với các nhóm chức năng
(Amin, -NH2, và axit cacboxylic, -COOH), hydro nguyên tử và nhóm R (lƣu
huỳnh), nên lơng gà khơng bị hịa tan trong nƣớc và khơng bị phân hủy bởi các
enzyme thơng thƣờng
1.2.2. Tính chất của lông gà
Lông gà là một loại protein rất bền. Do có axit amin cystein chứa lƣu

huỳnh có khả năng tạo liên kết với nhau bằng các cầu disunfua, tạo ra một dạng
xoắn cực kì chặt chẽ, khiến lơng gà khá cứng chắc, bền nhiệt và rất khó hồ tan.
Lơng gà cũng khó bị phân giải bởi các proteaza thơng thƣờng nhƣ: trypsin,
papain và pepsin. Lơng gà khơng bị hịa tan trong dung dịch muối nhƣng lại bị
hoà tan trong các dung dịch có chứa các chất biến tính, chẳng hạn nhƣ urê. Do có
chứa hàm lƣợng lƣu huỳnh cao nên khi đốt keratin trong lông gà gây ra mùi khét
đặc trƣng. Lơng gà có tác dụng nhƣ 1 lớp cách nhiệt, không thấm nƣớc, giúp
bảo vệ cơ thể dƣới tác động bất lợi của môi trƣờng.
1.3. Giới thiệu về Keratinase
1.3.1 Tính chất của Keratinase
Keratinase là enzyme thuỷ phân protein ngoại bào trong tự nhiên.
Keratinase có tên IUB là EC 3.4.99, có trọng lƣợng phân tử từ hàng chục đến vài
trăm kDa. Keratinase chủ yếu đƣợc xếp vào nhóm proteaza serin do có đến 97%
cấu trúc giống với cấu trúc của proteaza serin và cũng bị ức chế bởi các chất ức
chế proteaza serin . Hầu hết các Keratinase đã phát hiện đƣợc cho đến nay là
serin proteaza và một vài Metallo proteaza . Theo Brandelli, A. (2008), đặc
điểm của Keratinase ở một số chủng vi sinh vật nhƣ sau:
Bảng 1.1. Đặc điểm một số loại emzyme tạo ra ở các chủng vi sinh vật
Vi sinh vật tạo ra

B. licheniformis PWD-1

Nhóm

Trọng

lƣợng pH tối thích

enzyme

phân tử ( kDa)

Serine

33

7,5


6

B. subtilis KS-1

Serine

25,4

7,5

B. pseudofimus FA 30-10 Serine

27,5

9-10

S. pactum DSM 40530

Serine

30

7-10

S. albidoflavus K1-02

Serine

18

6-9,5

F. pennavorans

Serine

130

10

X. mantophilia POA-1

Serine

36

8,0

Serine

30

8,0

Chryseobacterium sp. kr6 Serine

64

7,5

Microbacterium sp. kr10

Serine

42

7,5

Kocuria rosea LPB-3

Serine

240

10

Vibrio sp. kr2

Hầu nhƣ tất cả các keratinase là enzyme cảm ứng và các vật liệu có chứa
keratin khác nhau nhƣ lơng, tóc và lơng cừu có thể đƣợc sử dụng làm chất nền
cho keratinase sản xuất [17]. Trong đó, lơng là chất nền chủ yếu đƣợc sử dụng.

Keratinase ở vi sinh vật chỉ đƣợc tạo thành khi môi trƣờng có mặt keratin. Các
keratinase của vi sinh vật có vai trò sinh học rất quan trọng đối với mục tiêu thuỷ
phân các liên kết ngang disulfua bền vững của các hợp chất keratin. Nó chủ yếu
tấn cơng vào các liên kết -S-S- của phân tử keratin. Cơ chế phân giải phức tạp
của chúng liên quan đến sự hoạt động đồng thời của hệ thống phân giải sunfua
và phân giải protein. Keratinase hoạt động ở khoảng nhiệt độ và pH tƣơng đối
rộng nhƣng tốt hơn điều kiện môi truờng hơi kiềm và là loại enzyme ƣa nhiệt.
Keratinase là enzyme ngoại bào do nấm, xạ khuẩn và vi khuẩn sản sinh. Các
enzyme này có nhiều đặc trƣng với chất nền vì có thể phân giải nhiều protein sợi
nhƣ: fibrin, elastin, collagen và protein khơng có xơ nhƣ casein, albumin huyết
thanh bị gelatin


7

1.3.2. Một số ứng dụng của keratinase
Hiện nay, keratinase của vi sinh vật đƣợc quan tâm nhiều trong việc phân
giải lông gia cầm làm thức ăn chăn nuôi và phân bón. Bên cạnh đó, chúng cũng
đƣợc biết đến với ứng dụng làm sạch lông cừu, làm sạch lụa, trong ngành cơng
nghiệp da, cạo lơng tóc, các sản phẩm chăm sóc cá nhân. Hơn nữa, ứng dụng
tiềm năng của chúng trong lĩnh vực phân giải prion sẽ rất có ý nghĩa.
Thức ăn thuỷ phân
Sản xuất thuốc

Chất tẩy rửa

Phân bón

KERATINASE

Sản xuất khí

Cơng nghiệp da

Cơng nghiệp dệt

sinh học

may
Thuỷ phân prion
Hình 1.1. Sơ đồ ứng dụng của Keratinase

* Ứng dụng làm thức ăn bổ sung trong chăn nuôi
Gần đây hơn, sản phẩm keratinase đƣợc thử nghiệm nhƣ là một enzyme
cho ăn trực tiếp trong thức ăn của gà. Khi gà thiếu nhiều protein trong khẩu phần
(80% nhu cầu) thì keratinase trong khẩu phần có thể cải thiện sinh trƣởng của gà.
Trong 3 tuần đầu tiên, tỷ lệ biến đổi thức ăn là 2,03 đối với khẩu phần đƣợc bổ
sung keratinase. Tỉ lệ biến đổi thức ăn đối với khẩu phần đối chứng đủ protein là
1,83. Nhiều thí nghiệm đang đƣợc nghiên cứu để thiết lập giá trị dinh dƣỡng của
keratinase [18].


8

* Ứng dụng trong điều trị bệnh bò điên
Keratinase phân huỷ lơng và PrPSC có cấu trúc tƣơng tự nhau, cả hai đều có
cấu trúc protein B và có sức đề kháng với hầu hết proteaza. Một thí nghiệm gần
đây đã đƣợc tiến hành ở ID-Lelystad, Hà Lan. Tế bào não BSE đƣợc xử lý và
chẩn đoán bằng phƣơng pháp chuẩn, ngoại trừ là các mô đồng nhất đƣợc nấu
trƣớc và đƣợc tiêu hoá bởi PWD-1 Keratinase. Rất thú vị, PrPSC đƣợc coi là hoàn

toàn tự phân huỷ hay tự thuỷ phân bởi enzyme. Khám phá đầu tiên này cho thấy
có thể phát triển một q trình enzyme, sử dụng Keratinase từ chủng Bacillus
subtilis PWD-1, để khử các dụng cụ y tế truyền nhiễm và các sản phẩm gia súc.
* Ứng dụng trong công nghệ thuộc da
Sử dụng chế phẩm enzyme là ví dụ điển hình của xu hƣớng cơng nghệ mới
trên ngƣỡng cửa thế kỷ 21, đó là sự kết hợp giữa các ngành hóa học và sinh học,
mà kết quả là những sản phẩm đƣợc ứng dụng rộng rãi trên toàn thế giới. Sử
dụng chế phẩm enzyme thay thế hóa chất là hƣớng nghiên cứu quan trọng cho
nhiều công đoạn thuộc da.
* Ứng dụng trong công nghiệp dệt
Keratinase đƣợc sử dụng để làm sạch tơ tằm, tẩy tơ nhân tạo (các sợi nhân
tạo đƣợc tạo ra bằng các dung dịch casein, gelatin) để sợi đƣợc bóng, dễ nhuộm.
Keratinase có tác dụng thủy phân lớp protein serin đã làm dính bết các sợi tơ tự
nhiên, làm bơng và tách rời các loại tơ tằm, do đó làm giảm lƣợng hố chất để
tẩy trắng.
* Ứng dụng trong cơng nghiệp sản xuất các chất tẩy rửa
Chất tẩy rửa đầu tiên có chứa enzyme vi khuẩn đƣợc sản xuất vào năm 1956
với tên BIO-40 đƣợc thu nhận từ Bacillus subtilis. Đến năm 1963, Novo Industry
A/S đã giới thiệu alcalase dƣới tên thƣơng mại là BIOTEX đƣợc chiết xuất từ
Bacillus licheniformis. Và đến gần đây, tất cả các proteaza bổ sung vào chất tẩy
dùng trên thị trƣờng đều là proteaza serine đƣợc sản xuất từ các chủng Bacillus,


9

và chủ yếu là từ Bacillus subtilis . Trên thế giới, mỗi năm ngƣời ta đã sử dụng
89% enzyme này cho ngành cơng nghiệp tẩy rửa. Trong đó hai cơng ty lớn là
Novo Nordisk và Genencor Internatinal mỗi năm đã cung cấp cho toàn cầu hơn
95% lƣợng enzyme proteaza .
1.4. Giới thiệu về chế phẩm sinh học EM

1.4.1. Chế phẩm sinh học EM là gì?
Chế phẩm sinh học Emuniv (viết tắt là EM) là chế phẩm sinh học tập hợp
hơn 80 chủng vi sinh vật khác nhau. Chế phẩm này đƣợc Giáo sƣ Tiến sĩ Teruo
Higo – trƣờng Đại học Tổng hợp Ryukyus, Okinawoa, Nhật Bản đã sáng tạo và
áp dụng thực tiễn vào đầu năm 1980. Chế phẩm này có khoảng 80 lồi vi sinh
vật kị khí và hiếu khí thuộc các nhóm: vi khuẩn quang hợp, vi khuẩn lactic, nấm
men, nấm mốc, xạ khuẩn, 80 loài vi sinh vật này đƣợc lựa chọn từ 2000 loài
đƣợc sử dụng phổ biến trong công nghiệp thực phẩm và công nghệ lên men [10].
Chế phẩm sinh học đầu tiên ở Việt Nam, do các cán bộ ở Đại học Tổng
hợp chế tạo. Đƣợc đăng kí tại Cục Thơng tin – Bộ KH và CN, từ năm 1990 với
mã số: 91-52-062/KQNC
1.4.2. Nguyên lí cho ra đời chế phẩm EM
Với các quan điểm, sử dụng các vi sinh vật có ích trong nơng nghiệp, việc
sản xuất ra chế phẩm EM đƣợc dựa trên các nguyên lí cơ bản sau đây:
- Nguyên lí thứ nhất:
Sinh vật có ích trong nơng nghiệp, việc sản xuất ra chế phẩm EMg
tin – Bộ KH và CN, từ rời, nƣớc và khí cacbonic, những ngun liệu này
hồn tồn có sẵn trong tự nhiên. Nhƣng hiện trạng ngành nơng nghiệp vẫn
cịn ở tình trạng hiệu quả thấp, là do hiệu suất sử dụng năng lƣợng mặt trời
của cây trồng vẫn cịn thấp. Theo lí thuyết, tỉ lệ sử dụng năng lƣợng mặt
trời của cây trồng có thể đạt 10- 20%, nhƣng tỉ lệ thực tế cho đến nay chỉ
nhỏ hơn 1%. Tác giả tìm cách đƣa các vi khuẩn quang hợp vào chế phẩm


10

EM nhyên lí thứ nhất:nguyên lí cơ bản sau đây:inh vật có ích trong nơng
nghiệp, việc sản xuất ra 1200 mm, mà cây xanh bình thƣờng khơng có khả
năng sử ụng bƣớc sóng này.
- Ngun lí thứ hai:

Các vi sinh vật có ích trong nơng nghiệp, việc sản xuất ra 1200 mm, mà
cây xanh bình thƣờng khơng có khả năng sử dụng bƣớc sóng chất hữu cơ. Tác
giả lựa chọn đƣa các vi sinh vật có khả năng phân hủy các chất hữu cơ vào chế
phẩm, chính là nhân tố có tính chìa khóa để đẩy mạnh khả năng sản xuất của cây
trồng, thông qua con đƣờng khai thác đặc tính sẵn có của các chế phẩm hữu cơ.
Từ hai nguyên lý cơ bản cho thấy: nhờ năng lƣợng ánh sáng mặt trời và các
vi sinnh vật có ích, các chất hữu cơ đƣợc phân giải, cƣ nhƣ vậy hiệu quả sử dụng
năng lƣợng ánh áng mặt trời sẽ đƣợc tăng lên và sức sản xuất cây trồng cũng
đƣợc tăng lên.
- Ngun lí thứ ba:
Trong tự nhiên có khoảng 5-10% vi sinh vật có ích trong nơng nghiệp, , 510 % vi sinh vật có hại và có tới 80-90% ở dạng trung gian. Đƣa tăng cƣờng
nhóm vi sinh vật có lợi vào tự nhiên các tác động lơi kéo số vi sinh vật trung
gian chuyển sang có ích. Vì vậy khi dƣa chế phẩm EM vào vi sinh vật có ích sẽ
tăng lên từ 8-9 lần so với bình thƣờng.
1.4.3. Cơ chế tác dụng của EM
Kết quả sử dụng EM ở nhiều nƣớc cho thấy: EM có tác dụng tốt ở nhiều
lĩnh vực khác nhau của đời sống và sản xuất. Rất nhiều nhà khoa học cho rằng:
EM là một chế phẩm kì diệu, nó có thể làm cuộc cách mạng lớn về lƣơng thực
thực phẩm và cải tạo mơi trƣờng.
Chế phẩm EM chứa hàng trăm dịng vi sinh vật khác nhau nhƣng đƣợc
phân làm 5 nhóm vi sinh vật chủ lực và có tác dụng nhƣ sau:


11

Một là: Nhóm vi khuẩn quang hợp, ln giữ vai trị then chốt và chủ lực
trong hoạt tính EM
-

Loại vi khuẩn này, chúng tổng hợp các chất hữu ích từ các chất thải bài

tiết của rễ, từ phân hữu cơ thậm chí, từ khí gas độc qua việc sử dụng ASMT, các
chất hữu cơ mà nó tổng hợp nên là Axit Amin, Axit Nucleic, các chất có hoạt
tính sinh học và đƣờng. Tất cả các chất này ln có tác dụng hỗ trợ cho cây trồng
sinh trƣởng và phát triển, chúng đƣợc cây trồng hấp thu trực tiếp.
Hai là: Nhóm vi khuẩn tạo axit Lactic
-

Axit Lactic là loại khử khuẩn mạnh có kìm hãm các vi sinh vật có hại và

đẩy nhanh quá trình phân hủy các chất hữu cơ, kể cả các chất hữu cơ khó phân
hủy nhƣ gỗ.
-

Vi khuẩn axit Lactic có khả năng ngăn chặn sự truyền bệnh của các vi sinh

vật có hại. Tác dụng quan trọng nhất của axit Lactic là ở điểm này.
Ba là: nhóm nấm men
-

Từ nguồn nguyên liệu là axit và đƣờng đƣợc tiết ra từ vi khuẩn quang hợp

từ các chất hữu cơ và rễ cây trồng. Từ nguồn nguyên liệu tổng hợp từ các chất
kháng sinh và các chất hữu cơ khác cho sự phát triển và sinh trƣởng của cây
trồng. Các chất do nấm men tổng hợp rất hữu ích cho các vi sinh vật, vi khuẩn có
lợi, nhất là vi khuẩn axit Lactic. Đây chính là mối quan hệ qua lại giữa nấm men
và các chủng khác trong EM.
Bốn là: Nhóm xạ khuẩn
-

Có khả năng tổng hợp nên các kháng sinh từ các Axit amin mà Axit amin

đã đƣợc tiết ra bởi các vi khuẩn quang hợp và các chất hữu cơ. Các chất kháng
sinh trên có tác dụng ngăn chặn các loại nấm và vi khuẩn gây hại. Xạ khuẩn có
thể tƣơng hợp với vi khuẩn quang hợp. Vì vật tất cả các loại trong chúng có tác


12

dụng làm tăng chất lƣợng môi trƣờng đất đai bằng việc làm tăng hoạt tính kháng
sinh trong đất.
Năm là: Nhóm nấm mốc
-

Có tác dụng phân hủy các chất hữu cơ rất nhanh, để tạo ra cồn este và các

chất kháng sinh. Các chất này ngăn chặn và phòng ngừa sự xâm nhập của các
cơn trùng và giịi phá hoại. Chính vì lẽ đó mà chế phẩm EM có tác dụng đa năng,
chẳng những có hiệu lƣc cao với tất cả cây trồng và vật ni, mà cịn hiệu quả
cao trong việc xử lí mơi trƣờng [8]
1.4.4. Vai trị của chế phẩm EM
- Làm cho đất tơi xốp tăng độ mịn, giữ nƣớc
- Có giá thành rẻ, dễ làm, phù hợp với quy mơ hộ gia đình
- Khơng gây độc hại đến sức khỏe con ngƣời, vật nuôi cây trồng.
- Không gây ơ nhiễm cho hệ sinh thái
- Có tác dụng cân bằng hệ sinh thái vi sinh vật trong môi trƣờng sinh thái.
- Khơng làm thối hóa, bạc màu đất, làm tăng độ phì nhiêu cho đất.
- Đồng hóa các chất dinh dƣỡng cho cây trồng, góp phần làm tăng năng suất
và chất lƣợng sản lƣợng nơng sản.
- Có tác dụng tiêu diệt sâu hại, trứng giun sán và côn trùng gây hại.

- Phân hủy, chuyển hóa các chất hữu cơ bền vững, các phế sinh hoạt, phế
thải nông – công nghiệp làm sạch môi trƣờng [2]
1.4.5. Tác dụng của chế phẩm EM
- Phân giải nhanh các chất hữu cơ, tạo các chất vô cơ cung cấp cho cây trồng.
- Chuyển hóa Lân khó tiêu thành dạng dễ tiêu cho cây trồng có thể hấp thu đƣợc.
- Ức chế sinh trƣởng các vi sinh vật phát sinh mùi hôi, nên làm giảm đáng
kể mùi hôi thối của chuồng trại, bãi rác thải, nhà vệ sinh.
- Sinh chất kháng sinh tự nhiên ức chế nhiều loại vi sinh.


13

- Sinh chất kích thích tăng trƣởng thực vật.
1.5. Giới thiệu sơ lƣợc về cây cải ngọt
Cải

ngọt có

tên

khoa

học

là Brassica

integrifolia,

thuộc Họ

Cải (Brassicaceae), thƣờng đƣợc trồng để dùng làm rau ăn. Cải ngọt có nguồn
gốc từ Ấn Độ, Trung Quốc. Cây cao tới 50 - 100 cm, thân trịn, khơng lơng, lá
có phiến xoan ngƣợc tròn dài, đầu tròn hay tù, mép nguyên không nhăn, mập,
gân bên 5 - 6 đôi, cuống dài, tròn. Chùm hoa ở ngọn, cuống hoa dài 3 – 5 cm,
hoa vàng tƣơi, quả cải dài 4 – 11 cm, có mỏ, hạt trịn. Cải ngọt đƣợc trồng quanh
năm, thời gian sinh trƣởng ngắn. Lợi ích của cây cải ngọt là không thể phủ nhận
đƣợc, rau là thực phẩm không thể thiếu trong đời sống con ngƣời. Rau nói chung
và rau cải ngọt nói riêng là nguồn cung cấp vitamin A, vitamin C, riboflavin,
tiamin và các chất khoáng nhƣ: Ca, Fe…Ngoài việc dùng trong bữa ăn hàng
ngày rau còn là nguyên liệu chế biến bánh kẹo, nƣớc giải khát, hƣơng liệu, dƣợc
liệu…Rau cải đƣợc trồng và tiêu thụ mạnh khơng những trong nƣớc mà cả thế
giới. Ngồi những chất dinh dƣỡng quan trọng thì nó cịn chúa một lƣợng chất
xơ lớn có tác dụng kích thích hoạt động của nhu mơ ruột giúp tiêu hố đƣợc
thuận lợi.
Theo nghiên cứu, thì trong 100 g cải có chứa: 1,1 g protein; 0,2 lipit; 2,1 g
cacbohidrat; 61 mg canxi; 37 mg photpho; 0,5 mg sắt; 0,01 mg caroten; 0,02
thiamin (B1); 0,04 mg ribopalavin (B2); 0,3 mg niaxin (B3); 20 mg axit ascorbic
(C).


14

Chƣơng 2: ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu
- Phế phẩm lông gà thu từ các lò giết mổ gia cầm trên địa bàn tỉnh Phú Thọ.
- Enzyme keratinase (Viện nơng hóa thổ nhƣỡng).
- Chế phẩm EM (công ty cổ phần vi sinh ứng dụng – Hà Nội).
2.2. Phạm vi nghiên cứu
Sự phân hủy của phế phẩm lông gà
Ảnh hƣởng dịch thủy phân lông gà lên cây rau cải ngọt.

2.2. Thời gian, địa điểm
- Thời gian tiến hành ủ: từ 11 năm 2016 đến tháng 2 năm 2017
- Địa điểm: khu nhà lƣới của vƣờn thực hành Sinh học trƣờng Đại học
Hùng vƣơng- TX Phú Thọ- tỉnh Phú Thọ
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.3.1. Phương pháp nghiên cứu lí thuyết
- Các nhân tố chỉ tiêu nghiên cứu phải chia thành các công thức khác nhau.
- Số mẫu (số cây cải ngọt) của mỗi công thức thí nghiệm phải đủ lớn (vài
trăm cây cho mỗi cơng thức).
- Tuân thủ nguyên tắc lặp lại (mỗi công thức thí nghiệm đều lặp lại 3 lần).
2.3.2. Phương pháp thực nghiệm
- Phƣơng pháp phân hủy lông gà sử dụng enzyme keratinase thƣơng mại (ủ ở
nhiệt độ 55oC và nhiệt độ thƣờng) và chế phẩm sinh học EM (ủ ở nhiệt độ
thƣờng).
- Phƣơng pháp tính hiệu suất phân hủy lơng gà:


15

- Phƣơng pháp xác định đặc điểm sự sinh trƣởng của cây trồng dƣới ảnh
hƣởng của dịch phân hủy lông gà nhƣ một nguồn phân vi sinh bằng cách
quan sát và đo các chỉ tiêu sinh trƣởng.
- Phƣơng pháp xử lí số liệu bằng thống kê tốn học.
2.3.3. Phương pháp bố trí thí nghiệm
* Cơng thức xử lý phân hủy lông gà:
Công thức 1

Công thức 2

- Ủ với enzyme keratinase thƣơng mại

- Ủ với chế phẩm thƣơng mại: EM

* Công thức thực nghiệm trên cây trồng:
Lơ 1 (ĐC)
Trồng
bình

trên

Lơ 2

Lơ 3

đất Tƣới bổ sung dịch phân Tƣới bổ sung dịch phân hủy lơng

thƣờng hủy lơng gà pha lỗng gà pha lỗng từ công thức phân

(không tƣới dịch từ công thức phân hủy hủy
phân hủy lông gà)

lông

gà

với

enzyme

lông gà với chế phẩm keratinase với tỉ lệ lần lƣợt là

EM với tỉ lệ pha loãng 25%, 50%, 75%.
lần lƣợt là 25%, 50%,
75%.

Ghi chú: C: ối chứng
- Mỗi lơ thí nghiệm thực hiện : 3 lần