Phân lập, tuyển chọn những chủng nấm mốc có khả năng sinh tổng hợp ENZYME CELLULASE cao ứng dụng vào quá trình ủ phân hữu cơ từ vỏ trái cacao

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA – VŨNG TÀU
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
------------

ĐỀ TÀI KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG
PHÂN LẬP, TUYỂN CHỌN NHỮNG CHỦNG NẤM MỐC CÓ
KHẢ NĂNG SINH TỔNG HỢP ENZYME CELLULASE CAO ỨNG DỤNG VÀO QUÁ TRÌNH Ủ PHÂN HỮU CƠ TỪ VỎ
TRÁI CA CAO

Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Văn Tới
GVHD: ThS. Trần Thị Duyên
ThS. Phạm Thị Hữu Hạnh

BÀ RỊA – VŨNG TÀU, 7/2013



TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU
KHOA HÓA HỌC VÀ CNTP

Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Văn Tới
GVHD: ThS. Trần Thị Duyên
ThS. Phạm Thị Hữu Hạnh

Xác nhận đã chỉnh sửa theo ý kiến hội đồng
Cán bộ phản biện 1

Cán bộ phản biện 2

BÀ RỊA-VŨNG TÀU - 7/2013

Chủ tịch Hội đồng


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường

ĐHBRVT

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đề tài nghiên cứu này tôi xin chân thành cảm ơn:
- Ban giám hiệu nhà trường, chú Trịnh Văn Thành Giám đốc Cty TNHH Ca
Cao Thành Đạt, PGS. TS Nguyễn Văn Thông Trưởng Khoa Hóa học và Công nghệ
thực phẩm, đã quan tâm và tạo điều kiện tốt nhất cho tôi hoàn thành đề tài.
- ThS. Trần Thị Duyên, ThS. Phạm Thị Hữu Hạnh đã nhiệt tình hướng dẫn,
định hướng cho tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành đề tài này.
- Thầy Đỗ Xuân Tâm, các cán bộ phòng thí nghiệm, đã tạo điều kiện tốt nhất về
trang thiết bị trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Cuối cùng, tôi muốn gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè tôi đã luôn ủng hộ tinh
thần, động viên, giúp tôi vượt qua những khó khăn trong suốt quá trình thực hiện đề
tài.

Bà Rịa - Vũng Tàu, ngày 12 tháng 7 năm 2013
Sinh Viên

Nguyễn Văn Tới

Sv Nguyễn Văn Tới – Lớp DH09H1

i

Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường

ĐHBRVT

LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan rằng tất cả những kết quả nghiên cứu được nêu trong đề tài này là
do tôi thực hiện, các ý tưởng tham khảo và những kết quả trích dẫn từ các công trình
khác đều được nêu rõ trong đề tài.

Bà Rịa - Vũng Tàu, ngày 12 tháng 7 năm 2013
Sinh Viên

Nguyễn Văn Tới

Sv Nguyễn Văn Tới – Lớp DH09H1

ii

Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường

ĐHBRVT

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. i
MỤC LỤC ................................................................................................................. iii

DANH MỤC BẢNG.................................................................................................. vi
DANH MỤC HÌNH ................................................................................................. vii
TỪ VIẾT TẮT ........................................................................................................ viii
CHƯƠNG I. GIỚI THIỆU........................................................................................ 1
1.1. Đặt vấn đề.................................................................................................. 1
1.2. Mục tiêu của đề tài .................................................................................... 2
1.3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................. 2
CHƯƠNG II. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU .................................................................. 4
2.1. Giới thiệu cây ca cao ................................................................................. 4
2.1.1. Nguồn gốc cây ca cao [11]........................................................................ 4
2.1.2. Đặc điểm của cây ca cao [11].................................................................... 5
2.2. Thành phần hóa học của vỏ trái ca cao [11, 27] ...................................... 6
2.3. Một số loại nấm bệnh ký sinh trên vỏ ca cao [11, 24] .............................. 7
2.4. Tổng quan về phân hữu cơ [18]................................................................ 8
2.4.1. Khái niệm phân hữu cơ [18] ..................................................................... 8
2.4.2. Ưu nhược điểm của phân hữu cơ [18] ....................................................... 9
2.4.3. Tình hình ứng dụng vi sinh vật xử lí rác thải [14] ..................................... 9
2.4.4. Một số mô hình ủ phân hữu cơ tại Việt Nam ........................................... 11
2.4.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ phân ............................................ 12
2.5. Các chỉ tiêu xác định chất lượng phân thành phẩm .............................. 20
2.6. Chế phẩm sinh học [19] .......................................................................... 21
2.6.1. Chế phẩm GEM ...................................................................................... 21
2.6.2. Chế phẩm Trichoderma .......................................................................... 22
2.7. Hai chủng nấm mốc được tuyển chọn ứng dụng thực nghiệm ............. 23
2.7.1. Trichoderma viride [3]............................................................................ 23
2.7.2. Aspergillus niger [3] ............................................................................... 24
CHƯƠNG III. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................ 25
3.1. Phương tiện nghiên cứu .......................................................................... 25
Sv Nguyễn Văn Tới – Lớp DH09H1

iii

Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường

ĐHBRVT

3.1.1. Thời gian và địa điểm ............................................................................. 25
3.1.2. Nguyên vật liệu....................................................................................... 25
3.1.3. Hóa chất ................................................................................................. 25
3.1.4. Môi trường nghiên cứu phân lập ............................................................. 25
3.1.5. Dụng cụ thí nghiệm ................................................................................ 26
3.1.6. Thiết bị sử dụng ...................................................................................... 27
3.2. Bố trí thí nghiệm ..................................................................................... 27
3.2.1. Thí nghiệm 1: phân lập, tuyển chọn một số chủng nấm mốc có khả năng
sinh tổng hợp cellulase cao ................................................................................ 27
3.2.2. Thí nghiệm 2: Phương pháp xác định ảnh hưởng của pH đến khả năng
sinh tổng hợp enzyme cellulase ......................................................................... 29
3.2.4. Thí nghiệm 4: Xác định thời gian thu nhận bào tử nấm mốc thích hợp.... 32
3.2.5. Thí nghiệm 5: khảo sát sự biến đổi của các nhân tố chính trong quá trình ủ
phân hữu cơ từ vỏ trái ca cao ............................................................................. 33
3.3. Phương pháp thống kê và xử lí số liệu....................................................... 38
CHƯƠNG IV. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................... 39
4.1. Kết quả phân lập và tuyển chọn một số chủng nấm mốc có khả năng
sinh tổng hợp cellulase cao [3, 4] ..................................................................... 39
4.1.1. Đặc điểm hình thái M1 ........................................................................... 39
4.1.2. Đặc điểm hình thái chủng M2 [4, 26]...................................................... 40
4.1.3. Đặc điểm hình thái chủng M3 [4, 26]...................................................... 41

4.1.4. Kết quả xác định sơ bộ khả năng phân giải của M1, M2,M3 ................... 42
4.1.5. Kết quả định danh các chủng giống nấm mốc đã phân lập ....................... 44
4.1.6. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình sinh tổng hợp enzyme
cellulase ............................................................................................................ 44
4.1.7. Kết quả hoạt độ enzyme cellulase của T.viride và A.niger bằng phương
pháp đo đường khử............................................................................................ 46
4.1.8. Kết quả xác định môi trường thích hợp cho khả năng sinh tổng enzyme
cellulase của hai chủng nấm mốc....................................................................... 48
4.1.9. Kết quả khảo sát khả năng phát triển bào tử của hai chủng nấm mốc trên
môi trường bán rắn ............................................................................................ 49
4.2. Kết quả thực nghiệm quá trình ủ phân ................................................. 50
4.2.1. Kết quả phân tích một số thành phần nguyên liệu vỏ ca cao .................... 50
4.2.2. Biến thiên nhiệt độ theo thời gian ........................................................... 52
4.2.3. Biến thiên độ ẩm trong thời gian ủ .......................................................... 54
Sv Nguyễn Văn Tới – Lớp DH09H1

iv

Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường

ĐHBRVT

4.2.4. Biến thiên pH trong các đống ủ ............................................................... 55
4.2.5. Biến thiên hàm lượng cellulose trong đống ủ .......................................... 57
4.2.6. Biến thiên hàm lượng carbon trong đống ủ ............................................. 58
4.2.7. Biến thiên hàm lượng nitơ trong quá trình ủ............................................ 60
4.2.8. Biến thiên tỷ lệ C:N trong quá trình ủ ..................................................... 62

CHƯƠNG V.KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ................................................................ 64
5.1. Kết luận............................................................................................................ 64
5.2. Kiến nghị.......................................................................................................... 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 65
PHỤ LỤC

Sv Nguyễn Văn Tới – Lớp DH09H1

v

Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường

ĐHBRVT

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Thành phần vỏ ca cao – Lớp vỏ cứng ........................................................... 7
Bảng 2.2. Hàm lượng N và tỷ lệ C:N có trong một số phế phẩm ................................ 13
Bảng 2.3. Chủng vi sinh vật sinh enzyme cellulase ngoại bào ................................... 14
Bảng 2.4. Các chỉ tiêu phân hữu cơ ............................................................................ 21
Bảng 3.1. Dụng cụ cần sử dụng.................................................................................. 27
Bảng 3.2. Thành phần nguyên liệu cần chuẩn bị ........................................................ 35
Bảng 4.1. Đường kính vòng phân giải theo thời gian của M1, M2, M3 ...................... 43
Bảng 4.2. Đường kính vòng phân giải trung bình theo thời gian của M1, M2, M3 ..... 43
Bảng 4.3. Kết quả định danh các chủng nấm mốc ...................................................... 44
Bảng 4.4. Đường kính vòng phân giải theo thời gian tại các giá trị pH khác nhau ...... 45
Bảng 4.5. Đường kính vòng phân giải theo thời gian của T.viride và A.niger ............. 45
Bảng 4.6. Hoạt tính enzyme cellulase của T. viride và A.niger ................................... 47

Bảng 4.7. Hoạt tính enzyme cellulase của T. viride và A.niger .................................. 47
Bảng 4.8. Ảnh hưởng của nguồn cellulose đến khả năng sinh tổng hợp enzyme
cellulase..................................................................................................................... 48
Bảng 4.9. Số lượng bào tử đếm được theo thời gian ................................................... 50
Bảng 4.10. Các chỉ tiêu đầu vào của vỏ ca cao ........................................................... 51
Bảng 4.11. Các thông số nguyên liệu ......................................................................... 51
Bảng 4.12. Biến thiên nhiệt độ (0C) theo thời gian ..................................................... 52
Bảng 4.13. Biến thiên độ ẩm trong quá trình ủ phân................................................... 54
Bảng 4.14. Biến thiên giá trị pH theo thời gian ủ ....................................................... 56
Bảng 4.15. Biến thiên hàm lượng cellulose trong đống ủ ........................................... 57
Bảng 4.16. Biến thiên hàm lượng carbon trong quá trình ủ phân ................................ 59
Bảng 4.17. Biến thiên hàm lượng nitơ trong quá trình ủ phân .................................... 60
Bảng 4.18. Biến thiên tỷ lệ C:N trong quá trình ủ ...................................................... 62
Bảng 4.19. Đặc tính sản phẩm.................................................................................... 63

Sv Nguyễn Văn Tới – Lớp DH09H1

vi

Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường

ĐHBRVT

DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1. Cây ca cao .................................................................................................... 5
Hình 2.2. Cấu tạo quả ca cao........................................................................................ 7
Hình 3.1. Sơ đồ khối bố trí thí nghiệm 1 .................................................................... 28

Hình 3.2. Sơ đồ khối bố trí thí nghiệm 2 .................................................................... 30
Hình 3.3. Sơ đồ khối bố trí thí nghiệm 3 .................................................................... 31
Hình 3.4. Sơ đồ khối bố trí thí nghiệm 4 .................................................................... 32
Hình 3.5. Mô hình thí nghiệm .................................................................................... 33
Hình 3.6. Sơ đồ khối bố trí quá trình ủ phân hữu cơ từ vỏ trái ca cao ......................... 34
Hình 3.7: Mô hình đống ủ .......................................................................................... 37
Hình 4.2. Sợi chủng M1 ............................................................................................. 39
Hình 4.1. Khuẩn lạc M1 ............................................................................................. 39
Hình 4.3. Bào tử chủng M1 ........................................................................................ 40
Hình 4.4. Cuống sinh bào tử chủng M1 ...................................................................... 40
Hình 4.5. Khuẩn lạc M2 ............................................................................................. 40
Hình 4.6. Cuống sinh bào tử và hệ sợi chủng M2 ....................................................... 41
Hình 4.7. Bào tử chủng M2 ........................................................................................ 41
Hình 4.8. Mặt trước và sau khuẩn lạc M3 .................................................................. 42
Hình 4.9. Hệ sợi - bào tử - cuống sinh bào tử M3....................................................... 42
Hình 4.10. Đồ thị biểu diễn tương quan giữa đường kính vòng phân giải và thời gian
của M1, M2, M3 ........................................................................................................ 43
Hình 4.11. Đường kính vòng phân giải trên môi trường thạch................................... 44
Hình 4.12. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến hoạt độ enzyme cellulase của
T.viride ...................................................................................................................... 45
Hình 4.13. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến hoạt độ enzyme cellulase của
A.niger ....................................................................................................................... 46
Hình 4.14. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến hoạt độ enzyme cellulase theo thời
gian của A.niger ......................................................................................................... 47
Hình 4.15. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến hoạt độ enzyme cellulase theo thời
gian của T.viride ........................................................................................................ 48
Hình 4.16. Hoạt độ enzyme cellulase của T.viride trên môi trường bán rắn ................ 49
Hình 4.17. Hoạt độ enzyme cellulase của A.niger trên môi trường bán rắn.............. 49
Hình 4.18. Đồ thị biễu diễn lượng bào tử tạo thành trên môi trường ca cao ................ 50
Hình 4.19. Biến thiên nhiệt độ (0C) theo thời gian...................................................... 53

Hình 4.20. Biến thiên độ ẩm trong quá trình ủ phân .................................................. 55
Hình 4.21. Biến thiên giá pH trong quá trình ủ phân .................................................. 56
Hình 4.22. Biến thiên hàm lượng cellulose trong đống ủ ............................................ 57
Hình 4.23. Biến thiên hàm lượng carbon trong quá trình ủ phân ................................ 58
Hình 4.24. Biến thiên hàm lượng nitơ trong quá trình ủ phân ..................................... 60
Hình 4.25. Biến thiên tỷ lệ C:N trong quá trình ủ ....................................................... 62

Sv Nguyễn Văn Tới – Lớp DH09H1

vii

Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường

ĐHBRVT

TỪ VIẾT TẮT
A.flavus:

Aspergillus flavus

A.niger:

Aspergillus niger

CMC :

Cacboxylmetyl cellulose

CMcase:

Enzyme carboxylmethyl cellulase

DNS:

Acid 2 hydoxy-3,5-Dinitrosalicylic

T.viride:

Trichoderma viride

TCVN :

Tiêu chuẩn Việt Nam

VSV:

Vi sinh vật

Sv Nguyễn Văn Tới – Lớp DH09H1

viii

Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường

ĐHBRVT

CHƯƠNG I

GIỚI THIỆU
1.1. Đặt vấn đề
Chỉ tính riêng Tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu theo thống kê của trung tâm thu mua hạt
ca cao lên men Cargill năm 2012 có hơn 3.200 hecta trồng ca cao. Mỗi vụ thu hoạch
ước tính sản lượng 70.400 tấn ca cao tươi, trung bình 11 kg trái tươi sẽ cho 1 kg hạt
khô. Như vậy, mỗi vụ thu hoạch và chế biến có khoảng hơn 6.400 tấn vỏ trái ca cao
thải ra môi trường. Nếu không xử lí nguồn phế phẩm này sẽ gây ô nhiễm môi trường
nghiêm trọng vì thành phần vỏ trái ca cao khá giàu dinh dưỡng và nước tự do tạo điều
kiện thuận cho vi sinh vật phát triển mạnh. Bên cạnh đó một số loài nấm bệnh bám
trên vỏ ca cao, hoặc từ những trái ca cao thối rụng như Phytophthora, Fusarium... hay
ấu trùng bọ xít muỗi có khả năng sẽ phát tán gây nhiễm cho vườn ca cao và các loại
cây trồng khác [24].
Mặt khác đất canh tác hiện nay đang được khai thác triệt để, đa số là chưa đúng
kỹ thuật nên đã làm suy thoái sức sản xuất của đất, làm sụt giảm hàm lượng chất hữu
cơ trong đất, giảm độ phì, cấu trúc đất cũng bị sụt giảm theo. Thực tế sản xuất đã
khẳng định vai trò thiết yếu của phân hữu cơ trong việc duy trì độ phì nhiêu của đất,
ổn định năng suất cây trồng, góp phần vào sản xuất nông nghiệp bền vững. Tuy nhiên,
hiện nay nguồn phân hữu cơ từ chất thải của gia súc ngày càng khan hiếm không đủ để
đáp ứng cho canh tác nông nghiệp của tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu nói riêng và cả nước
nói chung. Trong khi đó, vỏ quả ca cao là một nguồn nguyên liệu hữu cơ tốt, có sẵn,
có thể sản xuất thành phân hữu cơ để thay thế một phần hay toàn bộ phân chuồng.
Tăng giá trị sử dụng của trái ca cao, giúp người nông dân giảm chi phí phân bón
cho vườn ca cao và vườn cây trồng khác. Ngoài ra, nấm Trichoderma còn có khả năng
ức chế sự phát triển của nấm Phytophthora, Fusarium đang là nỗi lo của những người
trồng ca cao [24, 25, 26].
Gần đây ở một số địa phương đã xuất hiện một số cơ sở sản xuất phân bón hữu

cơ dựa trên nguyên tắc phối trộn giữa than bùn với các phế thải của nông nghiệp và
phân chuồng, thêm một tỷ lệ thấp phân hóa học đạm, lân, kali. Các quy trình ủ và phối
trộn này phụ thuộc vào bản chất của hệ vi sinh vật có sẵn trong phân, rác và một phần
do tác dụng của acid mùn: acid humic, fulvic… có sẵn trong than bùn. Tuy nhiên hầu
hết các quy trình ủ trên đều sử dụng chế phẩm vi sinh vật thương mại, theo
Sv Nguyễn Văn Tới – Lớp DH09H1

1

Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường

ĐHBRVT

TS. Nguyễn Đăng Nghĩa - Viện Thổ Nhưỡng Nông Hóa Việt Nam và ThS. Nguyễn
Thu Hà Trưởng bộ môn Vi sinh vật - Trưởng phòng chủ nghiệm nông nghiệp số 12,
các chủng VSV trong các sản phẩm thương mại rất khó hoạt hóa, khả năng thích ứng
với môi trường kém. Dẫn đến thời gian ủ trộn kéo dài và chất lượng không ổn định.
Mặt khác, vấn đề an toàn các sản phẩm nông nghiệp trong những thập kỷ tới
đang được xếp là một trong những hạng mục ưu tiên hàng đầu, cần thiết phải đảm bảo
an toàn về sử dụng phân bón. Vấn đề an toàn trong lĩnh vực này phải đảm bảo an toàn
về số lượng, chủng loại và chất lượng phân bón. Nông dân từ lâu đã biết sử dụng
nguồn phân bón hữu cơ trong quá trình canh tác. Hơn nữa, mục tiêu của tỉnh là mở
rộng phát triển diện tích trồng cây ca cao, vì vậy nhu cầu phân bón cho cây ca cao
ngày một tăng. Cùng với diện tích trồng tăng, khối lượng vỏ ca cao sau thu hoạch ngày
một tăng, do đó việc xử lý và tận dụng nguồn hữu cơ giàu dinh dưỡng này như thế nào
cho hợp lý là một vấn đề cần được quan tâm.
1.2. Mục tiêu của đề tài

Phân lập, tuyển chọn được một số chủng nấm mốc từ môi trường tự nhiên có khả
năng phân giải tốt cellulose trong vỏ ca cao.
Rút ngắn thời gian ủ.
Xác định tỷ lệ phối trộn thích hợp để phân nhanh hoai mục.
Kiểm soát và điều chỉnh các yếu tố trong quá trình ủ.
Xây dựng quy trình đơn giản có thể chuyển giao cho nông dân nhưng vẫn đảm
bảo chất lượng phân thành phẩm.
Kiểm tra, đánh giá chất lượng phân thành phẩm.
1.3. Nội dung nghiên cứu
- Phân tích một số chỉ tiêu của vỏ ca cao: độ ẩm, hàm lượng carbon, hàm lượng
nitơ, hàm lượng cellulose, hàm lượng phospho.
- Phân lập và tuyển chọn những chủng nấm mốc có khả năng sinh tổng hợp
enzyme cellulase tốt từ mẫu đất ở Xà Bang, Châu Đức; Bông Trang, Xuyên Mộc và
TP.Vũng Tàu.
- Xác định công thức phối trộn các thành phần cho đống ủ.
- So sánh tốc độ hoai mục và sự biến đổi của các yếu tố trong quá trình ủ ở 3
nghiệm thức A1, A2, A3:
 A1- Nghiệm thức 1: bổ sung chế phẩm nấm Trichoderma thương mại
Sv Nguyễn Văn Tới – Lớp DH09H1

2

Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường

ĐHBRVT

 A2 - Nghiệm thức 2: bổ sung nấm mốc được phân lập và tuyển chọn tại phòng

thí nghiệm
 A3 - Nghiệm thức 3: không bổ sung nấm mốc
- Đánh giá một số chỉ tiêu chất lượng của phân thành phẩm.

Sv Nguyễn Văn Tới – Lớp DH09H1

3

Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường

ĐHBRVT

CHƯƠNG II

LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1. Giới thiệu cây ca cao
2.1.1. Nguồn gốc cây ca cao [11]
Nguồn gốc của cây ca cao ở lưu vực sông Amazon, Nam Mỹ. Từ đó cây ca cao
phát tiển sang các nước khác ở Trung và Nam Mỹ với hai loài chính là Criollo và
Forastero. Criollo có hạt dạng tròn, có hương vị nhẹ nhưng tương đối dễ nhiễm bệnh.
Forastestero có dạng cây cao, khỏe, hạt to hơn Criollo nhưng hương vị nhạt hơn. Hạt
Foratestero dạng dẹp, lá mầm bên trong màu tím, chứa nhiều loại chất béo hơn Criollo.
Do vậy, hầu hết các vùng trồng ca cao lớn trên thế giới hiện nay đều trồng dạng
Foratestero. Thổ dân Nam Mĩ dùng ca cao làm đồ uống. Hạt ca cao được rang lên,
nghiền nhỏ, trộn thêm bột ngô, vanilla và đôi khi cả ớt. Ngày nay, ở một số nước như
Colombia, Philippin, dạng đồ uống đặc sệt như vậy còn tồn tại, mặc dù có thay đổi
chút ít như thêm đường, vanilla hoặc tinh dầu quế. Ở Nicaragua, hạt ca cao có lúc

được dùng như một thứ tiền tệ trong trao đổi mua bán. Ca cao được sử dụng rộng rãi
từ thế kỉ thứ 6 ở các bộ tộc Maya và đến thế kỉ thứ 16 lưu hành rộng rãi ở Trung Mỹ.
Từ thế kỉ thứ 16, ca cao bắt đầu phát triển rộng ra các nước khác trên thế giới, trước
hết là các nước Nam Mỹ và vùng biển Caribe như Venezuela, Haiti, Jamaica. Ca cao
vượt Thái Bình Dương và được trồng ở Philippin vào đầu thế kỉ 17, sau đó tiếp tục mở
rộng qua Ấn Độ và Scrilanca vài chục năm sau. Cho đến thời gian này loại phụ Criollo
vẫn chiếm diện tích chủ yếu. Brazil và Ecurador là những nước đầu tiên phát triển loại
phụ Foratestero và đầu thế kỉ 19 ca cao bắt đầu được xuất khẩu với quy mô 2000-5000
tấn từ các nước Nam Mỹ.
Cuối thế kỉ 19 ca cao mới được trồng tại các nước Tây Phi, trước hết là Ghana và
Nigieria. Ngày nay, ca cao phát triển rất nhanh do có thị trường ở Châu Âu. Năm 1900
Châu Phi chỉ chiếm 17 % tổng sản lượng ca cao thế giới nhưng đến năm 1960, tỷ lệ
này đã lên đến 73 %. Từ năm 1985 trở lại đây, các nước Châu Á bắt đầu phát triển
mạnh cây ca cao, trước hết là ở các nước Malaysia, Indonesia, Ấn Độ, SriLanka….
Vào đầu thế kỷ 20, người Pháp đã đưa cây ca cao vào miền nam Việt Nam, tuy
nhiên do một số yếu tố cây ca cao thời điểm đó chưa thật sự phát triển. Khoảng năm
1994, một dự án về trồng cây ca cao với quy mô 10.000 ha được thực hiện, chủ yếu ở

Sv Nguyễn Văn Tới – Lớp DH09H1

4

Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường

ĐHBRVT

tỉnh Quảng Ngãi tuy nhiên vẫn thất bại không thể phát triển mạnh như cây cao su và

cây cà phê.
Những năm gần đây, cây ca cao đã được trồng nhiều hơn và bắt đầu gia nhập thị
trường thế giới. Từ năm 2005, Bộ NN&PTNT đã thành lập Ban điều phối ca cao Việt
Nam (VCCC) nhằm hỗ trợ việc xây dựng các chính sách liên quan đến ngành sản xuất
ca cao Việt Nam.
Năm 2005, công ty TNHH Cargill Việt Nam, doanh nghiệp 100 % vốn của Mỹ ở
Đồng Nai đã chi ra cả tỷ đồng để lập trạm thu mua ca cao ở Bến Tre, sau đó mở tiếp
trạm thu mua ở Đaklak, những địa phương có diện tích trồng ca cao lớn hiện nay.
Hệ thống tiêu chuẩn cho cây ca cao và sản phẩm ca cao cũng được xây dựng vào
năm 2006. Để thúc đẩy ngành sản xuất ca cao phát triển, 14/9/2007 Bộ NN&PTNT đã
ban hành Quyết định 2678/2007/QĐ-BNN-KH đề ra mục tiêu đến năm 2015 phải đạt
60.000 ha ca cao và đến năm 2020 diện tích trồng ca cao ở Việt Nam sẽ đạt 80.000 ha.
Năm 2002, tổ chức Success Alliance có dự án phát triển cây ca cao mà khởi đầu từ
tỉnh Bến Tre, sau đó là các tỉnh Tiền Giang, Bình Phước, Bà Rịa Vũng Tàu, Đaklak và
01 bộ giống ca cao gồm 8 dòng thương mại đã được công nhận để nhân giống phục vụ
sản xuất. Vào thời điểm hiện tại, tính riêng tại địa bàn tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu đã có
đến hơn 3.200 ha trồng ca cao, dự án phát triển ca cao đang được đẩy mạnh phát triển.
Trong tương lai tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu cũng như các tỉnh ĐBSCL, Đaklak sẽ trở
thành khu vực có ngành sản xuất ca cao phát triển mạnh.

Hình 2.1. Cây ca cao

2.1.2. Đặc điểm của cây ca cao [11]
Ca cao là loài thân gỗ nhỏ có thể cao đến 10-20 m nếu mọc tự nhiên trong rừng.
Trong sản xuất người ta thường xén bớt để việc thu hoạch có thể dễ dàng hơn và độ
Sv Nguyễn Văn Tới – Lớp DH09H1

5

Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường

ĐHBRVT

cao của cây khi đã trưởng thành không quá 7,5 m, đường kính thân cây từ 10-15 cm.
Cây ca cao sinh trưởng tốt dưới bóng che, do đó cây ca cao cần được che chắn để tránh
bớt tia nắng mặt trời và gió, đặc biệt là trong những giai đoạn đầu của thời kì phát triển
và có thể trồng xen canh cây ca cao với một số loài cây kinh tế khác. Thời kì kinh
doanh hiệu quả có thể kéo dài từ 25-40 năm.
Mỗi năm cây ca cao cho đến hàng nghìn hoa ở thân chính và cành to nhưng chỉ
có 1-3 % thành trái. Sau khi thụ phấn trái tăng trưởng chậm trong khoảng 40 ngày đầu
và đạt tốc độ tối đa sau 75 ngày. Sau khi thụ phấn 85 ngày sự tăng trưởng của trái
chậm lại, trong khi hạt bên trong trái bắt đầu tăng trưởng nhanh, đây cũng là thời kì hạt
tích lũy chất béo. Lớp cơm nhầy hình thành khoảng 140 ngày sau khi thụ phấn đến khi
trái chín kéo dài từ 5-6 tháng.
Trái ca cao có thể đạt chiều dài từ 15-20 cm, khối lượng trung bình từ 200g-1kg.
Tùy theo từng loài, hình dạng của trái thay đổi từ hình cầu, hình dài nhọn, hình trứng
hoặc hình ống. Màu sắc của trái khá đa dạng: màu xanh, màu vàng, màu đỏ. Mỗi trái
chứa khoảng 20-40 hạt.
Lớp cơm nhầy chiếm khoảng 15-20 % trọng lượng của hạt ca cao tươi và chứa
một trữ lượng đường cao, có thể sử dụng lớp cơm nhầy này làm nước sinh tố, kem
hoặc cô đặc làm nước cốt trái cây, hay sử dụng chế biến rượu vang...
Vỏ quả ca cao chứa 3-4 % kali trên trọng lượng chất khô, là nguồn phân bón giàu
kali. Tro đốt từ vỏ đã từng được sử dụng để làm xà phòng. Vỏ quả ca cao khô, xay nhỏ
có thể độn vào thức ăn cho bò, cừu, dê. Bò có thể ăn trực tiếp vỏ tươi thay thế được
cho khẩu phần cỏ voi.
2.2. Thành phần hóa học của vỏ trái ca cao [11, 27]
Nước, chất béo, cacbohydrate, nitrogen, acid hữu cơ, muối khoáng,…các thành

phần này sẽ có các hàm lượng khác nhau ở chất nhầy, vỏ hạt và thịt hạt.
 Chất nhầy (thịt quả) có hàm lượng nước và đường cao nhất, ngoài ra còn có
acid citric làm cho pH của thịt quả luôn ở 3,5.
 Vỏ hạt có hàm lượng cacbohydrates cao.
Hàm lượng khoáng trung bình có trong vỏ quả ca cao vào khoảng 8,2 % trọng
lượng vỏ. Trong đó đa số là Fe, K, Mg….

Sv Nguyễn Văn Tới – Lớp DH09H1

6

Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường

ĐHBRVT

Hình 2.2. Cấu tạo quả ca cao
Bảng 2.1. Thành phần vỏ ca cao – Lớp vỏ cứng [27]

Hàm lượng, %

Thành phần
Acid hữu cơ

0,7

Pentose

6

Cellulose

22,58

Protein

18

Glucid

46

Cafein

0,3

Theobromide

0,75

2.3. Một số loại nấm bệnh ký sinh trên vỏ ca cao [11, 24]
Cây ca cao thích hợp trồng ở Việt Nam và có thể trồng xen canh trong vườn dừa,
nhãn, sầu riêng…tuy nhiên với điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa tại Việt Nam
rất thích hợp cho sự phát triển của các loại bệnh gây hại cây ca cao ảnh hưởng đến
năng suất thu hoạch rất lớn.
Ngoài các loại bệnh do bọ xít, rầy gây nên, bệnh thối thân, cháy lá, thối trái do
Phytophthora gây ra đang là mối lo ngại lớn nhất của nông dân hiện nay. Bệnh xuất
hiện ở mọi nơi, mọi bộ phận, qua mọi giai đoạn trong quá trình sinh trưởng của cây ca

cao đến khi thu hoạch. Bệnh phát tán từ hai nguồn chính là đất và trái bệnh.

Sv Nguyễn Văn Tới – Lớp DH09H1

7

Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường

ĐHBRVT

 Từ đất: nước mưa làm đất có mầm bệnh văng lên cây, lá; kiến và mối tha đất
có mầm bệnh làm tổ trên thân cây.
 Từ trái bệnh: bào tử phát tán do gió, nước mưa, côn trùng.
Biện pháp phòng trừ:
- Sử dụng nấm đối kháng;
- Hái bỏ ngay những trái bệnh đem chôn để tránh bào tử phát tán;
- Tỉa cành hợp lí tạo thông thoáng, giảm độ ẩm dưới tán lá trong vùng mang
trái;
- Sử dụng thuốc hóa học….
Một trong những biện pháp trên, hiện nay biện pháp sử dụng nấm đối kháng đang
được chú trọng nghiên cứu. Trong các giống nấm đối kháng đó một giống nấm đang
được chú trọng nghiên cứu về khả năng đối kháng chống Phytophthora là giống
Trichoderma.
2.4. Tổng quan về phân hữu cơ [18]
2.4.1. Khái niệm phân hữu cơ [18]
Phân hữu cơ là tên gọi chung của các loại phân được sản xuất từ các vật liệu như:
phế phẩm trong nông nghiệp, phân chuồng, phân xanh (bèo, cây họ đậu…), than

bùn…
Phân hữu cơ chủ yếu gồm hai loại: phân hữu cơ sinh học, phân hữu cơ vi sinh.
- Phân hữu cơ sinh học: là loại phân có nguồn gốc hữu cơ được sản xuất bằng
công nghệ sinh học (như lên men vi sinh) và phối trộn thêm một số hoạt chất khác để
làm tăng độ hữu hiệu của phân, hoặc khi bón vào đất sẽ tạo môi trường cho các quá
trình sinh học trong đất diễn ra thuận lợi góp phần làm tăng năng suất cây trồng.
- Phân hữu cơ vi sinh: là chế phẩm phân bón được sản xuất bằng cách dùng các
loại vi sinh vật hữu ích cấy vào môi trường là chất hữu cơ (như bột than bùn). Khi bón
cho đất các chủng loại vi sinh vật sẽ phát huy vai trò của nó phân giải chất dinh dưỡng
khó tiêu thành dễ tiêu cho cây hấp thụ, hoặc hút đạm khí trời để bổ sung cho đất và
cây.
Sản phẩm phân hữu cơ là quá trình phân huỷ mà trong đó cơ chất liên tục bị phân
hủy bởi các quần thể vi sinh vật kế tục nhau. Sản phẩm của sự phân hủy của quần thể
vi sinh vật này sẽ làm cơ chất cho quần thể vi sinh vật tiếp theo. Các quá trình nối tiếp

Sv Nguyễn Văn Tới – Lớp DH09H1

8

Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường

ĐHBRVT

nhau bắt đầu bằng cách phân hủy những phân tử phức tạp trong cơ chất thô thành các
dạng đơn giản hơn bởi các vi sinh vật có sẵn trong cơ chất.
2.4.2. Ưu nhược điểm của phân hữu cơ [18]
 Ưu điểm:

- Giảm thiểu ô nhiễm;
- Diệt các mầm bệnh nguy hiểm do trong quá trình phân hủy sinh học, nhiệt độ
có khi lên đến 70-80°C làm tiêu hủy trứng, ấu trùng, nấm bệnh trong chất thải. Phân
sau khi ủ có thể được sử dụng an toàn hơn phân tươi;
- Tăng độ ẩm cần thiết cho đất trồng, giảm thiểu sự rửa trôi khoáng chất do các
thành phần vô cơ không hòa tan trong phân;
- Phân khô ráo, thể tích nhỏ thuận lợi vận chuyển, thu gom.
 Nhược điểm:
- Phần lớn vi khuẩn bị tiêu diệt nhưng không phải hoàn toàn, đặc biệt khi ủ phân
hữu cơ không đồng đều về thời gian, phương pháp, lượng ủ…. Một số mầm bệnh tồn
tại có thể gây nguy hiểm cho người dùng;
- Thành phần phân ủ thường không ổn định về chất lượng do thành phần
nguyên liệu đưa vào không đồng đều;
- Phải tốn thêm công ủ và diện tích, việc ủ phân thường ở dạng thủ công và lộ
thiên tạo sự phản cảm về mỹ quan và phát tán mùi hôi.
2.4.3. Tình hình ứng dụng vi sinh vật xử lí rác thải [14]
2.4.3.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới [14]
Hiện nay rác thải sinh hoạt và phế phẩm nông nghiệp là một thảm họa khó lường
trong sự phát triển mạnh mẽ của quá trình sản xuất, chế biến nông nghiệp. Phế thải
nông nghiệp không chỉ làm ô nhiễm môi trường sinh thái, ô nhiễm nguồn nước, ô
nhiễm đất, gây độc hại đến sức khỏe con người, vật nuôi và cây trồng mà còn làm mất
đi cảnh quan văn hóa đô thị và nông thôn.
Ở các nước phát triển như EU - Mỹ - Úc - Nhật Bản - Singapo đều có hệ thống
thu gom và phân loại rác thải gia đình, nơi công cộng ngay cả ở các vùng nông thôn.
Sau đó tái chế phần rác thải hữu cơ thành phân bón hữu cơ bón cho cây trồng. Tại
nhiều nước đang phát triển của Châu Á như: Thái Lan, Indonesia, Malaysia cũng đã có
nhiều chương trình giáo dục và nghiên cứu khoa học về thu gom rác thải hữu cơ góp

Sv Nguyễn Văn Tới – Lớp DH09H1

9

Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường

ĐHBRVT

phần làm sạch môi trường và tạo nguồn phân bón hữu cơ bằng công nghệ sinh học cho
sản xuất nông nghiệp.
Tại các nước phát triển - Châu Âu và các nước đang phát triển - Thái Lan,
Malaysia, Ấn Độ đã xây dựng nhiều cơ sở ủ chế biến rác thải hữu cơ sinh hoạt và phế
phẩm nông nghiệp bằng công nghệ sinh học để sản xuất phân bón hữu cơ bón cho rau,
hoa cây cảnh đem lại lợi ích kinh tế cao.
Ở Úc, Ấn Độ, Thái Lan…đã thu gom tàn dư thực vật trên đồng ruộng dùng chế
phẩm vi sinh vật xử lí thành rác thải hữu cơ tại chỗ để trả lại cho đất làm sạch đồng
ruộng và chống ô nhiễm môi trường.
Ở Đài Loan với công nghệ sản xuất phân hữu cơ từ phế thải mùn rác, phế thải
chăn nuôi công suất hàng trăm ngàn tấn/năm (leichu Enterprise Co.Ltd 2000).
Ở Ấn Độ dùng công nghệ vi sinh vật xử lí hèm rượu, bã bùn lọc trong quá trình
sản xuất đường để thành phân hữu cơ bón cho cây trồng với công suất hàng chục ngàn
tấn/năm.
2.4.3.2. Tình hình nghiên cứu trong nước [14]
Việc nghiên cứu và ứng dụng vi sinh vật trong nước ta để xử lý chất thải rắn
cũng đang là một hướng đi đầy triển vọng. Bởi vì, nó không chỉ giải quyết được những
vấn đề rác thải có thành phần hữu cơ cao mà còn tạo ra nhiều loại sản phẩm khác phục
vụ cho nông nghiệp. Trong đó, vi sinh vật góp phần bảo vệ môi trường sinh thái và
xây dựng một nền nông nghiệp xanh - phát triển bền vững.
Canh tác tự nhiên là một phương pháp nhằm thực hiện mục tiêu trên. Canh tác tự

nhiên tận dụng các chất hữu cơ, phụ phẩm nông nghiệp tại chỗ: vỏ cà phê, lõi bắp, vỏ
trấu, rơm rạ, bã mía, xơ dừa, mùn cưa,…qua quá trình tự lên men tạo ra phân bón hữu
cơ thay thế cho một phần phân hóa học. Canh tác tự nhiên đã giúp giảm chi phí đầu
vào, giúp cây trồng phát triển tốt, giảm 40 % lượng phân bón và thuốc trừ sâu so với
canh tác thông thường.
Để xử rác thải sinh học, mô hình sử dụng chế phẩm Bokashi đã được áp dụng
rộng rãi trong các hộ gia đình ở tỉnh Bắc Giang (Việt Nam). Chế phẩm này được tạo ra
từ việc lên men chất hữu cơ (cám gạo) với dung dịch vi sinh vật EM (effective
microorganisms) trong 7-8 ngày. Sau đó, chế phẩm được rắc vào rác thải giúp quá
trình phân hủy rác tốt hơn. Chế phẩm EM là chế phẩm được sản xuất từ vi khuẩn

Sv Nguyễn Văn Tới – Lớp DH09H1

10

Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường

ĐHBRVT

quang hợp, vi khuẩn lên men acid lactic, nấm men, xạ khuẩn. Các loại vi sinh vật này
giúp tăng quá trình phân hủy rác thải.
Một số vấn đề chống ô nhiễm môi trường mới được nghiên cứu với các chương
trình, các đề tài Nhà nước:
- Đề tài KHCN 02-04 giai đoạn 1996-2000 do GS Lê Văn Nhương chủ trì “Xử
lí phế thải hữu cơ rắn: lá mía, vỏ cà phê” bằng công nghệ sinh học chống ô nhiễm môi
trường.
- Đề tài cấp Tổng công ty “Xử lí phế thải của nhà máy đường bằng công nghệ

sinh học” do PGS Nguyễn Xuân Thành, PGS Nguyễn Đình Mạnh phối hợp với Tổng
công ty mía đường Việt Nam, Tổng công ty mía đường Lam Sơn - Thanh Hóa để
thành phân hữu cơ bón cho cây trồng.
- Đề tài “Phân loại rác thải và tái chế rác thải hữu cơ bằng công nghệ vi sinh
thành phân bón hữu cơ bón cho cây trồng” do PGS Đào Châu Thu chủ trì thực hiện tại
Trường Đại học Nông nghiệp I - Hà Nội 2001-2002.
Nhìn chung kết quả nghiên cứu của các đề tài, các dự án cho thấy nhiều triển
vọng tốt, đã góp phần vào xử lí phế thải nông công nghiệp chống ô nhiễm môi trường.
2.4.4. Một số mô hình ủ phân hữu cơ tại Việt Nam
Xuất phát từ thực tiễn nhu cầu phân hữu cơ, phân hữu cơ vi sinh trong sản xuất
nông nghiệp nước ta ngày càng cao, nên nhiều nơi đã tiến hành nghiên cứu, thử
nghiệm sản xuất phân hữu cơ, phân hữu cơ vi sinh từ nguồn nguyên liệu là rác thải,
phụ phế phẩm nông nghiệp. Những mô hình này bước đầu đã đạt được một số thành
công đáng kể nhưng bên cạnh đó vẫn còn những nhược điểm cần nghiên cứu khắc
phục khi phổ biến trên quy mô lớn hay nhân rộng mô hình.
- Mô hình “Ủ phân hữu cơ từ thân cây ngô” (2011) của anh Nguyễn Công Huế
nông dân huyện Trảng Bom, Đồng Nai [7]. Mô hình này được đánh giá đạt hiệu quả
cao của Trung tâm khuyến nông huyện Trảng Bom. Kết quả thu được từ mô hình này
là qua gần 4 tháng ủ với thân cây bắp được tận thu sau hoạch vụ đông xuân trên diện
tích 2.500 m 2, ủ cùng 10 lít chế phẩm sinh học 3 kg nấm Trichoderma và trộn cùng
2.000 kg phân chuồng đã tạo được 5.000 kg phân hữu cơ. Phương pháp ủ được sử
dụng là ủ đống. Mô hình này được xem là thành công nhưng vẫn còn vướng phải một
số nhược điểm sau:

Sv Nguyễn Văn Tới – Lớp DH09H1

11

Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường

ĐHBRVT

 Thời gian ủ còn dài;
 Chưa kiểm soát được nguồn chế phẩm sinh học và giống nấm mốc
Trichoderma;
 Chưa xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ;
 Chưa kiểm soát được chất lượng phân thành phẩm.
- Mô hình “Ủ phân hữu cơ từ vỏ quả cà phê” (2007) của Trung tâm Khuyến
nông tỉnh Đăk Lăk [19]. Kết quả thu được từ mô hình này là từ 1.000 kg vỏ quả cà phê
được lấy từ quá trình xay xát tạo ra 3.000 kg cà phê nhân, phân chuồng: 200 kg, phân
lân nung chảy: 50 kg, phân urê: 10 kg, vôi bột: 15 kg, đường cát: 2 kg, men sinh học:
2 kg. Sau 3,5 - 4 tháng ủ, thu được 1.400 kg phân hữu cơ. Phương pháp ủ được sử
dụng là ủ đống. Mô hình ủ này thực hiện theo một quy trình công nghệ phù hợp và
được kiểm soát tốt trong quá trình ủ. Tuy nhiên trong mô hình này vẫn còn một số hạn
chế như:
- Thời gian ủ còn dài;
- Dùng chung một loại chế phẩm sinh học cho hai giai đoạn ủ nên hiệu quả phân
giải cellulose chưa cao;
- Mô hình “Sản xuất phân hữu cơ từ rác thải hữu cơ sinh hoạt và phế thải nông
nghiệp dùng để làm phân bón cho rau sạch vùng ngoại vi thành phố” (2005), Đào
Châu Thu, ĐH Nông Nghiệp I, Hà Nội [14]. Mô hình này sử dụng quy trình phức tạp,
khó thực hiện và chuyển giao đến nông dân.
2.4.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ phân
2.4.5.1. Yếu tố dinh dưỡng
Đề tài này sử dụng vỏ ca cao làm cơ chất ủ phân hữu cơ. Cellulose trong vỏ ca
cao sẽ bị thủy phân bởi các enzyme của vi sinh vật thành các monosaccharide cung
cấp năng lượng cho vi sinh vật trong phân hữu cơ hoạt động [21].

Tuy nhiên, vỏ ca cao không phải là nguồn nguyên liệu quá giàu dinh dưỡng, dễ
dàng phân huỷ nhanh, chúng phải được phối trộn với các thành phần khác gọi là
nguyên liệu bổ sung. Các nguyên liệu này bổ sung trên cơ sở công thức được tính toán
sao cho các chất dinh dưỡng có tỷ lệ hợp lý. Các thông số xác lập công thức này là
lượng carbon, nitơ tổng số và tỷ lệ C:N của nguyên liệu [23].
Quá trình chế biến phân hữu cơ là quá trình phân hủy nguyên liệu bằng hoạt
động của vi sinh vật có trong nguyên liệu. Vi sinh vật trong nguyên liệu bắt đầu hoạt
Sv Nguyễn Văn Tới – Lớp DH09H1

12

Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường

ĐHBRVT

động khi được bổ sung thêm nước. Để kích thích hoạt động và tăng sinh khối vi sinh
vật trong phân hữu cơ, các chất dinh dưỡng giàu protein và cacbonhydrate hòa tan cần
phải được bổ sung. Các chất này được bổ sung một cách cân đối, chúng không chỉ
cung cấp nitơ mà còn bổ sung các chất hữu cơ. Một số nguyên liệu sau được bổ sung
vào phân hữu cơ như:
- Các chất có hàm lượng nitơ cao như: (NH4)2SO4, NH4NO3 và urea;
- Cám gạo;
- Phân bò, phân gà, phân heo, phân dê.
Ngoài ra có bổ sung thêm lân và các khoáng chất dinh dưỡng khác. Những
khoáng chất dinh dưỡng được phân thành 2 loại: đa lượng và vi lượng.
- Các nguyên tố đa lượng: C, N, P, Ca và K.
- Các nguyên tố vi lượng: Mg, Mn, Co, Fe, S.

Tỷ lệ C:N trong phân hữu cơ là một tỷ lệ rất quan trọng cần được xác định. Tỷ lệ
C:N là hệ số dinh dưỡng chính. Dựa trên nhu cầu carbon và nitơ tương đối cho sự phát
triển của tế bào, tỷ lệ trên lý thuyết là 25:1. Trong thực tiễn sản xuất phân hữu cơ, tỷ lệ
này vào khoảng 20:1 đến 25:1.
Theo kinh nghiệm chung, nếu tỷ lệ C:N vượt quá giới hạn vừa nêu, tốc độ phân
hủy sẽ bị chậm lại. Ngược lại, nếu tỷ lệ thấp hơn 20:1 thì nitơ có khả năng bị thất
thoát. Lý do thất thoát nitơ bởi vì nitơ dư chuyển hóa thành nitơ trong NH3.
Tỷ lệ C:N không thuận lợi, cao có thể được hạ thấp xuống bằng cách bổ sung
thêm chất thải có nhiều nitơ vào nguyên liệu đầu vào. Nếu khả năng kinh tế cho phép,
có thể hạ tỷ lệ C:N bằng cách thêm phân bón hóa học như: phân urea hay ammonium
sulfate. Trái lại, chất thải có nhiều C có thể được sử dụng để nâng tỷ lệ C:N thấp.
Bảng 2.2. Hàm lượng N và tỷ lệ C:N có trong một số phế phẩm [5]

Hàm lượng N, %

Tỷ lệ C:N

1,7

18

2,5-4

11-12

Phân dê

3,8

4-19

Phân gia cầm

6,3

15

15-18

0,8

Chất thải
Phân bò
Rác rau củ, không kể các loại rau đậu

Nước tiểu

Sv Nguyễn Văn Tới – Lớp DH09H1

13

Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm


Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường

ĐHBRVT

2.4.5.2. Vi sinh vật
a. Một số loài vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp cellulase tốt trong tự nhiên

Mặc dù có nhiều loại vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp enzyme cellulase,
nhưng chỉ có một số ít vi sinh vật là có khả năng sinh tổng hợp enzyme cellulase với
số lượng lớn. Sau đây là kết quả nguyên cứu các chủng vi sinh vật sản xuất enzyme
cellulase.
Bảng 2.3. Chủng vi sinh vật sinh enzyme cellulase ngoại bào [1, 17]

STT

Tên phân loại

Thuộc nhóm

1

Bacillus sp.

Vi khuẩn

2

Streptomyces sp.

Xạ khuẩn

3

Aspergillus niger

Nấm mốc

4

Tricoderma sp.

Nấm mốc

Cellulose có thể bị thủy phân trong môi trường kiềm hoặc acid. Tuy nhiên việc
phân hủy cellulose bằng phương pháp vật lý và hóa học rất phức tạp, tốn kém và gây
độc hại cho môi trường. Trong khi đó, việc xử lý các chất thải hữu cơ chứa cellulose
bằng công nghệ sinh học, đặc biệt sử dụng các enzyme cellulase ngoại bào từ vi sinh
vật sẽ có nhiều ưu điểm về cả mặt kỹ thuật, kinh tế và môi trường. Rất ít nhóm vi sinh
vật có khả năng sinh các loại enzyme cần thiết để phân giải cellulose ở dạng tinh thể.
Chúng phải tiết ra hệ enzyme phức tạp, có khả năng phân hủy cellulose theo phương
thức khác nhau như thủy phân, oxy hoá. Nhóm vi sinh vật có khả năng phân hủy
cellulose cao rất đa dạng và phong phú bao gồm: vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm mốc…[18].
Các nhóm vi sinh vật này có khả năng phân hủy cellulose nhờ có hệ enzyme cellulase
ngoại bào. Trong đó nấm mốc là nhóm được nghiên cứu nhiều nhất trong lĩnh vực phân
hủy cellulose [1, 18]. Vì chúng có khả năng tiết ra môi trường một lượng lớn enzyme
cellulase với nồng độ rất cao và có tác dụng phân hủy rất mạnh cellulose. Các chi nấm
có khả năng sinh enzyme cellulase phổ biến là: Aspergillus, Penicillium,
Trichoderma…với khả năng chống chịu pH và khả năng sử dụng nguồn carbon, nguồn
nitơ tốt [18].
Nhiều loài vi khuẩn có khả năng phân giải cellulose, tuy nhiên cường độ không
mạnh bằng nấm mốc. Nguyên nhân là do số lượng enzyme tiết ra môi trường của vi
khuẩn thường nhỏ hơn, thành phần các loại enzyme không đầy đủ. Thường ở trong
Sv Nguyễn Văn Tới – Lớp DH09H1

14

Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm