Phân lập và tuyển chọn một số chủng vi khuẩn có khả năng phân giải cellulose từ sùng đất và dạ cỏ bò

Trường Đại học Nông - Lâm Bắc Giang

Khoa Nông học

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Những kết quả
và số liệu trong khóa luận này chưa được ai công bố dưới bất kỳ hình thức
nào.
Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm trước nhà trường về lời cam đoan
này.
Bắc Giang, ngày tháng

năm 2018

Tác giả

Cung Quang Huy

Khóa luận tốt nghiệp

Cung Quang Huy CNSH-4A


Trường Đại học Nông - Lâm Bắc Giang

Khoa Nông học

LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập và thực hiện đề tài nghiên cứu tôi đã nhận được
sự quan tâm giúp đỡ tận tình của nhà trường, thầy cô, bạn bè và gia đình.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến: Th.s Nguyễn

Thị Thúy Liên, người đã luôn tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, động viên và
tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi hoàn thành tốt khóa luận.
Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy cô Khoa Nông học, đặc biệt
là thầy cô Trung tâm Công nghệ Sinh học Trường Đại học Nông - Lâm
Bắc Giang đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ trong suốt quá trình tôi học tập tại
trường, và trong quá trình thực hiện đề tài.
Cuối cùng tôi xin cảm ơn những người thân trong gia đình và bạn bè
đã luôn bên cạnh, ủng hộ tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu.
Trong quá trình hoàn thiện khóa luận sẽ không tránh khỏi được những
thiếu sót, tôi mong nhận được nhưng ý kiến đóng góp của các thầy, cô giáo
và các bạn để khóa luận của tôi được hoàn thiện hơn.
Bắc Giang, ngày…..tháng…..năm 2018
Sinh viên

Cung Quang Huy

Khóa luận tốt nghiệp

Cung Quang Huy CNSH-4A


Trường Đại học Nông - Lâm Bắc Giang

Khoa Nông học

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN.........................................................................................i
DANH MỤC BẢNG VÀ BIỂU ĐỒ...........................................................v
DANH MỤC ẢNH......................................................................................vi
MỞ ĐẦU......................................................................................................1

1. Tính cấp thiết của đề tài............................................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu..................................................................................2
3. Nội dung nghiên cứu.................................................................................2
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn...................................................................2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU....................................................3
1.1. Thực trạng sử dụng rơm rạ và phát sinh chất thải rắn nông nghiệp tại
Việt Nam.......................................................................................................3
1.2. Các nhóm vi sinh vật phân giải cellulose...............................................4
1.2.1. Các loài vi khuẩn.................................................................................5
1.2.2. Hệ vi sinh vật dạ cỏ bò........................................................................8
1.2.3. Hệ vi sinh vật trong cơ thể sùng đất..................................................10
1.3. Cellulose và Enzyme cellulase............................................................10
1.3.1. Cellulose............................................................................................10
1.3.2. Enzyme cellulase...............................................................................11
1.4. Ứng dụng của cellulase........................................................................12
1.4.1 . Ứng dụng enzyme cellulase trong công nghiệp...............................12
1.4.2. Trong công nghệ xử lý rác thải và sản xuất phân bón vi sinh...........14
1.5. Một số kết quả nghiên cứu về enzyme cellulase..................................14
1.5.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới....................................................14
1.5.2. Tình hình nghiên cứu trong nước......................................................16
CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN.............20
2.1. Nguyên liệu và vật liệu.........................................................................20
2.1.1. Nguồn mẫu........................................................................................20
2.1.2. Môi trường sử dụng nghiên cứu........................................................21
2.2. Phương pháp nghiên cứu......................................................................22
2.2.1. Pha chế hóa chất, chuẩn bị nguyên liệu tạo môi trường nuôi cấy.....22
Khóa luận tốt nghiệp

Cung Quang Huy CNSH-4A

Trường Đại học Nông - Lâm Bắc Giang

Khoa Nông học

2.3. Phương pháp phân lập và làm thuần....................................................23
2.3.1.Các bước phân lập..............................................................................23
2.3.2. Phương pháp quan sát đặc tính của vi khuẩn...................................25
2.4. Khảo sát định tính đặc tính sinh họccủa các dòng vi khuẩn................27
2.4.1. Kiểm tra khả năng thủy phân CMC của các dòng vi khuẩn..............27
2.4.2. Khảo sát khả năng phân hủy giấy photocopy của các dòng vi khuẩn có
khả năng tổng hợp enzyme cellulase.............................................................27
2.4.3. Kiểm tra khả năng phân giải rơm của các dòng vi khuẩn.................27
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN................28
3.1. Kết quả phân lập, tuyển chọn sơ bộ thành phần vi khuẩn có trong dạ cỏ
bòvà dịch ruột sùng đất...............................................................................28
3.1.1.Kết quả vào mẫu từ vật liệu nghiên cứu.............................................28
3.1.2. Kết quả tuyển chọn sơ bộ thành phần các dòng vi khuẩn có trong dạ
cỏ bò và dịch ruột sùng đất..........................................................................29
3.1.3. Các dạng khuẩn lạc đặc trưng và làm thuần trên môi trường LB.....31
3.2. Đánh giá đặc tính sinh học, kiểm tra độ thuần khiết của dòng vi khuẩn
mới phân lập................................................................................................34
3.2.1. Kiểm tra khả năng thủy phân CMC của các dòng vi khuẩn..............34
3.2.2. Kiểm tra hình thái vi khuẩncủa các dòng vi khuẩn B7, B8 và S3.....38
3.3. Kết quả kiểm tra khả năng phân giải giấy photocopy và rơm của các
dòng vi khuẩn phân lập...............................................................................42
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ.......................................................................45
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................46

Khóa luận tốt nghiệp

Cung Quang Huy CNSH-4A


Trường Đại học Nông - Lâm Bắc Giang

Khoa Nông học

DANH MỤC BẢNG VÀ BIỂU ĐỒ
Bảng 1.1. Tổng hợp lượng chất thải rắn nông nghiệp phát sinh...................4
năm 2008 - 2010............................................................................................4
Bảng 1.2. Một số chủng vi sinh vật phân giải cellulase................................7
Bảng 3.1. Kết quả tuyển chọn sơ bộ và ký hiệu các dòng vi khuẩn có trong
dạ cỏ bò và dịch ruột sùng đất.....................................................................30
Bảng 3.2: Mô tả hình dạng khuẩn lạc tiềm năng.........................................32
Bảng 3.3. Đường kính trung bình vòng halo của các dòngvi khuẩn nghiên
cứu (đơn vị: cm)..........................................................................................37
Bảng 3.4. Mô tả khuẩn lạc của 3 dòng vi khuẩn B7, B8 và S3...................39
Bảng 3.5. So sánh sơ bộ hình thái khuẩn lạc và kết quả nhuộm tế bào của
các dòng vi khuẩn phân lập với các kết quả đã công bố.............................40
Bảng 3.6. Khả năng phân giải giấy photocopy và rơm rạ bởi 3 dòng vi
khuẩn phân lập được...................................................................................44
Biểu đồ 3.1 : Đường kính trung bình vòng halo của các dòngvi khuẩn
nghiên cứu...................................................................................................38

Khóa luận tốt nghiệp

Cung Quang Huy CNSH-4A

Trường Đại học Nông - Lâm Bắc Giang

Khoa Nông học

DANH MỤC ẢNH
Hình 1.1. Tế bào vi khuẩn Bacillus subtilis quan sát dưới kính hiển vi........6
Hình 2.2. Mẫu vật sùng đất.........................................................................20
Hình 2.1. Dịch dạ cỏ bò được thu từ trại giết mổ........................................20
Hình 2.4. Phương pháp cấy trải...................................................................25
Hình 3.1. Khuẩn lạc xuất hiện trên đĩa cấy ở nồng độ 10-8 và 10-9.............28
Hình 3.2. Hình ảnh của các đĩa cấy trải dịch ruột sùng đất.........................29
Hình 3.3. Vòng halo dòng B7(a) và dòng B8 (b) lần 1...............................35
Hình 3.4. Vòng halo B7(a)và dòng B8 (b) lần 2.........................................35
Hình 3.5. Vòng halo đĩa S3 (a) lần1 (b) lần 2.............................................36
Hình 3.6. Vòng halo của một số mẫu khác không có hoạt tính...................36
Hình 3.7. Vòng halo của một số mẫu khác có hoạt tính yếu.......................36
Hình 3.9. Phân giải giấy photocopy sau 7 ngày B7 (1), B8 (2) và S3 (3)...42
Hình 3.10.Phân giải rơm rạ sau 10 ngày, không có dòng vi khuẩn (trái), có
dòng vi khuẩn B7 (phải)..............................................................................43
Hình 3.11. Phân giải rơm rạ sau 10 ngày không có dòng vi khuẩn (trái), có
dòng vi khuẩn B8 (phải)..............................................................................43
Hình 3.12.Phân giải rơm rạ sau 10 ngày không có dòng vi khuẩn (trái), có
dòng vi khuẩn S3 (phải)..............................................................................44

Khóa luận tốt nghiệp

Cung Quang Huy CNSH-4A


Trường Đại học Nông - Lâm Bắc Giang

Khoa Nông học

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, có rất nhiều những nghiên cứu về việc sử dụng cellulase do
các chủng vi sinh vật tiết ra nhằm thủy phân cellulose trong rác thải, trong
đó ngành nông nghiệp quan tâm đến chất thải nông nghiệp (rơm rạ, tàn dư
thực vật), nước thải do các nhà máy giấy thải ra (nguyên liệu làm giấy là
gỗ)... Các phế phụ phẩm nông nghiệp là nguồn chính gây ô nhiễm môi
trường nông nghiệp dẫn tới mất cân bằng sinh thái và phá hủy môi trường
sống, đe dọa tới sức khỏe và cuộc sống con người.
Enzyme cellulase đóng một vai trò vô cùng quan trọng trong việc phân hủy
cellulose có trong các phế phụ phẩm nông nghiệp, nguồn nước thải của các nhà
máy giấy, các cơ sở chế biến gỗ, các xưởng mộc thải ra. Phức hệ cellulase chứa
rất nhiều loại polysaccharide quan trọng quyết định tới chất lượng, số lượng giấy
là cellulose được sử dụng để xử lý nguồn nước thải do các nhà máy giấy thải ra.
Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy nhiều loài nấm, vi khuẩn, xạ khuẩn
được tìm thấy nhiều trong đất, nước, hệ tiêu hóa một số động vật, … Đặc biệt,
một số côn trùng ăn thực vật có hệ vi khuẩn đường ruột như Bacillus,
Paenibacillus, … có khả năng phân hủy cellulose rơm rạ rất tốt, rút ngắn thời
gian phân hủy rơm rạ, cải thiện độ phì nhiêu của đất và bảo vệ môi trường
trong canh tác nông nghiệp theo hướng bền vững (Schwarz, W.H. 2001).
Theo Võ Văn Phước Quệ và Cao Ngọc Điệp năm 2011: Hệ vi sinh vật
trong dạ cỏ bò với khoảng thời gian ngắn (48 giờ) có thể phân giải 60 –
65% cellulose. Hơn thế nữa, nhờ hệ thống vi sinh vật trong đường ruột mà
loài mối có thể tiêu hóa đến 90% cellulose của gỗ.
Vì vậy, đề tài “Phân lập và tuyển chọn một số chủng vi khuẩn có khả
năng phân giải cellulose từ sùng đất và dạ cỏ bò”, nhằm phân lập tuyển chọn
Khóa luận tốt nghiệp

Cung Quang Huy CNSH-4A


Trường Đại học Nông - Lâm Bắc Giang

Khoa Nông học

được các dòng vi khuẩn có hoạt tính phân hủy cellulose mạnh, ứng dụng trong xử
lý phế phẩm nông nghiệp góp phần bảo vệ môi trường là vấn đề cần thiết hiện nay.
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Phân lập và nhận diện vi khuẩn phân giải cellulose từ sùng đất và dạ cỏ bò;
- Xác định đặc điểm của vi khuẩn phân lập được từ dịch ruột của con
sùng đất và dạ cỏ bò
- Bước đầu đánh giá khả năng phân hủy cellulose của các loài vi
khuẩn phân lập được ở điều kiện phòng thí nghiệm.
3. Nội dung nghiên cứu
- Phân lập, tuyển chọn sơ bộ thành phần vi khuẩn có trong dạ cỏ bò và
dịch ruột sùng đất.
- Đánh giá đặc tính sinh học, kiểm tra độ thuần khiết của dòng vi
khuẩn phân lập
- Kiểm tra khả năng phân giải giấy photocopy và rơm của các dòng vi
khuẩn phân lập
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
4.1. Ý nghĩa khoa học
Đề tài nhằm phân lập, nhận diện và xác định hoạt tính phân giải
cellulose của các dòngvi khuẩn trong điều kiện phòng thí nghiệm. Góp một
phần nhỏ bổ sung cho các nghiên cứu về chế phẩm vi sinh vật phân giải
cellulose để xử lý chất thải nông nghiệp hoặc sản xuất phân bón hữu cơ vi
sinh.

4.2. Ý nghĩa thực tiễn
Phân lập vi khuẩn phân giải cellulose trong dạ cỏ bò, sùng đất, nhằm sử
dụng các dòng vi khuẩn đã phân lập được để ứng dụng phân giải rơm rạ và rác
hữu cơ thành phân hữu cơ vi sinh và bón trở lại cho đồng ruộng, góp phần nâng
cao độ phì đất, giảm thiểu lượng rác thải đồng ruộng và ô nhiễm môi trường.
Khóa luận tốt nghiệp

Cung Quang Huy CNSH-4A


Trường Đại học Nông - Lâm Bắc Giang

Khóa luận tốt nghiệp

Khoa Nông học

Cung Quang Huy CNSH-4A


Trường Đại học Nông - Lâm Bắc Giang

Khoa Nông học

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Thực trạng sử dụng rơm rạ và phát sinh chất thải rắn nông nghiệp
tại Việt Nam 
Ở nước ta sản xuất lúa hàng năm đã tạo ra hàng chục triệu tấn rơm
rạ. Riêng tại khu vực Đồng bằng sông Cửu Long mỗi năm cũng có tới 15
triệu tấn rơm. Tuy nhiên, loại phế thải nông nghiệp này thường được nông
dân đốt gây lãng phí và làm ô nhiễm môi trường.

Hiện nay, cùng với việc ứng dụng các tiến bộ khoa học vào sản xuất,
nhiều loại máy móc được đưa vào gặt và tuốt lúa. Sau khi gặt xong
nông dân đã tuốt lúa ngay tại đồng ruộng nên giảm được nhiều công sức
trong việc vận chuyển lúa chưa tuốt về nhà tuốt. Vì thế, rơm rạ phần lớn để
lại ngoài đồng ruộng chỉ một phần nhỏ được nông dân đưa về nhà đê làm
thức ăn cho gia súc về mùa đông. Phần rơm rạ ngoài được người dân đốt
thành tro. Đây là một việc làm gây hại cho môi trường và ảnh hưởng trực
tiếp tới sức khoẻ của người dân. Theo các chuyên gia y tế, mù bụi ro đốt
rơm rạ (đã từng xảy ra vào tháng 6/2009 tại Hà Nội) gây ô nhiễm không
khí rất có hại đối với sức khỏe con người, nhất là đối với trẻ em, người già
và người mắc bệnh đường hô hấp.
Việc đốt rơm rạ là điều nên tránh và đã có khuyến nghị bà con sử
dụng rơm rạ cho việc trồng nấm rơm, dự trữ làm thức ăn gia súc, ủ gốc
trồng màu... Trong trường hợp khó vận chuyến và cất giữ có thể ép rơm rạ
thành bánh giúp cho việc vận chuyển và bảo quản rơm rạ được dễ dàng.Từ
đó có thể sử dụng rơm rạ cho nhiều mục đích khác. Máy ép rơm đã được
sản xuất và đưa vào sử dụng ở các tỉnh An Giang, Đồng Tháp, Thành phố
Hồ Chí Minh... Việc dùng rơm rạ cho mục đích làm giấy, sản xuất ethanol
được áp dụng rất ít ở nước ta. (Nguyễn Mậu Dũng, 2012)

Khóa luận tốt nghiệp

Cung Quang Huy CNSH-4A


Trường Đại học Nông - Lâm Bắc Giang

Khoa Nông học

Hiện nay tại nhiều tỉnh thành trong cả nước đã ứng dụng công nghệ vi

sinh phân hủy rơm rạ để làm phân bón. Chẳng hạn, tại tỉnh Quảng Nam,
người dân đã ứng dụng công nghệ vi sinh phân hủy rơm rạ để làm phân bón ở
Hội An. Kết quả sử dụng phân hữu cơ vi sinh từ phế phẩm nông nghiệp đã
cho thấy cây phát triến tốt hơn so với mẫu đối chứng về mật độ gieo trồng, bộ
lá xanh, mượt, cây cao, chắc khoẻ và đặc biệt là đã hạn chế được nấm bệnh
cho cây trồng. Hàng năm, nông dân đổ xuống đồng mộng lượng lớn phân hoá
học, thuốc bảo vệ thực vật làm cho cấu trúc đất bị thay đổi. Do vậy, việc sử
dụng rơm, rạ làm phân bón hữu cơ có ý nghĩa rất lớn về mặt kinh tế, xã hội.
Chất thải rắn nông nghiệp thông thường là chất thải rắn phát sinh từ các
hoạt động sản xuất nông nghiệp như: trồng trọt (thực vật chết, tỉa cành, làm
cỏ,...), thu hoạch nông sản (rơm, rạ, trấu, cám, lõi ngô, thân ngô), bao bì
đựng phân bón, thuốc BVTV, các chất thải ra từ chăn nuôi, giết mổ động
vật, chế biến sữa, chế biến thuỷ sản,...
Bảng 1.1. Tổng hợp lượng chất thải rắn nông nghiệp phát sinh
năm 2008 - 2010
Chất thải
Đơn vị
Khối lượng
Năm
Bao bì thuốc bảo vệ thực vật
Tấn/năm
11.000
2008
Bao bì phân bón Tấn/năm
Tấn/năm
240.000
2008
Rơm rạ
Tấn/năm
76.000.000

2010
Chất thải rắnchăn nuôi
Tấn/năm
80.450.000
2008
(Nguồn:Viện KH và Công nghệ môi trường, Đại học Bách khoa Hà Nội, 2010)
1.2. Các nhóm vi sinh vật phân giải cellulose
Cellulase được thu từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau như động
vật (các nhóm thân mềm, lợn, bò, gà); thực vật (trong hạt ngũ cốc nảy mầm
là đại mạch, yến mạch, lúa mì, mạch đen) và vi sinh vật (nằm sợi, nấm men,
xạ khuẩn và vi khuẩn). Tuy nhiên, vi sinh vật là nguồn thu enzyme chủ yếu
vì thời gian sống ngắn nên thu được nhiều lần trong năm và chủ động sử
Khóa luận tốt nghiệp

Cung Quang Huy CNSH-4A


Trường Đại học Nông - Lâm Bắc Giang

Khoa Nông học

dụng nguồn nguyên liệu rẻ tiền để nuôi cũng như dễ dàng điều khiển có định
hướng nguồn enzyme hoặc gia tăng lượng enzyme.
Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật nên dễ
dàng áp dụng các phương pháp sinh học phân tử để tạo ra những chủng mới
mang những đặc điểm nổi bật mà các đối tượng động vật, thực vật ít áp dụng
như gây đột biến nhân tạo. Trong vi sinh vật, rất nhiều chủng vi khuẩn, xạ
khuẩn, nấm mốc và một số loài nấm men có khả năng sinh tổng hợp cellulase.
1.2.1. Các loài vi khuẩn
Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy: Vi khuẩn có tốc độ sinh trưởng cao

hơn so với nấm nên có tiềm năng lớn để được dùng trong việc sản xuất
cellulose. Đặc điểm phân giải cellulose của vài giống vi khuẩn như
Cellulomonas, Cellovibrio, Pseudomonas, Sporosphytophagaspp. (Nakamura
và Kappmura, 1982); Bacillus và Micrococcus (Immanuel et al., 2006)
Nhiều loài vi khuẩn cũng có khả năng phân huỷ cenlulose gồm các
loài vi khuẩn hiếu khí và kị khí như:
- Bacillussubtilis.
- B. pumilis (Gordon et al.,l973);
- Acidothermuscellulobuticus (Bergquist et al., 1999,).
Vi khuẩn Bacillus subtilis thuộc nhóm vi sinh vật hiếu khí hay kỵ
khí. Chúng phân bố hầu hết trong môi trường tự nhiên, phần lớn cư trú
trong đất và rơm rạ, cỏ khô nên được gọi là “trực khuẩn cỏ khô”, thông
thường đất trồng trọt có khoảng 106 – 107 triệu CFU/g.
Bacillus subtilis là trực khuẩn nhỏ, hai đầu tròn, bắt màu tím Gram (+),
kích thước 0,5 – 0,8µm x 1,5 – 3µm, đơn lẻ hoặc thành chuỗi ngắn. Vi khuẩn
có khả năng di động, có 8 – 12 lông, sinh bào tử hình bầu dục nhỏ hơn nằm
giữa hoặc lệch tâm tế bào, kích thước từ 0,8 – 1,8µm. Bào tử phát triển bằng
cách nảy mầm do sự nứt của bào tử, không kháng axit, có khả năng chịu nhiệt
(ở 1000C trong 180 phút), chịu ẩm, tia tử ngoại, tia phóng xạ, áp suất, chất sát
Khóa luận tốt nghiệp

Cung Quang Huy CNSH-4A


Trường Đại học Nông - Lâm Bắc Giang

Khoa Nông học

trùng. Bào tử có thể sống vài năm đến vài chục năm. Đã có những chứng cứ
về việc duy trì sức sống của bào tử Bacillus subtilis trong 200 – 300 năm.

Hình 1.1. Tế bào vi khuẩn Bacillus subtilis quan sát dưới kính hiển vi

Vi khuẩn Bacillus subtilis phát triển trong điều kiện hiếu khí, tuy
nhiên vẫn phát triển được trong môi trường thiếu oxy. Nhiệt độ tối ưu là
370C, pH thích hợp khoảng 7,0 – 7,4.
Vi khuẩn Bacillus subtilis phát triển hầu hết trên các môi trường dinh
dưỡng cơ bản:
- Trên môi trường thạch đĩa Trypticase Soy Agar (TSA): khuẩn lạc
dạng tròn, rìa răng cưa không đều, màu vàng xám, đường kính 3 – 5 mm,
sau 1 – 4 ngày bề mặt nhăn nheo, màu hơi nâu.
- Trên môi trường canh Trypticase Soy Broth (TSB): vi khuẩn phát
triển làm đục môi trường, tạo màng nhăn, lắng cặn, kết lại như vẩn mây ở
đáy, khó tan khi lắc đều.
- Trên môi trường giá đậu – peptone: khuẩn lạc dạng tròn lồi, nhẵn
bóng, đôi khi lan rộng, rìa răng cưa không đều, đường kính 3 – 4cm sau 72
giờ nuôi cấy.
Nhu cầu dinh dưỡng: chủ yếu cần các nguyên tố C, H, O, N và một
số nguyên tố vi lượng khác. Vi khuẩn phát triển tốt trong môi trường cung
cấp đủ nguồn carbon (như glucose) và nitơ (như peptone). (Nguyễn Lân
Dũng - Đinh Thúy Hằng 2006)
Khóa luận tốt nghiệp

Cung Quang Huy CNSH-4A


Trường Đại học Nông - Lâm Bắc Giang

Khoa Nông học

Bảng 1.2. Một số chủng vi sinh vật phân giải cellulase
Nấm mùn mềm

Nấm mùn nâu

Aspergillus niger

Coniophora puteana

Chaetomium cellulolyticum

Lanzites trabeum

Fusarium oxysporum

Poria placenta

Neurospora crassa

Tyromyces palustris

Penicillium pinophilum
Trichoderma reesei
Vi khuẩn hảo khí

Vi khuẩn kỵ khí

Bacillus circulans

Acetovibrio cellulolyticus

Bacillus subtilis

Clostridium cellulovorans

Cellulomonas fimi

Clostridium thermocellum

Cellvibrio gilvus
Microbispora bispora
Pseudomonas fluorescens
Nấm mùn trắng

Vi khuẩn ở dạ cỏ

Phanerochaete chrysosporium

Butyrivibrio fibrisolvens

Sporotrichum thermonphile

Fibrobacter succinogenes

Coriolus versicolor
Xạ khuẩn

Ruminococcus albus
Nấm kỵ khí ở dạ cỏ

Streptomyces lividans

Caecomyces communis

Thermoactinomyces curvata

Neocallimastix patriciarum

Thermomonospora fusca

Neocallimastix fontalis

Piromyces communis
(Nguồn :Cơ sở hóa học gỗ và celluloza tập 2, Trường ĐH Bách Khoa
Hà Nội, NXB Khoa học và Kỹ thuật)

Khóa luận tốt nghiệp

Cung Quang Huy CNSH-4A


Trường Đại học Nông - Lâm Bắc Giang

Khoa Nông học

1.2.2. Hệ vi sinh vật dạ cỏ bò
Dạ cỏ bò là phần túi lớn nhất của dạ dày bò, chiếm 85 - 90% dung
tích dạ dày, 75% dung tích đường tiêu hóa, có tác dụng tích trữ, nhào trộn
và lên men phân giải thức ăn. PH và nhiệt độ trong dạ cỏ tương ứng khoảng
6,5 và 38 - 420C .

Hệ vi sinh vật dạ cỏ rất phức tạp và phụ thuộc nhiều vào khẩu
phần thức ăn. Hệ vi sinh vật dạ cỏ gồm có 3 nhóm chính: Vi khuẩn với
số lượng 10 10 - 10 11 tế bào/ml, động vật nguyên sinh là 10 5 - 10 6 tế
bào/ml và nấm 10 3 - 10 4 tế bào/ml. Hệ vi sinh vật có khả năng tiết ra hệ
enzyme để giúp bò có thể tiêu hóa nguồn chất xơ trong đó có enzyme
β-glucanases. (Nguyễn Quang Mai và cs. 2007)
1.2.2.1. Vi khuẩn (Bacteria)
Thông thường vi khuẩn chiếm số lượng lớn nhất trong vi sinh vật dạ
cỏ và là tác nhân chính trong quá trình tiêu hóa xơ. Tổng số vi khuẩn có
trong dạ cỏ thường vào khoảng 109 - 1010 tế bào/g chất chứa dạ cỏ. Trong dạ
cỏ vi khuẩn ở thể tự do chiếm khoảng 25 - 30%, số còn lại bám vào các
mẩu thức ăn, trú ngụ ở các nếp gấp biểu mô và bám vào protozoa.
Một số nhóm vi khuẩn dạ cỏ chính:
- Vi khuẩn phân giải cenlulose. Đây là nhóm có số lượng rất lớn
trong dạ cỏ của những gia súc sử dụng khẩu phần giàu cenlulose, quan trọng
nhất là Bacteroides succinogenes, Butyrivibrio fibrisolvens, Ruminoccocus
flavefaciens, Ruminococcus albus, Cillobacterium cellulosolvens.
- Vi khuẩn phân giải hemi cenlulose: Butyrivibrio fibrisolvens,
Lachnospira multiparus và Bacteroides ruminicola.
- Vi khuẩn phân giải tinh bột. Phần lớn tinh bột theo thức ăn vào dạ
cỏ được phân giải nhờ sự hoạt động của vi sinh vật. Tinh bột được phân
giải bởi nhiều loài vi khuẩn dạ cỏ, trong đó có cả những vi khuẩn phân giải
Khóa luận tốt nghiệp

Cung Quang Huy CNSH-4A


Trường Đại học Nông - Lâm Bắc Giang

Khoa Nông học

cenlulose. Những loài vi khuẩn phân giải tinh bột quan trọng là
Bacteroides

amylophilus,

Succinimonas

amylolytica,

Butyrivibrio

fibrisolbvens, Bacteroides ruminantium, Selenomonas ruminantium và
Steptococcus bovis.
- Vi khuẩn phân giải đường: Hầu hết các vi khuẩn sử dụng đường
disaccharid và monosaccharid. Các vi khuẩn thuộc loài Lachnospira
multiparus, Selenomonas ruminantium... đều có khă năng sử dụng tốt
hydratcacbon hoà tan.
- Vi khuẩn sử dụng các axit hữu cơ. Hầu hết các vi khuẩn đều có khả
năng sử dụng axit lactic mặc dù lượng axit này trong dạ cỏ thường không
đáng kể trừ trong những trường hợp đặc biệt. Một số có thể sử dụng axit
succinic, malic, fumaric, formic hay acetic.Những loài sử dụng lactic là
Veillonella

gazogenes,

Veillonella

alacalescens,

Peptostreptococcus

elsdenii, Propioni bacterium và Selenomonas lactilytica.
1.2.2.4. Tác dụng tiêu hóa của vi sinh vật dạ cỏ
- Tiêu hóa cơ học: Tiên mao trùng cắn xé thức ăn thành từng mảnh
nhỏ, tạo điều kiện cho vi khuẩn phân giải tiếp theo.
- Tiêu hóa hóa học: chủ yếu do tác dụng của các enzyme do vi khuẩn
và một số tiên mao trùng tiết ra.
- Tiêu hóa gluxit: vi sinh vật trong dạ cỏ có hệ enzyme tiêu hóa gluxit
như: amilaza, mantaza…
- Tiêu hóa protein và nitơ-phi protein trong dạ cỏ: trong dạ cỏ vi sinh
vật phân giải protein tạo ra peptit, axit amin và cuối cùng là ammoniac
(NH3), sau đó sử dụng NH3 để tổng hợp protein của bản thân vi sinh vật.
- Tiêu hóa cellulose và hemicellulose (xơ):
+ Cellulose là một pilisaccarit gồm 2000 ÷ 4000 phân tử β-D-glucose
tạo thành. Trong thành phần của tế bào thực vật thì cellulose chiếm 20 ÷ 40%,
hemicellulose chiếm 10 ÷ 40%.
Khóa luận tốt nghiệp

Cung Quang Huy CNSH-4A


Trường Đại học Nông - Lâm Bắc Giang

Khoa Nông học

+ Hemicellulosedo các đường đơn arabinose, galactose, ksilose,
axit glucoronic, manose và ramnose tạo thành. Vi sinh vật có enzyme
cellulase phân giải xơ (các vật nuôi khác không có enzyme này).
+ Hệ enzyme phân giải xơ gồm: enzyme nội bào phân giải xơ tự

nhiên, enzyme ngoại bào phân giải xơ hòa tan
Quá trình phân giải xơ gồm 3 giai đoạn chính:
Cellulose => cellobiose
Cellobiose => glucose
Glucose => axit béo bay hơi (axit axetic, propionic, butyric và valeric)
Tỉ lệ tiêu hóa xơ trong dạ cỏ từ 30 ÷ 80%.Tùy thuộc vào mức độ
lignin hóa của thức ăn. Cỏ non có tỉ lệ tiêu hóa cao, rơm rạ, cỏ già hàm
lượng lignin cao thì tỉ lệ tiêu hóa thấp hơn.
1.2.3. Hệ vi sinh vật trong cơ thể sùng đất
Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy một số côn trùng ăn thực vật
trong hệ tiêu hóa chứa vi khuẩn đường ruột như Bacillus, Paenibacillus,…
có khả năng phân hủy cellulose rất tốt (Schwarz, W.H .2001)
1.3. Cellulose và Enzyme cellulase
1.3.1. Cellulose
Cellulose là polysaccarit chủ yếu của thành tế bào thực vật. Trong bông
chiếm trên 90%, còn trong gỗ hơn 50%. Ngoài ra, người ta còn thấy chúng
có nhiều sinh vật, chúng tồn tại ở dạng sợi. Khi đun sôi với axít sulfuric
đặc, cellulose sẽ chuyển thành glucose còn khi thủy phân trong điều kiện
nhẹ nhàng sẽ tạo thành disacarit cellobiose.
Cellulose không có trong tế bào động vật. Chúng là một homopolimer mạch
thẳng, được cấu tạo bởi các B-D-glucose-pyranose. Các thành phần này liên kết
với nhau bởi liên kết β-1,4 glucoside. Tinh bột cũng được cấu tạo bởi các
glucose này và bằng liên kết β-l,4 glucoside. Điểm khác biệt là tinh bột chứa các
gốc glucose phân nhánh còn cellulose chứa các glucose không phân nhánh. Các
Khóa luận tốt nghiệp

Cung Quang Huy CNSH-4A


Trường Đại học Nông - Lâm Bắc Giang

Khoa Nông học

gốc glucose trong cellulose thường lệch một góc 1800 và có dạng như một chiếc
ghế bành.Cellulose thường chứa 10.000-14.000 gốc đường và được cấu tạo như
sau:

Hình 1.. Cấu trúc không gian của Celulose
Trong phân tử cellulose có nhiều liên kết hydroxyl tồn tại dưới dạng
tự do, hydrogen của chúng dễ bị thay thế bởi một số gốc hoá học như metyl
hoặc gốc acetyl tạo nên các dẫn xuất ete hoặc este của cellulose. Một trong
những dẫn xuất được ứng dụng rất nhiều là CMC, trong đó một số nhóm
hydroxyl của cellulose được thay thế bằng gốc –OCH2COOH.
Trong tự nhiên celulose khá bền vững, không tan và bị trương lên khi
hấp thụ nước. Cellulose bị thủy phân khi đun nóng với axit hay kiềm ở
nồng độ khác cao, hoặc bị phân giải dưới tác dụng của cellulase được tổng
hợp bởi các vi sinh vật .
1.3.2. Enzyme cellulase
1.3.2.1.Giới thiệu chung
Cellulase là một phức hệ enzyme có tác dụng thủy phân cellulose thông
qua việc thủy phân liên kết glucoside trong celluloseCellulase có khả
năng thủy phân cellulose thành đường. Con người và động vật không có khả
năng phân giải cellulose. Phương pháp tìm chế phẩm cellulase còn hạn chế.
Chế phẩm Cellulase thường được dùng để:
- Tăng chất lượng thực phẩm và thức ăn gia súc.
- Tăng hiệu suất trích ly các chất từ nguyên liệu thực vật.
Khóa luận tốt nghiệp

Cung Quang Huy CNSH-4A

Trường Đại học Nông - Lâm Bắc Giang

Khoa Nông học

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. (Li X. H et al .2009)
1.3.2.2.Nguồn gốc của enzyme cellulase
- Động vật: dịch tiết dạ dày bò, các nhóm thân mềm…
- Thực vật: trong hạt ngũ cốc nảy mầm như đại mạch, yến mạch, lúa
mì, mạch đen…
- Vi sinh vật: các loại xạ khuẩn, vi khuẩn, nấm sợi, nấm men…
Trong thực tế người ta thường thu nhận enzyme cellulase từ vi sinh vật.
Các chủng vi sinh vật thường sử dụng:
- Nấm mốc: Aspergillus niger, Aspergillus oryzae…
- Xạ khuẩn: Actinomyces griseus, Streptomyces reticul…
- Vi khuẩn: Acetobacter xylinum, Bacillus subtilis, Bacillus pumilis…
Cellulase thủy phân cellulose (liên kết 1,4 - β-D-glucoside) tạo ra sản
phẩm chính là glucose, cellobiose và cello-oligosaccharides. (King K. W .1969)
1.4. Ứng dụng của cellulase
1.4.1 . Ứng dụng enzyme cellulase trong công nghiệp
Hiện nay, enzyme cellulase được ứng dụng mạnh mẽ trong các ngành
công nghiệp khác nhau như: công nghiệp thực phẩm, công nghiệp sản xuất
bia rượu, công nghiệp chế biến thức ăn gia súc, công nghiệp dệt, sản xuất
bột giặt, sản xuất giấy, trong nông nghiệp ...
Ứng dụng trước tiên của cellulase đối với chế biến thực phẩm là tăng độ
hấp thu, nâng cao phẩm chất về vị và làm mềm nhiều loại thực phẩm thực vật,
đặc biệt là đối với thức ăn cho trẻ em. Một số nước đã dùng cellulase để xử lý
các loại rau quả như bắp cải, hành, cà rốt, khoai tây, táo và lương thực như gạo,

mỳ… hay xử lý chè và các loại tảo biển… Hay trong công nghiệp chế biến

Khóa luận tốt nghiệp

Cung Quang Huy CNSH-4A


Trường Đại học Nông - Lâm Bắc Giang

Khoa Nông học

thức ăn gia súc, cellulase cùng với hemicellulase được ứng dụng nhằm làm
tăng khả năng hấp thu các chất từ thức ăn.
Trong sản xuất agar-agar, sử dụng cellulase xúc tác để xử lý rong thu
agar-agar có chất lượng cao hơn so với phương pháp dùng axit để phá vỡ
thành tế bào. Mặt khác khi sử dụng cellulase để xử lý rong thu agar - agar
lại giúp hạn chế ô nhiễm môi trường so với phương pháp sử dụng axit vốn
gây ô nhiễm môi trường.
Cellulase ứng dụng trong xử lý môi trường: enzyme cellulase đóng
một vai trò vô cùng quan trọng trong việc phân hủy cellulose có trong chất
thải, sự có mặt của enzyme cellulase sẽ giúp cho sự phân hủy cellulose
trong tự nhiên dễ dàng và hiệu quả hơn. Hiện nay enzyme cellulase là thành
phần quan trọng của chế phẩm sinh học (các chế phẩm EM) trong xử lý ô
nhiễm môi trường. Trong nông nghiệp, cellulase được dùng để phân hủy
cellulose từ các phế phụ phẩm để sản xuất phân bón hữu cơ thay thế cho
các loại phân bón hóa học truyền thống làm giảm ô nhiễm môi trường cũng
như sự thoái hóa đất.
Cellulase được ứng dụng trong nuôi cấy mô tế bào thực vật. Sự phá
vỡ màng tế bào là một việc đòi hỏi các kỹ thuật công phu và tốn kém.
Người ta có thể thu nhận các tế bào trần bằng phương pháp xử lý qua

enzyme cellulase. Khi đó ta sẽ thu được tế bào trần của thực vật (protoplast)
và tế bào trần nấm men (spheroplast).
Chế phẩm cellulase tinh khiết được ứng dụng trong kỹ thuật di
truyền. Trong kỹ thuật tạo tế bào trần (protoplas), người ta thường dùng chế
phẩm cellulase tinh khiết để phá vỡ thành tế bào thực vật. Ứng dụng
cellulase phá vỡ thành tế bào thực vật không làm tổn thương các cơ quan
bên trong tế bào, đảm bảo sự nguyên vẹn các nhân tố di truyền.

Khóa luận tốt nghiệp

Cung Quang Huy CNSH-4A


Trường Đại học Nông - Lâm Bắc Giang

Khoa Nông học

Ngoài ra, việc sản xuất enzyme cellulase có hoạt độ cao để phân hủy
cellulose thành các nguồn nhiên liệu sinh học đang được quan tâm đặc biệt
trong ngành công nghiệp năng lượng sạch của toàn thế giới.
1.4.2. Trong công nghệ xử lý rác thải và sản xuất phân bón vi sinh
Rác thải là nguồn chính gây nên ô nhiễm môi trường dẫn tới mất cân
bằng sinh thái và phá hủy môi trường sống, đe dọa tới sức khỏe và cuộc sống
con người. Thành phần hữu cơ chính trong rác thải là cellulose, nên việc sử
dụng công nghệ vi sinh trong xử lý rác thải cải thiện môi trường rất có hiệu
quả. Hiện nay, có rất nhiều những nghiên cứu về việc sử dụng cellulase do các
chủng vi sinh vật tiết ra nhằm thủy phân cellulose trong rác thải. Phức hệ
cellulase được sử dụng để xử lý nguồn nước thải do các nhà máy giấy thải ra.
Nguyên liệu làm giấy là gỗ (sinh khối của thực vật bậc cao). Sinh khối này
chứa rất nhiều loại polysaccharide, trong đó các polysaccharide quan trọng

quyết định tới chất lượng, số lượng giấy là cellulose. Vì vậy, nước thải của các
nhà máy giấy, các cơ sở chế biến gỗ, các xưởng mộc khi bổ sung các chế
phẩm chứa phức hệ cellulase đem lại hiệu quả cao.
1.5. Một số kết quả nghiên cứu về enzyme cellulase
1.5.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
1.5.1.1. Khả năng sinh enzyme cellulase của các dòng vi khuẩn
Những nghiên cứu về đặc tính cellulase của vi khuẩn mới gần đây khiến
cho việc khai thác celluase từ vi khuẩn trở nên rộng rãi hơn. Có một số lý do
chính mà vi khuẩn gần đây được khai thác mạnh mẽ nhằm sản xuất được nhiều
celluase hơn là do vi khuẩn có tốc độ sinh trưởng cao hơn so với nấm.
Cellulase của vi khuẩn thường phức tạp hơn và khu phức hợp đa enzyme làm
tăng khả năng phân hủy cellulose. Vi khuẩn có khả năng sống và tạo celluase
trong các điều kiện stress như nhiệt, lạnh, mặn v.v. Do đó, các chủng vi khuẩn
có thể tồn tại và sản xuất các enzyme cellulolytic trong các điều kiện khắc
Khóa luận tốt nghiệp

Cung Quang Huy CNSH-4A


Trường Đại học Nông - Lâm Bắc Giang

Khoa Nông học

nghiệt và có thể sử dụng trong quá trình bioconversion. Điều này làm tăng tỷ lệ
enzyme thủy phân, quá trình lên men và thu hồi sản phẩm. Các nhà khoa học
hiện nay đang tập trung nghiên cứu vào việc sử dụng và cải tiến enzyme để sử
dụng trong các ngành công nghiệp và nhiên liệu sinh học. Nhiều vi khuẩn có
thể sản sinh cellulase và phát triển trên cơ chất có cellulose. Chúng có khả năng
phân hủy các dẫn xuất của cellulose hoặc cả các vùng vô định hình của tinh thể
cellulose. Tuy nhiên, chỉ có rất ít vi khuẩn tổng hợp được hệ thống enzyme

hoàn chỉnh để có thể phân hủy các dẫn xuất của cellulose hay cellulose tinh thể
đến sản phẩm cuối cùng. Những vi khuẩn như vậy được gọi là vi khuẩn
“cellulolytic true”. Còn vi khuẩn mà chỉ có khả năng sản xuất endoglucanase
và β – glucosidase, nhưng không phải là hệ thống hoàn chỉnh thì được gọi là
“pseudocellulolytic” (wood, 1988). 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 (crawford, 1986; li and gao, 1996, ekperigin, 2006). Dù
vậy, đặc điểm phân giải cellulose của vài nhóm vi khuẩn như cellulomonas,
cellovibrio, pseudomonas, sporosphytophaga spp. (nakamura và kappmura,
1982); bacillus và micrococcus (immanuel, 2006) đã được báo cáo.
Các nhà nghiên cứu đã tập trung vào 4 cấu trúc được cho là quan trọng
trong việc bám dính cụ thể vào cellulose của enzyme. Bao gồm : 1) phức hợp
đa thành phần hay còn gọi là cellulosomes, 2) fimbriae hay pili dính, 3)
Carbohydrate của vi khuẩn lớp glycocalyx, 4) miền gắn enzyme (Wood, 1988).
1.5.1.2. Khả năng tổng hợp cellulase từ các loại vi sinh vật
Nghiên cứu và ứng dụng của cellulase bắt đầu từ những năm 1950.
Cuối thế kỷ XIX đã có rất nhiều tác giả nghiên cứu về khả năng tổng hợp
cellulase từ các loại vi sinh vật. Một số nghiên cứu về cellulase từ nấm của
một sồ tác giả như :
Khả năng sinh enzym cellulase chủ yếu được tổng hợp từ nấm sợi
Trichoderma và Aspergillus. Ở Mỹ, năm 1983 PTN của Quân đội Mỹ ở Natik
Khóa luận tốt nghiệp

Cung Quang Huy CNSH-4A


Trường Đại học Nông - Lâm Bắc Giang

Khoa Nông học

và trường đại học Rutgers, sử dụng chủng Trichoderma viride QM6 hoang dại
để sản xuất cellulase đầu tiên. Sau đó, gây biến chủng và chọn lọc được biến
chủng QM9414 có khả năng sinh ra cellulase cao (theo Rehm, 1983).
Nuôi cấy vi khuẩn trên môi trường thạch có thể thủy phân CMC
(Carbomethyl cellulose), trấu, bã mía, và giấy vụn, trong đó CMC cho kết quả thủy
phân tốt hơn. Hiệu suất thủy phân CMC tăng lên khi nồng độ CMC ngày càng
tăng từ 5 – 50 g/l. Khi nồng độ CMC là 10g/l thì sản lượng đường khử và tốc độ
sản sinh đường khử chỉ đạt được lần lượt là 5,531mg/l và 92,9 mg/l/h. Vả lại, việc
phân lập vi khuẩn sinh H2 (mà chủ yếu là dòng Clostridium) đã được sử dụng để
biến đổi sự thủy phân cellulose thành năng lượng H2. Với nồng độ đường khử ban
đầu là 0,8 g/l, sản lượng và số lượng H2 lần lượt khoảng 23,8ml/l và 1,21 mmolH2/g
đường khử (0,097 mmol H2/g cellulose) (Yung-Chung Lo et al. 2008).
Clostridium josui sp. nov. là vi khuẩn Gram dương, hình que, kị khí
bắt buộc, ưa ấm phát triển tốt nhất ở 45 0C và pH = 7,0, là vi khuẩn tạo bào tử
hình tròn được tìm thấy trong phân. Dòng này thủy phân cellulose nguyên thủy,
trấu, và những nguyên liệu có chứa cellulose khác. Đây là dòng vi khuẩn sản
xuất ethanol, acetate, butyrate, hydrogen, CO2 trong suốt quá trình phát triển
trên môi trường cellulose và cellobiose ( Jiraporn Sukhumavasi et al. 1988)
Theo Yung- Chung Lo et al, 2009 có 9 dòng vi khuẩn phân hủy
cellulose được phân lập từ trong nguồn đất, trong đó có một dòng là
Cellolorimicrobium cellulans. Hoạt tính của enzyme thủy phân cellulose
(gồm cellulase và xylanase) được sản xuất từ những chủng này hiện diện
chính là những enzyme ngoại bào và những sản phẩm enzyme hoạt động
độc lập với môi trường phát triển có celulose (xylan, trấu và cám).
1.5.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
1.5.2.1. Kết quả phân lập các chủng vi sinh vật phân hủy cellulose và cellulase
Theo Phạm Thị Ngọc Lan và cs năm 1999 cũng đã tiến hành nghiên
cứu và tuyển chọn được một số chủng xạ khuẩn ưa ấm phân lập từ mùn rác ở
Khóa luận tốt nghiệp

Cung Quang Huy CNSH-4A


Trường Đại học Nông - Lâm Bắc Giang

Khoa Nông học

một số nơi có khả năng phân giải cellulose mạnh. Trong số 195 chủng xạ
khuẩn nghiên cứu thì các chủng xạ khuẩn phân lập được từ các mẫu rơm mục
và đất chân đống rơm có khả năng phân giải cellulose và CMC mạnh nhất.
Năm 1999, Nguyễn Lan Hương và cs đã phân lập và tuyển chọn được
một số chủng vi khuẩn và xạ khuẩn có hoạt tính cellulase, sau đó bổ sung vào
bể ủ rác thải đã rút ngắn được chu kỳ xử lý rác thải sinh hoạt từ 5 -7 ngày.
Nhiều chủng vi khuẩn, xạ khuẩn và nấm đã được nghiên cứu và ứng dụng có
hiệu quả trong quá trình xử lý rác thải ở Việt Nam.
Theo Hà Thanh Toàn và cs năm 2010. Nghiệm thức C2 (chủng vi khuẩn
bình nhiệt C1b) và C4 (chủng vi khuẩn ái nhiệt 3a2) có hiệu quả phân hủy rác
tốt nhất. Quá trình phân hủy cellulose của vi khuẩn phân hủy cellulose diễn ra
mạnh từ 16-18 ngày đầu, những ngày sau quá trình phân hủy ổn định, đến ngày
22 sẽ kết thúc quá trình phân hủy ái nhiệt trong quá trình ủ.
“Theo kết quả nghiên cứu của Đinh Hồng Duyên và cộng sự
năm 2017. Đã phân lập được 98 chủng vi khuẩn phân giải cellulose từ 300
mẫu phụ phẩm sau thu hoạch quả vải hoai mục tự nhiên, mẫu đất trồng và mẫu
mùn đất. Trong đó, xác định được hai chủng vi khuẩn V19 và V98 có hoạt tính
cellulase, amylase, protease cao; có khả năng sinh trưởng và thể hiện các hoạt
tính enzyme ngoại bào tốt trên môi trường nuôi cấy, ở các điều kiện pH, nhiệt độ
khác nhau. Kết quả định tên V19 thuộc loài Bacillus cereus là nhóm an toàn
bậc 2; V98 thuộc loài Bacillus toyonensis, là nhóm an toàn bậc 1
Kết quả nghiên cứu của Nguyễn Thị Thu Thủy và cộng sự năm 2017.
Đã phân lập dược 62 chủng nấm mốc, 88 chủng xạ khuẩn và 69 chủng vi

khuẩn phân lập được, các chủng có khả năng phân giải cellulose mạnh
chiếm 1,45 - 7,95%. Trong đó, chủng nấm 6NH, chủng xạ khuẩn 22TH và
chủng NH1 có khả năng phân giải cellulose cao nhất nên được lựa chọn để
tiếp tục nghiên cứu.

Khóa luận tốt nghiệp

Cung Quang Huy CNSH-4A


Trường Đại học Nông - Lâm Bắc Giang

Khoa Nông học

1.5.2.2. Kết quả nghiên cứu đã đánh giá ảnh hưởng của một số yếu tố môi
trường đến khả năng sinh tổng hợp cellulase
Năm 1999, Tăng Thị Chính và cộng sự đã tiến hành nghiên cứu các điều
kiện lên men và ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến khả năng sinh tổng
hợp cellulase của một số chủng vi khuẩn ưa nhiệt được phân lập từ bể ủ rác
thải, nhằm tìm ra điều kiện tối ưu nhất cho khả năng sinh tổng hợp cellulase,
ứng dụng vào việc xử lý rác thải chứa nhiều cellulose. Kết quả cho thấy, các
chủng vi sinh vật nghiên cứu có khả năng chịu được nhiệt độ 800C, nhiệt độ lên
men tối ưu từ 450C đến 550C, pH môi trường ban đầu thích hợp nhất khoảng
8,0. Nguồn carbon tốt nhất cho sinh trưởng và sinh tổng hợp cellulase của các
chủng vi khuẩn nghiên cứu là glucose và CMC, nguồn nitrogen là peptone và
cao nấm men. Các tác giả cũng đã nghiên cứu động học của quá trình sinh tổng
hợp cellulase và kết quả cho thấy, thời gian tích lũy cao nhất ở 48h lên men.
Nguyễn Đức Lượng và cộng sự năm 1990 đã tiến hành nghiên cứu khả
năng sinh tổng hợp cellulase của Actinomyces griseus. Qua nghiên cứu các
tác giả thấy rằng khả năng sinh tổng hợp cellulase của A. griseus rất cao và

tối ưu ở 58oC, pH ban đầu là 6,7, độ ẩm ban đầu là 55% với thời gian nuôi cấy
là 72h. Nguồn lignocellulose thích hợp là bã mía hoặc mùn cưa.
Trong số các loài vi sinh vật, nấm sợi là một trong những đối tượng có
khả năng sinh tổng hợp cellulase cao. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến khả
năng sinh tổng hợp cellulase của một số chủng vi sinh vật để xử lý rác đã tìm ra
các chủng nấm sợi có khả năng phân hủy cellulose cao và tối ưu điều kiện sinh
tổng hợp cellulase của chúng (Đinh Hồng Duyên, và cộng sự. 2017).
Hoàng Quốc Khánh và cộng sự năm 2003 đã nghiên cứu khả năng
sinh tổng hợp và đặc điểm của cellulase từ chủng A. niger NRRL-363. Qua
nghiên cứu, tác giả đã tìm ra được một số thông tin và điều kiện cơ bản
cho sự tổng hợp cellulase của chủng này trên môi trường trấu xay và
một số chất thải công nghiệp như mật rỉ đường.
Khóa luận tốt nghiệp

Cung Quang Huy CNSH-4A