NGHIÊN CỨU SINH TỔNG HỢP HỆ ENZYME CELLULASE, PECTINASE TỪ CÁC CHỦNG Trichoderma VÀ ỨNG DỤNG ĐỂ XỬ LÝ VỎ CÀ PHÊ TRONG SẢN XUẤT PHÂN HỮU CƠ VI SINH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU SINH TỔNG HỢP HỆ ENZYME CELLULASE,
PECTINASE TỪ CÁC CHỦNG Trichoderma VÀ
ỨNG DỤNG ĐỂ XỬ LÝ VỎ CÀ PHÊ TRONG
SẢN XUẤT PHÂN HỮU CƠ VI SINH

Ngành học

: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Sinh viên thực hiện

: TRƯƠNG THỊ NGỌC HÂN

Niên khoá

: 2005 – 2009

Tháng 8/2009


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU SINH TỔNG HỢP HỆ ENZYM CELLULASE,

PECTINASE TỪ CÁC CHỦNG Trichoderma VÀ
ỨNG DỤNG ĐỂ XỬ LÝ VỎ CÀ PHÊ TRONG
SẢN XUẤT PHÂN HỮU CƠ VI SINH

Hướng dẫn khoa học

Sinh viên thực hiện

Th.S TRƯƠNG PHƯỚC THIÊN HOÀNG

TRƯƠNG THỊ NGỌC HÂN

Tháng 8/2009


LỜI CẢM ƠN
Con xin chân thành gửi lời biết ơn sâu sắc đến ba mẹ, gia đình đã luôn bên con,
động viên và giúp đỡ và tạo mọi điều kiện cho con trong suốt quá trình học tập
Tôi xin chân thành cảm ơn đến:
Ban giám hiệu Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh, Ban chủ nhiệm
Khoa Công Nghệ Sinh Học, cùng tất cả Quý Thầy Cô tại trường đã luôn tận tình
hướng dẫn, giảng dạy và giúp đỡ tôi.
Th.S Trương Phước Thiên Hoàng đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi và tạo mọi
điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành khóa luận này.
Cô Tăng Thị Ánh Thơ và chị Trần Thị Quỳnh Diệp cùng các bạn làm việcvà
làm đề tài tại phòng Vi Sinh Viện Công nghệ Sinh học đã giúp đỡ, tạo thuận lợi, hỗ
trợ tôi rất nhiều trong thời gian thực hiện khóa luận này.
Các thầy cô và và các anh chị làm việc tại Viện Nghiên Cứu Công nghệ Sinh học
và Môi trường trường Đại học Nông Lâm đã hỗ trợ, giúp đỡ cho tôi trong suốt quá
trình thực hiện khóa luận tại Viện.

Thầy Nguyễn Văn Lẫm cùng các bạn và các em làm việc tại phòng I5 đã giúp
đỡ và tạo điều kiện cho tôi thực hiện thí nghiệm ở đây.
Các thầy cô, các anh chị và các bạn làm việc tại phòng thí nghiệm Sinh Hóa
trường Đại học Khoa học Tự Nhiên thành phố Hồ Chí Minh đã nhiệt tình giúp đỡ tôi
trong những ngày làm thí nghiệm tại đây.
Các bạn lớp Công Nghệ Sinh Học K31 đã luôn đồng hành, chia sẻ, giúp đỡ tôi
trong suốt thời gian học tập và làm đề tài.

Sinh viên thực hiện
Trương Thị Ngọc Hân

iii


TÓM TẮT
Cà phê là một trong những mặt hàng nông sản xuất khẩu chủ lực của Việt Nam.
Thế nhưng vỏ cà phê lại rất chậm phân hủy vì có 2 thành phần khó phân hủy là
cellulose và pectin, gây ô nhiễm môi trường. Do đó đề tài “Nghiên cứu sinh tổng hợp
enzyme cellulase và pectinase từ các chủng Trichoderma và ứng dụng để xử lý vỏ cà
phê trong sản xuất phân hữu cơ vi sinh ’’ vừa giải quyết vấn đề về môi trường vừa tiết
kiệm chi phí cho nhà nông
Đề tài được tiến hành nghiên cứu khả năng sinh tổng hợp và định lượng hoạt độ
enzyme cellulase và pectinase của một số chủng Trichoderma để chọn chủng tối ưu
nhất và tiến hành khảo sát các điều kiện nuôi cấy ảnh hưởng đến chủng được chọn
để sản xuất ra chế phẩm enzyme thô nhằm ứng dụng xử lý vỏ cà phê trong sản xuất
phân hữu cơ vi sinh.
Kết quả đạt được
Chủng T133 là chủng có hoạt tính cellulase và pectinase cao nhất. Thời gian, tỷ
lệ giống nuôi cấy tối ưu cho hoạt tính cellulase và pectinase lần lượt là 60 giờ và 4-5%.
Thời gian, độ ẩm, tỷ lệ giống ủ tối ưu cho sự phân hủy vỏ cà phê lần lượt là 14 ngày,

độ ẩm 60%, tỷ lệ 5%. Sản xuất phân hữu cơ vi sinh.

iv


SUMMARY
Coffee is one of the agricultural products of key export Vietnam. However, coffee pulp
are very slow decay due to it has two components are difficult to decompose cellulose and
pectine, causing environmental pollution. So, the study “Synthezing cellulase & pectinase

enzymes from Trichoderma & utilized this enzyme- product to treat coffee pulp to
creat micro organism fertilizer”. This is helpful to reduce polluted wastes and retrench
for the farmers.
The study was examined synthetic biology ability and dertermined activity of
enzyme cellulase & pectinase received from strain

Trichoderma to choose the

optimal one and exeminined influence of culturing factors to cellulase , pectinase
action of the chosen strain to creat innitial enzyme products and utilized this to
treat coffee pulp to creat microorganism fertilizer.
T133 strain is the highest cellulase & pectinase activity. Optimal time of
culturing and optimal ratio of breed to cellulase activity are 60h, 4-5%. Optimal time
of causing fermenter, humidity, ratio of breed to degrade coffee pulp are 15 days,
60%, 5%. Creat micro organism fertilizer.

v


MỤC LỤC

TRANG
Lời cảm ơn................................................................................................................. iii
Tóm tắt....................................................................................................................... iv
Summary..................................................................................................................... v
Mục lục ...................................................................................................................... vi
Danh sách từ viết tắt ................................................................................................... x
Danh sách bảng.......................................................................................................... xi
Danh sách hình ......................................................................................................... xii
Chương 1 MỞ ĐẦU.................................................................................................. 1
1.1. Đặt vấn đề............................................................................................................ 1
1.2. Yêu cầu ................................................................................................................ 2
1.3 Nội dung. .............................................................................................................. 2
Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU ....................................................................... 3
2.1. Đặc điểm của nấm Trichoderma ........................................................................ 3
2.1.1. Đặc điểm phân loại........................................................................................... 3
2.1.2. Môi trường sống ............................................................................................... 3
2.1.3 . Đặc điểm về hình thái của Trichoderma ......................................................... 4
2.1.4. Đặc điểm sinh học ............................................................................................ 5
2.1.5. Ứng dụng vi nấm Trichoderma ........................................................................ 6
2.1.5.1. Lương thực và ngành dệt............................................................................... 6
2.1.5.2. Kích thích sự tăng trưởng của cây trồng ....................................................... 6
2.1.5.3. Khả năng kiểm soát bệnh .............................................................................. 6
2.2. Cellulose .............................................................................................................. 7
2.2.1. Định nghĩa ........................................................................................................ 7
2.2. 2. Cấu trúc............................................................................................................ 7
vi


2.3. Giới thiệu về cellulase ......................................................................................... 7
2.3.1. Định nghĩa ........................................................................................................ 7

2.3.2. Chức năng......................................................................................................... 8
2.4. Pectin ................................................................................................................... 9
2.4.1. Định nghĩa ........................................................................................................ 9
2.4.2 Cấu trúc.............................................................................................................. 9
2.5. Giới thiệu về pectinase ...................................................................................... 10
2.5.1. Định nghĩa ...................................................................................................... 10
2.5.2. Chức năng....................................................................................................... 10
2.6. Vỏ cà phê ............................................................................................................11
2.6.1. Tình hình sản xuất cà phê trên thế giới ...........................................................11
2.6.2.Tình hình sản xuất cà phê ở Việt Nam ............................................................ 12
2.7. Tình hình xử lý vỏ cà phê ở những năm gần đây .............................................. 12
2.7.1. Nghiên cứu ngoài nước .................................................................................. 12
2.7.2. Nghiên cứu trong nước................................................................................... 13
2.8. Sơ lược về phân hữu cơ vi sinh ......................................................................... 13
Chương 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................. 15
3.1. Thời gian, địa điểm, vật liệu nghiên cứu ........................................................... 15
3.2. Vật liệu .............................................................................................................. 15
3.2.2. Vỏ cà phê ........................................................................................................ 15
3.2.3. Vi sinh vật ..................................................................................................... 15
3.2.4. Hóa chất làm môi trường................................................................................ 15
3.2.5. Các môi trường sử dụng trong thí nghiệm ..................................................... 16
3.2.6. Dụng cụ và thiết bị ......................................................................................... 18
3.3. Phương pháp nghiên cứu:.................................................................................. 19
3.3.1 Quy trình thực hiện.......................................................................................... 19
vii


3.3.2. Các phương pháp xác định hoạt độ enzyme................................................... 20
3.3.2.1. Phương pháp xác định hàm lượng đường khử .......................................... 20
3.3.22. Phương pháp xác định hoạt độ enzyme cellulase......................................... 22

3.3.2.3. Phương pháp xác định hàm lượng acid D-galacturonic .............................. 23
3.3.2.4. Phương pháp xác định hoạt độ enzyme pectinase....................................... 24
3.3.3. Phương pháp cấy giống từ môi trường nhân giống sang môi trường sản xuất.......... 25
3.3.4. Các phương pháp xác định các thành phần chủ yếu trong vỏ cà phê............. 25
3.3.41. Phương pháp định lượng cellulose ............................................................... 25
3.3.4.2. Phương pháp định lượng pectin................................................................... 26
3.3.4.3. Phương pháp xác định khả năng gãy bể của vỏ cà phê ............................... 26
3.3.4.4. Xác định độ ẩm............................................................................................ 27
3.3.5. Ảnh hưởng các điều kiện nuôi cấy đến hoạt độ cellulase và pectinase.......... 27
3.3.5.1. Ảnh hưởng của thời gian đến sinh tổng hợp cellulase và pectinase............ 28
3.3.5..2. Ảnh hưởng tỉ lệ giống đến hoạt tính cellulase và pectinase ....................... 28
3.4. Xử lý kết quả ..................................................................................................... 28
Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................................. 29
4.1 Kết quả đường kính vòng phân giải pectinase và cellulase................................ 29
4.2. Kết quả định lượng hoạt độ cellulase và pectinase ........................................... 30
4.3. Ảnh hưởng của thời gian và tỷ lệ giống nuôi cấy đến hoạt độ cellulase ......... 31
4.3.1. Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy đến hoạt độ cellulase............................... 31
4.3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ giống nuôi cấy đến hoạt độ cellulase............................ 32
4.3.3. Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy đến hoạt độ pectinase.............................. 34
4.3.4. Ảnh hưởng của tỷ lệ giống nuôi cấy đến hoạt tính pectinase......................... 35
4.4. Kết quả xác định các thành phần hóa học trong vỏ cà phê ............................... 36
4.5. Ảnh hưởng của thời gian ủ đến khả năng phân giải vỏ cà phê.......................... 36
4.5.1. Hàm lượng cellulose đã bị thủy giải............................................................... 36
viii


4.5.2. Hàm lượng pectin đã bị thủy giải ................................................................... 37
4.5.3. Khả năng gãy bể của vỏ cà phê ...................................................................... 38
4.6. Ảnh hưởng của độ ẩm ủ đến khả năng phân giải vỏ cà phê.............................. 38
4.6.1. Hàm lượng cellulose đã bị thủy giải ............................................................. 39

4.6.2. Hàm lượng pectin đã bị thủy giải ................................................................. 39
4.6.3. Khảo sát ảnh hưởng của độ ẩm đến khả năng gãy bể của vỏ cà phê.............. 40
4.7. Ảnh hưởng của tỷ lệ giống đến khả năng phân giải vỏ cà phê .............................40
4.7.1. Hàm lượng cellulose đã bị thủy giải............................................................... 40
4.7.2. Hàm lượng pectin đã bị thủy giải ................................................................. 41
4.7.3. Khảo sát khả năng gãy bể của vỏ cà phê ........................................................ 42
4.8. Thử nghiệm và đánh giá chất lượng phân được sản xuất.................................. 42
Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ................................................................ 44
5.1 Kết luận............................................................................................................... 44
5.2 Đề nghị ............................................................................................................. 44
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................... 45
PHỤ LỤC

ix


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
CMC

Carboxymethyl cellulase

DNS

Acid dinitrosalisylic

K

Kali

N

Nitơ

OD

Optical density

P

Phospho

PGA

Potato glucose agar

WA

Water agar

x


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1 Lượng cà phê xuất khẩu năm 2008 ở một số nước.................................... 11
Bảng 3.1 Xây dựng đường chuẩn glucose ................................................................22
Bảng 3.2 Thực hiện phản ứng enzyme cellulase.......................................................23
Bảng 3.3 Xây dựng đường chuẩn D- galacturonic ...................................................24
Bảng 3.4 Thực hiện phản ứng enzyme pectinase......................................................25
Bảng 4.1 Đường kính vòng phân giải Trichoderma .................................................29
Bảng 4.2 Các thành phần trong vỏ cà phê.................................................................36

Bảng 4.3 Các chỉ tiêu hóa học và vi sinh của mẫu phân sau lên men ......................43

xi


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1 Trichoderma phát triển trên gỗ mục ............................................................4
Hình 2.2 Khuẩn ty T.harzianum trên môi trường PGA ..............................................5
Hình 2.3 Sự phát triển vùng rễ với sự có và không hiện diện của T-22 .....................6
Hình 2.4 Cấu trúc cellulose .......................................................................................7
Hình 2.5 Sơ đồ thuỷ phân cellulose ............................................................................9
Hình 2.6 Cấu trúc pectin .............................................................................................9
Hình 2.7 Sơ đồ thuỷ phân pectin ..............................................................................10
Hình 3.1 Sơ đồ thực hiện thí nghiệm ......................................................................19
Hình 3.2 Sơ đồ phương pháp định lượng cellulose ..................................................26
Biểu đồ 4.1 Hoạt độ cellulase của 5 chủng Trichoderma .........................................29
Biểu đồ 4.2 Hoạt độ pectinase của 5 chủng Trichoderma ........................................31
Biểu đồ 4.3 Ảnh hưởng thời gian nuôi cấy đến hoạt độ cellulase của T133 ............32
Biểu đồ 4.4 Ảnh hưởng tỷ lệ giống đến hoạt độ cellulase của T133 ........................33
Biểu đồ 4.5 Ảnh hưởng thời gian nuôi cấy đến hoạt độ pectinase của T133 ...........34
Biểu đồ 4.6 Ảnh hưởng tỷ lệ giống đến hoạt độ pectinase của T133 .......................35
Biểu đồ 4.7 Ảnh hưởng thời gian ủ đến khả năng phân giải cellulose .....................36
Biểu đồ 4.8 Ảnh hưởng thời gian đến sự phân giải pectin........................................37
Biểu đồ 4.9 Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng gãy bể của vỏ cà phê ..............38
Biểu đồ 4.10Ảnh hưởng độ ẩm đến sự phân giải cellulose ......................................39
Biểu đồ 4.11 Ảnh hưởng của độ ẩm ủ đến khả năng phân giải pectin ....................39
Biểu đồ 4.12 Ảnh hưởng của độ ẩm đến khả năng gãy bể .....................................40
Biểu đồ 4.13 Ảnh hưởng của tỷ lệ giống đến khả năng phân giải cellulose ...........41
Biểu đồ 4.14 Ảnh hưởng của tỷ lệ giống đến sự phân giải pectin ............................41
Biểu đồ 4.15 Ảnh hưởng của tỷ lệ giống đến khả năng gãy bể ................................42

xii


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Hiện nay, cà phê là một trong những mặt hàng nông sản xuất khẩu chủ lực của
Việt Nam vì thế việc xuất khẩu cà phê có vai trò rất quan trọng đối với nền kinh tế Việt
Nam, nó vừa cho phép tận dụng lợi thế của nền kinh tế vừa tạo ra lực lượng ngoại tệ
phục vụ cho quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá ở Việt Nam. Những thành tựu mà
ngành cà phê đạt được là rất đáng kể nhưng bên cạnh đó lại phát sinh ra nhiều vấn đề.
Mỗi năm cả nước ta có gần 382.500 tấn vỏ cà phê được thải ra.Vỏ cà phê chiếm
đến 40-45% trọng lượng hạt cà phê. Thế nhưng vỏ cà phê lại rất chậm phân hủy vì có
2 thành phần khó phân hủy là cellulose và pectin, gây ô nhiễm môi trường. Mặc dù vậy,
vỏ cà phê rất giàu lignocellulose, đây là nguyên liệu lý tưởng cho các quá trình lên
men vi sinh vật.
Trichoderma là một loại nấm có lợi, nó có khả năng tiêu diệt được một số nấm
có hại như Phytopthora, Solani, Fusarium. Bên cạnh đó Trichoderma còn có khả năng
sản xuất nhiều enzyme như cellulase, pectinase, chitinase. Đây sẽ là một nguồn cung
cấp lượng enzyme lớn thay thế cho enzyme từ động vật và thực vật.
Hiện nay, với sự phát triển của khoa học công nghệ các nhà nghiên cứu đã ứng
dụng vi sinh vật để sản xuất nhiều loại chế phẩm mang lại không những là các chất
dinh dưỡng mà còn giúp đất màu mỡ hơn nhờ các vi sinh vật có ích.
Dựa trên những đặc tính trên nên đã hướng chúng tôi đến việc thực hiện đề
tài : ‘‘ Nghiên cứu sinh tổng hợp hệ enzyme cellulase và pectinase từ các chủng
Trichoderma và ứng dụng để xử lý vỏ cà phê trong sản xuất phân hữu cơ vi sinh ’’ vừa
giải quyết được vấn đề về môi trường vừa mang đến cho nhà nông một sự chọn lựa
mới trong việc chọn phân bón tốt cho đất.
1

1.2. Yêu cầu
 Định tính sơ bộ vòng phân giải hệ enzyme cellulase và pectinase của các chủng
Trichoderma.
 Định lượng hoạt tính cellulase và pectinase của Trichoderma trên môi trường
bán rắn.
 Thu nhận chế phẩm enzyme thô.
 Khảo sát các thành phần hóa học có trong vỏ cà phê.
 Khảo sát các thành phần trong vỏ cà phê sau khi ủ.
 Sản xuất ra phân hữu cơ vi sinh đạt tiêu chuẩn.
1.3. Nội dung
Khảo sát khả năng sinh tổng hợp hệ enzyme cellulase và pectinase trên môi
trường cảm ứng. Đồng thời khảo sát một số điều kiện nuôi cấy tối ưu nhằm thu nhận
chế phẩm enzyme cellulase và pectinase có hoạt tính cao nhất và ứng dụng xử lý vỏ cà
phê từ đó sản xuất ra phân hữu cơ vi sinh.

2


Chương 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Đặc điểm của nấm Trichoderma
2.1.1. Đặc điểm phân loại
Trichoderma là một trong những nhóm vi nấm gây nhiều khó khăn cho công tác
phân loại do có nhiều đặc điểm cần thiết cho sự phân loại nhưng vẫn còn chưa được
biết đầy đủ. Persoon ex Gray (1801) phân loại Trichoderma như sau (trích dẫn bởi
Trần Thị Quỳnh Diệp. 2008)
Giới

:

Fungi

Ngành

:

Ascomycota

Lớp

:

Euascomycetes

Bộ

:

Hypocreales

Họ

:

Hypocreaceae

Giống

:

Trichoderma

Theo hai nhà khoa học Elisa Esposito và Manuela da Silva, Trichoderma thuộc
họ Hypocreaceae, lớp nấm túi Ascomycetes, các loài Trichoderma được phân thành 5
nhóm: Trichoderma, Longibrachiatum, Saturnisporum, Pachybasium và Hypocreanum.
( Elisa Esposito and Manue da Silva, 1998).
2.1.2. Môi trường sống
Trichoderma được tìm thấy khắp mọi nơi trừ những vĩ độ cực Nam và cực Bắc.
Hầu hết các dòng Trichoderma đều hoại sinh, chúng phổ biến trong những khu rừng
nhiệt đới hay cận nhiệt đới, ở rễ cây, trong đất hay trên xác sinh vật đã chết, hoặc
những thực phẩm bị chua, ngũ cốc, lá cây hay kí sinh trên những loại nấm khác (Gary
J. Samuels, 2004). Trichoderma rất ít được tìm thấy trên thực vật và không sống nội kí
sinh với thực vật.
3


Mỗi dòng nấm Trichoderma khác nhau có yêu cầu nhiệt độ và độ ẩm khác nhau
(Gary E. Harman, 2000).
Khi nuôi cấy, chúng phát triển rất nhanh ở nhiệt độ 25-30oC, nhưng kém phát
triển hoặc không phát triển được ở nhiệt độ trên 35oC (tùy theo loài), Trichoderma
phát triển tốt ở pH từ 4,5-6,5 và ưa độ ẩm.

Hình 2.1 Trichoderma phát triển trên gỗ mục
( />2.1.3. Đặc điểm về hình thái của Trichoderma
Khuẩn ty (sợi nấm) của Trichoderma không màu, có tốc độ phát triển rất nhanh,
trên môi trường PGA ban đầu có màu trắng, khi sinh ra bào tử thì chuyển sang xanh
đậm, xanh vàng hoặc lục trắng. Ở một số loài còn có khả năng tiết ra một số chất làm
thạch của môi trường PGA hóa vàng.
Khuẩn lạc mọc rất nhanh sau đó hình thành bào tử đính sau một tuần nuôi cấy.

Bào tử đính có màu sắc khác nhau tùy theo từng loài nấm. Thông thường có màu xanh
đậm, xanh vàng hoặc lục trắng. Bào tử có thể mọc dày đặc hoặc thành từng chùm riêng
rẽ. Ở một số loài, sợi nấm tiết ra những chất làm cho môi trường bên trong có màu
vàng, hay tiết ra những mùi thơm mang tính đặc trưng.
4


Đặc điểm nổi bật của nấm Trichoderma là bào tử có màu xanh đặc trưng, một số
ít có màu trắng ( như T.virens), vàng hay xanh xám. Chủ yếu hình cầu, hình elip hoặc
hình oval ( với tỉ lệ dài: rộng từ 1-1.1 µm), đa số các bào tử trơn láng. Kích thước
không quá 5 µm.

Hình 2.2 Khuẩn ty Trichoderma harzianum ( vùng màu trắng) phát
triển trên môi trường PGA sau 2-3 ngày nuôi cấy và tạo thành bào tử
(vùng màu xanh)(www.nysaes.cornell.edu/.../trichoderma2a.jpg).

2.1.4. Đặc điểm sinh học
Hầu hết các giống Trichoderma không sinh sản hữu tính mà thay vào đó là cơ
chế sinh sản vô tính bằng bào tử đính từ khuẩn ty. Bào tử đính Trichoderma là một
khối tròn mọc lên ở đầu cuối của cuống sinh bào tử ( phân nhiều nhánh), mang các bào
tử trần bên trong không có vách ngăn, liên kết nhau thành chùm nhỏ nhờ chất nhầy.
Trichoderma có sự phân bố rộng rãi, chúng có thể tồn tại trên gỗ mục lại có thể sống kí
sinh trên những loài nấm khác là do chúng có khả năng sản xuất rất nhiều loại enzyme
thủy phân.
Ngoài ra Trichoderma còn có khả năng cạnh tranh dinh dưỡng rất cao do có một
số đặc tính như ( trích dẫn bởi Phạm Thị Bích Nga.2008)
- Sinh trưởng mạnh và bào tử nảy mầm rất nhanh
5

- Có khả năng sinh tổng hợp các hệ enzyme phân giải cao
- Khả năng tạo kháng sinh, chịu được chất kháng sinh.
2.1.5. Ứng dụng vi nấm Trichoderma
2.1.5.1. Lương thực và ngành dệt
Trichoderma là những nhà máy sản xuất nhiều enzyme ngoại bào rất có hiệu quả.
Chúng được thương mại hóa trong việc sản xuất các cellulase và các enzyme khác
phân hủy các polysaccharide phức tạp. Nhờ vậy chúng thường được sử dụng trong
thực phẩm và ngành dệt cho các mục đích tương tự.
2.1.5.2 Kích thích sự tăng trưởng của cây trồng
Hiện nay, một số giống Trichoderma đã được phát hiện là chủng có khả năng gia
tăng số lượng rễ mọc sâu (sâu hơn 1m dưới mặt đất). Những rễ sâu này giúp các loài
cây như bắp hay cây cảnh có khả năng chịu được hạn hán.
Một khả năng có lẽ đáng chú ý nhất là những cây bắp có sự hiện diện của nấm
Trichoderma dòng T22 ở rễ có nhu cầu về đạm thấp hơn đến 40% so với những cây
không có sự hiện diện của loài nấm này ở rễ.

Hình 2.3 Sự phát triển vùng rễ của bắp và đậu nành với sự hiện diện và
không hiện diện của dòng T22.

2.1.5.3 Khả năng kiểm soát bệnh
Rất nhiều giống Trichoderma có khả năng kiểm soát tất cả các loài nấm gây bệnh
khác. Tuy nhiên một số giống thường có hiệu quả hơn những giống khác trên một số
bệnh nhất định. Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy, nấm Trichoderma giết nhiều loại
6


nấm gây thối rễ chủ yếu như: Pythium, Rhizoctonia và Fusarium. Quá trình đó được
gọi là: kí sinh nấm (mycoparasitism). Trichoderma tiết ra một enzym làm tan vách tế
bào của các loài nấm khác. Sau đó nó có thể tấn công vào bên trong loài nấm gây hại
đó và tiêu thụ chúng.

2.2. Cellulose (Đỗ Đại Nghĩa.2005)
2.2.1 Định nghĩa
Cellulose là polymer thẳng của các đơn vị -D-glucose được nối với nhau qua
liên kết -D-1,4-glucan. Nhờ phương pháp phân tích bằng tia Rơnghen người ta biết
rằng cellulose có cấu tạo dạng sợi. Các sợi này liên kết lại thành những bó nhỏ gọi là
các microfibril (vi sợi) có cấu trúc không đồng nhất, chúng có những phần đặc (phần
kết tinh) và những phần xốp hơn (phần vô định hình).
2.2. 2. Cấu trúc

Hình 2.4 Cấu trúc cellulose ( chemistry.gcsu.edu/.../cellulose.png).
2.3. Giới thiệu về cellulase
2.3.1. Định nghĩa
Cellulase là một phức hệ hydrolase gồm từ cellulase C1 đến cellulase Cx và
7


-glucosidase. Chúng sẽ phân hủy lần lượt cellulose để cuối cùng tạo ra sản phẩm
đường glucose.
2.3.2. Chức năng
 Cellulase Cx còn được gọi là endocellulase hay endoglucanase, tên khác là
1,4--D-glucan-4-glucanohydrolase.
Thủy phân liên kết -1,4-glucosid ở vị trí ngẫu nhiên trong chuỗi cellulose,
chuỗi cellodextrin và các dẫn xuất cellulose như Carboxyl Methyl Cellulose (CMC) và
Hydroxyethyl Cellulose (HEC).
Chúng tham gia tác động mạnh đến cellulose vô định hình, tác động yếu đến
cellulose kết tinh.
Sự thủy phân của endocellulase tạo ra những chuỗi cellodextrin có đầu không khử.
 Cellulase C1 còn được gọi là exocellulase hay exobiohydrolase, tên khác là
1,4--D-glucan cellobiohyrolase.
Thủy phân đặc hiệu liên kết -1,4-glucosid ở đầu không khử của chuỗi

cellulose hoặc các cellodextrin để giải phóng cellobiose (cấu trúc gồm 2 phân tử
D-glucose nối với nhau bằng liên kết -1,4-glucosid).
Enzyme này không có khả năng phân giải cellulose ở dạng kết tinh mà chỉ làm
thay đổi tính chất hóa lý, giúp cho enzyme endocellulase phân giải chúng.
 -glucosidase (cellobiase), tên khác là -D-glucoside glucohydrolase.
Chúng không có khả năng phân hủy cellulose nguyên thủy mà tham gia phân hủy
cellobiose, cellodextrin tạo thành D-glucose.

8


Hình 2.5 Sơ đồ thủy phân cellulose của hệ enzyme cellulase

(www.answers.com/topic/cellulase).
2.4. Pectin (Đỗ Đại Nghĩa.2005)
2.4.1. Định nghĩa
Pectin là một phân tử tương tự như tinh bột, khác ở chỗ đơn vị tuần hoàn của
pectin là acid galacturonic thay vì glucose ở tinh bột. Pectin là hợp chất cao phân tử
mạch thẳng có cấu tạo từ sự kết hợp của các acid galacturonic qua các liên kết
-1,4-glucoside.
Pectin không hòa tan trong rượu và các dung môi hữu cơ khác. Pectin tan trong
nước, NH3, dung dịch kiềm, Na2CO3 và trong glycerin nóng.
2.4.2 Cấu trúc

Hình 2.6 : Cấu trúc của pectin (Đỗ Đại Nghĩa, 2005)
9


2.5. Giới thiệu về pectinase
2.5.1. Định nghĩa

Enzyme pectinase là enzyme xúc tác sự phân hủy của các polymer pectin. Sự
phân hủy pectin trong tự nhiên thường xảy ra khi trái cây chín. Những enzyme này có
một vai trò hết sức quan trọng trong quá trình bảo quản trái cây và rau quả.
Enzyme pectinase cũng được ứng dụng nhiều trong chế biến thực phẩm, đặc
biệt là khả năng làm trong nước quả.
2.5.2. Chức năng
Pectinase làm đứt trạng thái gắn chặt giữa những phân tử acid galacturonic để
làm ngắn chuỗi pectin từ những đoạn lớn thành những đoạn nhỏ hơn.
Cơ chế xúc tác của pectinase sử dụng nước, vì thế pectinase được xem là một
enzyme thủy phân. Nó cắt đứt phân tử nước, gắn –H vào một C và gắn –OH vào một
C khác.

Hình 2.7 Sơ đồ thủy phân pectin của hệ enzyme pectinase
(https:/.../RovabioGuide/images/versatile_10.gif).
10


2.6 Vỏ cà phê
2.6.1 Tình hình sản xuất cà phê trên thế giới
Trên thế giới hiện nay có trên 75 nước trồng cà phê với diện tích trên 10 triệu ha
và sản lượng hàng năm biến động trên dưới 6 triệu tấn. Năng suất bình quân chưa vượt
quá 6 tạ cà phê nhân/ha. Trong đó, ở châu Phi có 28 nước với năng suất bình quân
không vượt quá 4 tạ cà phê nhân/ha, Nam Mỹ đạt dưới 6 tạ cà phê nhân/ha. Bốn nước
có diện tích cà phê lớn nhất đó là: Brazil trên 3 triệu ha chiếm 25% sản lượng cà phê
thế giới,Côte D’lvoire (châu Phi) và Indonesia (châu Á) mỗi nước khoảng 1 triệu ha,
quốc gia thứ tư là Colombia có gần 1 triệu ha với sản lượng hàng năm đạt trên dưới
700 ngàn tấn.
Lượng cà phê thế giới xuất khẩu ước tính đạt 8,87 triệu bao trong tháng 12 năm
2008, tăng so với 7,51 triệu bao cùng kỳ năm 2007. Lượng xuất khẩu trong 3 tháng
đầu niên vụ 2008/09(từ tháng 10 đến 12/2008) đã tăng từ 21,8 triệu bao cùng kỳ niên

vụ trước lên 23,1 triệu bao niên vụ này, tương đương với mức tăng 5,8%
Bảng 2.1 Lượng cà phê xuất khẩu năm 2008 ở một số nước xuất khẩu cà phê lớn và
tổng lượng xuất khẩu thế giới
Tên nước xuất
khẩu

Loại cà
phê

Lượng xuất khẩu ( Đơn vị: Bao 60 kg )
Riêng
T10 đến
01/2008 đến
T12/2008
T12/2008
12/2008

Brazil

A/R

3.214.366

9.174.735

29.241.550

Colombia

A

1.006.971

2.761.123

11.085.375

Peru

A

336.080

1.407.423

2.448.032

Uganda

R/A

298.978

745.274

3.311.310

Việt Nam

R

2.259.752

3.884.745

16.113.972

Tổng lượng cà phê

8.867.198

23.073.716

thế giới xuất khẩu
( />11

96.622.078


2.6.2.Tình hình sản xuất cà phê ở Việt Nam
Ngành cà phê nước ta đã có những bước phát triển nhanh vượt bậc. Chỉ trong
vòng 15-20 năm trở lại đây chúng ta đã đưa sản lượng cà phê cả nước tăng lên hàng
trăm lần. Thành tựu đó được ngành cà phê thế giới ca ngợi và chúng ta cũng đã từng tự
hào vì nó.
Việt Nam gia nhập Tổ chức Cà phê Quốc Tế (International Coffee Organization,
ICO) vào năm 1991.
Nghề trồng cà phê ở Việt Nam là một nguồn thu nhập cho một nhóm đông dân
cư ở nông thôn, trung du và miền núi. Với 500.000 ha cà phê đã tạo việc làm cho hơn
600.000 nông dân và số người có cuộc sống liên quan đến cây cà phê lên tới trên 1
triệu người.

Ngoài cà phê Robusta hiện đang chiếm gần hết diện tích và sản lượng ra, Việt
Nam đang thực hiện một chương trình mở rộng diện tích cà phê Arabica, trong đó có
cả một chương trình chuyển dịch cơ cấu giống đưa một số diện tích cà phê từ Robusta
sang Arabica.
Xuất khẩu cà phê trong tháng 5/2009 của Việt Nam đạt 90,5 triệu nghìn tấn,
tăng so với mức 24,2% so với cùng kỳ năm ngoái. Tính trong 5 tháng Việt Nam đã
xuất khoảng 646 nghìn tấn (khoảng 10,7 triệu bao), tăng 30,3% so với cùng kỳ năm
trước.
2.7. Tình hình xử lý vỏ cà phê ở những năm gần đây
2.7.1. Nghiên cứu ngoài nước
Trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng lượng vỏ cà phê thải ra là rất
lớn nên các nhà khoa học đã tìm nhiều phương cách để tận dụng vỏ cà phê.
Công trình nghiên cứu của Danilo Reveueta Llanno đã ứng dụng vỏ cà phê tạo
thức ăn gia súc gia cầm bằng cách ủ xilo vỏ cà phê chè (Arabica). Ông dùng kỹ thuật ủ
trực tiếp không thêm các chất phụ gia và quá trình xử lý này thực hiện nhờ vi sinh vật,
12


cung cấp thức ăn được bảo tồn tốt cho động vật.
Cũng bằng phương pháp ủ xilo tác giả Porres C;alvares D; calzada J đã loại bỏ
các độc chất cafein, tanin có trong vỏ cà phê. Hơn thế còn có công trình tận dụng vỏ cà
phê nhằm lên men để sản xuất những chất tăng trưởng thực vật và các axit hữu cơ có
giá trị, chẳng hạn như gibberellin và xitrit.
Một hướng ứng dụng mới là tận dụng phế liệu vỏ cà phê để sản xuất hương thơm
tự nhiên có bản chất là Aldehyd, Este, Keton, hỗn hợp rượu thơm. Hoặc có thể dùng
vỏ cà phê để trồng nấm và sau đó tận dụng làm phân bón hữu cơ.
2.7.2. Nghiên cứu trong nước
Những năm gần đây ở nước ta cũng đã có nghiên cứu về ứng dụng xử lý vỏ cà
phê trong sản xuất phân hữu cơ của Th.S Lê Hồng Phú. Ngoài ra các bạn Phan Thị
Thanh Hoài, Đặng Ngọc Huê, Nguyễn Nữ Quỳnh Giang, Ngô Nữ Quỳnh Như và

Nguyễn Bá Dũng (ĐH Tây Nguyên) đoạt giải nhất cuộc thi “Phát minh xanh Sony
2004” với đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học trong xử lý phế thải chế
biến ướt cà phê”.
2.8. Sơ lược về phân hữu cơ vi sinh
Phân hữu cơ vi sinh là phân bón trong đó có chứa các loài vi sinh vật có ích
như: vi khuẩn, nấm, xạ khuẩn được sử dụng để làm phân bón. Để chế biến phân hữu
cơ vi sinh, các loài vi sinh vật được nuôi cấy và nhân lên trong phòng thí nghiệm. Khi
các tế bào vi sinh đạt đến nồng độ thích hợp người ta trộn chung với phân hữu cơ, tùy
chủng loại vi sinh vật sử dụng mà có các sản phẩm phân bón hữu cơ vi sinh khác
nhau.
Sử dụng phân bón hữu cơ vi sinh sẽ thay thế dần việc bón phân hoá học trên
đồng ruộng, đất trồng trọt mà vẫn đảm bảo được nâng cao năng suất thu hoạch.
Sử dụng phân bón hữu cơ vi sinh về lâu dài sẽ dần dần trả lại độ phì nhiêu cho
đất như làm tăng lượng phospho và kali dễ tan trong đất canh tác, cải tạo, giữ độ bền
13