thủy phân phụ phẩm cá tra bằng vi khuẩn

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG
THỦY PHÂN PHỤ PHẨM CÁ TRA BẰNG VI KHUẨN
Bacillus subtilis LÀM PHÂN BÓN CHO CÂY HẸ
Chủ nhiệm đề tài : Ths. TRẦN THANH DŨNG

L ờ i C ảm Ơ n
Với tất cả tình cảm chân thành và sâu sắc nhất, tôi vô cùng cảm ơn:
Hội Đồng Nghiên Cứu Khoa Học Cấp Trường, phòng tài vụ, phòng
nghiên cứu khoa học và hợp tác quốc tế đã tạo điều kiện thuận lợi thực hiện đề
tài này.
Thầy PGs. Ts. Nguyễn Văn Bá đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi thực
hiện đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường ” Thủy phân phụ phẩm cá tra
(Basa) bằng vi khuẩn Bacillus subtilis làm phân bón cho cây hẹ”.
Chân thành cảm ơn các đồng nghiệp, cán bộ công nhân viên phòng thí
nghiệm đã tạo điều kiện và động viên nhiệt tình cho tôi thực hiện đề tài này.

i
Tóm tắt
Sử dụng chế phẩm vi khuẩn Bacillus subtilis thủy phân phụ phẩm cá tra để
làm phân bón sinh học cho rau là mục tiêu chính của đề tài nghiên cứu.
Qui trình nghiên cứu gồm 3 thí nghiệm:
- Thí nghiệm thăm dò nhằm mục đích tìm kết quả sơ bộ để bố trí thí nghiệm
chính thức.
- Bố trí thí nghiệm thừa số 3 nhân tố, mỗi nhân tố có 3 mức độ đối với chế
phẩm vi khuẩn Bacillus subtilis, muối và pH để có dịch đạm thủy phân đạt hàm
lượng đạm amin cao, đạm amoniac thấp.
- Sử dụng dịch đạm thủy phân dạng lỏng và dạng viên bón cho cây hẹ, để
đánh giá năng suất và hàm lượng nitrate so với kiểu bón phân của nông dân và một
số loại phân bón khác.
Qua kết quả nghiên cứu chúng tôi kết luận sau:
- Tỷ lệ tối ưu giữa các thành phần bổ sung chế phẩm vi khuẩn Bacillus

subtilis là 1,4%, muối 7% và pH = 5,2 cho thấy mật số vi khuẩn thủy phân protein
cao (log mật số là 9,2 tương đương với mật số 1,6 x 10
9
) và hàm lượng lượng đạm
amin đạt cao nhất (49,88g/kg chất khô), đạm amoniac thấp nhất (5,0g/kg chất khô)
vào ngày thủy phân thứ 10. Dịch đạm thủy phân này phù hợp để làm phân bón.
- Cây hẹ đạt năng suất cao (2,61kg rau tươi /1,0m
2
) và hàm lượng nitrate
thấp (281,95mg/kg rau tươi) ở nghiệm thức bón dịch đạm thủy phân dạng lỏng,
(2,54 kg rau tươi/1,0m
2
) và hàm lượng nitrate (268,36mg/kg rau tươi) ở nghiệm
thức bón dịch đạm thủy phân dạng viên, đạt tiêu chuẩn rau an toàn (<300mg/kg rau
tươi).
Từ khóa : Dịch đạm thủy phân, vi khuẩn thủy phân protein, Bacillus subtilis, đạm
amin, đạm amoniac, Allium tuberosum.
ii
ABSTRACT
Using of the Bacillus subtilis hydrolysic the by-prduct of Pangasius
hypophthalmus processing to produce bio-fertilizer for the safety vegetables, which
is the main object of this research.
The research includes three experiments:
-The experiment to survey aims to search for the general result in order to
set up the main experiment later.
- The main experiment is factor experiment design, three factors and each
factor has three levels, duplicate replication ( Bacillus subtilis, salt, and pH ) so
that we can obtain a hydrolysed protein solution with high quantity in amino-acid
nitrogen and low level in ammonium nitrogen
- Using the hydrolysed protein solution in liquid and solid states for

fertilizing on the Allium tuberosum in order to evaluate the biomass productivity
and nitrate content (NO
3
-
) comparison with some other types of fertilizer (three are
four chemical fertilizer treatments) and the common fertilizer applied by the
farmers.
Results:
The optimal ratio of Bacillus subtilis (1,4%), salt (7%) and pH (5,2).
Showed that the population of proteolytic bacteria is highest (log of 1,6 x 10
9
cfu/ml is 9,2) and highest amino-acid nitrogen (49,88g/kg of solid), lowest quantity
of ammonium nitrogen (5,0g/kg of solid) after ten days of hydrolysis. This
hydrolysed protein solution is suitable to produce fertilizer.
The Allium teberosum has high biomass productivity (2,61kg of raw
vegetables/1,0m
2
) and the raw nitrate content ( 281,95mg/ kg of raw vegetable) on
the experiment with hydrolysed protein solution; the high biomass productivity
(2,54kg fresh/1,0m
2
) on the experiment with hydrolysed protein pellets (268,36mg/
kg fresh biomass) and the low nitrate content. The regetabes are safety because of
the nitrate contents are lower than the standards of safety regetabes (<300mg/kg of
fresh).
Keywords: hydrolysed protein solution, Bacillus subtilis, amino-acid nitrogen,
ammonium nitrogen, Allium tuberosum
iii
Mục lục
Nội dung…………………………………………………………………………

..Trang
Lời cảm ơn..................................................................................................................i
Tóm tắt..................................................................................................................... iii
Mục lục.....................................................................................................................iv
Danh sách bảng.................................................................................................... ..viii
Danh sách hình......................................................................................................... ix
Chương 1 Giới thiệu................................................................................................ 1
1. Đặt vấn đề.............................................................................................................. 1
2. Mục tiêu nghiên cứu.............................................................................................. 2
3. Nội dung nghiên cứu..............................................................................................2
Chương 2 Lược khảo tài liệu.................................................................................. 3
1. Một số nghiên cứu về phụ phẩm cá trong và ngoài nước......................................3
2. Giới thiệu phụ phẩm cá tra.................................................................................... 3
3. Thành phần hóa học của cá....................................................................................3
4. Enzyme protease từ vi sinh vật..............................................................................4
5. Vi khuẩn Bacillus subtilis......................................................................................4
6. Muối.......................................................................................................................5
6.1. Tác dụng phòng thối của muối........................................................................... 5
6.2. Ảnh hưởng của các thành phần khác trong muối............................................... 6
7. Quá trình amôn hóa protein................................................................................... 6
8. Quá trình thủy phân của cá.................................................................................... 6
8.1. Sự tham gia của vi sinh vật trong quá trình phân giải........................................ 7
8.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân cá..............................................7
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
8.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ...................................................................................7
8.2.2. Ảnh hưởng của pH...........................................................................................7
8.2.3. Ảnh hưởng của vi khuẩn..................................................................................7
8.2.4. Ảnh hưởng của muối....................................................................................... 8

8.2.5. Ảnh hưởng của nước........................................................................................8
8.2.6. Ảnh hưởng của diện tích tiếp xúc....................................................................9
8.2.7. Ảnh hưởng của thời gian thủy phân.................................................................9
iv
8.2.8. Ảnh hưởng của bản thân nguyên liệu.............................................................. 9
9. Cây rau hẹ…………….......................................................................................... 9
9.1.Phân loại………………………………………….............................................. 9
9.2. Đặc điểm sinh học ……………......................................................................... 9
9.3. Công dụng cây hẹ……………......................................................................... 10
10. Phân sinh học ……………................................................................................10
10.1. Phân loại phân sinh học ……………............................................................. 10
11. Lợi ích của phân hữu cơ ……………............................................................... 11
11.1. Bón phân là biện pháp cải thiện môi trường đất…………….........................11
11.2. Ảnh hưởng của phân bón đến chất lượng nông phẩm ……………............... 12
11.3. Lợi ích của phân hữu cơ trong trồng trọt ……………...................................13
11.4. Than bùn …………….................................................................................... 14
Chương 3 Phương tiện và phương pháp nghiên cứu..........................................15
1. Phương tiện nghiên cứu....................................................................................... 15
1.1. Địa điểm............................................................................................................15
1.2. Nguyên liệu.......................................................................................................15
1.3. Dụng cụ và hóa chất......................................................................................... 16
1.3.1. Dụng cụ..........................................................................................................16
1.3.2. Hóa chất......................................................................................................... 16
1.3.3. Phân bón........................................................................................................ 17
1.3.4. Mẫu vật.......................................................................................................... 17
2. Phương pháp nghiên cứu..................................................................................... 17
2.1. Qui trình sản xuất dự kiến.................................................................................17
2.2. Bố trí thí nghiệm 1............................................................................................18
2.3. Kết quả thí nghiệm 1.........................................................................................19
2.4. Bố trí thí nghiệm 2............................................................................................19

2.5. Cách lấy mẫu.................................................................................................... 20
2.6. Các phương pháp phân tích kiểm nghiệm hóa lý............................................. 20
2.7. Các phương pháp phân tích vi sinh vật.............................................................21
3. Thử nghiệm phân trên cây hẹ.............................................................................. 23
3.1. Chuẩn bị thí nghiệm..........................................................................................23
3.2. Phân bón lá HVP 601S super bội thu vàng.......................................................24
3.3. Phân bón HVP dạng viên..................................................................................24
3.4. Phân bón lá dịch thủy phân...............................................................................24
3.5. Phân bón dạng viên dịch thủy phân..................................................................24
v
3.6. Các loại phân khác............................................................................................24
3.7. Bố trí thí nghiệm 3............................................................................................25
3.8. Cách tiến hành.................................................................................................. 25
3.9 Cánh trồng rau hẹ...............................................................................................26
3.10. Chăm sóc........................................................................................................ 26
3.11. Đo chiều cao cây rau hẹ..................................................................................26
3.12. Các chỉ tiêu theo dõi....................................................................................... 26
Chương 4 Kết Quả và Thảo Luận........................................................................27
1. Thành phần hóa học của nguyên liệu.................................................................. 27
2. Kết quả đếm mật số vi sinh vật các nghiệm thức theo thời gian......................... 27
2.1. Ảnh hưởng của muối đến mật số vi khuẩn thủy phân protein trong dịch thủy
phân theo thời gian.................................................................................................. 27
2.2. Ảnh hưởng của pH đến mật số vi khuẩn thủy phân protein trong dịch thủy
phân theo thời gian.................................................................................................. 28
2.3. Ảnh hưởng của vi khuẩn bổ sung đến mật số vi khuẩn thủy phân protein trong
dịch thủy phân theo thời gian.................................................................................. 29
2.4. Kết quả ảnh hưởng tương tác giữa tỷ lệ vi khuẩn, muối và pH dịch thủy phân
đến mật số vi khuẩn thủy phân protein trong dịch thủy phân..................................30
2.5. Kết quả ảnh hưởng tương tác giữa tỷ lệ vi khuẩn, muối và pH dịch thủy phân
đến mật số vi khuẩn hiếu khí trong dịch thủy phân.................................................30

3. Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến lượng đạm amin trong dịch thủy
phân theo thời gian.................................................................................................. 31
3.1. Ảnh hưởng của muối đến lượng đạm amin trong dịch thủy phân theo thời gian
................................................................................................................................. 31
3.2. Ảnh hưởng của pH đến lượng đạm amin trong dịch thủy phân theo thời
gian......................................................................................................................... .33
3.3. Ảnh hưởng của vi khuẩn đến lượng đạm amin trong dịch thủy phân theo thời
gian.......................................................................................................................... 33
3.4. Kết quả ảnh hưởng tương tác giữa tỷ lệ vi khuẩn , muối và pH dịch thủy phân
đến hàm lượng đạm amin (g/kg chất khô) trong dịch thủy phân.............................34
4. Kết quả khảo sát ảnh hưởng tương tác giữa tỷ lệ vi khuẩn, muối và pH dịch thủy
phân đến hàm lượng đạm amoniac (g/kg chất khô) trong dịch thủy phân ở ngày
thủy phân thứ 10 ..................................................................................................... 35
5. Ảnh hưởng của phân bón lên chiều cao cây rau hẹ............................................. 36
6. Ảnh hưởng của phân bón lên trọng lượng tươi cây rau hẹ sau khi thu hoạch..... 36
7. Hàm lượng nitrat trong cây rau hẹ.......................................................................39
8. Hiệu quả kinh tế sử dụng các loại phân khác bón cây hẹ ................................... 39
vi
Chương 5 Kết luận và đề nghị.............................................................................. 43
1. Kết luận................................................................................................................41
2. Đề nghị.................................................................................................................42
Tài liệu tham khảo................................................................................................... 43
Phụ chương A.........................................................................................................xiii
Phụ chương B......................................................................................................... xxi
Phụ chương C..................................................................................................... xxxiv
vii
Danh sách bảng
Bảng 1: Một số phân bón nguồn gốc động vật……………………………………11
Bảng 2: Mức giới hạn tối đa cho phép hàm lượng Nitrat (mg/kg tươi) trong đơn vị
sản phẩm tươi. .........................................................................................................13

Bảng 3: Thành phần lý hóa than bùn.......................................................................14
Bảng 4: Tỷ lệ các thành phần có trong nguyên liệu phụ phẩm cá tra xử lí
nhiệt(%)...................................................................................................................15
Bảng 5: Thành phần hóa học của hỗn hợp phụ phẩm cá tra và nước đã tách xương
và tạp chất (%)......................................................................................................... 26
Bảng 6: Trung bình mật số vi khuẩn thủy phân protein ở các nghiệm thức theo thời
gian thủy phân..........................................................................................................27
Bảng 7: Trung bình mật số vi khuẩn thủy phân protein ở các nghiệm thức theo thời
gian thủy phân..........................................................................................................28
Bảng 8: Trung bình mật số vi khuẩn thủy phân protein ở các nghiệm thức theo thời
gian thủy phân..........................................................................................................29
Bảng 9: Hàm lượng đạm amin (g/kg chất khô) trong dịch thủy phân chịu tác động
bởi muối theo thời gian...........................................................................................32
Bảng 10: Hàm lượng đạm amin (g/kg chất khô) trong dịch thủy phân chịu tác động
bởi pH theo thời gian .............................................................................................. 32
Bảng 11: Hàm lượng đạm amin (g/kg chất khô) trong dịch thủy phân chịu tác động
bởi vi khuẩn theo thời gian...................................................................................... 33
Bảng 12: Ảnh hưởng phân bón lên chiều cao của rau hẹ với các loại phân bón khác
nhau .........................................................................................................................36
Bảng 13: Ảnh hưởng của phân bón lên trọng lượng tươi của rau hẹ sau thu hoạch
so với các loại phân khác (cm) ............................................................................... 37
Bảng 14: Ảnh hưởng của bón phân đến hàm lượng Nitrate trên cây hẹ (mg/ kg
tươi) .........................................................................................................................39
viii
Danh sách hình
Hình 1: Phụ phẩm cá tra đã được xử lí nhiệt và tách béo.......................................16
Hình 2: Chế phẩm vi khuẩn Bacillus subtilis..........................................................16
Hình 3: Quy trình sản xuất dự kiến ........................................................................17
Hình 4: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1............................................................................18
Hình 5: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2............................................................................20

Hình 6: Dãy số pha loãng theo số thập phân ..........................................................22
Hình 7: Phương pháp đếm vi sinh vật trên đĩa petri................................................23
Hình 8: Chuẩn bị đất trồng hẹ..................................................................................23
Hình 9: Hẹ mới trồng...............................................................................................23
Hình 10: Phân bón lá dịch đạm thủy phân...............................................................23
Hình 11: Phân bón lá HVP 601S bội thu vàng……...........................…………….23
Hình 12 : Phân bón dạng viên dịch đạm thủy phân ............………………………24
Hình 13 : Phân bón HVP Organic…...……………………………...…………….24
Hình 14 : Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hưởng phân đến phát triển cây hẹ .….........25
Hình 15: Đồ thị mặt đáp ứng mật số vi khuẩn thủy phân theo vi khuẩn ( X) và pH
( Y) và muối ở mức 7%...........................................................................................30
Hình 16: Đồ thị đường mức mật số vi khuẩn thủy phân theo vi khuẩn ( X) và pH
( Y) và muối ở mức 7%...........................................................................................30
Hình 17: Đồ thị mặt đáp ứng mật số vi khuẩn hiếu khí theo pH(X) và muối ( X) vi
khuẩn 1,5%..............................................................................................................31
Hình 18: Đồ thị đường mức mật số vi khuẩn hiếu khí theo pH(X) và muối ( X) vi
khuẩn 1,5%.............................................................................................................31
Hình 19: Đồ thị mặt đáp ứng đạm amin theo pH (X), vi khuẩn (Y) và muối ở mức
bổ sung 7 %.............................................................................................................34
Hình 20: Đồ thị đường mức đạm amin theo pH (X), vi khuẩn (Y) và muối ở mức
bổ sung 7 %.............................................................................................................34
Hình 21: Đồ thị mặt đáp ứng đạm ammoniac theo muối (X), vi khuẩn (Y) và
pH(5,2)……………………………………………...……………………………..35
Hình 22: Đồ thị đường mức đạm ammoniac theo muối (X), vi khuẩn (Y) và
pH(5,2)……………………………………..……………………………………...35
ix
Hình 23: Sản phẩm cây hẹ sau khi thu hoạch……….………………………...…..41
x
CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU

1. Đặt vấn đề
Theo hiệp hội thủy sản Việt Nam (VASEP) ở Đồng Bằng Sông Cửu Long hiện
có trên 70 nhà máy chế biến mặt hàng fillet cá tra trong năm 2006, với 800.000 tấn cá
nguyên liệu được đưa vào chế biến, các nhà máy chỉ thu được chưa đầy 300.000 tấn
fillet và thải ra hơn 500.000 tấn phụ phẩm. Năm 2007, nếu sản lượng cá nguyên liệu đạt
1.000.000 tấn thì các nhà máy chế biến phải thải ra thị trường hơn 600.000 tấn phụ
phẩm cá tra. Với nguồn phụ phẩm hàng trăm tấn như vậy nếu không có cách giải quyết
ổn thỏa số lượng phụ phẩm khổng lồ của các doanh nghiệp chế biến thì chẳn mấy chốc
cả Đồng Bằng Sông Cửu Long sẽ bị ô nhiễm nghiêm trọng. Thực tế khoảng 5 năm trở
lại đây phụ phẩm cá tra (đầu, xương sống, ruột, kỳ vi…) được tận dụng tối đa chế biến
thành thức ăn công nghiệp phục vụ chăn nuôi sau khi đã nấu lấy mỡ. Bong bóng cá bán
cho những đại lý chuyên thu mua sấy khô cung cấp cho các nhà hàng nấu súp. Bao tử cá
làm sạch bán cho các quán ăn đặc sản. Da cá xuất khẩu sang châu Âu phục vụ công
nghiệp dược phẩm, mỹ phẩm. Riêng mỡ cá chiếm từ 15 – 20% trọng lượng được các cơ
sở chế biến nấu thành mỡ nước cung ứng cho thị trường (Lê Hùng Anh, 2007).
Từ thực tế nguồn phụ phẩm cá tra dồi dào có quanh năm việc xử lí phụ phẩm cá
tra hiệu quả và thân thiện với môi trường càng trở nên cần thiết. Do đó, việc xử lí nguồn
phụ phẩm này bằng biện pháp sinh học là một lựa chọn hàng đầu.
Trong đó, enzyme thủy phân là một lựa chọn có thể để thu hồi protein và được
nhận thấy sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm do tạo ra những sản phẩm có
nhiều công dụng và giá trị dinh dưỡng cao (Min-Tian Gao và cs, 2005).
Thật vậy, đã có một số nghiên cứu sử dụng enzyme protease từ vi khuẩn
Bacillus subtilis để thủy phân protein từ phụ phẩm cá như nghiên cứu của Nguyễn Thị
Nếp (2005), nghiên cứu của Đặng Thị Mộng Quyên (2006) và Trần Thị Xô (2006).
Tuy nhiên, enzyme thủy phân có bất lợi là giá thành cao do những yêu cầu trong
việc xử lí nguyên liệu trước khi chế biến, sản xuất enzyme và thu hồi enzyme (Min-Tian
Gao và cs, 2005).
Từ quan điểm kinh tế trên, dịch đạm được sản xuất bởi enzyme thủy phân không
phù hợp cho việc sản xuất dịch đạm với giá thành thấp từ nguồn phụ phẩm cá tra để ứng
dụng vào nhiều lĩnh vực sau này.

Được biết năm 2007, công ty Cổ phần xuất nhập khẩu thủy sản An Giang
(Agifish) sẽ chính thức đưa vào hoạt động khu liên hợp sản xuất phụ phẩm cá tra, ba sa
tại khu công nghiệp Bình Hòa (huyện Châu Thành - An Giang). Mỡ cá chế biến thành
keo dùng trong công nghiệp, mỡ dùng trong sản xuất dược phẩm, dầu sinh học, bột cá
surimi và bột nêm (An Giang, 2006).
Từ thực tế trên nhằm tận dụng và đa dạng hóa sản phẩm chế biến từ nguồn phụ
phẩm cá tra (Pangasius hypophthalmus) của các nhà máy chế biến thủy sản An Giang
ngoài các sản phẩm như: bột cá, chế biến dầu sinh học…chúng ta cũng có thể thủy phân
phụ phẩm này tạo dịch đạm (protein hydrolysate) theo phương pháp sinh học. Bằng
cách sử dụng trực tiếp enzyme protease từ vi khuẩn Bacillus subtilis với nhiều ưu điểm
là có thể tạo ra một lượng protease lớn từ một lượng chế phẩm vi khuẩn nhỏ, bằng cách
tạo điều kiện thích hợp cho vi khuẩn Bacillus subtilis gia tăng về mật số để tăng lượng
1
protease sinh ra, đồng thời sử dụng enzyme protease trực tiếp không cần phải qua khâu
tinh sạch enzyme góp phần giảm chi phí sản xuất dịch đạm. Trên cơ sở những kết quả
nghiên cứu protease của Bacillus subtilis, kết quả thí nghiệm thăm dò thủy phân phụ
phẩm cá tra bằng vi khuẩn Bacillus subtilis cho hiệu suất thủy phân tương đối cao.
Ngoài ra còn đáp ứng nhu cầu chuyển dịch cơ cấu cây trồng theo hướng sản xuất
sạch, an toàn cho người tiêu dùng thì phải sử dụng phân hữu cơ sinh học, đồng thời
nâng cao vai trò ứng dụng công nghệ sinh học trong sản xuất. Đề tài " Thủy phân phụ
phẩm cá tra bằng vi khuẩn Bacillus subtilis làm phân bón cho cây hẹ " là rất cần
thiết, không những giúp cho các nhà máy đông lạnh thủy sản chế biến phụ phẩm cá tra
khắc phục được những trở ngại trong việc hạn chế sự tổn thất hàm lượng đạm thải ra
ngoài gây ô nhiễm môi trường, đồng thời giúp cho nhà máy tạo ra sản phẩm mới bổ
sung nguồn thu cho nhà máy. Từ đó, có thể mở rộng ứng dụng thực tế phân bón hữu cơ
sinh học cho nông dân trồng rau.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Thủy phân protein cá trong điều kiện tốt nhất với sự tham gia của vi khuẩn
Bacillus subtilis.
Thử nghiệm công thức phối chế phân hữu cơ sinh học bón cho hẹ dưới dạng

lỏng và viên.
3. Nội dung nghiên cứu
Ứng dụng vi khuẩn Bacillus subtilis để thủy phân phụ phẩm cá tra.
Khảo sát các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân của vi khuẩn như pH,
nồng độ muối cần thiết cho quá trình thủy phân.
Xây dựng qui trình thủy phân phụ phẩm cá tra có thể áp dụng trong sản xuất
dịch đạm amin cao phục vụ cho sản xuất phân hữu cơ giàu đạm.
Tìm công thức phối chế phân hữu cơ và thử nghiệm hiệu quả sử dụng phân hữu
cơ trên cây hẹ.
2
CHƯƠNG 2
LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
1. Một số nghiên cứu về phụ phẩm cá trong và ngoài nước
Ở nước ta đã có một số công trình công bố về việc sử dụng protease từ vi khuẩn
Bacillus subtilis để thủy phân protein của phụ phẩm cá.
Theo Nguyễn Thị Nếp (2005) tỷ lệ enzyme protease từ Bacillus subtilis S5 sử
dụng để thủy phân với cơ chất là phụ phẩm đầu xương cá tra đạt hiệu quả cao là 2,5 ÷ 3
%, nhiệt độ thủy phân thích hợp là 50
0
C, pH = 8,0 và trong thời gian là 10 giờ, hiệu
suất thủy phân cao nhất là 25,68%.
Theo Đặng Thị Mộng Quyên (2006) và Trần Thị Xô (2006) để thủy phân cá
phèn, cá ngân dạng cá phế liệu (substandard fish) thu được sau công đoạn fillet của nhà
máy chế biến thủy sản đông lạnh số 10 – Thành phố Đà Nẵng bằng phương pháp thủy
phân kết hợp, thủy phân bằng enzyme trước, thủy phân bằng acid sau. Trong đó, sử
dụng chế phẩm enzyme protease từ vi khuẩn Bacillus subtilis C
10
do Đại học Bách Khoa
Đà Nẵng cung cấp (chủng vi khuẩn này đã được xác định đặc tính và định tên tại Bỉ).
Kết quả với điều kiện thủy phân bằng enzyme: tỷ lệ muối 3%, tỷ lệ dịch chiết enzyme

20% (dạng lỏng), tỷ lệ nước 30%, nhiệt độ 50
0
C, điều kiện thủy phân bằng acid: tỷ lệ
muối 3%, nhiệt độ thủy phân 90
0
C, thể tích HCl 7N là 20%, trung hòa bằng Na
2
CO
3
20% cho hiệu quả thủy phân cao. Dịch đạm thu được có hàm lượng đạm tổng số 39g/l,
đạm amin 21,6 g/l, đạm amoniac 3,95g/l.
Theo Min-Tian Gao và cs (2005) thủy phân phụ phẩm cá gồm đầu và xương cá
đã được xử lí sơ bộ với nước ở 121
0
C trong 20 phút bằng dung dịch acid được pha loãng
và pH dịch thủy phân được điều chỉnh về 1,0. Bằng cách này, thu được nguồn đạm dùng
cho lên men sản xuất acid lactic với giá thành thấp và làm tăng hiệu suất sản xuất acid
lactic gần 22% so với việc dùng dịch chiết nấm men.
2. Giới thiệu phụ phẩm cá tra
Cá tra sau khi fillet lấy phần thịt chế biến, còn lại đầu, xương, nội tạng, một
phần mỡ cá và thịt vụn. Phần phụ phẩm còn lại này thường có hàm lượng béo khá lớn,
thường dễ phân hủy và tạo mùi ôi rất khó chịu. Do đó, việc loại chất béo thường được
xem là giải pháp đầu tiên nhưng rất khó. Theo Nguyễn Đức Lượng (2003) chất béo
thường được loại theo phương pháp xà phòng hóa, bằng cách cho các phần loại bỏ của
con cá vào NaOH khoảng 1 giờ để loại dịch ra, tiếp tục rửa nhiều lần để đưa đến pH
trung tính.
3. Thành phần hóa học của cá
Thành phần hóa học của cơ thịt cá gồm có nước, protein, lipid, glucid, muối vô
cơ, vitamin, enzyme, hormone.
Với thành phần hóa học của da cá: nước 60 ÷ 70%, một ít chất vô cơ còn chủ

yếu là protein và chất béo. Protein của da cá chủ yếu là collagen, elastin, keratin, rutin,
globulin và albulmin. Công dụng của da cá chủ yếu là nấu keo, loại da dày như cá voi,
cá nhám dùng trong công nghiệp thuộc da.
Thành phần hóa học của vây cá: tương tự như xương sụn, protein trong vây cá
chủ yếu là chondromucoid, collagen, chondroalbumin, đối với vây cá sau khi chế biến
các chất tan phân ly thành arginin, histidin và lysine chiếm 1/3 tổng lượng acid amin.
3
Thường lấy vây đuôi, bụng, ngực của một số loài cá nhám để đem chế biến thành sản
phẩm vây cá.
Thành phần hóa học của xương cá: xương cá được chia làm hai nhóm, đó là
xương cứng và xương sụn.
Xương sụn: thành phần chủ yếu là protein phức tạp, keo và albumin; chất vô cơ
nhiều nhất là Na, Ca, K, Mg, Fe…Các acid amin cấu tạo thành protein trong xương sụn
chủ yếu là acid amin tính bazơ như arginin, histidin, lysin…
Xương cứng: lượng chất hữu cơ và vô cơ tương đương, muối vô cơ chủ yếu là
Ca
3
(PO
4
)
2
ngoài ra còn có CaCO
3
, Ca(OH)
2
, So với xương động vật trên cạn thì trong
xương cá có nhiều phosphat canxi và ít carbonat canxi còn xương động vật trên cạn thì
ngược lại.
Thành phần hóa học của bong bóng cá: chủ yếu là collagen, dùng để nấu keo
hoặc phơi khô làm dược phẩm (Viện Cisdoma, 2005).

4. Enzyme protease từ vi sinh vật
Protease là nhóm enzyme thủy phân các liên kết peptid (- CO – NH - ) trong
phân tử protein hoặc các polypeptid. Protease từ vi sinh vật có ưu điểm là hoạt động
được trong khoảng pH khá rộng, chúng tổng hợp được cả hai loại enzyme endo và exo –
peptidase, do vậy thủy phân được đến 80% liên kết peptid của protein. Protease của vi
khuẩn hoạt động vùng pH hẹp hơn (pH = 7,0 ÷ 8,0) so với nấm mốc (pH = 2,0 ÷ 11,0).
Trong công nghiệp protease có thể thu từ các nguồn:
Nấm mốc: Aspergillus oryzae, A. flavus, A. terricola, A. sojae, A. fumigatus, A.
niger, A. usamii, A. awamori, Rhizopus.
Vi khuẩn: Bacillus subtilis, B. mesentericus, B. circulans, B. thermophilus.
Từ xạ khuẩn: Actinomyces griseus, A. fradiae, A. rimosus (Đồng Thị Thanh Thu,
2003).
Dựa vào pH hoạt động người ta chia protease làm ba loại: loại acid hoạt động ở
vùng pH = 2,5 ÷ 3,0; loại trung tính hoạt động ở pH = 6,0 ÷ 7,5 và loại kiềm hoạt động
trong khoảng pH = 8,0 ÷ 11,0 (Lương Đức Phẩm và Hồ Sưởng, 1978 ).
5. Vi khuẩn Bacillus subtilis
Bacillus subtilis thuộc:
Giống: Bacillus
Loài: Bacillus subtilis
Là trực khuẩn Gram dương, sinh bào tử. Chiều ngang của bào tử không vượt quá
chiều ngang của tế bào vi khuẩn do đó khi có bào tử tế bào vi khuẩn không thay đổi
hình dạng. Thường thuộc loại hiếu khí hoặc kỵ khí không bắt buộc (Phạm Kim Tuyến,
2006 trích dẫn của Ehrenberg, 1835). Theo Nguyễn Xuân Thành và cs (2005) nồng độ
muối NaCl làm cho Bacillus subtilis ngừng phát triển là 10 ÷ 15%. Theo Nguyễn Đức
Lượng (2002) và Phạm Minh Tâm (2002), Bacillus subtilis có a
w
tối thiểu 0,95. Theo
Lương Đức Phẩm (1978) và Hồ Sưởng (1978) nhiệt độ sinh trưởng tối thích của vi
khuẩn Bacillus subtilis là 37
0

C, protease của Bacillus subtilis có vùng pH tác dụng
tương đối rộng.
4
6. Muối
Muối hạn chế sức hoạt động của enzyme thủy phân nhưng đồng thời muối cũng
giữ cho việc thủy phân tiến hành đều đặn, ngăn chặn sự phá hoại của vi khuẩn thối rữa
(Lương Hữu Đồng, 1975).
6.1. Tác dụng phòng thối của muối
Qua nhiều nghiên cứu khoa học, người ta thấy muối ít có tác dụng giết chết vi
khuẩn, mà có khả năng phòng thối là chủ yếu. Muối có tác dụng phòng thối vì :
Muối ăn thẩm thấu vào nguyên liệu làm cho nước thoát ra, vi khuẩn thiếu nước
không thể phát triển được.
NaCl hòa tan sẽ cho ion Cl
-
, do ion Cl
-
kết hợp với protein ở liên kết peptid làm
cho các enzyme thủy phân protein không còn khả năng phá vỡ protein để vi khuẩn lấy
chất dinh dưỡng để sinh sống. Cũng có thể do ion Cl
-
có độc tính làm cho vi khuẩn bị
trúng độc.
Nồng độ nước muối càng lớn thì áp suất thẩm thấu càng mạnh, vì vậy cũng có
thể làm rách màng tế bào của vi khuẩn, gây cho chúng sát thương.
Do có muối nên oxy ít hòa tan trong môi trường ướp muối vì vậy nhóm vi sinh
vật hiếu khí không có điều kiện phát triển.
Ngoài ra, trong môi trường nước muối quá trình tự thủy phân bị kiềm chế, sản
phẩm thủy phân được tạo ra ít, do đó làm cho vi khuẩn phát triển chậm. Nồng độ từ 4,4
% trở lên có thể làm ngừng sự phát triển của các loại vi khuẩn gây bệnh và nói chung
nồng độ nước muối đạt 10% thì có thể kiềm chế được sự phát triển của những vi khuẩn

thông thường. Tuy vậy, cũng có một số vi khuẩn gây thối rữa sống ở nồng độ muối 12
% vì vậy không phải là giới hạn tuyệt đối vì các loài vi khuẩn khác nhau có khả năng
chịu muối khác nhau. Phần lớn loại cầu khuẩn chịu muối mạnh hơn trực khuẩn, trong họ
trực khuẩn thì loại không gây bệnh chịu muối mạnh hơn loại gây bệnh. Khuẩn lên men,
lên mốc có khả năng chịu muối tương đối tốt.
Giới hạn phát triển của khuẩn lên men ở nồng độ muối 15% và của khuẩn lên
mốc là 20 ÷ 30%.
Ở nhiệt độ thấp nếu cho cá vào nước muối hay đem cá muối khô thì tác dụng
ướp muối nhanh hơn tác dụng thối rữa, còn ở nhiệt độ cao thì tác dụng thủy phân nhanh
hơn tác dụng thẩm thấu của muối, vì thế cá sẽ bị thối rữa.
Nồng độ của nước muối đạt đến 20% thì quá trình thủy phân của cá diễn ra rất
chậm. Nhưng cũng có loại vi khuẩn phát triển được trong nước muối bão hòa: loại đó
gọi là “vi khuẩn ưa muối”. Người ta chia nhóm vi khuẩn chịu mặn ra làm hai loại:
Vi khuẩn hiếu muối: là vi khuẩn có thể phát triển được ở trong dung dịch muối
đậm đặc còn ở trong môi trường ít muối thì khó phát triển.
Vi khuẩn chịu muối: là vi khuẩn ở môi trường nhiều hay ít muối đều phát triển
được.
Tất nhiên sự phân chia đó không phải là tuyệt đối. Vi khuẩn trong muối ăn chủ
yếu là hai loại trên. Nguồn gốc đem vi khuẩn đến là từ nước biển, sông và ruộng phơi
muối… (Nguyễn Trọng Cẩn và Đỗ Minh Phụng, 1990).
5
6.2. Ảnh hưởng của các thành phần khác trong muối
Trong muối ăn ngoài NaCl ra còn có các muối khác như CaCl
2
, MgCl
2
… các
muối này đều làm trở ngại tốc độ thẩm thấu của NaCl vào cơ thể cá, vì độ hòa tan của
chúng lớn hơn. Ngoài ảnh hưởng đó còn làm cho màu sắc, mùi vị và độ vững chắc của
sản phẩm kém đi. Thực nghiệm đã chứng minh dùng NaCl thuần khiết để muối cá thì

sản phẩm mềm mại hơi vàng và tiến hành khử muối cũng dễ dàng, nếu đem chế biến
với gia vị khác thì mùi vị cũng tương tự gần như cá tươi. Nhưng nếu trong muối ăn có
lẫn canxi, magiê với lượng rất ít (1%) cũng làm cho thịt cá biến trắng, cứng và có vị
đắng (Nguyễn Trọng Cẩn và Đỗ Minh Phụng, 1990).
7. Quá trình amôn hóa protein
Quá trình amôn hóa là quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ chứa nitơ và giải
phóng amoniac.
Quá trình amôn hóa protein (còn gọi là quá trình lên men thối) là quá trình thủy
phân protein thành NH
3
và một số sản phẩm trung gian khác với sự tham gia của nhiều
loài vi sinh vật hiếu khí và kỵ khí ở nhiệt độ tối ưu là 25 ÷ 30
0
C.
Muốn phân giải protein, vi sinh vật tiết ra enzyme protease ngoại bào làm
chuyển hóa protein thành các hợp chất có phân tử nhỏ hơn (các polypeptid, oligopeptid
và các acid amin). Một phần các acid amin này được vi sinh vật sử dụng trong quá trình
sinh tổng hợp protein của chúng, một phần khác được tiếp tục thủy phân theo những
con đường khác nhau để sinh ra NH
3,
H
2
S, CO
2
, indol (sản phẩm sinh ra khi acid amin
có vòng benzen bị thủy phân bởi vi sinh vật) và nhiều sản phẩm trung gian khác.
Ở điều kiện thoáng khí sự phân giải được tiến hành triệt để hơn ở điều kiện kỵ
khí, hầu hết carbon được chuyển thành CO
2
. Nhiều loại vi sinh vật khác nhau tham gia

vào quá trình amôn hóa trong tự nhiên. Đáng chú ý nhất là các loài sau đây:
Vi khuẩn: Bacillus mycoides, B. mesentericus, Bacillus subtilis, B. cereus, B.
megatherium, B. histolicus, Proteus vulgaris, Chromobacterium prodigiosum,
Pseudomonas fluorescens, P. aeruginosa, P. putrificans, Escherichia coli, Clostridium.
sporogenes, C. welchii…
Xạ khuẩn: Streptomyces griseus, S. rimosus, S. fradiae…
Nấm mốc: Aspergillus oryzae, A. flavus, A. terricola, A. niger, A. saitsi, A.
awamori, A. alliaceus, Penicilium. camemberti, Cephalothecium, Rhizopus, Mucor,
Gliocladium roseum (Trần Thanh Thủy, 1998).
8. Quá trình thủy phân của protein cá
Là quá trình tác dụng của hệ enzyme protease trong bản thân cá (nếu chưa nấu
chín) hoặc của vi sinh vật bên ngoài tác động vào thủy phân thịt cá từ dạng protein qua
các dạng trung gian như pepton, polypeptid, peptid và cuối cùng là acid amin.

Protein polype acid amin
Bên cạnh quá trình thủy phân protein là chủ yếu còn có sự thủy phân của đường
và chất béo…thành các acid hữu cơ, rượu…
Quá trình thủy phân protein trong thịt cá chủ yếu là do enzyme tác dụng nhưng
cũng có thể có sự tham gia của vi sinh vật. Những vi sinh vật hữu ích tiết ra protease
thúc đẩy cho quá trình thủy phân nhưng các vi sinh vật gây thối thì có tác dụng làm rữa
6
Enzyme
Enzyme
nát thịt cá có khi ở ngay giai đoạn đầu hay trong quá trình chế biến. Quá trình thủy phân
tiếp tục là quá trình thối rữa do vi sinh vật gây thối thủy phân acid amin thành các chất
cấp thấp như: indol, phenol và các loại acid có đạm và acid béo thủy phân thành H
2
S,
NH
3

, CO
2
, ….(Nguyễn Trọng Cẩn và Đỗ Minh Phụng,1990).
8.1. Sự tham gia của vi sinh vật trong quá trình phân giải
Vi sinh vật có mặt ngay từ đầu quá trình chế biến do nguyên liệu, dụng cụ mang
theo từ ngoài môi trường nhiễm vào, nhưng do nồng độ muối quá cao nên chúng không
hoạt động được. Ngay trong giai đoạn ngắn đầu tiên khi muối chưa kịp tác dụng có một
số vi sinh vật gây thối hoạt động. Khi độ mặn tăng dần lên đạt từ 12% trở lên thì các vi
khuẩn gây thối hầu như ngừng hoạt động và các vi khuẩn khác bị ức chế cao độ
(Nguyễn Trọng Cẩn và Đỗ Minh Phụng, 1990).
8.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân cá
8.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Nhiệt độ dưới 3
0
C làm ngừng quá trình sinh trưởng, phát triển của vi sinh vật
(Nguyễn Xuân Thành và cs, 2005).
Ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ thích hợp thì vi sinh vật bị kiềm chế mạnh hơn ở
nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ thích hợp, trừ loại hiếu nhiệt còn đại bộ phận trên 60
0
C đều
bị chết. Nhiệt độ hoạt động mạnh nhất của enzyme trong cá là từ 36 ÷ 40
0
C. Dưới 0
0
C
các enzyme và vi sinh vật bị kìm hãm không thể phát triển nhưng không chết. Từ 0 ÷ 40
0
C tác dụng phân giải của enzyme và vi sinh vật tăng tỉ lệ thuận với sự gia tăng của
nhiệt độ. Nhưng enzyme mang bản chất protein nên chúng không chịu được nhiệt độ
cao. Đa số enzyme ở trong cá đều mất hoạt tính ở nhiệt độ từ 70

0
C trở đi (Nguyễn
Trọng Cẩn, Đỗ Minh Phụng, 1990).
8.2.2. Ảnh hưởng của pH
Các giá trị pH (cực tiểu, tối ưu, cực đại) cần cho sinh trưởng và phát triển của vi
sinh vật tương ứng với các giá trị pH cần cho hoạt động của nhiều enzyme. Giới hạn pH
hoạt động của vi sinh vật nằm trong khoảng 4,0 ÷ 10. pH của môi trường còn tác động
sâu sắc lên các quá trình trao đổi chất. Màng tế bào chất của vi sinh vật tương đối ít
thấm đối với các ion H
+
và OH
-
, vì vậy dù pH của môi trường ngoài dao động trong giới
hạn rộng, nồng độ của chúng trong tế bào chất vẫn ổn định. Ảnh hưởng của pH môi
trường lên hoạt động của vi sinh vật phần lớn là do tác động qua lại giữa ion H
+
và các
enzyme chứa trong màng tế bào chất và tế bào (Bộ thủy sản, 2004).

pH ảnh hưởng rất lớn đến hoạt tính của vi khuẩn, do nó liên quan đến tương tác
giữa enzyme và cơ chất. Vi khuẩn rất nhạy cảm với sự thay đổi pH của môi trường. Mỗi
vi sinh vật chỉ có thể hoạt động được trong môi trường có pH giới hạn bởi pH thấp nhất
và pH cao nhất. Đồng thời vi sinh vật hoạt động mạnh nhất trong môi trường có pH tối
hảo. Phần lớn môi trường bên ngoài thiên nhiên có pH = 2,5 ÷ 9,0 và phần lớn vi sinh
vật có pH tối hảo trong khoảng này. Có rất ít vi sinh vật có thể sống trong môi trường có
pH nhỏ hơn 2,0 hoặc lớn hơn 10 (Phan Thiên Tùng, 2006 trích trong Nguyễn Hữu
Thanh và Nguyễn Thị Thanh Xuân, 2003).
8.2.3. Ảnh hưởng của vi khuẩn
Mật số vi khuẩn khác nhau sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất thủy phân. Mật số vi khuẩn
cao sẽ thúc đẩy tốc độ thủy phân cơ chất nhanh hơn. Khi mới đưa vào môi trường thủy

phân, đây là giai đoạn vi khuẩn làm quen với môi trường và chuẩn bị cho sự tăng
7
trưởng, hoạt động vượt bậc sau đó. Khi đã quen với môi trường mới, vi khuẩn bắt đầu
nhân mật số lên với tốc độ rất nhanh theo cấp số nhân. Đến một lúc nào đó mật số vi
khuẩn không tăng thêm mà giữ ổn định ở một mức trong thời gian nhất định (Phan
Thiên Tùng, 2006 trích trong Nguyễn Hữu Thanh và Nguyễn Thị Thanh Xuân, 2003).
8.2.4. Ảnh hưởng của muối
Khả năng ức chế vi sinh vật của NaCl phụ thuộc vào một loạt các yếu tố khác
nhau như pH, nhiệt độ, nồng độ NaCl, loài và số lượng, dạng thực phẩm, các muối khác
nhau và thời gian bảo quản (Nguyễn Đức Lượng và Phạm Minh Tâm, 2002).
Muối được sử dụng để khống chế hoạt động của vi sinh vật gây thối rữa, còn khả
năng chịu muối của enzyme thủy phân tốt hơn vi sinh vật cho nên trong phạm vi độ mặn
nhất định enzyme vẫn có tác dụng thủy phân protein, thậm chí trong môi trường muối
bão hòa enzyme vẫn hoạt động được nhưng tác dụng thủy phân rất chậm. Nồng độ muối
trên 10% các loài vi khuẩn gây thối rữa bình thường đều bị đình chỉ phát triển. Nhưng
trong điều kiện và hoàn cảnh nào đó, đặc biệt là nhiệt độ thuận lợi thì chúng vẫn có thể
phát triển được (Nguyễn Trọng Cẩn và Đỗ Minh Phụng, 1990).
Màng tế bào của vi sinh vật là một màng bán thấm, nồng độ các chất hòa tan
trong dung dịch mà vi sinh vật tồn tại quyết định áp suất thẩm thấu. Ở môi trường nồng
độ muối cao, môi trường ưu trương, nước trong tế bào vi sinh vật bị thấm ra ngoài, gây
teo nguyên sinh chất, tế bào bị khô sinh lí, kéo dài sẽ bị chết ( Nguyễn Xuân Thành và
cs, 2005).
Muối trung tính có ảnh hưởng hai mặt lên tính tan của protein: khi thêm một
lượng nhỏ muối có tác dụng làm tan đáng kể protein, kể cả protein khó tan hoặc hoàn
toàn không tan trong nước nguyên chất. Vì khi nồng độ muối cho vào thấp thì các ion
muối kết hợp với các ion của protein có tác dụng làm tăng tính có cực, đưa đến làm tăng
tính tan của protein. Khi cho nồng độ muối cao, đa số protein kết tủa do xảy ra sự cạnh
tranh dung môi giữa các phân tử muối và phân tử protein (Phan Thị Bích Trâm, 2003).
8.2.5. Ảnh hưởng của nước
Hoạt động sống của vi sinh vật đều liên quan đến nước, tỷ lệ nước trong tế bào

của vi sinh vật khá cao, nước trong vi khuẩn chiếm từ 75 ÷ 85%. Vi sinh vật cần nước ở
trạng thái tự do, do đó quá trình trao đổi chất nếu thiếu nước sẽ có hiện tượng loại nước
ra khỏi tế bào, làm cho tế bào có thể bị chết. Để vi sinh vật có thể tồn tại và phát triển,
thì a
w
từ 0,93 ÷ 0,99. Mặt khác, a
w
liên quan rất chặt với nồng độ muối trong môi
trường, như vậy nồng độ muối NaCl nằm trong khoảng 0,9 ÷ 15% phù hợp cho vi sinh
vật (Nguyễn Xuân Thành và cs, 2005).
Nước không những là môi trường để khuếch tán enzyme và cơ chất mà còn là
tác nhân tham gia vào phản ứng nữa. Nước không những có ảnh hưởng đến vận tốc mà
cả chiều hướng của phản ứng thủy phân bởi enzyme (Lê Ngọc Tú và cs, 2005).
Nước làm nồng độ muối giảm xuống, tạo điều kiện thích hợp cho enzyme hoạt
động và vi khuẩn phát triển nhanh chóng, enzyme protease chuyển protein thành các thể
trung gian pepton, polypeptid đến các dạng amino acid. Hệ enzyme protease hoạt động
mạnh trong điều kiện muối nhạt. Ngoài ra, nước còn làm cho nhiệt độ phân phối đều
khối cá, thịt cá mau nát (Lương Hữu Đồng, 1975).
Cho thêm nước là tạo môi trường lỏng giúp cho enzyme và vi sinh vật hoạt động
được dễ dàng, làm cho tế bào thịt cá chóng được thủy phân. Lượng nước cho vào nếu ít
quá thì tác dụng thủy phân của enzyme kém nhưng nếu nhiều quá thì không khống chế
8
được quá trình thối rữa. Lượng nước cho vào tùy thuộc vào đặc điểm của nguyên liệu,
thông thường từ 20 ÷ 30% có khi tới 40% so với cá (Nguyễn Trọng Cẩn và Đỗ Minh
Phụng, 1990).
8.2.6. Ảnh hưởng của diện tích tiếp xúc
Trong quá trình thủy phân yếu tố quan trọng thúc đẩy quá trình thủy phân là diện
tích tiếp xúc. Để tạo điều kiện tốt hơn cho sự thủy phân của enzyme làm tăng khả năng
tiếp xúc giữa enzyme và cơ chất, muốn vậy phải làm nhỏ kích thước cơ chất trước khi
thủy phân (Phan Thiên Tùng, 2006 trích trong Nguyễn Thị Xuân Dung, 2005).

8.2.7. Ảnh hưởng của thời gian thủy phân
Theo một số nghiên cứu thì mức độ thủy phân tăng vọt trong thời gian đầu của
phản ứng, sau đó tốc độ phản ứng chậm lại. Thời gian dài hơn và sử dụng lượng vi
khuẩn lớn hơn thì mức độ thủy phân cao hơn (Phan Thiên Tùng, 2006 trích trong
Nguyễn Thị Xuân Dung, 2005).
8.2.8. Ảnh hưởng của bản thân nguyên liệu
Thủy phân hai loại cá gồm cá béo và cá không béo có nhiều mỡ và không mỡ
bằng enzyme thủy phân là papain được bổ sung 5% so với lượng cá. Kết quả là các loại
cá không hoặc ít béo đã cho hàm lượng protein trong nước bổi cao hơn so với cá có mỡ
và khi chế biến thì mỡ thường nổi lên trên nên làm cho sản phẩm có mùi ôi khét
(Nguyễn Đình Khôi, 2003 trích trong Mackie, 1982).
9.Cây hẹ
9.1. Phân loại
Cây hẹ còn có tên gọi khác là nén tàu, cửu thái, cửu thái tử, khởi dương thảo, phi tử,
phác các ngàn (Thái) và nhiều tên gọi khác. Tên khoa học là Allium odorum L hay
Allium chinense.
Loại được nuôi trồng còn có danh pháp là Allium tuberosum Rox, trong khi loài mọc
hoang có tên gọi là Allium romosum L thuộc:
Giới (Kinhdong): Plantae; Ngành (Division): Magnoliophyta; Lớp (Class):
Liliopsida; Bộ (Ordo): Asparagales; Họ (Familia): Alliaceae; Phân họ (Subfamilia):
Alliodeae; Giống (Genus): Allium
9.2. Đặc điểm sinh học
Cây hẹ là loài thân thảo, cây giống như loài cỏ, cây hằng năm, có chiều cao từ 20–50
cm, tùy theo giống, đất trồng và kỹ thuật canh tác.
Lá cây hẹ hẹp, hình bản dẹp, dài, bản lá hẹp, nhưng dày. Cây hẹ thường có từ 4-5 lá,
dài từ 20– 40cm, rộng từ 5–10mm, đầu lá nhọn.
Giò cây hẹ nhỏ hơn giò cây hành, mọc thành túm và có rất nhiều rễ con.
Trong cây hẹ, thân và lá chiếm 60 – 70% khối lượng cây. Lá cây hẹ có vị cay nồng,
hơi chua, mùi hăng, tính ấm. Trong lá có chứa sulfuride và glucoside, nước chiếm
khoảng 93% khối lượng tươi (Mai Văn Quyền và cs., 2001 và Nguyễn Thị Hường,

2004).
Phân tích thành phân hóa học của cây hẹ còn có các chất sulfua, saponine, odorine và
chất đắng (Nguyễn Thị Hường, 2004).
9
9.3. Công dụng của cây hẹ
Cây hẹ dùng làm thức ăn dạng rau.
Cây hẹ dùng làm thuốc: Tác dụng làm thuốc tốt nhất của cây hẹ là ăn sống hay dùng
nước ép tươi để uống có hiệu quả hơn khi nấu chín hoặc sắc thành nước uống. Dùng cây
hẹ tươi để trị bệnh có tác dụng tương đương với dùng tỏi sống hay dịch tỏi ép (Đỗ Tất
Lợi, 1987, trích từ Mai Văn Quyền và cs., 2001).
Cây hẹ trong Đông y được gọi là “ Khởi dương dược” có công hiệu bổ thận, trợ
dương, cố tinh và ấm khớp hông, đầu gối, thường được dùng trị chứng liệt dương, di
tinh, phóng tinh sớm…Theo sách Lễ Ký, củ hẹ trị chứng di mộng tinh (Phó Đức Thuần,
2006).
Người ta còn phát hiện trong hạt hẹ có chất ankaloic và soponine có tác dụng trị ho,
trị tiêu chảy, trị cảm cúm, đầy hơi (Đỗ Tất Lợi, 1978, trích từ Mai Văn Quyền và cs,
2001).
Theo Tây y, Cây hẹ có tác dụng làm tăng tính nhạy cảm với insuline, làm giảm
đường huyết, giảm mỡ máu, ngăn ngừa xơ vữa động mạch và bảo vệ tuyến tụy. Chất
odorine trong loại hẹ này là một chất kháng sinh mạnh giúp chống tụ huyết cầu và các
vi khuẩn khác (Phó Đức Thuần, 2006).
Trong Cây hẹ (cũng như các loài thuộc họ Alliaceae) còn có chất allylic sulfides,
chúng có tác dụng chống các mầm ung thư và các khối u, làm giảm nguy cơ bệnh u thư
kết tràng colon, dạ dày và các loại u thư khác. Ngăn ngừa các bệnh tim mạch. Chúng
giúp cơ thể thanh lọc độc tố, giúp tế bào nhận diện, phá hủy và thải hồi các chất độc
trong cơ thể. Các độc tố này do nguồn thức ăn (các chất phân bón, hóa chất trong thuốc
bảo vệ thực vật, chất thải thẩm thấu, kim loại nặng… tồn dư trong nông phẩm), do nước
uống, do khói thuốc và do không khí ô nhiễm (Tâm Diệu và Tâm Linh, 2001).
10. Phân sinh học
10.1. Phân loại Phân sinh học (thường có ba loại)

- Phân sinh học đặc hiệu (phân hữu cơ): Loại phân này là chế phẩm vi sinh vật được
sản xuất từ một loài vi sinh vật đặc hiệu. Loài vi sinh vật này chỉ tham gia chuyển hóa
một loại cơ chất. Loại phân này chỉ dùng cho mục đích nhất định.
- Phân sinh học hỗn hợp: Là loại phân được sản xuất từ nhiều loài vi sinh vật có khả
năng sống cộng sinh và tham gia chuyển hóa nhiều loại cơ chất khác nhau. Khi bón loại
phân này xuống đất, tất cả vi sinh vật trong chế phẩm đều có khả năng phát triển và
cùng tham gia vào quá trình chuyển hóa cơ chất tạo ra chất dinh dưỡng có lợi cho cây
trồng.
- Phân hữu cơ sinh học (phân hữu cơ vi sinh): Là loại phân mà ngoài sinh khối của vi
sinh vật sống, trong cơ chất còn chứa một khối lượng rất lớn chất hữu cơ.
Trong chế phẩm là hỗn hợp nhiều vi sinh vật hoặc một loài vi sinh vật đặc hiệu.
Chất hữu cơ có trong chế phẩm vừa là chất mang cho vi sinh vật bám vào, vừa là chất
dinh dưỡng tốt để cây trồng phát triển.
Phân hữu cơ sinh học gồm có hai thành phần chính: phần chất hữu cơ và sinh khối vi
sinh vật. Để có chế phẩm tốt người ta quan tâm đến chất lượng nguyên liệu và sự thuần
khiết của chủng vi sinh vật đưa vào thủy phân nguyên liệu. Việc thủy phân sẽ diễn ra
nhanh hơn nếu phân lập được giống vi sinh vật thuần. Khi bón vào đất thì các vi sinh
vật tiếp tục phân hủy chất hữu cơ trong đất.
10
Việc sử dụng phân hữu cơ sinh học có hai quá trình lợi dụng hoạt động sống của vi
sinh vật:
- Một là, lợi dụng quá trình thủy phân các hợp chất phức tạp thành các chất đơn giản
mà cây trồng có thể sử dụng trực tiếp được nhờ vào chủng vi sinh vật đặc hiệu bổ sung
vào trong chế phẩm.
- Hai là, lợi dụng quá trình chuyển hóa vật chất trong đất khi bón loại phân này vào
đất có sẵn các chủng vi sinh đặc hiệu này (Nguyễn Đức Lượng, 2002).
Đây là loại phân được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu và kỳ vọng sẽ thay thế
hoặc hạn chế việc sử dụng phân hóa học trong tương lai gần. Bởi nguyên liệu dùng cho
việc sản xuất phân rất dồi dào có quanh năm.
Các loại phân hữu cơ truyền thống như: Phân chuồng, phân bón có nguồn gốc thực

vật , phân bón có nguồn gốc động vật…tất cả thuộc phân hữu cơ vi sinh có thể dùng
bón gốc hoặc phun qua lá. Phân hữu cơ nguồn gốc động vật có hàm lượng dinh dưỡng
khác cao, đặc biệt lân và đạm. Tính chất một số loại được thể hiện ở bảng 1.
Bảng 1: Một số phân bón nguồn gốc động vật
Nguồn
Chất dinh dưỡng chính (%)
N P
2
O
5
K
2
O
Bột xương thô 2 -4 22-24 -
Bột xương đã nấu - 22-30 -
Bột sừng và móng 14 1 -
Máu khô 10-12 1-1,5 0,6-0,8
Phân cá 4-10 3-9 0,3-1,5
Phân chim 7-8 11-14 2-3
11. Lợi ích của phân hữu cơ
11.1. Bón phân là biện pháp cải thiện môi trường đất
Các chất khoáng, cũng như các hữu cơ trong đất đều là chất dinh dưỡng trong môi
trường đất. Biện pháp bón phân – phân hữu cơ, phân hóa học và vôi – là biện pháp cải
thiện môi trường đất, vì:
Bón phân là biện pháp hoàn trả lại những chất dinh dưỡng mà cây trồng đã hút để tạo
sản phẩm hay bị rửa trôi, xói mòn để tránh cho đất khỏi bị suy kiệt đi.
Bón phân còn là biện pháp bổ sung và điều chỉnh các chất khoáng trong đất làm cho
môi trường đất trở nên tốt hơn và cân đối hơn, làm cho nông nghiệp phát triển bền vững
hơn.
Cho nên bón phân không hợp lí, khai thác đất kiệt quệ theo một hướng đều làm hàm

lượng chất dinh dưỡng trong đất trở nên mất cân đối. Bón nhiều nguyên tố đa lượng mà
11
Nguồn: Sổ tay thống kê về phân bón (FAO) – Hà Nội, 1992
không đồng thời cung cấp các chất dinh dưỡng vi lượng, đất sẽ dần mất cân đối đa – vi
lượng, dù lúc này có bón nhiều phân đa lượng đi nữa thì năng suất không tăng lên được,
ngược lại chất lượng nông sản lại xấu.
Các nhà nông nghiệp hữu cơ chủ trương: Bón phân để điều hòa quá trình sinh học
đất, tạo mọi điều kiện thúc đẩy hoạt động và phát triển của vi sinh vật đất để cung cấp
thức ăn cho cây trồng, nên cần chú trọng bổ sung phân hữu cơ.
Nên vấn đề đặt ra là phải bón kết hợp phân hóa học cùng phân hữu cơ thế nào cho
thật hợp lí. Cần làm tốt việc bón phân hóa học thế nào? Cân bằng chất dinh dưỡng ra
sao? Để vừa tăng được sản lượng, vừa đảm bảo được giá trị dinh dưỡng của nông sản
(Nguyễn Thị Đào và Vũ Hữu Yêm, 2004).
11.2. Ảnh hưởng của phân bón đến chất lượng nông phẩm
Chất dinh dưỡng, do cây hút từ trong đất và phân bón, kết hợp với nguyên liệu của
quá trình quang hợp tạo thành sản phẩm thu hoạch. Cho nên nông phẩm phản ánh tình
trạng đất đai và việc cung cấp thức ăn cho cây trồng thông qua phân bón.
Nitrate đóng vai trò rất quan trọng cho năng suất cây trồng . Tuy nhiên , lượng nitrate
khi cây sử dụng không hết sẽ tồn dư lại trong nông phẩm và trở thành nhân tố có hại
cho sức khỏe người. Khi nitrate vào cơ thể ở mức độ bình thường thì không gây độc, chỉ
khi hàm lượng vượt quá ngưỡng cho phép mới nguy hiểm.
Hàm lượng nitrate chứa trong nông phẩm rau quả cao quá mức cho phép được xem
như một loại độc tố có hại như đối với thuốc trừ sâu bệnh, các kim loại năng hoặc các
tác nhân gây bệnh khác. Chính vì thế cây rau sạch đòi hỏi dư lượng nitrate ở dưới mức
cho phép, không gây độc hại cho người và gia súc đang là đối tượng kiểm dịch của
nhiều nước (Nguyễn Văn Hiền và cs, 1995).
Mức tiêu chuẩn dư lượng nitrate cho phép biến động tùy theo loại rau và tổ chức
khác nhau trên thế giới, trung bình 300 – 500mg/kg , theo tổ chức y tế thế giới(WHO)
và cộng đồng kinh tế châu Âu (EC) giới hạn hàm lượng nitrate trong rau không quá
300mg/kg rau tươi( Trần Văn Hai và cs, 1999).

Trong hệ tiêu hóa của người nitrate (NO
3
-
) quá mức cho phép nó bị khử thành nitrite
(NO
2
-
). Nitrite là một trong những chất chuyển biến Oxyhemoglobin ( chất vận chuyển
oxy trong máu) thành chất không hoạt động gọi là methaemoglobin. Nếu lượng nitrate
vượt quá mức cho phép, lượng nitrite sẽ làm giảm hô hấp của tế bào, ảnh hưởng tới hoạt
động của tuyến giáp, gây đột biến và phát triển khối u. Trong cơ thể người nitrite có thể
gây phản ứng amin thành chất gây ung thư là nitrosamin (Trần Khắc Thi, 1999).
Bảng 2 : Mức giới hạn tối đa cho phép hàm lượng Nitrat (mg/kg tươi) trong đơn vị
sản phẩm tươi
12
Loại Cây ( Rau) Hàm lượng NO
3
-
Loại Cây ( Rau) Hàm lượng NO
3
-
Dưa hấu 60 Hành tây 80
Dưa bở 90 Cà chua 150
Mướp ngọt 200 Dưa chuột 150
Măng tây 200 Khoai tây 250
Đậu quả 200 Cà rốt 250
Nguồn: />11.3. Lợi ích của phân hữu cơ trong trồng trọt
Phân bón hữu cơ là sản phẩm được sản xuất từ các nguồn nguyên liệu động vật, thực
vật khác nhau, nhằm cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng, cải tạo đất, chứa nhiều
đạm hòa tan cây trồng dễ hấp thu, góp phần nâng cao năng suất, chất lượng nông sản.

Đặc biệt phân bón hữu cơ không gây ảnh hưởng xấu đến người, động vật, môi trường
sinh thái và chất lượng nông sản.
Nhu cầu sử dụng phân hữu cơ ngày càng tăng vì:
Bón phân hữu cơ vẫn đảm bảo được năng suất cây trồng như dùng phân hóa học.
Năng suất sẽ tốt hơn, nếu bón kết hợp phân hữu cơ và phân hóa học hợp lí, lượng phân
hóa học sử dụng sẽ giảm theo thời gian, nếu dùng phân hữu cơ liên tục, dẫn đến giảm
chi phí sản suất.
Sử dụng phân bón hữu cơ sinh học về lâu dài sẽ trả lại độ phì nhiêu cho đất, cũng
như làm tăng lượng phospho, kali dễ tan trong đất canh tác, cải tạo và giữ độ bền của
đất đối với cây trồng (Lê Văn Tri, 2004).
Giảm tồn dư hóa chất độc hại trong các loại nông sản do quá lạm dụng phân hóa học
như: lượng NO
3
-
tồn dư vượt mức cho phép trong rau quả là nguyên nhân trực tiếp gây
ra bệnh trẻ em xanh xao, bệnh ung thư cho con người nếu dùng lâu dài và thường xuyên
(Lê Văn Hưng, 2004).
Giá thành hạ, nông dân dễ chấp nhận do quy trình sản xuất không đòi hỏi thiết bị và
công nghệ hiện đại. Trái lại, quy trình kỹ thuật đơn giản, mọi người đều có thể tham gia
sản xuất.
Nguyên liệu rẽ tiền, dễ kiếm hoặc có sẵn ở địa phương.
Các loại phân bón hữu cơ đều cung cấp một lượng khoáng chất đa – vi lượng đáng
kể mà phân bón hóa học không có. Nhất là đối với đất trồng lúa nước, với điều kiện
ngập nước lâu dài đã làm cho một số vi lượng dễ tan bi tiêu mất nhanh chóng. Sự độc
canh cây lúa nước hàng năm đã dẫn đến sự thoái hóa (bạc màu hóa), đất lúa thể hiện ở
sự nghèo kiệt dần chất mùn, keo đất, Fe, Mn, và hàng loạt nguyên tố vi lượng khác.
Có thể sản xuất tại địa phương và giải quyết việc làm cho lao động nhàn rỗi, giảm
chi phí nhập khẩu phân hoá học (Phan Bổn – Lê Chí Khanh, 1996 trích từ Phạm Kim
Tuyến, 2006).
13

Cho nên để đất khỏi bị cạn kiệt, cần trả lại cho đất tất cả những nguyên tố mà cây
trồng đã lấy đi theo sản phẩm thu hoạch, đảm bảo năng suất cho vụ sau chúng ta cần
bón thêm phân hữu cơ cho cây trồng, nhất là phân bón hữu cơ sinh học, để cải đất trồng.
11.4. Than bùn
Than bùn là sản phẩm phân hủy các xác bã hữu cơ (động vật, thực vật...) dưới tác
dụng của hệ vi sinh vật trong điều kiện ngập nước (Schinitzer, 1982). Tùy vào nguồn
gốc của các loại hữu cơ ban đầu, tùy điều kiện và mức độ phân hủy sẽ có loại than bùn
với thành phần và đặt tính khác nhau.
Theo Trần Mạnh Trí và cs (1997), các thành phần hữu cơ trong than bùn rất biến
động. Thành phần chủ yếu là C, O, H và một lượng nhỏ các nguyên tố khác như: N, P,
S, Mg... Trong đó nitơ tổng số chiếm tỷ lệ thấp dao động từ 0,3 – 4%.
Theo Viện nghiên cứu mía đường (1995) và trung tâm kỹ thuật đo lường chất lượng (
2004) thì than bùn Long An có thành phần lí hóa như sau:
Bảng 3: Thành phần lý hóa than bùn.
Thành phần Hàm lượng (%)
PH tổng số 3,0 – 4,6
Đạm tổng số 12,4
Lân tổng số 0,3 – 4
Kali tổng số 0,047
Acid humic 1,4
Tỉ lệ C/N 14 - 15
Nguồn : Viện Nghiên cứu và phát triển công nghệ sinh học, Trường Đại Học Cần Thơ
Theo Nguyễn Văn Diệp (2000), trữ lượng than bùn ở nước ta gần 1 tỉ tấn có khắp nơi
nhưng tập trung nhiều ở Đồng Bằng Sông Cửu Long với hai mỏ lớn U- Minh - Thượng
và U – Minh - Hạ. Đây là nguồn nguyên liệu rất dồi dào và rất tốt cho sản xuất phân.
14