Phân lập, tuyển chọn và khảo sát các điều kiện nuôi cấy của chủng vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp cellulase để ứng dụng trong xử lý chất thải làng nghề sản xuất miến dong

Đồ án tốt nghiệp

Phạm Thị Hằng Nga – Kĩ thuật sinh học K56

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

1


Đồ án tốt nghiệp

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH

Phạm Thị Hằng Nga – Kĩ thuật sinh học K56

2


Đồ án tốt nghiệp

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

DANH MỤC VIẾT TẮT
CMC : Cacboxyl methyl cellulose
BHM : Bushnell Haas medium
EG

: Endo-β-1,4-cellulase

CBH : Cellobiohydrolase
BG

:

β-glucosidase

kDa

: Kilo Dalton

v/p

:

w/v

: Weight/volume – trọng lượng/thể tích

BOD

: Biochemical Oxygen Demand

COD

:

Chemical Oxygen Demand

SS

:

Suspended Solids

DNS

:

3,5-dinitrosalicylic

Vòng/ phút

QCVN :

Quy chuẩn Việt Nam

QHTN :

Quy hoạch thực nghiệm

TCCP :

Tiêu chuẩn cho phép.

Phạm Thị Hằng Nga – Kĩ thuật sinh học K56

3

Đồ án tốt nghiệp

Phạm Thị Hằng Nga – Kĩ thuật sinh học K56

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

4


Đồ án tốt nghiệp

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

LỜI CẢM ƠN
Trước hết, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Trần Liên Hà - Giảng
viên bộmôn Vi Sinh - Hóa Sinh - Sinh Học Phân Tử, Viện Công nghệ Sinh học và
Công nghệThực phẩm, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tận tình hướng dẫn
trong suốt quá trình em thực hiện đề tài và hoàn thành khoá luận.
Em xin chân thành cảm ơn tới các thầy cô giáo và cán bộ công tác tại Viện Công
NghệSinh Học - Công nghệThực phẩm - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã
dạydỗvà tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt thời gian học tập tại trường.
Em cũng xin cảm ơn gia đình, các anh chị, bạn bè làm việc tại phòng thí nghiệm
của bộ môn Vi sinh – Hóa sinh – Sinh học phân tử C4 - 401 và tập thể lớp Kỹ thuật
Sinh học - K56 đã động viên, khuyến khích, giúp đỡ em trong thời gian thực hiện
đề tài.
Trong quá trình thực hiện và hoàn thành đề tài tốt nghiệp do thời gian và kiến
thức còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được
sự đóng góp ý kiến và chỉ bảo tận tình của quý thầy cô để khóa luận hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 26 tháng 4 năm 2016
Sinh viên
Phạm Thị Hằng Nga

Phạm Thị Hằng Nga – Kĩ thuật sinh học K56

5


Đồ án tốt nghiệp

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

TÓM TẮT
Hằng năm có khoảng 230 tỉ tấn chất hữu cơ được tạo ra từ quá trình quang hợp ở
thực vật, trong đó có khoảng 70 tỉ tấn (30%) cellulose có nguồn gốc từ sản xuất
nông nghiệp, chất thải các nhà máy giấy, đường và dệt may. Cellulose không tan
trong nước và chỉ bị thuỷ phân khi đun nóng với kiềm hay acid hoặc bị thủy phân
bởi các enzyme cellulase. Hiện nay, lượng phế phụ phẩm nông nghiệp cũng như
chất thải từ các nhà máy đã gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường. Ngoài ra,
Việt Nam là một nước nông nghiệp, hàng năm lượng phụ phẩm nông nghiệp tạo ra
từ ngành chế biến nông sản là vô cùng lớn và đa dạng, phong phú như: rơm, rạ, cây
ngô, bã mía, bã dong riềng, bã sắn ... Miến dong là một loại sản phẩm trong số đó,
miến dong được sản xuất từ dong riềng và được ưa chuộng bởi giá trị dinh dưỡng
cũng như mùi vị của nó. Quá trình chế biến tinh bột dong từ củ dong riềng tạo ra
một lượng chất thải lớn là bã dong. Lượng bã này tại một số làng nghề sản xuất
được tận thu và tái sử dụng rất ít còn lại xả thẳng ra môi trường mà không qua xử lý
gây ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm, ô nhiễm đất cũng như bầu không khí tại

làng nghề. Tuy nhiên với thành phần chủ yếu là cellulose, bã dong có thể tận dụng
làm nguồn nguyên liệu để tạo ra các sản phẩm có giá trị kinh tế đồng thời giúp giảm
thiểu ô nhiễm môi trường.
Để giải quyết vấn đề trên, việc phân lập được các chủng vi sinh vật có hoạt
tính phân huỷ cellulose có ý nghĩa rất quan trọng trong việc phát triển các chế phẩm
vi sinh vật để xử lý ô nhiễm môi trường. Hiện nay có rất nhiều phương pháp được
đưa ra và áp dụng để xử lý nước thải như: vật lý, hóa học, sinh học, kết hợp các
phương pháp. Tuy nhiên, phương pháp sinh học vẫn chiếm được nhiều sự quan tâm
bởi những ưu điểm về mặt kinh tế cũng như xã hội.Vì vậy em chọn đề tài “Phân
lập, tuyển chọn và khảo sát các điều kiện nuôi cấy của chủng vi sinh vật có khả
năng sinh tổng hợp cellulase để ứng dụng trong xử lý chất thải làng nghề sản
xuất miến dong”.
Từ các mẫu phân vi sinh, mẫu đất, rơm rạ mủn, bã dong của huyện Dương Liễu,
Hà Nội. Ta tiến hành phân lập, tuyển chọn và định tên được chủng Bacillus subtilis
strain BD5có khả năng phân hủy cellulose cao. Từ chủng trên tiến hành khảo sát các
điều kiện nuôi cấy của chủng, nhận thấy chủng phát triển tốt ở pH = 6, nồng độ
CMC là 1% và tỷ lệ cấp giống 5%, nguồn nitơ, cacbon là pepton và cao thịt.

Phạm Thị Hằng Nga – Kĩ thuật sinh học K56

6


Đồ án tốt nghiệp

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay, ngành chế biến nông sản thực phẩm nước ta được chú trọng bởi lợi thế
nguyên liệu là một nước nông nghiệp mang lại.Tuy nhiên qua quá trình chế biến

luôn tạo ra một lượng chất thải. Việc không tận thu, tái sử dụng cũng như không xử
lý nguồn thải này gây lãng phí và gây ô nhiễm môi trường từ đó đòi hỏi một khoản
tiền lớn để giải quyết triệt để.
Miến dong là một sản phẩm dạng sợi được sản xuất từ tinh bột dong riềng và nổi
tiếng với nhiều làng nghề ở Bắc Kạn, Tuyên Quang, Hưng Yên, Hà Nội,… Việc sản
xuất tinh bột dong tạo ra lượng bã thải bằng khoảng 80% so với lượng nguyên liệu
[10].Thành phần bã thải này chủ yếu là cellulose – một dạng hợp chất hữu cơ cấu
trúc phức tạp, trong tự nhiên phân hủy với tốc độ chậm và không hoàn toàn nên nên
về lâu dài thì đây là nguồn thải có nguy cơ gây ô nhiễm môi trườngnghiêm trọng.
Một trong những giải pháp hiệu quảvà kinh tế nhất nhằm chuyển hóa được nguồn
cơ chất cellulose này thành các sản phẩm có giá trị là sử dụng enzyme cellulase loại enzyme có khả năng phân cắt cellulose.
Từ những lý do trên, em lựa chọn đề tài: “Phân lập, tuyển chọn và khảo sát các
điều kiện nuôi cấy của chủng vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp cellulase để
ứng dụng trong xử lý chất thải làng nghề sản xuất miến dong”
Đề tài trên em tiến hành nghiên cứu với mục đích:
-

Phân lập, tuyển chọn chủng vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp cellulase
cao.
Khảo sát, tối ưu điều kiện nuôi cấy ảnh hưởng đến sự sinh tổng hợp cellulase
của chủ

Phạm Thị Hằng Nga – Kĩ thuật sinh học K56

7


Đồ án tốt nghiệp

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

PHẦN I: TỔNG QUAN
1.1.

Tình hình sử dụng dong riềng tại Việt Nam:

Xu hướng trồng cây lương thực ngoài cây lúa, ngô và mì nhằm mục đích đảm
bảo an ninh lương thực đang được quan tâm không chỉ ở Việt Nam, mà rất nhiều
nước trên thế giới. Trong hàng loạt cây lương thực, những cây có tiềm năng phát
triển như cây lương thực dạng củ chứa nhiều bột còn rất lớn. Có mấy chục loài với
hàng trăm giống khác nhau đang được trồng. Cây có củ thích hợp trồng trên đất tốt,
xấu; đất pha cát, thịt; khí hậu nóng, lạnh; ở vùng sườn núi, đồi; vùng trung du, đồng
bằng; nơi hạn, úng; ở vùng chuyên canh, ở những mảnh đất "đầu thừa đuôi thẹo"; ở
ven bờ rào, dưới bóng râm… Việc phát triển cây ăn củ đạt được năng suất cao và
chất lượng tốt sẽ làm giảm lượng gạo tiêu dùng trong nước để dành cho xuất khẩu.
Trong tập đoàn cây có củ. Dong riềng là cây cho năng suất cao và phù hợp tại nhiều
vùng sinh thái, cây dễ trồng có hàm lượng tinh bột cao, có thể chế biến được nhiều
mặt hàng lương thực và thực phẩm có giá trị kinh tế cao được người tiêu dùng trong
và ngoài nước ưu thích. Dong riềng có tên khoa học là Canna edulis Ker Gawl,
thuộc họ Chuối hoa - Cannaceae. Cây cao 1,2-1,5m, có thể tới 2m. Thân rễ phình to
thành củ, chứa nhiều tinh bột. Lá có phiến thuôn dài, thường có màu tía, bẹ tía, gân
giữa to, gân phụ song song. Hoa xếp thành cụm ở ngọn thân; đài 3, cánh hoa 3; nhị
lép màu đỏ son, rộng 1cm; nhị vàng, môi vàng. Ra hoa quả quanh năm. Củ dong
riềng chứa nhiều tinh bột, có vị ngọt, nhạt, tính mát; có tác dụng thanh nhiệt, lợi
thấp, an thần, giáng áp. Củ luộc ăn ngon và chế bột làm miến tại nhiều vùng ở nước
ta[32].
Tại xã Lực Hành (Yên Sơn), nhiều năm nay cây dong riềng được coi là cây thế
mạnh, được người dân trồng từ những năm 70 của thế kỷ trước. Xã cũng coi cây
dong riềng là cây xóa đói giảm nghèo.Cây dong riềng được trồng trên khắp vườn đồi
ở cả 12 thôn. Bên cạnh việc thu mua dong riềng củ tại xã, nhiều hộ nông dân xã Lực

Hành còn tổ chức thu mua dong riềng ở các xã lân cận về để sản xuất, chế biến
thành bột dong riềng cung cấp cho thị trường...Theo thống kê từ Trung tâm khuyến
nông tỉnh, toàn tỉnh có trên 600 ha dong riềng; diện tích dong riềng phân bố tập
trung chủ yếu ở các huyện: Yên Sơn 300 ha, Chiêm Hóa 160 ha, huyện Lâm Bình
40 ha; năng suất bình quân đạt 80 tấn/ha; sản lượng trên dưới 48.000 tấn củ
tươi/năm[33].
Phạm Thị Hằng Nga – Kĩ thuật sinh học K56

8


Đồ án tốt nghiệp

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Và theo thống kê của sở Công thương, diện tích trồng dong riềng tại Bắc Kạn
đã tăng đột biến lên tới khoảng 2.900ha (tăng 56,97% so với năm 2012 và đạt
138,14% kế hoạch năm). Với dự ước năng suất thu hoạch đạt từ 50-70 tấn củ/ha thì
tổng sản lượng củ dong riềng thu hoạch năm 2013 trên địa bàn tỉnh sẽ ước đạt
182.166 tấn. Sau khi để giống cho vụ trồng dong năm 2014 khoảng 3.400 tấn tương
đương 1.700ha (theo kế hoạch trồng dong riềng năm 2014 trên địa bàn tỉnh do Sở
Nông nghiệp và Phát triển nông thông xây dựng) thì sản lượng củ dong riềng đưa
vào chế biến tiêu thụ năm 2013 trên địa bàn tỉnh Bắc Kạn ước khoảng 178.766 tấn .
Hiện nay trên địa bàn tỉnh Bắc Kạn có 112 cơ sở, hộ gia đình hoạt động chế
biến dong riềng (bao gồm cả các cơ sở, hộ gia đình đầu tư mới, nâng công suất trong
năm 2013). Trong đó, 24 cơ sở, hộ gia đình vừa chế biến tinh bột, vừa sản xuất
miến; 14 cơ sở, hộ gia đình chuyên sản xuất miến; 74 cơ sở, hộ gia đình chuyên chế
biến tinh bột. Đối với 98 cơ sở, hộ gia đình (vừa sản xuất bột, miến và chuyên sản
xuất bột cộng lại) có tổng công suất chế biến tinh bột dong riềng trên địa bàn tỉnh
khoảng 1.170 tấn củ/ngày tương đương sản lượng củ dong riềng được chế biến

khoảng 117.000 tấn (tính trong thời gian 100 ngày), đáp ứng 65,5% sản lượng củ
dong riềng của năm 2013. Với tỷ lệ thu hồi tinh bột là 18% thì sẽ thu được khoảng
21.000 tấn tinh bột thương phẩm, còn lại sản lượng củ dong riềng xuất bán ra ngoài
tỉnh khoảng 61.760 tấn [32].
Mỗi năm tỉnh Bắc Kạn đã sản xuất được khoảng 180.000 tấn củ dong riềng, số
này hầu hết được đưa vào để chế biến miến dong và tinh bột dong tại các làng nghề
của tỉnh, số củ dong nguyên liệu thô bán cho nhu cầu sản xuất miến dong của vùng
khác rất ít. Tại làng nghề Minh Hồng, Minh Quang, Ba Vì, Hà Nội với lợi thế diện
tích đất đồi rộng lớn, gần chân núi Ba Vì nên cây dong riềng ở Minh Hồng rất phát
triển, tổng diện tích dong riềng ở đây là250ha, sản lượng bột thu được hàng năm
khoảng 20.000 tấn [29], một phần bột này sử dụng làm nguyên liệu sản xuất miến
dong tại làng nghề. Bên cạnh các làng nghề sản xuất miến dong đi từ nguyên liệu là
củ dong, một số làng nghề sản xuất miến dong như Cát Quế, Minh Khai (Hoài Đức,
Hà Nội), Cự Đà (Thanh Oai, Hà Nội) chủ yếu mua tinh bột dong từ các làng nghề
khác và tiến hành chế biến.
Từ việc sử dụng dong riềng số lượng lớn trải rộng khắp nhiều tỉnh thành trong cả
nước. Đặt ra vấn đề nếu lượng nước thải và bã thải rắn dư thừa không được xử lý

Phạm Thị Hằng Nga – Kĩ thuật sinh học K56

9


Đồ án tốt nghiệp

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

kịp thời rất có thể sẽ gây ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí… Và gây hại cho
sức khỏe của người dân.
1.2.

Quy trình sản xuất miến dong:

Từ củ dong riềng, thông qua quá trình chế biến, thu được tinh bột dong riềng. Có
hai loại tinh bột dong riềng là tinh bột khô và tinh bột ướt. Hiện nay, miến được sản
xuất chủ yếu từ tinh bột dong riềng ướt.Thông thường, tinh bột dong riềng ướt được
sản xuất ở các vùng người dân làm nghề sản xuất miến và vùng nguyên liệu trồng củ
dong. Tinh bột dong riềng ướt được bảo quản kín trong bao hoặc trong hầm kín và
sử dụng để làm miến cả năm. Tính trung bình, 1000 kg củ dong riềng sau khi chế
biến thu được 250- 300 kg tinh bột ướt. Từ tinh bột ướt, đem phơi nắng hoặc sấy
khô sẽ thu được tinh bột dong riềng khô, có thể bảo quản được trong thời gian dài.
•

Quy trình chế biến tinh bột dong:

Công nghệ chế biến các loại củ, đặc biệt là củ dong riềng có tính chất truyền
thống và tương đối phổ biến, làm tăng giá trị sử dụng của cây dong riềng đồng thời
góp phần làm tăng thu nhập cho bà con nông dân. Sản phẩm chính thu được là tinh
bột dong riềng.

Phạm Thị Hằng Nga – Kĩ thuật sinh học K56

10


Đồ án tốt nghiệp

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Củ dong

Nước
Làm sạch củ dong riềng

Nghiền củ dong riềng
Nước
Lọc dịch tinh bột dong riềng

Lắng, rửa tinh bột dong riềng

Tinh bột dong riềng ướt

Làm khô tinh bột dong riềng

Tinh bột dong riềng khô

Hình 1.1: Quy trình công nghệ sản xuất tinh bột dong [8]

Phạm Thị Hằng Nga – Kĩ thuật sinh học K56

11


Đồ án tốt nghiệp

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Bước 1: Làm sạch củ dong:
Củ dong được đưa vào hệ thống máy rửa củ.Mục đích của công đoạn rửa củ là
loại bỏ ra khỏi củ dong riềng các loại đất, đá, tạp chất bẩn và một phần vỏ củ, rễ.
Bước 2: Nghiền củ dong:

Củ dong sau khi rửa được đưa tới hệ thống máy nghiền, xát.Trong công đoạn này
củ dong được nghiền, xát dưới tác động của mâm (hoặc lô) nghiền, xát quay ở tốc
độ cao, tạo thành hỗn hợp lỏng gồm bã, nước tinh bột.
Bước 3: Lọc tinh bột dong riềng
+ Đối với phương pháp nghiền lọc không liên hoàn:
Quá trình nghiền và tách lọc tinh bột, bã được thực hiện trên 02 máy móc thiết bị
khác nhau. Hỗn hợp bã, tinh bột, nước sau nghiền được đưa tới hệ thống bể chứa,
sau đó được bơm sang các máy tách bã (hình trụ tròn, có mô tơ, cánh khuấy, màng
lọc), hoà thêm nước, dưới tác động quay của cánh khuấy tinh bột sẽ được tách ra
qua màng lọc xuống bể chứa và lắng tinh bột. Quá trình đánh lọc được tiến hành liên
tục cho đến khi lượng tinh bột được tách ra hoàn toàn, xơ bã sẽ được xả ra khu bể
chứa tập trung để xử lý.
+ Đối với phương pháp nghiền lọc liên hoàn:
Quá trình nghiền và tách tinh bột, bã sẽ được thực hiện đồng thời trên cùng một
máy nghiền lọc liên hoàn.Trong quá trình nghiền, hỗn hợp tinh bột, nước được tách
ra khỏi xơ bã và qua màng lọc vào bể lắng tinh bột.
Bước 4: Lắng, rửa tinh bột dong riềng. Sau công đoạn tách bã, tinh bột được để
lắng, tách nước, tách bột non, tiếp đó sẽ được đánh, lọc, lắng, nhằm rửa sạch phần
nhựa của củ dong và loại bỏ tạp chất làm cho tinh bột trắng sạch. Công đoạn đánh
lọc, lắng tinh bột này được tiến hành cho đến khi nước không còn vẩn đục. Kết thúc
giai đoạn lắng, sau khi gạn hết nước và phần cặn bã phía trên, sẽ thu được tinh bột
ướt, có độ ẩm từ 38- 40% có thể sử dụng ngay làm nguyên liệu sản xuất miến hoặc
bảo quản kín hàng năm trong bao nilon chôn dưới đất 15 (hoặc trong bể xi măng)
hay phơi nắng để có tinh bột khô tùy theo mục đích sử dụng.
Bước 5: Làm khô tinh bột :

Phạm Thị Hằng Nga – Kĩ thuật sinh học K56

12

Đồ án tốt nghiệp

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Tinh bột sạch sau khi lắng lọc, tách nước thường được làm khô theo phương pháp
phơi nắng. Dùng nong, nia hoặc bạt để phơi tinh bột[8].
1.3. Hiện trạng môi trường tại các làng nghề sản xuất miến dong.
1.3.1. Môi trường nước tại các làng nghề sản xuất miến dong
Làng nghề sản xuất miến dong cũng như các làng nghề sản xuất tinh bột khác,
hằng năm thải ra một lượng nước thải lớn giàu chất hữu cơ. Với việc không đầu tư
nhiều cho vấn đề môi trường, nước thải được xả trực tiếp ra các kênh mương mà
không qua xử lý nên gây ô nhiễm nghiêm trọng và ảnh hưởng đến sức khỏe của dân
cư làng nghề.
Bảng 1.1: Đặc trưng nước thải tại một số làng nghề sản xuất tinh bột [1]
Làng nghề sản xuất tinh bột
Tân Hòa
(Hà Nội)

Bình Minh
(Đồng Nai)

Cát Quế
(Hà Nội)

QCVN
40:2011
cột B

6,1

4,6

6,8

5,5 – 9

C

28,5

29,7

26,5

40

Độ màu

Co - Pt

1140

407

-

150

COD

mg/l

466

1858

2630

150

BOD5

mg/l

250

743

1609

50

SS

mg/l

97

926

247

100

∑N

mg/l

13

145,6

95,4

40

∑P

mg/l

1,6

27,5

23,8

6

Chỉ tiêu

Đơn vị

pH
Nhiệt độ

o

Nước thải ở các làng nghề đều có BOD và COD vượt nhiều lần so với TCCP.Hầu
hết nước thải có pH thấp, thể hiện chất thải hữu cơ đã bị phân giải yếm khí.
1.3.2. Môi trường không khí tại các làng nghề sản xuất miến dong
Đối với không khí tại các làng nghề chế biến nông sản thực phẩm nói chung và
các làng nghề sản xuất miến dong nói riêng, nguồn gây ô nhiễm điển hình nhất là từ

Phạm Thị Hằng Nga – Kĩ thuật sinh học K56

13


Đồ án tốt nghiệp

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

các chất hữu cơ dạng rắn và chất hữu cơ tồn đọng trong nước thải bị phân hủy yếm
khí tạo ra các mùi hôi nồng nặc, khó chịu. Các chất khí ô nhiễm chủ yếu gồm H 2S,
NH3 ảnh hưởng tới sức khỏe người dân trong khu vực và vùng lân cận.
Bảng 1.2: Chất lượng môi trường không khí tại một số làng nghề [1].
TT

Chỉ

tiêu

K1

K2

K3

QCVN 05 –
2009

Đơn vị

1.

Bụi

0,28

0,11

0,381

0,2

mg/m3

2.

NO2

0,009

0,0078

0,079

0,4

mg/m3

3.

SO2

0,063

0,097

0,315

0,5

mg/m3

4.

CO

3,96

4,12

7,36

1

mg/m3

5.

NH3

0,221

0,112

0,47

0,05

mg/m3

6.

H2 S

0,32

0,26

0,23

0,0075

mg/m3

Ghi chú:
K1: Môi trường làng nghề Dương Liễu (khảo sát tháng 10/2002)
K2: Môi trường làng nghề Tân Hòa (khảo sát tháng 10/2002)
K3: Môi trường làng nghề miến Yên Ninh (khảo sát tháng 10/2002)
Hầu hết các chỉ tiêu chất lượng môi trường không khí còn ở mức cho phép. Tuy
nhiên, hàm lượng H2S vượt quá TCCP từ 30 – 42 lần.
1.3.3. Hiện trạng chất thải rắn tại các làng nghề sản xuất miến dong
Với nguyên liệu là từ sắn củ và dong củ, qua sơ chế, nghiền nhỏ, ngâm ủ, lọc tách
rồi lấy bột sắn và bột dong cung cấp cho cơ sở sản xuất chế biến nông sản thực
phẩm trong làng nghề và các vùng khác. Quá trình này thải ra một lượng lớn chất
thải rắn là vỏ, bã, đất cát, ... Hiện nay bã thải được người dân tận dụng làm thức ăn
cho cá và nuôi lợn, phơi khô làm nhiên liệu. Còn lại đổ ra đường, đổ xuống cống
rãnh gây tắc nghẽn, khi bị phân hủy gây mùi hôi thối khó chịu. Nguồn thải này góp

Phạm Thị Hằng Nga – Kĩ thuật sinh học K56

14


Đồ án tốt nghiệp

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

phần chính gây ô nhiễm môi trường đất và trực tiếp gây ô nhiễm môi trường không
khí cũng như ảnh hưởng đến chất lượng nước mặt và nước ngầm ở làng nghề.

Bảng 1.3: Nguyên liệu đầu vào và bã thải rắn của làng nghề Dương Liễu [24]
Vật
liệu

Nguyên liệu đầu vào (tấn)
2000

2001

2008

2010

2000

2001

2008

2010

Củ
sắn

116.00
0

125.00
0

150.00
0

171.000

47.00
0

48.00
0

51.00
0

57.000

Củ
31.000
dong

52.000

66.000

82.000

10.00

0

16.00
0

22.00
0

25.600

Tổn
g

177.00
0

216.00
0

253.000

57.00
0

64.00
0

73.00
0

82.600

147.00
0

Bã thải rắn (tấn)

Tại làng nghề Dương Liễu, mùa sản xuất chính kéo dài từ tháng 10 năm trước đến
tháng 4 năm sau. Nguyên liệu để sản xuất tinh bột là củ sắn và củ dong. Lượng
nguyên liệu đưa vào sản xuất tăng 5 – 10% theo từng năm.
Người ta sử dụng chất thải phát sinh từ chế biến tinh bột cho các mục đích khác
nhau. Các khảo sát cho thấy chất thải từ củ sắn được tái sử dụng làm thức ăn gia súc,
gia cầm hoặc làm phân bón. Tại làng nghề Dương Liễu, bã thải từ dong một phần
người dân sử dụng ở dạng khô làm nhiên liệu còn lại là thải ra ngoài môi trường
không qua xử lý.
Bảng 1.4: Khả năng tái sử dụng bã thải rắn tại làng nghề Dương Liễu [24]
Bã thải rắn sử dụng (%)

Bã thải rắn không sử
dụng (%)

Bã thải rắn

Thức ăn
chăn nuôi

Nhiên
liệu

Phân

bón

Bã sắn

30

0

60

10

Bã dong

0

5

0

95

Tại làng nghề Dương Liễu bã thải từ sắn hầu như được sử dụng lại, trong khi bã
thải từ dong riềng không được tái sử dụng. Để quản lý và xử lý lượng bã thải này
sao cho tạo ra lợi ích kinh tế và giảm tác động của nó với môi trường xung quanh là
một thách thức lớn đối với địa phương.

Phạm Thị Hằng Nga – Kĩ thuật sinh học K56

15

Đồ án tốt nghiệp

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

1.4. Thành phần bã thải rắn tại làng nghề sản xuất miến dong
Ở nước ta, cây dong riềng được trồng ở hầu hết các tỉnh thuộc đồng bằng, trung
du và miền núi phía Bắc. Các tỉnh có diện tích và sản lượng dong riềng lớn phải kể
đến là: Bắc Kạn, Sơn la, Cao Bằng, Hòa Bình, Thanh Hóa, Quảng Ninh…[6].
Theo thống kê, riêng mỗi tỉnh Bắc Kạn năm 2011 đã thu hoạch được 180.000 tấn
củ dong riềng, lượng tinh bột sản xuất được là 25.000 tấn/năm [10]. Tuy nhiên theo
Hoàng Toàn Thắng và cộng sự từ 5486,29 tấn củ ước tính lượng bã thải ra là 4115
tấn [10], có nghĩa là khoảng 80% bã bị loại ra. Từ đó ta có thể thấy hằng năm lượng
bã thải ra là rất lớn.
Bảng 1.5: Thành phần của bã dong[24]
Thành phần

%

Lignoellulose

90

Tinh bột

5

N

0,5

P

0,11

K

0,16

Trong 90% lignicellulose đó thì cellulose chiếm từ 35 – 50%. Ta thấy lượng bã
dong thải ra với thành phần cellulose rất cao. Do đó mà nên có phương pháp tái sử
dụng hiệu quả để tận thu chất thải và thân thiện môi trường.
1.4.1. Cellulose và cấu trúc :
Cellulose là thành phần chủ yếu của tổ chức thực vật (chiếm khoảng 35-50%
trọng lượng khô của xác thực vật) và đặc biệt là ở rễ. Ở tế bào thực vật và một số tế
bào vi sinh vật, chúng tồn tại ở dạng sợi. Cellulose là một polymer hữu cơ phổ biến
nhất trong tự nhiên. Hằng năm một lượng lớn sinh khối cellulose (1,5 x 10 12 tấn)
được tạo thành chủ yếu từ quá trình quang hợp [19].

Phạm Thị Hằng Nga – Kĩ thuật sinh học K56

16


Đồ án tốt nghiệp

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Hình 1.2: Cấu trúc không gian của phân tử cellulose

Cellulose là 1 polysaccharide gồm nhiều polymer được cấu thành từ các tiểu đơn
vị monosaccharide glucose. Cellulose là hợp chất cao phân tử cấu tạo từ các liên kết
mắt xích β – D – Glucose, có công thức cấu tạo là (C 6H10O5)n hay [C6H7O2(OH)3]n
trong đó n có thể nằm trong khoảng 5000 – 14000. Đây là thành phần chủ yếu tạo
nên vách tế bào thực vật, chúng liên kết chặt chẽ với các thành phần khác như
hemicellulose, lignin tạo nên các phức hệ bền vững.
Cellulose không có trong tế bào động vật. Chúng là một homopolimer mạch
thẳng, được cấu tạo bởi các β–D–glucose–pyranose. Các gốc glucose trong cellulose
thường lệch nhau một góc 180o và có dạng như một chiếc ghế bành. Cellulose
thường chứa 10.000-14.000 gốc đường và được cấu tạo như hình 1.6.

Hình 1.3: Cấu trúc phân tử cellulose
Về cấu trúc phân tử cellulose có hai phân vùng, phân vùng tinh thể và phân vùng
không định hình. Trong phân vùng tinh thể có liên kết hydro rất bền vững giữa các
chuỗi polymer trong khi ở phân vùng không định hình thì liên kết này lỏng lẻo hơn
nhiều.
Cellulose là chất màu trắng, không mùi, không vị, không tan trong nước và các
dung môi thông thường. Tan trong một số dung dịch axit vô cơ mạnh như HCl,
HNO3,.. và bị thủy phân bởi enzyme cellulase [9]. Cellulose cấu tạo dạng sợi, có
Phạm Thị Hằng Nga – Kĩ thuật sinh học K56

17


Đồ án tốt nghiệp

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

cấu trúc phân tử là một polymer mạch thẳng, mỗi đơn vị là một disaccharide gọi là
cellubiose, cellubiose được cấu trúc từ hai phân tử D - glucose. Cellulose có cấu trúc

bâc 2 và bậc 3 rất phức tạp, tạo thành cấu trúc dạng lớp gắn với nhau bằng lực liên
kết Hydro trùng hợp nhiều lần nên rất bền vững, ngoài ra còn có lực Vander Wall
tạo ta mạng lưới gồm các sợi song song hoặc đan chéo nhau có độ bền cao.
Cellulose là chất hữu cơ khó phân hủy. Người và hầu hết động vật không có
khả năng phân hủy cellulose. Do đó, khi thực vật chết hoặc con người thải các sản
phẩm hữu cơ có nguồn gốc thực vật đã để lại trong môi trường lượng lớn rác thải
hữu cơ. Tuy nhiên nhiều chủng vi sinh vật bao gồm nấm, xạ khuẩn và vi khuẩn có
khả năng phân hủy cellulose thành các sản phẩm dễ phân hủy nhờ enzyme cellulase
[11].
1.4.2. Enzyme cellulase và vi sinh vật sinh tổng hợp cellulase
1.4.2.1. Enzyme cellulase :
Các chất thải có nguồn gốc cellulose được vi sinh vật phân hủy bằng nhiều
enzyme khác nhau. Cellulase là các enzyme thủy phân cellulose (liên kết 1,4 – β- D
– glucoside) tạo ra sản phẩm chính là glucose, cellobiose và cello-oligosaccharides.
Có 3 loại enzyme cellulase chính:
-

-

-

Endoglucanases (1,4- β – D – glucan – 4 - glucanohydrolases) có khối lượng
phân tử trong khoảng 42 – 49 kDa. Chúng hoạt động ở nhiệt độ khá cao và
tham gia phân giải liên kết β-1,4 glucoside trong cellulose, lichenin và β– D glucan. Sản phẩm của quá trình phân giải là cellodextrin, cellobiose, và
glucose.
Exoglucanases, gồm 2 loại là 1,4 –β-D-glucan glucanohydrolases
(cellodextrinases) và 1,4 –β–D –glucan-cellobiohydrolases
(cellobiohydrolases). Exoglucanases có hoạt tính thủy phân trên cả 2 đầu khử
và không khử của mỗi đoạn cellodextrin. Trong đó cellodextrinases tạo ra sản
phẩm là glucose và cellobiohydrolases tạo ra sản phẩm chính là cellobiose.

β-glucosidases (β-glucoside glucohydrolases) có khả năng hoạt động ở pH rất
rộng (pH 4,4 – 4,8), khối lượng phân tử trong khoảng 50 – 98 kDa, pI = 8,4
và có thể hoạt động ở nhiệt độ cao. β-glucosidase tham gia phân hủy
cellobiose, tạo thành glucose.

Phạm Thị Hằng Nga – Kĩ thuật sinh học K56

18


Đồ án tốt nghiệp

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Enzyme thủy phân cellulose ở các sinh vật khác thì khác nhau, có thể có các loại
enzyme khác nhau, bao gồm một hoặc nhiều enzyme CBH, enzyme EG và có thể
có β-glucosidase. Hệ thống hoàn chỉnh bao gồm CBH celulase, EG và BG phối hợp
để chuyển đổi cellulose thành glucose. Các enzyme exo-cellobiohydrolases và
endocellulases cùng hoạt động để thủy phân cellulose thành các đoạn ngắn
oligosaccharides. Các oligosaccharides (chủ yếu là cellobiose) sau đó được thủy
phân để tạo ra glucose bằng β-glucosidase [14].

Hình 1.4: Mô hình enzymecellulase
Cellulase có bản chất là protein được cấu tạo từ các đơn vị là axit amin, các
axitamin được nối với nhau bởi liên kết peptid –CO-NH-. Ngoài ra, trong cấu trúc
còn có những phần phụ khác, cấu trúc hoàn chỉnh của các loại enzyme nhóm EG và
CBH giống nhau trong hệ cellulase của nấm sợi, gồm một trung tâm xúc tác và một
đuôi tận cùng, phần đuôi này xuất phát từ trung tâm xác tác và được gắn thêm vùng
glycosil hóa, cuối đuôi là vùng gắn kết với cellulose (CBD: cellulose binding
domain). Vùng này có vai trò tạo liên kết với cellulose tinh thể.

Phạm Thị Hằng Nga – Kĩ thuật sinh học K56

19


Đồ án tốt nghiệp

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

1

2

3

Hình 1.5. Ba loại phản ứng xúc tác cellulase
Thủy phân cellulose phải có sự tham gia của cả ba loại enzyme cellulase như
endoglucanase, exoglucanase và β-glucosidase. Thiếu một trong ba loại enzyme trên
thì không thể thủy phân phân tử cellulose đến cùng.
Từ những nghiên cứu riêng rẽ đối với từng loại enzyme đến nghiên cứu tác động
tổng hợp của cả ba loại enzyme cellulase, nhiều nhà khoa học đều đưa ra kết luận
chung là các loại enzyme cellulase sẽ thay phiên nhau phân hủy cellulose để tạo
thành sản phẩm cuối cùng là glucose. Có nhiều cách giải thích khác nhau về cơ chế
tác động của cellulase, cụ thể cơ chế tác động hiệp đồng của 3 loại cellulase như
sau: đầu tiên EG tác động vào vùng vô định hình trên bề mặt cellulose, cắt liên kết
β-1,4-glucosid và tạo ra các đầu mạch tự do. Tiếp đó CBH tấn công cắt ra từng đoạn
cellobiose từ đầu mạch được tạo thành. Kết quả tác động của EG và CBH tạo ra các
celloligosaccharit mạch ngắn, cellobiose, glucose. BG thủy phân tiếp và tạo thành
glucose.

Phạm Thị Hằng Nga – Kĩ thuật sinh học K56

20


Đồ án tốt nghiệp

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Các loài vi sinh 3vật có khả năng sinh tổng hợp cellulase trong điều kiện tự nhiên
thường bị ảnh hưởng bởi tác động nhiều mặt của các yếu tố ngoại cảnh nên có loài
phát triển rất mạnh, có loài lại phát triển yếu. Chính vì thế, việc phân hủy cellulose
trong tự nhiên được tiến hành không đồng bộ, xảy ra rất chậm.
Trong điều kiện phòng thí nghiệm hay điều kiện công nghiệp, việc phân hủy
cellulose bằng enzyme, ngoài các yếu tố kỹ thuật như nhiệt độ, pH, nồng độ cơ chất,
lượng enzyme…, một yếu tố hết sức quan trọng là tính đồng bộ của hệ enzyme
cellulase từ nhiều nguồn vi sinh vật khác nhau. Quá trình thủy phân cellulose chỉ có
thể được tiến hành đến sản phẩm cuối cùng khi sử dụng đồng bộ ba loại enzyme
cellulase.
Cellulase có thể được tổng hợp từ rất nhiều nguồn khác nhau trong tự nhiên,
trong đó chủ yếu có nguồn gốc từ vi sinh vật như vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm mốc và
một số loại nấm men. Do ưu điểm về thời gian sinh trưởng, kích thước, hiệu suất sản
sinh enzyme nên vi sinh vật thường được sử dụng để sản xuất các chế phẩm enzyme.
Enzyme cellulase đã được nghiên cứu từ rất lâu trên thế giới. Đây là enzyme được
ứng dụng rất rộng rãi, chỉ đứng sau protease và amylase.
1.4.2.2. Vi sinh vật sinh tổng hợp cellulase
Vi khuẩn có khả năng sinh tổng hợp cellulase chủ yếu là phân giải carbohydrate
thường không sử dụng protein hay lipid làm nguồn năng lượng cho sự sinh trưởng
[22]. Môi trường được sử dụng trong nuôi cấy vi sinh vật sinh tổng hợp cellulase có

chứa các nguồn cellulose khác nhau[15,16]. Trong số các vi sinh vật sinh tổng hợp
cellulase đáng chú ý nhất là vi khuẩn, Cellulomonas cytophaga (xạ khuẩn). Hầu hết
các loại nấm có thể sử dụng nhiều carbohydrate khác ngoài cellulose [25], trong khi
ở các loài sống trong điều kiện kỵ khí thì có sự lựa chọn về nguồn carbohydrate,
cellulose. Khả năng tiết protein ngoại bào lớn là đặc trưng của một số loại nấm, đặc
điểm này được khai thác để sản xuất các cellulase ngoại bào ở quy mô lớn. Nấm
Trichoderma reesei đã được sử dụng phổ biến để sản xuất cellulase ngoại bào. Hầu
hết các nghiên cứu về sinh vật phân giải cellulose tập trung vào các loài nấm
(Trichoderma,Humicola, Penicilium, Aspergillus, Actinomucor), vi khuẩn
Pseudomonas, Cellulomonas, Actinomycetes và Streptomyces).
Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng enzyme cellulase – một hệ enzyme phức tạp
-được sinh ra bởi nhiều vi sinh vật, phổ biến là nấm và vi khuẩn [18]. Mặc dù những

Phạm Thị Hằng Nga – Kĩ thuật sinh học K56

21


Đồ án tốt nghiệp

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

loài nấm sợi thì tỏ ra phân hủy rất tốt các cellulose tự nhiên, thế nhưng vi khuẩn lại
có tốc độ sinh trưởng cao hơn so với nấm nên có tiềm năng lớn để được dùng trong
việc sản xuất cellulase. Tuy nhiên, việc nghiên cứu khả năng sinh enzyme cellulase
của các dòng vi khuẩn nhìn chung vẫn còn khiêm tốn so với nghiên cứu trên nấm.
Dù vậy, đặc điểm phân giải cellulose của vài giống vi khuẩn như Cellulomonas,
Cellovibrio, Pseudomonas, Sporosphytophaga, Bacillus và Micrococcus đã được
nghiên cứu và báo cáo trên thế giới [18].
Bacillus là một trong những vi sinh vật đầu tiên được phát hiện và mô tả trong

giai đoạn đầu của tiến trình phát triển ngành vi sinh vật học ở cuối thế kỷ 19. Đây là
một chi lớn với gần 200 loài vi khuẩn hiếu khí, hình que, có khả năng sinh nội bào
tử để chống chịu các điều kiện bất thường của môi trường sống. Bacillus phân bố
rộng rãi trong các hệ sinh thái tự nhiên: từ trên cạn đến dưới nước, từ nước ngọt đến
nước mặn và từ vùng ven bờ đến đáy các Đại Dương [4]. Bên cạnh các loài vi khuẩn
gây bệnh cho con người như B. anthracis và B. cereus, nhiều loài vi khuẩn Bacillus,
đặc biệt là nhóm B. subtilis, có tiềm năng sản xuất các sản phẩm thương mại ứng
dụng trong y học, trong nông nghiệp và trong công nghiệp thực phẩm.
Theo hệ thống phân loại Bacillus dựa trên phân tích trình tự đoạn gen 16S rRNA
bắt đầu từ những năm 1990 [4], một số loài có quan hệ gần gũi với B. subtilis như B.
amyloliquefaciens, B. licheniformis, B. megaterium, B. coagulans, B. anthracis, B.
cereus và B. Thuringensis, ... Enzyme từ Bacillus như amylase, cellulose, protease
và lipase có nhiều đặc tính quý như khả năng hoạt động tốt trong dải pH rộng từ 5 9 và bền nhiệt. Do đó, enzyme từ Bacillus đã được ứng dụng nhiều trong công
nghiệp chế biến thực phẩm, công nghiệp dệt may, công nghiệp giấy và công nghiệp
sản xuất chất tẩy rửa [4].
1.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng, phát triển và khả năng sinh
cellulase của vi sinh vật
1.5.1. Nguồn dinh dưỡng của vi sinh vật
Các yếu tố trong thành phần môi trường có ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động sống
và sự tạo thành enzyme của vi sinh vật. Trong môi trường nuôi cấy của vi sinh vật
cần phải đảm bảo đầy đủ các thành phần dinh dưỡng và tỷ lệ các chất dinh dưỡng
hợp lý, phù hợp với nhu cầu của từng vi sinh vật cụ thể.

Phạm Thị Hằng Nga – Kĩ thuật sinh học K56

22


Đồ án tốt nghiệp

∗

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Nguồn Carbon:

Carbon có trong thành tế bào, tế bào chất, trong tất cả các phân tử enzyme, axit
nucleic và các sản phẩm trao đổi chất. Chính vì vậy những hợp chứa carbon có ý
nghĩa hàng đầu trong sự sống của vi sinh vật.
Các chủng vi sinh vật sinh tổng hợp cellulase đòi hỏi nguồn carbon khác nhau.
Nguyễn Đức Lượng và cộng sự khả năng sinh tổng hợp cellulase của Actinomyces
griseus với nguồn lignocellulose thích hợp là bã mía hoặc mùn cưa [7]. Đối với nấm
sợi Aspergillus fumigutus và các loại nấm mốc ưu nhiêt, nguồn carbon thích hợp
nhất là rơm nghiền và bột giấy lọc. Môi trường cám và bã củ cải đường là môi
trường thích hợp nhất đối với Trichoderma reesei [6].
∗

Nguồn nitơ:

Nitơ cần cho sự hình thành các axit amin để cấu thành nên các protein cấu trúc
cũng như các enzyme. Nguồn nitơ bổ sung vào môi trường nuôi cấy vi sinh vật có
thể là nitơ vô cơ hoặc nitơ hữu cơ.
Các hợp chất nitơ hữu cơ có tác dụng khác nhau đến sinh tổng hợp cellulase.
Điều này phụ thuộc điều kiện sinh lý của từng chủng giống. Theo Tăng Thị Chính
và cộng sự một số chủng vi khuẩn ưu nhiệt phân lập từ bể ủ rác thải có khả năng
sinh tổng hợp cellulase sinh trưởng phát triển trong môi trường với nguồn nitrogen
là pepton và cao nấm men [2].
Các nguồn nitơ vô cơ thích hợp nhất đối với vi sinh vật sinh cellulase là nguồn
nitrat. Natri nitrat làm cho môi trường kiềm hóa, tạo điều kiện thuận lợi cho sự tạo
thành cellulase.

Ngoài nitơ và carbon thì các nguyên tố khoáng (Fe, Mg, Zn, Mo, Cu…) có ảnh
hưởng đến khả năng sinh tổng hợp cellualase của chủng vi sinh vật. Các nguyên tố
Zn, Mg, Fe có tác dụng kích thích tạo thành enzyme ở nhiều chủng.
1.5.2. Các điều kiện ngoại cảnh ảnh hưởng đến sự sinh trưởng, phát triển và
khả năng tạo cellulase của vi sinh vật.
∗

Ảnh hưởng của nhiệt độ:

Phạm Thị Hằng Nga – Kĩ thuật sinh học K56

23


Đồ án tốt nghiệp

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Nhiệt độ là một trong số các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến sự sinh trưởng, phát
triển và khả năng sinh tổng hợp enzyme của chủng vi sinh vật.
Với một số chủng vi khuẩn ưa nhiệt phân lập từ bể ủ rác thải khả năng chịu được
nhiệt độ 80˚C, nhiệt độ lên men tối ưu từ 45˚C đến 55˚C [2]. Năm 2012, một vài
nghiên cứu về khả năng sinh enzyme cellulase của chủng Bacillus đã chỉ ra nhiệt độ tối
ưa cho chủng là từ khoảng 35-45˚C [26].
∗

Ảnh hưởng của pH:

Có thể nói, pH là một trong những yếu tố có tác động rất mạnh đến hoạt động của
vi sinh vật nói chung và vi sinh vật sinh tổng hợp cellulase nói riêng. Đặc biệt là hệ

enzyme của chúng, mỗi enzyme đều có một vùng pH tối ưu mà tại đó hoạt lực của
enzyme là cao nhất.
Năm 1999, Đặng Minh Hằng đã nghiên cứu tuyển chọn được hai chủng nấm sợi
có khả năng phân giải cellulose caovới pH tối ưu 4 – 7 [3]. Theo Nguyễn Đức
Lượng và cộng sự khả năng sinh tổng hợp cellulase của Actinomyces griseus tối ưu
với điều kiện pH ban đầu là 6;7 [7]. pH tối ưu cho khả năng sinh enzyme cellulase của
chủng Bacillus khoảng 6,5-7,5 [26].
∗

Ảnh hưởng của nồng độ oxy:

Các loài vi sinh vật khác nhau có phản ứng khác nhau với nồng độ oxy của môi
trường. Vi sinh vật sinh tổng hợp celluase có thể là các loài hiếu khí, hiếu khí tùy
tiện và yếm khí do đó nồng độ oxy ảnh hưởng lớn đến sinh trưởng, phát triển cũng
như khả năng tổng hợp cellulase của chủng.
1.6. Các phương pháp sinh học xử lý bã thải rắn để làm tăng giá trị nguyên liệu
Phương pháp xử lý bã dong hiệu quả nhất là tận dụng bã để sản xuất ra các sản
phẩm có giá trị, vì như thế có thể tiết kiệm được toàn bộ hoặc đáng kể chi phí xử lý
bã, mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn cho cơ sở sản xuất.
∗

Làm thức ăn chăn nuôi:

Tận dụng các thành phần dinh dưỡng trong bã dong để làm thức ăn cho chăn nuôi
đang là vấn đề được quan tâm trong ngành nông nghiệp hiện nay. Bởi vì lượng chất
dinh dưỡng trong bã dong cao, nguồn nguyên liệu dồi dào. Hiện nay có 2 phương
pháp xử lý bã dong làm thức ăn gia súc
Phạm Thị Hằng Nga – Kĩ thuật sinh học K56

24

Đồ án tốt nghiệp

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

- Bã dong được phơi nắng hoặc sấy khô rồi có thể cho gia súc ăn trực tiếp hoặc trộn

lẫn với các chất dinh dưỡng khác. Hiện nay người dân ở làng nghề đã dùng phương
pháp này để xử lý một phần bã thải thành thức ăn cho gia súc. Tuy nhiên việc phơi
bã dong phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, gây mùi hôi thối và ở chừng mực nào đó
có thể hư hỏng. Với các cơ sở sản xuất lớn thì không thể áp dụng được vì lượng bã
thải ra một ngày quá nhiều.
- Sử dụng công nghệ vi sinh làm thức ăn chăn nuôi:
Bã dong loại ra được ủ với chế phẩm sinh học trong đó bao gồm các loại vi sinh
vật có khả năng sinh amylase, cellulase, protease, … bên cạnh đó bổ sung các loài vi
khuẩn lactic, trong điều kiện yếm khí lên men tạo ra acid lactic làm pH giảm xuống
4 – 4,5, ức chế toàn bộ sự phát triển của nấm men và nấm mốc. Phương pháp này
ngoài ưu điểm là tận dụng được lượng bã dư thừa, giảm chi phí thức ăn chăn nuôi
thì nó giúp bảo quản và chủ động lượng thức ăn trong mùa mưa lạnh, không đủ điều
kiện phơi sấy rất nhanh bị mốc thối. Thức ăn ủ chua thế này không bị tổn thất dinh
dưỡng lại được bổ sung các vi sinh vật có lợi cho đường tiêu hóa, giúp gia súc ít bị
bệnh hơn.
Đã có một số nghiên cứu và đưa vào thử nghiệm thành công sử dụng bã dong làm
thức ăn chăn nuôi. Đề tài nghiên cứu cấp bộ: “Nghiên cứu sử dụng bã dong riềng
làm thức ăn chăn nuôi trâu, bò tại các làng nghề vùng núi Đông Bắc Việt Nam”, đã
đưa ra được công thức ủ bã dong bằng men vi sinh để bảo quản dự trữ bã dong làm
thức ăn chăn nuôi trâu, bò và đưa ra khuyến cáo thử nghiệm ở địa bàn thí nghiệm
chuồng trại và áp dụng trong chăn nuôi trâu bò [10].
Dự án “Xây dựng mô hình xử lý chất thải từ quá trình chế biến tinh bột dong

riềng làm thức ăn gia súc và phân bón hữu cơ tại tỉnh Bắc Kạn” của Viện Môi
trường Nông Nghiệp đã xây dựng quy trình chế biến thức ăn chăn nuôi từ bã dong
riềng theo 2 phương pháp là ủ chua và lên men vi sinh. Đưa ra mô hình chế biến bã
dong riềng làm thức ăn bổ sung cho lợn với quy mô 2 tấn/năm. Qua đánh giá ảnh
hưởng của thức ăn chăn nuôi đối với quá trình sinh trưởng và phát triển của đàn lợn
cho thấy sử dụng thức ăn chăn nuôi từ bã dong riềng đã giảm bớt 10 - 20% lượng
thức ăn và cho hiệu quả kinh tế cao hơn[27].
∗

Làm phân bón:

Phạm Thị Hằng Nga – Kĩ thuật sinh học K56

25