NGHIÊN cứu và TUYỂN CHỌN xạ KHUẨN có KHẢ NĂNG PHÂN GIẢI XENLULOZA đê làm GIỐNG sản XUẤT CHẾ PHẨM xử lí PHẾ PHỤ PHẨM NÔNG NGHIỆP

PHẦN I.TÍNH CẤP THIẾT CỦA VẤN ĐẾ
Khi sử dụng Đất để trồng trọt thì cây trồng hút dinh dưỡng của Đất để
sinh trưởng và phát triển làm cho Đất mất đi một lượng lớn dinh dưỡng. Nếu
không được bù trả thì Đất sẽ nhanh chóng bị suy thoái. Vì vậy việc bổ sung, bù
trả dịnh dưỡng cho Đất là rất quan trọng. Đặc biệt với nước ta - một nước nông
nghiệp thì việc này càng quan trọng hơn. Hàng năm, chúng ta phải bỏ ra hàng
triệu USD để mua phân bón.Tuy nhiên bón phân hóa học lại có những mặt trái
của nó tác động tiêu cực đến đất và chất lượng nông sản :
-

Làm đất nhiễm bẩn nitrat : Do phân đạm sản sinh ra NO 3-. Theo thống kê,

cây trồng chỉ hấp thụ được 50% lượng phân đạm bón vào đất, lượng còn lại đi
vào trong đất và nước.
-

Nhiễm bẩn kim loại nặng : Phân bón hóa học sản xuất được sản xuất từ

nguyên liệu chính là các khoáng : apatit, photphorit, pyrite….Các khoáng này
đều có môt tỉ lệ nhất định các kim loại nặng : Hg, Cd, Pd, As, Mn, Cr…làm đất
bị nhiễm bẩn kim loại nặng dần dần sẽ bị thoái hóa , giảm sức sản xuất của đất,
giảm chất lượng nông sản, ảnh hưởng đến sức khỏe con người.
-

Làm đất chua, mất kết cấu : Bón phân hóa học quá nhiều sẽ làm tăng độ

chua của đất,
-

Tăng chi phí sản xuất trong nông nghiệp
Việt Nam là nước nông nghiệp, diện tích canh tác 10,126 triệu ha với

sản phẩm nông nghiệp chiếm vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân nên
lượng tàn dư thực vật ( rơm rạ, vỏ hành tỏi, lõi ngô, rau củ …) phát sinh hàng
năm là rất lớn . Phần lớn thường được bà con nông dân đốt, đun nấu hoặc vứt
bừa bãi trên các đường giao thông nội đồng.Việc này không những lãng phí
nguồn tài nguyên này mà còn gây ô nhiễm không khí, cản trở giao thông, gây
ách tắc dòng chảy, gây các bệnh hô hấp. Chỉ một lượng nhỏ tàn dư này để lại

Kho tài liệu miễn phí Ketnooi.com

1


cho Đất nhưng phân giải chậm nên lượng dinh dưỡng từ nó cung cấp cho Đất là
rất ít. Bên cạnh đó những tàn dư này thường có hàm lượng Xenlulo cao, phân
hủy chậm trong môi trường, nên nếu để lại trên đồng ruộng sẽ gây ô nhiễm môi
trường, nơi cư trú cho các ổ dịch bệnh.
Từ những lí do trên việc tìm ra phương pháp xử lí các phế phụ phẩm
này mà không gây ô nhiễm môi trường, bù trả được hữu cơ cho Đất là một yêu
cầu bức thiết. Phương pháp sử dụng các vi sinh vật làm chế phẩm để xử lí các
phế thải đồng ruộng đã đáp ứng được những vấn đề đặt ra đó. Là một biện pháp
tương đối dễ áp dụng đối với người nông dân, cho hiệu quả cao, giảm thiểu môi
trường, bù trả được hữu cơ cho Đất. Nước ta lại được thiên nhiên ưu đãi cho hệ
động thực vật, vi sinh vật phát triển rất phong phú. Vì vậy phương pháp sử dụng
chế phẩm vi sinh vật để xử lí phế thải đồng ruộng lại càng có điều kiện để áp
dụng và phát huy.
Trong các loại vi sinh vật thì xạ khuẩn có những ưu điểm như : ít độc, có
thể sản sinh ra chất ức chế hoặc tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh khác, dễ tiến
hành theo kiểu lên men rắn theo kiểu ủ đống. Tuy nhiên xạ khuẩn lại ít được
nghiên cứu nhất.

Chính những lí do trên tôi quyết định nghiên cứu đề tài sau: “Nghiên cứu
và tuyển chọn xạ khuẩn có khả năng phân giải xenluloza đê làm giống sản
xuất chế phẩm xử lí phế phụ phẩm nông nghiệp”
Đề tài tập trung nghiên cứu và tuyển chọn các chủng xạ khuẩn có khả năng
phân hủy xenlulo để làm giống sản xuất chế phẩm xử lí tàn dư thực vật.Việc
nghiên cứu này là cần thiết ,có ý nghĩa thực tiễn nằm giảm thiểu ô nhiễm môi
trường, bù đắp dinh dưỡng cho đất.

Kho tài liệu miễn phí Ketnooi.com

2


PHẦN II. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY XENLULOZA
2.1.1.Cấu trúc phân tử và khả năng bền vững của xenluloza
Xenluloza là thành phần chính của tế bào thực vật chiếm khoảng 20%
trong một số loài cỏ, 45% trên gỗ và trên 90% trên sợi bong. Xenluloza kết hợp
với hemixenlulo và lignin tạo nên độ cứng cho thành tế bào. Xenluloza là
polysacarit mạch thẳng gồm 1.400 đến 12.000 gốc β- D glucopyranoza liên kết
với nhau bằng liên kết β- 1,4 glucozit tạo thành dạng chuỗi, có công thức cấu tạo
là (C6H10O5)n hay [C6H7O2(OH)3]n. Trong phân tử xenluloza các gốc β- D gluco
thường có cấu hình dạng ghế và quay một góc 180 0 với nhau, do đó các nhóm
huydroxit (-OH) đều nằm trên đườngthẳng xích đạo. Nhờ phân tích Ronghen,
người ta đã biết rằng xenluloza có cấu tạo sợi. Các sợi liên kết với nhau bằng
các liên kết hydro và các liên kết Vandderrvan tạo thành các bó nhỏ gọi là micro
fibrin có cấu trúc không đồng nhất và tạo nên cấu trúc mixen của xenlulo. Các
sợi micro fibrin có chiều rộng từ 100- 300A 0 và có chiều dài từ 40-

100A 0.

( Conovalov- 1972).
Cấu trúc mixen của xenluloza bao gồm hai vùng chính : Vùng kết tinh có
cấu trúc trật tự rất cao, cấu trúc sợi đậm đặc và chặt chẽ như tinh thể và chiếm
khoảng ¾ cấu trúc xenluloza. Do có mạng lưới liên kết hydrogen dày đặc ngăn
cản sự hấp thụ nước và trương lên nên vùng kết tinh rất khó bị tác dụng ngay cả
với enzyme xenluloza( enzyme xenluloza chỉ tác dụng lên bề mặt các sợi). Vùng
vô định hình có cấu trúc kém chặt chẽ hơn vùng kết tinh nên dễ bị tác động hơn.
Vùng này có thể hấp thụ nước và trương lên tạo điều kiện thuận lợi giúp enzyme
xenluloza tấn công dễ dàng.
Trong tự nhiên, xenluloza là một trong những hợp chất khá bền vững,
chúng không tan trong nước mà chỉ bị trương lên do hấp thụ nước (phần vô định
hình). Xenluloza là một chất tương đối phức tạp chỉ bị thủy phân khi đun nóng

Kho tài liệu miễn phí Ketnooi.com

3


với axit hoặc kiềm ở nồng độ cao, bị thủy phân ở nhiệt độ 40- 50 0C bởi enzyme
xenluloza và bị thủy phân ở điều kiện bình thường nhờ phức hệ xenluloza của
VSV (1)
Hàng năm thảm thực vật trên trái đất tổng hợp được một khối lượng lớn
hydrocacbon (5triệu tấn ). Trong đó tinh bột là thức ăn cho con người và động
vật. Phần còn lại chủ yếu là xenluloza, lignin và hemixenluloza thì con người và
động vật không sử dụng được, vì thế các phế thải chứa xenluloza đã bị ứ đọng
và gây ô nhiễm môi trường.Chính vì vậy, việc thủy phân xenluloza thành
glucoza là một vấn đề có ý nghĩa rất quan trọng. Có hai phương pháp chính để
thực hiện mục đích này. Phương pháp hóa học đòi hỏi kinh phí lớn, hiệu quả
kinh tế không cao. Còn phương pháp sinh học dễ dàng thực hiện dễ dàng thực

hiện nhờ VSV. Theo phương pháp này xenluloza và các nguyên liệu khác phải
được thủy phân thành các đường hòa tan rồi được dùng làm cơ chất nuôi cấy
VSV để thu nhận sinh khối giàu protein hoặc lên men tạo thành các dung môi,
chất dẻo, etanol. ( Michael,vtv,1979, Bellany, 1974 [2]
H
HO

O

H
O

CH2OH

OH

H
O

OH

CH2OH

H

H

H
O

HO
H

Cấu trúc của xenluloza.

Kho tài liệu miễn phí Ketnooi.com

4

H


2.1.2. Cơ sở khoa học của quá trình phân hủy xenluloza
2.1.2.1.Sinh tổng hợp xenluloza của vi sinh vật
Phân giải xenluloza tự nhiên là một quá trình phức tạp đòi hỏi sự tham
gia phối hợp của phức hệ enzyme xenluloza. Sự điều hòa sinh tổng hợp
xenluloza được thực hiện nhờ cơ chế cảm ứng, kìm hãm xenluloza tự nhiên và
các dẫn xuất của chúng là những tác nhân cảm ứng đặc hiệu với các thành phần
trong phức hệ xenluloza ( Reese, 1950) [3]. Qúa trình tổng hợp xenluloza chịu
sự điều khiển của bộ máy di truyền và các quá trình sinh hóa do các chất cảm
ứng sự kiềm chế của các chất trao đổi và các sản phẩm cuối cùng. Nhiều tác giả
khẳng định xenluloza là enzyme cảm ứng và chất cảm ứng tốt nhất là xenuloza
và lactoza. Nhưng một số tác giả lại đưa ra bằng chứng rằng xenluloza hay chất
cảm ứng nêu trên. Tuy nhiên, thực tế VSV tổng hợp xenluloza mạnh nhất trên
môi trường có hàm lượng xenlulo cao nhất hay chất cảm ứng thích hợp. Vì vậy,
có thể coi sự tổng hợp xenluloza là có tính cảm ứng không chặt chẽ vì xenlulo là
cơ chất không hòa tan, phân tử lớn, bản thân không thể thâm nhập vào tế bào để
gây ra các phản ứng sinh hóa. Theo Whitaker, xenluloza không phải là chất cảm
ứng trực tiếp mà khi ở ngoài môi trường chúng bị thủy phân bởi một lượng nhỏ
thành xenlobioza, chất này có thể thấm qua màng tế bào vào trong và được coi

là chất cảm ứng sinh lý, nhưng nếu nồng độ xenlobioza cao sẽ thực sự kìm hãm
tổng hợp xenluloza. Vì vậy để thu được nguồn enzym cao người ta thường sử
dụng cơ chất không thể thủy phân như : bã mía, rơm rạ, giấy loại. Hoặc có thể
nuôi cấy kết hợp với VSV đồng hóa tốt xenlobioza.[4]
Sự kìm hãm tổng hợp xenlulaza xảy ra rất mạnh mẽ trong môi
trường có chứa hydrat cacbon dễ tiêu, đặc biệt là gluco. Khi trong môi trường
còn hydrat cacbon dễ tiêu, quá trình sinh tổng hợp xenlulaza chưa bắt đầu. Thậm
chí khi tế bào đang tổng hợp xenlulaza người ta bổ sung gluco thì cường độ tổng
hợp xenluaza bị giảm ngay. [5]

Kho tài liệu miễn phí Ketnooi.com

5


Nhiều sản phẩm của chu trình Kerbs( axit nitric,succinic…) là chất ức chế
quá trình sinh tổng hợp xenlulaza. Nguồn nitơ hữu cơ tác động rõ rệt tới quá
trình tổng hợp xenlulaza, khi nuôi Thermoactinomyces trên môi trường có avicel
nếu bổ sung nước chiết nấm men hay pepton thì khả năng sinh C 1, C2 sẽ tăng lên
[6]
2.1.2.2. Cơ chế phân giải xenluloza.
Qúa trình phân giải xenluloza của VSV được thực hiện bởi các phức hệ
enzyme xenluloza. Phức hệ này gồm 3 enzym chủ yếu sau đây:
- Endoglucanaza hay CMC aza (edo – 1,4 – β – D glucan – 4 glucanohydrolaza
EC 3.2.1.4) có khả năng cắt đứt các liên kết bên trong phân tử xenluloza làm
giảm nhanh chiều dài chuỗi, làm tăng chậm các nhóm khử, thủy phân liên kết β
– 1,4 glucozit một cách tùy tiện và giải phóng xenluodextrin, xenlobioza và
gluco. Enzym này phân giải mạnh mẽ các xenluloza hòa tan nhất là dạng
xenluloza vô định hình nhưng hoạt động rất yếu ở vùng kết tinh.
-

Exoglucanaza (exo - 1,4 – β – D glucan – xenlobiohydrolaza, EC

3.2.1.91) có khả năng tấn công chuỗi xenluloza từ đầu không khử và giải phóng
xenlobioza và gluco. Enzym này không phân giải xenuloza kết tinh cũng như
các xenuloza hòa tan, tác dụng yếu lên CMC nhưng hoạt động mạnh lên
xenluloza vô định hình
-

β - 1,4 glucozidaza hay xenlobiaza( EC 3.2.1.21) có khả năng thủy

phân xenobioza hay xenlo – oligosacazit ( xenlodextrin) hòa tan trong nước giải
phóng glucoza. Enzym này có hoạt tính cực đại trên xenlobioza và hoạt động
giảm dần theo chiều dài của chuỗi

xenlodextrin. Chức năng của β - 1,4

glucozidaza chỉ là điều chỉnh sự tích lũy chất cảm ứng của enzyme xenlulaza [7]
Về động học phản ứng của các enzyme này, Reese và các cộng sự lần đầu đưa
ra cơ chế phân giải vào năm 1950.

Kho tài liệu miễn phí Ketnooi.com

6


Theo các tác giả này thì enzym C 1 tương ứng với endoglucanaza là “ tiền nhân tố thủy phân” hay enzyme không đặc biệt làm biến
dạng xenluloza tự nhiên thành các chuỗi xenluloza hoạt động có mạch ngắn hơn,
sau đó enzym Cx tương ứng với exo – glucanaza tiếp tục phân cắt, giải phóng
các đường hòa tan và cuối cùng taọ thành gluco dưới dụng của xenlobioza [8]

Năm 1988, Kliosov và các cộng sự lại cho rằng quá trình
chuyển hóa xenluloza có thể xảy ra do nhiều phức hệ enzyme xeulaza, sơ đồ sau
thể hiện những bước chính của quá trình thủy phân xenluoza:

Xenlulo
ban đầu

E
(1)
1

E
(5)
5

E
Xenlubigosacco
Xenlobio
(2)
2
rit
za
E4
(4)

Với E1 : Endoglucanaza

E3 Gluco
(3)

E3 : Xenlobioza

E2 : Xenlobiohydrolaza

E4 : Exoglucozidaza

Con đường (4) E4 là enzyme xúc tác, nhưng trong trường hợp còn có cả
E1 hayE2 có khi cả hai enzyme này cùng xúc tác với E4
Con đường (5) ngoài E1còn có cả E2cùng xúc ác.
Các thành phần trên đi theo con đường nào phụ thuộc vào cấu trúc phân
tử cơ chất và mức độ polime hóa, điều kiện thủy phân, thành phần phức hợp
xenlulaza và các yếu tố khác [9]
Hai sơ đồ trên được nhiều người tán thành, nhưng một cơ chế đầy đủ và
giả thích thật thỏa đáng sự thủy phân xenluloza thì chưa có tác giả nào đưa ra
được.

Kho tài liệu miễn phí Ketnooi.com

7


2.1.2.3. Vi sinh vật phân giải xenluloza.
Trong tự nhiên, khu hệ vi sinh vật có khả năng phân giải xenuloza rất đa
dạng và phong phú bao gồm vi khuẩn, nấm, xạ khuẩn. Để phân giải xenluloza tự
nhiên đòi hỏi sự tham gia phối hợp của phức hệ enzym xenlulaza. Xenulaza là
một phức hệ enzym rất phức tạp. Các vi sinh vật thường không có khả năng tạo
ra được tỷ lệ enzyme một cách cân đối. Có loài tạo được nhiều enzym này có
loài tạo được nhiều loại enzym khác. Vì thế trong quá trình phân giải xenluloza
cần có sự hiệp đồng để tạo ra phức hệ enzym xenlulaza hoàn chỉnh.
+ Nấm sợi

Nấm sợi là nhóm có khả năng tiết ra ngoài môi trường một lương
lớn đầy đủ các thành phân enzym có trong phức hệ xenlulaza. Nên khả năng
phân giải xenluloza của nấm là rất mạnh. Những loài nấm có khả năng phân giải
xenluloza mạnh như: Trichoderma với đại diện là Trichoderma reesei,
Trichoderma viride, tiếp theo là Aspergillus niger,Fusarium solani, Penicillim
pinophinum, Sporotrichum pulverulentum
Mỗi loài nấm khác nhau có khả năng phân giải mạnh loại xenluloza
khác nhau. Mandels và các cộng sự nhận thấy rõ ảnh hưởng của nguồn cacbon
đối với nấm T. viride. Nguồn cacbon thích hợp cho tổng hợp xenlulaza ở
Aspergillus fumigatus ưa ấm và ưa nhiệt là giấy lọc hay rơm nghiền. Ở A.tereus
là giấy lọc còn ở T.viride là hỗn hợp cám và củ cải đường. Bổ sung các chất dễ
đồng hóa như gluco xenlobioza vào môi trường nuôi cấy chứa xenluloza có thể
làm pH của môi trường giảm đi nhanh chóng và do đó hoạt tính xenlulaza của
các chủng nấm Tricoderma giảm theo
Nguồn nitơ trong môi trường nuôi cấy cũng ảnh hưởng đến sự tạo
thành xenlulaza của nấm. Nitrat là nguồn nitơ thích hợp để tổng hợp xenlulaza ở
nhiều loại nấm như Fusarium, Aspergillus, Tricoderma… còn muối axit amôn
thường ức chế việc tạo thành xenlulaza ở A.terreus, T. lignorum, T. koningi và
nhiều loại nấm khác. Nguồn nitơ hữu cơ cũng có ảnh hưởng không giống nhau

Kho tài liệu miễn phí Ketnooi.com

8


tới việc sinh xenlulaza ở các nấm, peptone gây kích thích sự tạo thành xenlulaza
ở Penicillium oxalicum, T. reesei, Helminnihosporium cylop, nhưng lại ức chế
việc tạo thành xenlulaza ở Myrothecium, Aspergillus, Chaetominum
Jeris và các cộng sự thường gặp các nấm phân giải xenluloza trong
các đống ủ như: Alternaria, Aspergillus, Chaetominum, Copprinus, Fomes,

Fusarium, Myrotheccium, Penicillium, Polypones, Rhizoctonia, Rhizapus,
Tricoderma,Verticilli …[10]
+ Vi khuẩn : đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về vi khuẩn. Năm 1785 lần
đầu tiên L.Popov đã phát hiện ra rằng các vi khuẩn kỵ khí tham gia vào quá trình
lên men xenlulo. Thế kỷ 19 các nhà khoa học đã phân lập được một số VSV kỵ
khí có khả năng phân giải xenlulo từ phân và dạ cỏ của động vật nhai lại. Năm
1902 V.L.Omelianski đã thuần khiết và mô tả giống vi khuẩn phân giải xenlulo
và nêu lên hai kiểu lên men xenlulo đó là: Lên men hydro do loài Bacillus
cellulose hydrogenicus và lên men mêtan Bacillus cellulosaemetanicus. Chúng
đều là những VK ưa ấm với nhiệt độ sinh trưởng thích hợp là 30 0 – 350C. Sau
đó, ngoài những nhóm VK kỵ khí, người ta phân lập được các nhóm VK hiếu
khí ưa ấm, ưa nhiệt có khả năng phân giải xenlulo. Bên cạnh đó, khả năng phân
giải xenlulo và hemixenlulo của các nhóm VK tăng lên trong môi trường có độ
ẩm cao.
Vi khuẩn cũng có khả năng phân giải xenlulo nhưng cường độ không mạnh bằng
nấm sợi do lượng enzim tiết ra môi trường ít hơn và các thành phần không đầy
đủ bằng. Do vậy để phân giải xenlulo tự nhiên, các loài vi khuẩn khác nhau phải
“phối hợp” với nhau để cùng phân giải trong mối quan hệ hỗ sinh. Các vi khuẩn
hiếu khí có khả năng phân giải xenlulo khá mạnh như Cellulomonas, Vibrio,
Archomobacter. Một số niêm vi khuẩn có khả năng này thì đáng chú ý là
Cytophara, Sporocytophara, Soragium… Niêm vi khuẩn nhận được năng lượng
khi ôxi hóa các sản phẩm của sự phân giải xenlulo thành CO2 và H2O.

Kho tài liệu miễn phí Ketnooi.com

9


Xạ khuẩn: bên cạnh nấm và vi khuẩn, xạ khuẩn cũng có khả năng
phân giải xenlulo khá cao, đáng chú ý là Streptomyces, Actinomyces, Nocardia,

Mycromonospora.
XK phân giải xenlulo được phân lập từ các mẫu đất, mùn rác, mẫu bùn,
những nơi có chứa xenlulo. Người ta thường sử dụng XK đặc biệt là
Streptomyces trong việc phân hủy rác sinh hoạt. Những XK này thường thuộc
nhóm ưa nhiệt, sinh trưởng, phát triển tốt ở nhiệt độ 450 – 500C, rất thích hợp với
quá trình ủ rác thải. [11]
2.2. XẠ KHUẨN
Xạ khuẩn (Actinomycetes) là vi khuẩn G (+), đặc biệt khác với vi sinh vật nhân
sơ là có tỉ lệ G+ X cao (70%), trong đó ở vi khuẩn là 25-45 %. Chúng có khuẩn
lạc khô và đa số có dạng hình phóng xạ (actino-) nhưng khuẩn thể lại có dạng
sợi phân nhánh như nấm (myces). Xạ khuẩn phân bố rộng rãi và có vai trò quan
trọng trong tự nhiên. Chúng tham gia tích cực vào các quá trình chuyển hóa hợp
chất trong đất, trong nước. Sự phân bố của xạ khuẩn phụ thuộc vào khí hậu,
thành phần đât, mức độ canh tác và thảm thực vật.Theo Waksman thig trong 1
gam đất có khoảng 29.000- 2.400.000 CFU xạ khuẩn, chiếm 9-45% tổng số vi
sinh vật(…).Đất giàu chất dinh dưỡng hữu cơ, khoáng và lớp đất trên bề mặt sâu
đến 40cm thường gặp một số lượng lớn XK. Trong 1 gam đất canh tác có thể
phân lập được 5 triệu hoặc hơn mầm XK.Đất vùng sa mạc, nóng, khô, độ ẩm
thấp, nghèo dinh dưỡng, mật độ phân bố XK thấp hơn, thường dao động trong
khoảng 10.000- 100.000. Đặc tính quan trọng nhất của xạ khuẩn là khả năng
hình thành chất kháng sinh, 60-70% xạ khuẩn được phân lập từ đất có khả năng
sinh chất kháng sinh.
Xạ khuẩn thuộc loại cơ thể dị dưỡng. Để sử dụng nguồn cacbon, chúng thường
sử dụng đường, tinh bột, rượu, axit hữu cơ, polysaccarit, lipti, axit amin, protein
và nhiều hợp chất hữu cơ khác. Nguồn nitơ vô cơ thường là : pepton, protein,

Kho tài liệu miễn phí Ketnooi.com

10

cao ngô, cao nấm men,… Khả năng đồng hóa các chất ở các loài XK khác nhau
à khác nhau.Phần lớn chúng la VSV ưa khí và ưa ẩm.
XK được coi là nhóm VK đặc biệt vì chúng có một số điểm chung với VK về
cấu tạo :
-

Kích thước của XK rất nhỏ và tương tự với kích thước của VK

-

Nhân của XK cùng loại với nhân của VK nghĩa là chưa có nhân phân hóa rõ

ràng.
-

Màng của XK không chứa xenluloza hay kitin.

-

Sự phân chia tế bào của XK theo iểu amioz

-

XK không có giới tính.

Tuy nhiên cấu trúc dạng sợi ( khuẩn ty) và các cơ quan sinh sản vô tính cua XK
làm cho XK có nhiều điểm khác với VK. XK có hình thái giống nấm ở chỗ có
cấu tạo sợi, phát triển bằng phân nhánh thành những sợi nhỏ, dài gọi là khuẩn
ty(hypha), mỗi khuẩn ty do một tế bào hình thành, tập hợp của các khuẩn ty này

gọi là hệ khuẩn ty. Về phân loại XK thuộc Procaryota còn nấm thuộc Eucaryota.
2.2.1. Đặc điểm hình thái và kích thước
Hình dạng kích thước của khuẩn ty XK:
XK có hệ khuẩn ty phát triển tốt, khuẩn ty hông có vách ngăn và không tự
đứt đoạn, bắt màu Gram dương, hiếu khí, hoại sinh, không hình thành nha bào,
không có lông và giáp mô, đa hình thái như hình chùy, hình phân nhánh hay
dạng sợi dài gọi là khuẩn ty hay phân nhánh thành chùm thành bó
thể( mycelium). Đường kính của khuẩn ty từ 0,2- 2,5μm, kích thước và khối
lượng khuẩn ty thường không ổn định,chúng phụ thuộc vào từng loại và từng
điều kiện nuôi cấy. Các khuẩn ty non và các khuẩn ty có mang bào tử thường
lớn hơn so với các khuẩn ty già và các khuẩn ty không mang bào tử. Khi già XK
thay đổi hình dạng rõ rệt chúng trở nên giòn dễ gãy thành từng đoạn nhỏ có kích
thước khác nhau [12]

Kho tài liệu miễn phí Ketnooi.com

11


2.2.2. Khuẩn lạc của xạ khuẩn
Khuẩn lạc của xạ khuẩn không trươn ướt như ở VK và ở nấm men mà
thường rắn chắc thô ráp dạng vôi dạng nhung tơ hay dạng màng dẻo không
trong suốt, do đó bềm mặt của khuẩn lạc có thể nhẵn có mấu lồi, có nếp nhăn
hoặc sần sùi như vỏ cam sành. Kích thước của khuẩn lạc thay đổi tùy loại XK và
điều kiện nuôi cấy, đường kính khuẩn lạc trung bình 0,5- 2mm. Khuẩn lạc của
XK có nhiều màu sắc khác nhau như : đỏ, da cam, vang, lam, hồng, nâu, tím…
Màu sắc của XK cũng là một tiêu chí quan trọng để xác định tên các loài XK
2.2.3. Cấu tạo tế bào [13]
Cấu tạo tế bào XK khá phức tạp bao gồm:
-

Vách tế bào XK:

Cấu tạo tương đối dày và khá vững chắc đó là nguyên nhân làm cho khuẩn lạc
của XK rắn chắc hơn khuẩn lạc của vi khuẩn. Vách tế bào XK cấu tạo bởi 3 lớp
◦ Lớp ngoài dày 60- 120Ao khi khuẩn ty già có thể dày tới 150- 200Ao.
◦ Lớp giữa chắc hơn dày 50 Ao
◦ Lớp trong dày 50 Ao
Vách tế bào XK có cấu tạo hoa học là protein, lipit, mucopolysaccarit, ngoài ra
còn chứa các hợp chất photpho, axit teitioic, nhiều men và các loại men này
tham gia cào qua trình trao đổi chất của tế bào.
Vách tế bào XK có nhiều chức năng như:
◦ Cho phép các chất kháng sinh, axit amin, men, nhiều hợp chất khác kể cả hợp
chất hóa học có kích thước lớn như dextran, protein chui qua một cách dễ dàng
◦ Cho phép các chất dinh dưỡng từ môi trường ngoài thẩm thấu có chọn lọc qua
màng
Bên ngoài màng còn có thể có vỏ nhày( capsule), lớp vỏ này cấu tạo từ
polysaccarit và thường rất mỏng, ở một số XK lớp vỏ nhày được hình thành từ
quá trình hình thành bào tử
-

Màng nguyên sinh chất của XK:

Kho tài liệu miễn phí Ketnooi.com

12


Bên trong vách tế bào là một lớp màng moingr bao phủ trực tiếp nguyên sinh
chất gọi là màng nguyên sinh chất. Màng này dày khoảng 7,5- 10,0 nm, chức

năng chủ yếu của màng nguyên sinh chất là điều hòa hấp thu các chất dinh
dưỡng vào tế bào và tham gia vào quá trình hình thành bào tử.
-

Nguyên sinh chất và nhân của XK:

Cũng tương tự như nguyên sinh chất và nhân của VK, do đó người ta cho rằng
XK cùng loài với VK. Trong nguyên sinh chất của XK có chia:
◦ Mezoxom : Thường có dạng hình ống, chức năng của mezoxom là tăng diện
tích tiếp xúc của màng nguyên sinh chất, do đó làm tăng hoạt tính của enzym,
tăng chuyển điện tử.
◦ Các vật thể ẩn nhập gồm có các hạt polyphosphate hình cầu, bắt màu thuốc
nhuộm Soudan III, các hạt polysaccarit bắt màu dung dịch lugol.
2.2.4. Bào tử và sự hình thành bào tử ( Khả năng sinh sản) [14]
- Bào tử xạ khuẩn:
Bào tử được hình thành trên KTKS, sợi bào tử có thể có nhiều loại hình dạng
khác nhau như: thẳng, lượn song,xoắn, mọc vòng, một số XK có sinh nang bào
tử bên trong chứa bào tử nang. Bào tử của XK được hình thành theo ba phương
pháp sau:
◦ Phát triển toàn bộ: toàn bộ hay một bộ phận của thành khuânt ty tạo ra thành
của bào tử.
◦ Phát triển trong thành: Thành bào tử sinh ra từ tầng nằm giữa màng nguyên
sinh chất và thành khuẩn ty
◦ Phát triển bào tử nội sinh thật: Thành khuẩn ty không tham gia vào quá trình
hình thành bào tử
Bào tử trần (conidiospora ) của XK có thể hình tròn, hình bầu dục, hình que,
hình trụ…, Hình dạng và kích thước của bào tử có vai trò quan trong trong công
việc định tên XK
-

Sự hình thành bào tử: Sự hình thành bào tử xảy ra theo hai cách:

Kho tài liệu miễn phí Ketnooi.com

13


◦ Sự liên kết đoạn( fragmentation)
Các hạt cromatin(chất tạo thành thể nhân) trong nguyên sinh chất được
phân bố đồng đều khắp cuống sinh bào tử, cái nọ cách cái kia theo một khoảng
cách nhất định, sau đó nguyên sinh chất và các chất ưa kiềm co lai bao bọc xung
quanh những hạt cromatin tạo thành một khối gọi là tiền bào tử. Bào tử hình
thành kiểu này thường có hình cầu hoặc được giải phóng ra ngoài khi cuống sinh
bào tử tan đi.
◦ Sự cắt khúc( Segentation)
Cuống sinh bào tử hình thành các vách ngăn ngang. Trước khi hình thành
vách ngăn các chất nhân cũng được phân chia và tạo thành các hạt cromatin
phân bố đều thành một hang dọc trên cuống sinh bào tử. Nguyên sinh chất và
các chất ưa kiềm tập trung xung quanh hạt cromatin tạo thành tiền bào tử. Nhờ
việc hình thành các vách ngăn ngang mà các tiền bào tử lại biến thành bào tử
thực sự. Bào tử thực sự được hình thành theo kiểu này thường có hinh que hay
hình viên trụ. Trên mỗi cuống sinh bào tử có 30-100 bào tử, đôi khi lên tới 200
bào tử. Kích thước bào tử ( 0,7- 0,9)×( 0,7- 1,9) μ. Bề mặt bào tử có thể trơn,
nhẵn cũng có thể xù xì hoặc có gai nhỏ.
2.2.5. Phân loại xạ khuẩn[15]
Ngày nay nhờ sự phát triển cao của sinh học phân tử, hóa sinh hoc lý sinh
học mà những kiến thức phân loại XK đã có nhiều thay đổi cơ bản. Do số lượng
các loại XK mới được mô tả ngày càng nhiều, để việc phân loại nhanh và chính
xác về di truyền phân tử, người ta sử dụng Phương pháp phân loại số, nghiên
cứu chủng loại phát sinh. Xong người ta vẫn chủ yếu dựa vào đặc điểm hình

thái, nuôi cấy, các đặc điểm sinh lí, sinh hóa, miễn dịch học và sinh học phân
tử.
-

Đặc điểm hình thái và tính chất nuôi cấy:

Dựa vào đặc điểm hình thái và tính chất nuôi cấy, XK được chia thành 4 nhóm
chính:

Kho tài liệu miễn phí Ketnooi.com

14


Nhóm 1: XK mang bào tử rõ rệt. Đặc trưng của nhóm này là sinh sản bằng bào
tử và phân bố thành hệ sợi khí sinh và hệ sợi cơ chất.
Nhóm 2: XK có bào tử nang. Đặc trưng của nhóm này là hệ sợi phân chia theo
các hướng vuông góc với nhau tạo ra cấu trúc tương tự mang bào tử
Nhóm 3:

XK dạng Nocardia, sinh sản bằng cách phân đốt sợi

Nhóm 4:

XK dạng tương tự Corynebacter và dạng cầu, tế bào có hình chữ V,

T hoặc dạng cầu thong thường không có sợi
Về cuống sinh bào tử trước đây người ta vẫn dựa theo cách chia của Pridham và
cộng sự gồm 3 nhóm: RF - cho những cuống sinh bào tử thằng và lượn sóng,
RA – cho những cuống sinh bào tử xoắn thô sơ và ngắn, S – cho những cuống

sinh bào tử phát triển mạnh và xoắn. Tuy nhiên do những năm gần đây việc
nghiên cứu trên những môi trường khác nhau đã làm cho nhiều tác giả có
khuynh hướng chia nhỏ các nhóm trên
-

Đặc điểm hóa phân loại( chemotaxonomy): Hóa phân loại chủ yếu dựa vào

các đặc điểm sau:
◦ Typ thành tế bào chủ yếu dựa trên cơ sở phân tích axit amin trong thành phần
peptid và đường trong thành tế bào hay các polysaccarit gắn vào thành tế bào.
◦ Typ Peptidoglucan( PG) dựa vào các thông tin về thành phần và cấu trúc của
mạch tetrapeptit của PG, cầu nối peptit và các lien kết giữu các mắt xích của PG.
Nă 1974 Steiner đã chia các PG thành hai nhóm cơ bản là A,B.
◦

Menaquinon : XK giống VK Gram duong ở chỗ tổng hợp menaquinon và

dimetylmenaquinon, không tổng hợp ubiquinon. Phần lớn các chi của XK có
thành phần menaquinon xác định
◦

Phospholipit: Năm 1997, Lechevalier đã sử dụng đặc điểm của phospholipit

để phân XK có 5 tup phospholipit: (PI,,PII, PIII, PIV, PV) có thành phần dặc
trưng và có ý nghĩa cho phân loại XK
-

Đặc điểm sinh lí- sinh hóa:

Kho tài liệu miễn phí Ketnooi.com

15


Khi phân loại XK đến loài người ta sử dụng các đặc điểm sinh lí, sinh hóa khác
như khả năng đồng hóa các nguồn Cacbon và Nitơ, nhu cầu các chất sinh
trưởng, khả năng biến đổi các chất khác nhau nhờ hệ thống enzym. Các chỉ tiêu
khác cũng được xác định như mối quan hệ với pH, nhiệt độ, khả năng chịu muối
và các yếu tố môi trường khác, mối quan hệ với chất kìm hãm sinh trưởng và
phát triển khác nhau, tính đối kháng và nhạy cảm với chất kháng sinh và các sản
phẩm trao đổi chất đặc trưng khác của XK.
2.3. MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ SINH TRƯỞNG, PHÁT
TRIỂN VÀ SINH TỔNG HỢP ENZYM CỦA VSV. [16]
2.3.1. Ảnh hưởng của pH
Ph của môi trường có ý nghĩa quyết định đối với sinh trưởng và phát triển
của nhiều VSV. Các ion H+ và OH- là hai loại ion hoạt động lớn nhất trong tất cả
các ion, những biến đổi dù nhỏ trong nồng độ của chúng cũng ảnh hưởng mạnh
mẽ. Cho nên việc xác định pH thích hợp ban đầu và việc duy trì pH cần thiết
trong thời gian sinh trưởng của tế bào là rất quan trọng. Các giá trị pH( cực tiểu,
cực đại, tối thích) cần cho sinh trưởng và sinh sản của VSV ứng với các giá trị
pH cần cho hoạt động của men. Giới hạn pH hoạt động đối với VSV ở trong
khoảng 4- 10. Đa số VK sinh trưởng tốt nhất ở pH trung tính ( =7). pH không
những ảnh hưởng đến sinh trưởng mà còn tác động sâu sắc đến các quá trình
trao đổi chất của VSV.
2.3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Nhiệt độ ảnh hưởng lớn đến sự phát triển của VSV. VK có thể sinh trưởng
trong một biên độ rộng về nhiệt độ. Giới hạn nhiệt độ cực tiểu và nhiệt độ cực
đại là vùng nhiệt sinh trưởng của VSV. Giới hạn này khác nhau ở các loài VSV.
Tùy theo quan hệ với vùng nhiệt mà có thể chia VSV thành ba nhóm trên cơ sở
phạm vi vùng sinh trưởng tốt nhất. Bọn ưa lạnh sinh trưởng tốt nhất ở nhiệt độ <

20oC thường gặp trong nước biển, các hố sâu, dưới suối lạnh. Bọn ưa ấm sinh

Kho tài liệu miễn phí Ketnooi.com

16


trưởng tốt nhất ở 20oC – 40oC chiếm đa số các VK, XK, Nấm. Bọn ưa nhiệt sinh
trưởng tốt nhất ở 55oC. Một số không thể sinh trưởng được ở nhiệt độ < 30o C.
2.3.3. Ảnh hưởng của nồng độ muối
Natri và Clo là các nguyên tố mà nhiều sinh vậ đòi hỏi với số lượng lớn không
nhỏ. Nhưng cho đến nay người ta vẫn còn biết rất ít về vai trò sinh lí của chúng.
Đa số VSV sinh trưởng tốt trong môi trường chứa ít hơn 2% muối, nồng độ cao
hơn có thể hại cho tế bào. Nhưng cũng có 1 số ít VSV lại sinh trưởng tốt nhất
trong môi trường chứa tới 30% muối.
2.3.4. Ảnh hưởng của nguồn Cacbon
Cacbon là nguồn dinh dưỡng quan trong cho VSV. Hầu hết các loài VSV sử
dụng nguồn cacbon đưa từ ngoài đưa vào. Mỗi loại có khả năng sử dụng nguồn
cacbon tối thích khác nhau cho sinh trưởng. Giá trị dinh dưỡng và khả năng hấp
thụ các nguồn thức ăn cacbon phụ thuộc vào hai yếu tố: Thứ nhất là đặc điểm
sinh lí của từng loại VSV. Thứ hai là thành phần hóa học và tính chất sinh lí của
nguồn thức ăn này.
2.3.4. Ảnh hưởng của nguồn Nitơ
Nguồn nitơ cung cấp cho VSV nguyên liệu để hình thành nhóm amin(NH3) và imin(- NH-) trong phân tử aminoaxit, nucleotit, các bazơ dị vòng và các
hợp chất hóa học khác có mặt trong nguyên sinh chất.Vì vậy nitơ rất quan trọng
đối với sự sinh trưởng, phá triển, sih enzym của VSV.

Kho tài liệu miễn phí Ketnooi.com

17

2.3. THỰC TRẠNG VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÍ CHẤT THẢI HỮU
CƠ( có cần thiết phải làm phần này ko hả cô?)
2.4. CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ PHẾ PHỤ PHẨM NÔNG NGHIỆP Ở VIỆT
NAM

( em muon làm thên phần:”Tình hình phát sinh phế phụ phẩn trong
nông nghiêp” nhưng e ko tìm được tài liệu, số liệu cụ thê cô a.vậy có
cần lam fan nay ko ha cô?)
Phế phụ phẩm nông nghiệp có khối lượng tương đối lớn, tuy nhiên thường
không được trả lại cho đất. Vì vậy, canh tác lâu năm đất mất dinh dưỡng và có
nguy cơ thoái hóa cao. Các biện pháp xử lí hiên nay chủ yếu là:
2.4.1. Sử dụng làm thức ăn chăn nuôi
Trước đây chăn nuôi ở quy mô hộ gia đình rất phổ biến thì phế thải trong
trồng trọt phần lớn được sử dụng làm thức ăn chăn nuôi gia súc, gia cầm. Đây là
biện pháp tận dụng triệt để sản phẩm phụ trong trồng trọt để tạo ra năng suất thứ
cấp, góp phần thu nhập cho nông dân. Tuy nhiên, việc tận dụng triệt để này là
một trong những nguyên nhân gây thiếu dinh dưỡng cho đất trồng.
Hiện nay chăn nuôi nhỏ có xu hướng giảm nhanh nên tàn dư được bỏ lại
trên đồng ruộng khá nhiều. Việc xử lý loại tàn dư này lại được tiến hành theo
các cách khác nhau.
2.4.2. Biện pháp đốt
Đây là biện pháp khá phổ biến ở nước ta. Tàn dư thực vật được thu gom, phơi
khô và đốt ngay trên đồng ruộng hoặc làm nguyên liệu để đun nấu. Ngày nay,
khi nền kinh tế phát triển thì nguyên liệu đun nấu cũng được cải thiện, đồng thời
chăn nuôi giảm nên tàn dư bị đốt trên đồng ruộng, trên các đường giao thông
ngày càng tăng. Đây là biện pháp gây ra nhiều vấn đề về môi trường như khói,
bụi. Đặc biệt nó thường tập trung vào mùa thu hoạch nên việc đốt tàn dư thực
vật đại trà trên diện rộng còn gây ra khó khăn cho đi lại ở nông thôn. Mặt khác

Kho tài liệu miễn phí Ketnooi.com

18


khi đốt tàn dư trên đồng ruộng tạo ra sự phá hủy khu hệ vi sinh vật đất khi nhiệt
độ mặt đất tăng cao. Sản phẩm sau khi đốt là tro được trả lại cho đất nhưng quá
trình đốt đã làm mất lượng lớn chất hữu cơ. Vì thế biện pháp này ít có ý nghĩa
trong cải tạo đất.
2.4.3. Biện pháp vùi lấp
Biện pháp này được sử dụng đối với loại tàn dư là rau màu dễ bị phân hủy. Khi
thu hoạch rau màu, các loại gốc, rễ, thân, lá… không sử dụng được vào các mục
đích khác, người ta để lại trên đồng ruộng và cày bừa để vùi lấp. Cùng với cỏ,
loại phế phẩm này sau một thời gian bị vùi lấp sẽ tự phân hủy và trở thành phân
bón cho các loại cây trồng vụ sau.
Tuy nhiên, biện pháp này có nhược điểm là không tiêu diệt được các loại sâu
bệnh hại cây trồng. Nếu cây trồng vụ sau có nhiều đặc tính sinh học giống cây
trồng vụ trước (có chung loại sâu bệnh hại) thì biện pháp này đã tạo ra ổ dịch
bệnh hại cây trồng vụ sau phát triển.
Ở các khu vực đồng ruộng trũng, gốc rạ cũng được xử lý theo phương pháp này
vào vụ mùa. Tuy nhiên, nếu do thời tiết ít mưa gốc rạ không bị hoai mục đáng
kể sẽ gây khó khăn cho việc cấy lúa vào vụ tiếp theo. Mặt khác cây lúa rễ bị trôi
nổi và chết khi gốc rạ bị phân hủy và nổi lên trên bề mặt ruộng.
2.4.4. Biện pháp ủ làm phân bón
Phế phẩm đồng ruộng và cỏ dại được thu gom tạo thành đống ủ ở góc ruộng, sau
đó được trát một lớp bùn khá dày hoặc phủ một lớp linon phía ngoài. Sau một
thời gian đống ủ được phân hủy nhờ vi sinh vật tự nhiên mà chủ yếu là vi sinh
vật kị khí. Khi bị hoai mục được sử dụng làm phân bón lót cho cây trồng.
Đây là biện pháp có hiệu quả tốt trong việc cải tạo đất. Đặc biệt khi việc ủ phế

thải được bổ sung hoặc ủ chung với phân chuồng, vôi bột…sẽ làm tăng độ xốp
và hàm lượng chất dinh dưỡng cho đất và cây trồng. Biện pháp này là cơ sở cho
các biện pháp sinh học xử lý chất thải hữu cơ nhờ sự hoạt động của khu hệ vi
sinh vật trong các đống ủ.

Kho tài liệu miễn phí Ketnooi.com

19


Tuy nhiên, phương pháp này rất lâu vì có thể khu hệ vi sinh vật có sẵn
trong đống ủ cần một thời gian nhất định để nhân nhanh sinh khối. Do đó, nếu
chúng ta phân lập các chủng vi sinh vật có trong đống ủ, sau đó tuyển chọn đánh
giá đặc tính sinh học và nhân sinh khối rồi bổ sung vào đống ủ, sẽ làm giảm thời
gian ủ và làm tăng hàm lượng dinh dưỡng của đống ủ.
2.5. CÁC NGHIÊN CỨU VỀ VIỆC SỬ DỤNG VI SINH VẬT XỬ LÝ
CHẤT THẢI HỮU CƠ
2.5.1. Các nghiên cứu trên thế giới
2.5.1.1. Lịch sử quá trình ủ chất hữu cơ
Từ lâu con người đã nhận thức được lợi ích của vi sinh và đã sử dụng
chúng để ủ lá cây, phân gia súc mang lại lợi lợi ích kinh tế thiết thực. Nhưng
việc sản xuất và sử dụng phân ủ chỉ theo những kinh nghiệm dân gian chưa có
những nghiên cứu về các quá trình diễn ra trong đống ủ. Vào những năm đầu
của thế kỷ 20, nhiều nhà sinh học đã bắt đầu nghiên cứu tìm ra những yếu tố tác
động vào quá trình ủ, rút ngắn thời gian và nâng cao chất lượng đống ủ.
Hutchingson và Richards (1921) là những người đầu tiên nghiên cứu quá
trình ủ phân. Sau đó Horward đã đưa ra “phương pháp hữu cơ”, tức là trộn xác
hữu cơ với phân gia súc với tỷ lệ 3:1 và đảo trộn thường xuyên. Ông đã phát
triển phương pháp ủ trên những nguyên liệu khác nhau theo từng lớp và lần thứ
hai đảo lại, tạo điều kiện hiếu khí. Đây là phương pháp Indore, phương pháp

mang tên nơi mà Howard làm việc. [17]
Từ năm 1926- 1941, Waksman và các cộng sự nghiên cứu sự phân hủy
hiếu khí bã thực vật, động vật và đã kết luận nhiệt độ, các nhóm vi sinh vật có
ảnh hưởng đến sự phân hủy chất thải hữu cơ [18].
Ở Mỹ, vào những năm 1942, Rodale J.I đã kết hợp các nghiên cứu của
Howard với những nghiên cứu của mình và đã đưa ra phương pháp hữu cơ trong
trồng trọt, làm vườn và đã được hoan nghênh ủng hộ [19].

Kho tài liệu miễn phí Ketnooi.com

20


Golaas và các cộng tác viên (1950 – 1952) đã nghiên cứu nguyên tắc cơ
bản của phân ủ hỗn hợp rác thải và bùn cống, kết quả cho thấy các tác nhân môi
trường như nhiệt độ, độ thoáng khí, kích thước cơ chất, tần số đảo trộn, đặc biệt
tỷ lệ C/N của nguyên liệu thô liên quan đến hiệu quả của việc ủ phân hữu cơ.
Đến năm 1980, Haug đã đưa ra kết luận về việc làm phân ủ như sau: ủ
chất thải là quá trình phân giải sinh học các chất hữu cơ dẫn tới sự ổn định khối
ủ trong tồn trữ và sử dụng như một dạng phân hữu cơ[20]
2.5.1.2. Vai trò của vi sinh vật trong quá trình ủ chất hữu cơ và các
phương pháp làm phân ủ
Quá trình phân hủy sinh học các hợp chất hữu cơ xảy ra do những nhóm
vi sinh vật dị dưỡng như: vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm và động vật nguyên sinh,
trong đó vai trò của hệ vi sinh vật phân giải xenlulo, lignin là quan trọng nhất.
Việc phân hủy chất hữu cơ nhờ sự hoạt động của cả hai hệ VSV hiếu và kị khí.
Theo R.S. Mathur, có hai phương pháp hay được sử dụng để sản xuất
phân ủ là: phương pháp Indore (ủ hiếu khí) và phương pháp Bangalore (nửa hiếu
khí).
+ Phương pháp Indore (Indore method)

Người đầu tiên đưa ra nguyên lý phân giải chất hữu cơ bằng vi sinh vật
trong điều kiện hiếu khí thành công là Albert Howard ở Ấn Độ. Phương pháp
này dựa trên nguyên tắc là đảm bảo oxy cung cấp cho hoạt động của vi sinh vật
trong đống ủ, bằng cách hàng tuần phải đảo trộn hoặc dùng hệ thống thổi khí,
đồng thời làm giảm nhiệt độ của đống ủ. Một yêu cầu nữa là độ ẩm phải thích
hợp, kích thước đống ủ không quá lớn.
Nguyên liệu để ủ là hỗn hợp phế thải nông nghiệp, phân chuồng, lá cây… Mỗi
đống sâu 1m, rộng 1,5 - 2 m, đống ủ gồm nhiều lớp nguyên liệu, mỗi lớp nguyên
liệu dày 10 - 15 cm, thêm vào 4,5 kg phân, 3,5 kg nước tiểu và 4,5 kg phân ủ
được 15 ngày. Đống ủ được tưới đủ ẩm và được đảo trộn 3 lần trong suốt thời

Kho tài liệu miễn phí Ketnooi.com

21


gian ủ. Lần thứ nhất là sau 15 ngày ủ, lần thứ hai cách lần thứ nhất 15 ngày, lần
thứ ba cách lần thứ hai một tháng.
Trên nguyên lý của phương pháp Indore, phương pháp ủ đống ra đời (Heap
method). Mỗi đống ủ theo phương pháp này có kích thước 7 fít chiều rộng, 5 fít
chiều cao, 7 fít chiều dài hoặc rộng hơn. Trong đống ủ, mỗi lớp phế thải có
nguồn gốc cacbon (lá, cỏ, rơm rạ, càch cây, lá cây ngô, cây bông…) dày 8 inch,
4 inch nguyên liệu giầu nitơ (phân chuồng, bùn, than bùn).
Phương pháp này có ưu điểm là hoạt động của vi sinh vật xảy ra nhanh, chất
mùn tổng hợp nhiều, thời gian hoàn thành đống ủ ngắn (3- 4 tháng). Tuy nhiên
do trao đổi khí thường xuyên nên một lượng lớn nitơ cùng với nước bị thất thoát
ra ngoài (nitơ bị mất 31,4 %) [21].
+ Phương pháp Bangalore (Bangalore method)
Phương pháp này chia thành hai giai đoạn:
- Giai đoạn ủ hiếu khí: 8 – 10 ngày để nhiệt độ tăng cao nhằm tiêu diệt các vi

sinh vật gây bệnh và cỏ dại.
- Giai đoạn ủ kị khí: sau thời gian ủ hiếu khí, dùng bùn đắp chặn bên ngoài đống
ủ để không khí không lọt vào được. Trong giai đoạn này, hoạt động của vi sinh
vật diễn ra trong điều kiện kị khí.
Phương pháp này đòi hỏi khoảng thời gian dài để hoàn thành đống ủ, thường từ
6-8 tháng. Ưu điểm của phương pháp này là giữ được độ ẩm và không hao tổn
nitơ.
So với phương pháp Indore, phương pháp này kém hiệu quả kinh tế hơn,
do thời gian ủ lâu hơn và mức độ phân huỷ chậm hơn [22].
Trên nền tảng của hai phương pháp trên Gaur A.C đã đưa ra phương pháp ủ
phân nhanh (Rapid composting).
+ Phương pháp ủ phân nhanh
Trung bình 6- 8 tháng quá trình ủ phân kết thúc, ta biết thời gian ủ ảnh
hưởng đến hiệu quả quay vòng của các chất thải hữu cơ. Quá trình ủ làm giảm

Kho tài liệu miễn phí Ketnooi.com

22


lượng cacbon hữu cơ thông qua hình thành CO 2 và sinh khối vi sinh vật, dẫn đến
tỷ lệ C/N giảm tỷ lệ C/N xuống 15/1 hoặc 10/1.
Trong phương pháp ủ nhanh, các nguyên liệu nghèo nitơ như rơm rạ, lá khô,
mùn cưa, lõi ngô, cỏ khô được trộn thêm với các nguyên liệu giàu nitơ như phân
chuồng, bèo hoa dâu, cây điền thanh …Tuy nhiên, chất lượng phân được cải
thiện vì hàm lượng nitơ, hàm lượng phốt pho và chất mùn, trung bình đống ủ
chứa 0,5- 1,0% N, 0,6% P2O5; 0,5% K2O. Trong các nghiên cứu Gaur và các
cộng sự cho thấy các vi sinh vật phân giải xenluloza đã làm tăng hàm lượng phốt
pho trong phân hữu cơ cùng với việc giảm giá thành công nghệ [10].
Như vậy trong phương pháp này vi sinh vật đã được quan tâm nghiên cứu so với

hai phương pháp trên. Ta cũng khẳng định rằng sự có mặt của vi sinh vật phân
giải xenlulo là một trong các yếu tố quan trọng để rút ngắn thời gian phân hủy
các hợp chất hữu cơ.
2.5.2.3.Các nghiên cứu và áp dụng vi sinh vật vào xử lí chất thải hữu cơ
Năm 1946, Hugater đã phân lập được loài xạ khuẩn có tên là Micromonospora
có khả năng thủy phân xenlulo cao [14 cua chi thanh].
Veigia và các cộng sự đã phân lập được 36 chủng xạ khuẩn từ bùn ở vịnh
Lacoruva (Tây Ba Nha), trong đó có 19 chủng có khả năng tổng hợp xenlulo và
sinh trưởng tốt trong môi trường có chứa 3,5% NaCl [14 cua chi thanh].
Từ thế kỷ XIX, các nhà khoa học đã nghiên cứu và nhận thấy một số vi sinh vật
kỵ khí có khả năng phân giải xenlulo. Những năm đầu của thế kỷ XX người ta
phân lập được các loài vi khuẩn hiếu khí cũng có khả năng này. Trong các vi
khuẩn hiếu khí phân giải xenlulo thì niêm vi khuẩn là quan trọng nhất.
Jeris và cộng sự thấy trong đống ủ có các loài vi khuẩn phân giải xenlulo sau:
Acteromobater, Clostridium, Cellulomonas, Cytophara, Cellvibrio, Bacillus,
Pseudomonas, Sorangium, Sporocytophara,…Và các loài nấm phân giải xenlulo
như: Alternaria, Aspergillus, Chactomium, Fomes, Fusarium, Myrothecium,
Nennicillium, Polyponus, Rhizoctonia, Rhozopus,…[23].

Kho tài liệu miễn phí Ketnooi.com

23


Năm 1979 Gaur đã sử dụng các chủng nấm ưa ấm vào các đống ủ (rơm, lá khô),
hàm lượng C hữu cơ giảm từ 48% xuống 25% trong tháng đầu tiên của quá trình
ủ. Aspergillus sp làm tỷ lệ C/N giảm 45% xuống 20,6%, Penicillium sp làm
giảm xuống còn 19,6% [24].
Ở Cu Ba người ta nghiên cứu thành công trong phạm vi thí nghiệm sử
dụng một số loài vi khuẩn có khả năng phân giải xenlulo thuộc giống

Cellulomonas để chế biến thành chế phẩm có sinh khối vi khuẩn giàu protein và
giàu vitamin (H.G.Osmanetal năm 1972, 1974) [25].
Ở Nhật, người ta dùng vi sinh vật phân giải chất thải chăn nuôi, thu về
sinh khối có hàm lượng protêin cao và khí mêtan (CH4) [26].
Ở Pháp, người ta sản xuất nước uống sạch từ nước bị ô nhiễm, trong đó sử
dụng khu hệ vi sinh vật trong nước thải để xử lý các chất hữu cơ [27].
2.5.2.4. Các nghiên cứu ở trong nước
Khí hậu nhiệt đới ẩm là điều kiện tự nhiên thuận lợi cho khu hệ vi sinh vật
phát triển, do vậy mà ở nước ta chúng rất phong phú và đa dạng. Việc nghiên
cứu các chủng vi sinh vật có hoạt tính cao áp dụng cho phân giải các hợp chất
hữu cơ là rất cần thiết.
Những nghiên cứu về chế phẩm vi sinh vật ở Việt Nam đã được bắt đầu
từ những năm 60 của thế kỉ XX, nhưng mãi đến những năm 80 mới được đưa
vào chương trình cấp nhà nước với tiêu đề “Công nghệ sinh học phục vụ nông
nghiệp” giai đoạn 1985 – 1990.Cho đến nay đã có những nghiên cứu và ứng
dụng thành công trong việc xử lý rác thải, phế thải hữu cơ. Trong đó, các đề tài
cấp Nhà nước KHCN- 02-04, cấp Bộ B99 - 32- 46, B2001- 32- 09 và các nghiên
cứu khác về xử lý phế thải hữu cơ như: lá, bã mía, vỏ thải cà phê, rác thải nông
nghiệp thành phân bón hữu cơ sinh học.
Phạm Văn Ty và các cộng sự đã phân lập được hàng trăm chủng vi sinh
vật có khả năng phân giải xenlulo, lignin, hemixenlulo. Tác giả đã xây dựng

Kho tài liệu miễn phí Ketnooi.com

24


được quy trình sản xuất chế phẩm phân giải chất hữu cơ đạt huy chương vàng
hội chợ triển lãm kinh tế kỹ thuật toàn quốc năm 1987. Kết quả thử nghiệm xử lí
bằng chế phẩm đã rút ngắn thời gian ủ xuống còn 45 – 60 ngày thay vì 6 tháng

đến 1 năm, thậm chí 2 năm với điều kiện tự nhiên. [28]
Năm 1994, Nguyễn Đình Quyến và cộng sự đã phân lập và tuyển chọn
được 2 chủng Tricoderma có khả năng phân giải xenlulo từ các mẫu gỗ bị mốc
xanh và Bacillus.sp sinh bào tử, đem nuôi cấy 2 chủng trên cùng một môi trường
có chứa xenlulo cho thấy số khuẩn lạc của Bacillus.sp cao hơn rõ rệt so với nuôi
cấy đơn chủng và số lượng enzim phân hủy ngoại bào (amylaza, xenlulaza,
poligalacturonaza) cao hơn so với nuôi cấy riêng rẽ. [29]
Đề tài cấp nhà nước KHCN 02 – 06A, giai đoạn 1996 – 1998 “Nghiên
cứu và áp dụng công nghệ sinh học trong sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh từ
nguồn phế thải hữu cơ rắn”, đã phân lập từ mẫu đất và mẫu rác ở một số tỉnh
phía Bắc tuyển chọn được 2 chủng xạ khuẩn X50 thuộc loài Streptomyces
gougero và chủng X20 Streptomyces macrosporrus, 2 chủng vi khuẩn là V40
thuộc loài Cellulomna.sp và V31 thuộc loài Corynebacoerium.sp và 2 chủng
nấm N11 thuộc loài A.japonicus và N3 thuộc loài A.unilateralis. Các chủng
giống này có khả năng phân hủy chuyển hóa các hợp chất hữu cơ khó phân giải
như xenlulo, hemixenlulo, có khả năng sinh tổng hợp các enzim ngoại bào như
amylaza, proteiaza, pectilaza,…Khi nghiên cứu các tác động của vi sinh vật vào
quá trình phân hủy rác, các tác giả nhận thấy khi chúng tác động đồng thời theo
tỷ lệ phối trộn giữa XK, VK, nấm là 1:1:1 sẽ cho hiệu quả cao hơn khi chúng có
tác động riêng rẽ. [30]
Đề tài cấp nhà nước KC 02 – 04 Lê Văn Nhương và cộng sự đã phân lập
và tuyển chọn được 2 chủng XK là S59 và S116 có hoạt tính phân giải tinh bột,
xenlulo và CMC cao. Khi thử nghiệm mức độ chuyển hóa của các xạ khuẩn trên
môi trường có bổ sung 5g rơm rạ hoặc vỏ lạc đã xử lí kiềm và nhận thấy chúng
làm giảm cơ chất rơm 37,78%, thể tích giảm 47,05% và trọng lượng vỏ lạc giảm

Kho tài liệu miễn phí Ketnooi.com

25