Nghiên cứu sử dụng nấm sợi aspergillus sp và trichoderma sp xử lý bã khoai mì để sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA


HUỲNH VĂN HIẾU

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG NẤM SỢI
ASPERGILLUS SP. VÀ TRICHODERMA SP.
XỬ LÝ BÃ KHOAI MÌ ĐỂ SẢN XUẤT PHÂN
BĨN HỮU CƠ VI SINH
Chun ngành: CƠNG NGHỆ SINH HỌC
Mã số
: 60. 42. 80

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2009


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS. TS Nguyễn Đức Lượng

Cán bộ chấm nhận xét 1:............................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................

....................................................................................................................................

Cán bộ chấm nhận xét 2:............................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại:
HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN
THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Ngày

tháng

năm 2009


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KỸ NGHỆ HĨA HỌC
----------------

CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
---oOo--Tp. HCM, ngày tháng năm 2009

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: HUỲNH VĂN HIẾU

Phái: Nam

Sinh ngày: 10/05/1982

Nơi sinh: Bình Định

Chun ngành: Cơng Nghệ Sinh Học

MSHV: 03107698

1- TÊN ĐỀ TÀI: “Nghiên cứu sử dụng nấm sợi Aspergillus sp. Và Trichoderma sp.
Xử lý bã khoai mì để sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh”.
2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:
Thu thập và lựa chọn chủng Aspergillus sp. có khả năng sinh hoạt tính amylase
cao và chủng Trichoderma sp. có hoạt tính cellulase cao.
Khảo sát điều kiện tối ưu trong nhân giống Aspergillus sp. và Trichoderma sp.
Khảo sát điều kiện tối ưu để sản xuất chế phẩm vi sinh.
Ứng dụng chế phẩm vi sinh xử lý bã khoai mì để tạo phân hữu cơ vi sinh.
3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 02/02/2009
4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 03/07/2009
5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS. TS NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

PGS. TS NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG

PGS. TS NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG
Nội dung và đề cương Luận Văn Thạc Sĩ đã được Hội Đồng Chun Ngành thơng qua.
TRƯỞNG PHỊNG ĐT – SĐH
KHOA QL CHUN NGÀNH


LỜI CẢM ƠN

Sau hai năm dài học tập và nghiên cứu, với sự chỉ dẫn tận tình của quý Thầy Cơ,
đến nay tơi đã hồn thành luận văn cao học chuyên ngành Công Nghệ Sinh Học với đề
tài:” Nghiên cứu sử dụng nấm sợi Aspergillus sp. và Trichoderma sp. xử lý bã khoai
mì để sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh”.
Tôi xin cảm ơn quý Giáo sư khoa học, Thầy Cô trong bộ môn Công Nghệ Sinh
Học, quý Thầy Cơ phịng đào tạo sau đại học Trường Đại Học Bách Khoa đã dành
nhiều tâm huyết truyền đạt kiến thức cho tơi qua các bài giảng, các giáo trình, tạo mọi
điều kiện thuận lợi để tôi học tập, nghiên cứu và hồn tất khóa học này, giúp tơi trang
bị kiến thức quý báu để tôi vững tin khi tiếp xúc các cơng trình thực tế cũng như trong
lĩnh vực nghiên cứu khoa học sau này.
Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến thầy PGS.TS Nguyễn Đức Lượng đã
hướng dẫn tận tình trong suốt thời gian tơi thực hiện luận văn này. Thầy đã hướng dẫn
tôi từ những bước đi ban đầu để hình thành đề tài đến nội dung chính yếu của đề tài mà
tơi đã thực hiện.
Tơi xin chân thành cảm ơn đến cô TS. Nguyễn Thúy Hương, cùng q thầy cơ
Phịng Thí Nghiệm Cơng Nghệ Sinh Học-Trường Đại Học Bách Khoa đã hết lòng giúp
đỡ, tạo mọi điều kiện cho tơi hồn tất đề tài này.
Cuối cùng tôi xin gởi lời cảm ơn các bạn cùng lớp, các em sinh viên, những người
luôn sát cánh, chia sẽ, giúp đỡ tơi trong suốt q trình thực hiện luận văn này.
Một lần nữa tơi xin được tỏ lịng tri ân của tôi đến tất cả mọi người.

HUỲNH VĂN HIẾU

TĨM TẮT
Bã khoai mì (bã sắn) được thải ra trong quá trình sản xuất tinh bột khoai mì và
tập trung nhiều tại Đồng Nai, Gia Lai, Tây Ninh và Bình Phước. Theo ước tính,
một nhà máy chế biến có cơng suất 30-100 tấn/ngày sẽ sản xuất được 7,5-25 tấn
tinh bột, kèm theo đó là 12-48 tấn bã.
Trong bã khoai mì có hàm lượng chất hữu cơ cao (96,76%), trong đó hai thành
phần khó phân hủy là tinh bột (67,9%) và cellulose (28,8%), nếu không được xử lý
kịp thời, qua vài ngày bã khoai mì thối rữa, bốc mùi hơi thối, nấm mốc độc hại
phát triển và theo gió phân tán khắp nơi, ảnh hưởng tới môi trường và sức khoẻ
con người. Chúng tôi đã thu thập và chọn lọc chủng Aspergillus sp và
Trichoderma sp có khả năng phân giải một phần chất khó tan điển hình là
cellulose, đẩy nhanh q trình phân hủy chất hữu cơ và chất xơ làm tăng độ xốp để
lên men làm phân vi sinh.
Qua kết quả đánh giá chất lượng sản phẩm sau phân giải về các chỉ tiêu hóa
học và vi sinh vật cho thấy sản phẩm sau khi phân giải bởi Aspergillus sp và
Trichoderma sp đạt tiêu chuẩn của phân hữu cơ vi sinh. Đề tài có ý nghĩa trong
việc xử lý phế thải ơ nhiễm và tạo sản phẩm xã hội có giá trị, góp phần cải thiện
mơi trường, tiến đến nền nông nghiệp sinh thái bền vững.


ABSTRACT
Cassava (Manihot esculenta Crantz) pulp is waste in production of the cassava
flour and it concentrates in Dong Nai, Gia Lai, Tay Ninh and Binh Phuoc
province. Acording to the estimation, the processing of factory with capacity 30 –
100 tons/day, it will be produce 7.5 – 25 tons powder, which is accompanied 12 48 tons trash.
In cassava pulp has functions of high quality organic (96.76%), in which two
components are diificult to destroy are the starch (67.9%) and cellulose (28.8%), if
it doesn’t treat on time, through several days, it will be turtles, reek, fungi harmful

development and it follows the wind scattered everywhere, it affects the
environment and human health. We have collected and selected the Aspergillus sp
and Trichoderma sp capable of a resolution to dissolve the substances typical
cellulose, speeding up the process of destroying the organic and fiber to increase
the foam to make the microbiology fertilizer.
Depend on the result of assessment quality products after the resolution of
chemical figures and microorganism show that the products after resolution by
Aspergillus sp and Trichoderma sp are to meet the standard of high qualified
organic fertilizer. This thesis has meaningful to reuse polluted wastes to make
new social products useful for human- beings. It also contributes to improve the
environment better for long-lasting ecological argriculture.


DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.2 Thống kê các thiết bị sử dụng trong đề tài............................................. 26
Bảng 3.1 Thành phần môi trường thí nghiệm ....................................................... 29
Bảng 3.3 Các bước tiến hành xây dựng đường chuẩn glucose ............................. 33
Bảng 4.1 Khả năng phân giải tinh bột của 4 chủng Aspergillus ........................... 47
Bảng 4.2 Khả năng phân giải của 4 chủng Trichoderma ...................................... 49
Bảng 4.3 Các thành phần chính trong bã khoai mì ............................................... 52
Bảng 4.4 Chỉ tiêu hóa học và vi sinh sau lên men................................................. 62


DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ
Hình 2.1 Cấu tạo đại thể của nấm sợi ...................................................................... 9
Hình 2.2 Aspergillus niger, Read, 1991................................................................. 12
Hình 2.3 Trichoderma sp. .......................................................................................15
Hình 4.1 Aspergillus A1; Aspergillus A2; Aspergillus A3; Aspergillus A4.......... 45
Hình 4.2 Trichoderma T1; Trichoderma T2; Trichoderma T3; Trichoderma T446
Hình 4.3 A: vịng trịn phân giải tinh bột; B: khuẩn lạc Aspergillus A2 ............... 48

Hình 4.4 A: Vòng tròn phân giải cellelose; B: khuẩn lạc Trichoderma T3.......... 50
Hình 4.5 Chế phẩm Aspergillus ............................................................................. 56
Hình 4.6 Chế phẩm Trichoderma .......................................................................... 56
Đồ thị 4.1 Hoạt tính amylase của 4 chủng Aspergillus.......................................... 48
Đồ thị 4.2 Hoạt tính cellulase của 4 chủng Trichoderma ...................................... 49
Đồ thị 4.3 Hàm lượng sinh khối Aspergillus và Trichoderma .............................. 51
Đồ thị 4.4 Ảnh hưởng của pH đến sinh tổng hợp amylase của A. A2 ................... 53
Đồ thị 4.5 Ảnh hưởng của pH đến sinh tổng hợp cellulase T .T3 ......................... 54
Đồ thị 4.6 Ảnh hưởng độ ẩm đến sinh tổng hơp amylase...................................... 55
Đồ thị 4.7 Ảnh hưởng độ ẩm đến sinh tổng hơp cellulase..................................... 55
Đồ thị 4.8 Sự thay đổi độ ẩm theo thời gian .......................................................... 57
Đồ thị 4.9 Ảnh hưởng tỷ lệ giống đến khả năng phân hủy tinh bột....................... 58
Đồ thị 4.10 Ảnh hưởng tỷ lệ giống đến khả năng phân hủy cellulose................... 59
Đồ thị 4.11 Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng phân hủy tinh bột................. 60
Đồ thị 4.12 Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng phân hủy cellulose ............... 61


CHỮ VIẾT TẮT
CIAT

Trung tâm nông nghiệp thế giới

FAO

Tổ chức nông lương thế giới

IFPRI

Viện nghiên cứu chính sách lương thực thế giới

VSV

Vi sinh vật

ΔOD

Mật độ quang

UI/g MT

Đơn vị hoạt độ enzyme theo chuẩn quốc tế trên một
gam môi trường
Phần trăm độ ẩm

W%


MỤC LỤC
Chương 1:MỞ ĐẦU................................................................................................1
Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU................................................................... 3
2.1 VÀI NÉT VỀ CÂY MÌ................................................................................. 3
2.1.1 Nguồn gốc, phân loại, vùng phân bố và lịch sử phát triển................................. 3
2.1.2 Cấu tạo, thành phần hóa học củ sắn................................................................... 3
2.1.4 Chất thải từ qui trình sản xuất tinh bột sắn ........................................................ 7
2.1.5 Tác động của bã thải rắn đối với môi trường..................................................... 8

2.2 GIỐNG VI SINH VẬT ................................................................................ 8
2.2.1 Tổng quan về nấm mốc ..................................................................................... 8
2.2.2 Qui trình phát triển và thu nhận chế phẩm từ nấm mốc................................... 10
2.2.3 Tổng quan về Aspergillus ................................................................................ 11

2.2.4 Tổng quan về Trichoderma............................................................................ 14

2.3 TỔNG QUAN VỀ PHÂN BĨN................................................................. 21
2.3.1 Phân hóa học .................................................................................................. 21
2.3.2 Phân hữu cơ sinh học ....................................................................................... 21
2.3.3 Phân vi sinh...................................................................................................... 22
2.3.4 Phân phức hợp hữu cơ vi sinh.......................................................................... 24

Chương 3: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............... 25
3.1 NGUYÊN VẬT LIỆU, HĨA CHẤT, MƠI TRƯỜNG ........................... 25
3.1.1 Giống Vi sinh vật............................................................................................ 25
3.1.2 Môi trường nuôi cấy ...................................................................................... 25
3.1.3 Vật liệu, hóa chất.......................................................................................... 277
3.1.4 Dụng cụ - Thiết bị .......................................................................................... 28

3.2 NỘI DUNG THÍ NGHIỆM ....................................................................... 29
3.2.1 Phân lập và lựa chọn chủng Aspergillus có hoạt tính enzyme amylase
cao và Trichoderma có khả năng tổng hợp enzyme cellulase cao ................. 29
3.2.2 Phân tích thành phần bã khoai mì.......................................................... 36
3.2.3 Phương pháp khảo sát vi sinh vật .......................................................... 41


3.3 Thử nghiệm và đánh giá sản phẩm bã khoai mì sau khi phân giải bởi
Aspergillus sp. và Trichoderma sp. .................................................................. 43
3.4 Phương pháp xử lý số liệu ..........................................................................44
Chương 4: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN .............................................................45
4.1 Kết quả chọn lọc chủng vi sinh có hoạt lực enzyme cao ........................ 45
4.1.1 Phân lập và sưu tầm giống................................................................. 45
4.1.2 Khả năng phân giải tinh bột của Aspergillus ................................... 47

4.1.3 Khả năng phân giải cellulase của Trichoderma ............................... 49
4.2 Khảo sát thời gian sinh trưởng của nấm mốc trên môi trường lỏng .... 50
4.3 Khảo sát thành phần bã khoai mì ............................................................ 51
4.4 Nghiên cứu ảnh hưởng của pH lên quá trình sinh tổng hợp enzyme ... 52
4.5 Nghiên cứu ảnh hưởng độ ẩm lên quá trình sinh tổng hợp enzyme ..... 54
4.6 Nghiên cứu quá trình xử lý bã khoai mì .................................................. 56
4.6.1 Ảnh hưởng độ ẩm môi trường theo thời gian nuôi cấy................... 57
4.6.2 Ảnh hưởng của lượng giống đến quá trình phân hủy bã khoai mì 58
4.6.3 Ảnh hưởng thời gian đến quá trình phân hủy của bã khoai mì ..... 61
4.7 Thử nghiện và đánh giá chất lượng phân được sản xuất ....................... 62
Chương 5: KẾT LUẬN........................................................................................ 64
5.1. KẾT LUẬN ................................................................................................ 64
5.2. ĐỀ NGHỊ.................................................................................................... 65


CHƯƠNG 1
MỞ ĐẦU


HDKH: PGS. TS NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG

Trang 1

MỞ ĐẦU
Việt Nam là một nước nông nghiệp với sự canh tác chủ yếu là cây lương thực và các
loại cây màu lấy củ. Cây sắn (khoai mì) đang là cây trồng chuyển đổi từ cây lương thực
truyền thống sang cây công nghiệp. Ở nhiều địa phương, người dân trồng khoai mì lấy củ
sơ chế thành sắn lát phơi khô dùng xuất khẩu, chế biến tinh bột làm lương thực, làm thức
ăn cho gia súc….[28]
Hiện nay trên thị trường thế giới đang có xu hướng sử dụng nhiều hơn nguồn nguyên

liệu chế biến từ khoai mì, đặt biệt là tinh bột. Với kỹ thuật chế biến tinh bột khoai mì như
hiện nay thì lượng bã thải ngày càng nhiều, thành phần chủ yếu là tinh bột, cellulose. Việc
tận dụng phế liệu này để sản xuất các chất có giá trị là một trong những vấn đề được quan
tâm nhiều. Việc làm này, không những tận dụng phế liệu một cách khoa học và triệt để
mà cịn góp phần giải quyết vấn đề ơ nhiễm mơi trường, khép kín quy trình sản xuất.[36]
Việc lạm dụng phân bón hóa học và thuốc bảo vệ thực vật đang đẩy ngành nông
nghiệp Việt Nam phải đối diện: ô nhiễm môi trường đất, đất đai bị chai cứng, bạc màu,
diệt hệ vi sinh có lợi trong đất….Ứng dụng quá trình sản xuất theo hướng hữu cơ, tạo sản
phẩm sạch và an toàn sinh thái đang là vấn đề đặt lên hàng đầu.
Với những lý do trên chúng tôi tiến hành đề tài “Nghiên cứu sử dụng nấm sợi
Aspergillus sp. và Trichoderma sp. xử lý bã khoai mì để sản xuất phân bón hữu cơ vi
sinh”.
Thu thập và lựa chọn chủng Aspergillus sp. có khả năng sinh hoạt tính amylase cao
và chủng Trichoderma sp. có hoạt tính cellulase cao.
Khảo sát các điều kiện tối ưu của Aspergillus sp. và Trichoderma sp. để sản xuất
chế phẩm vi sinh.
Ứng dụng chế phẩm vi sinh xử lý bã khoai mì để tạo phân hữu cơ vi sinh.

HVTH: HUỲNH VĂN HIẾU


HDKH: PGS. TS NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG

Trang 2

Nhằm rút ngắn thời gian phân giải chất thải hữu cơ, tăng lượng vi sinh có ích cho đất,
giúp cây trồng tăng khả năng chống chịu bệnh, tăng năng suất, tạo sản phẩm nông nghiệp
an tồn.
Bên cạnh đó có thể bổ sung các vi sinh vật có lợi cho đất và cây trồng như: vi sinh vật
cố định đạm, phân giải lân, vi sinh vật có khả năng đối kháng bệnh.

HVTH: HUỲNH VĂN HIẾU


CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU


HDKH: PGS. TS NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG

Trang 3

2.1 VÀI NÉT VỀ CÂY MÌ
2.1.1 Nguồn gốc, phân loại, vùng phân bố và lịch sử phát triển [1]
Tên gọi, mô tả, phân loại: Sắn (khoai mì) hay cịn một số tên khác như: Manihot
esculenta Crantz, cassava, tapioca, yuca, mandioca, manioc…) là cây lương thực ăn củ
hàng năm, có thể sống lâu năm, thuộc họ thầu dầu Euphorbiaceae. Cây sắn cao 2 - 3m,
đường kính tán 50 - 100 cm. Lá khía thành nhiều thùy, có thể dùng để làm thức ăn chăn
ni gia súc. Rễ ngang phát triển thành củ và tích lũy tinh bột. Củ sắn dài 20 - 50 cm, khi
luộc chín có màu trắng đục, hàm lượng tinh bột cao. Sắn luộc chín có vị dẻo, thơm đặc
trưng. Sắn có thời gian sinh trưởng thay đổi từ 6 đến 12 tháng, có nơi tới 18 tháng, tùy
thuộc giống, vụ trồng, địa bàn trồng và mục đích sử dụng.
Nguồn gốc: Cây sắn có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới của Châu Mỹ La tinh (Crantz,
1976) và được trồng cách đây khoảng 5000 năm (CIAT, 1993). Trung tâm phát sinh cây
sắn được giả thiết tại vùng Đông Bắc của nước Brazin thuộc lưu vực sơng Amazon, nơi
có nhiều chủng loại sắn trồng và hoang dại (De Candolle 1886; Rogers, 1965).
Vùng phân bố: Hiện tại, sắn được trồng trên 100 nước của vùng nhiệt đới, cận nhiệt
đới, tập trung nhiều ở Châu Phi, Châu Á và Nam Mỹ, là nguồn thực phẩm của hơn 500
triệu người (CIAT, 1993).
Lịch sử phát triển: Cây sắn được người Bồ Đào Nha đưa đến Congo của Châu Phi

vào thế kỷ 16 (Barre, Thevet, 1558). Ở Châu Á, sắn được du nhập vào Ấn Độ khoảng thế
kỷ 17 (P.G. Rajendran et al, 1995) và SriLanka đầu thế kỷ 18 (W.M.S.M. Bandara và M.
Sikurajapathy, 1992). Sau đó, sắn được trồng ở Trung Quốc, Myamar và các nước Châu
Á khác. Cây sắn được du nhập vào Việt Nam khoảng giữa thế kỷ 18, (Phạm Văn Biên,
Hoàng Kim, 1991). Hiện chưa có tài liệu chắc chắn về nơi trồng và năm trồng đầu tiên.
Sắn được canh tác phổ biến tại hầu hết các tỉnh của Việt Nam từ Bắc đến Nam. Diện tích
sắn trồng nhiều nhất ở vùng Đơng Nam Bộ, vùng Tây Nguyên, vùng núi và trung du phía
bắc, vùng ven biển Nam Trung Bộ và vùng ven biển Bắc Trung Bộ.
2.1.2 Cấu tạo, thành phần hóa học củ sắn [1]

HVTH: HUỲNH VĂN HIẾU


HDKH: PGS. TS NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG

Trang 4

Vỏ: gồm vỏ gỗ và vỏ cùi.
Vỏ gỗ: cấu tạo chủ yếu là cellulose. Vỏ gỗ có tác dụng bảo vệ củ khỏi tác động bên
ngoài; đồng thời hạn chế mất nước của củ. Bản thân của vỏ củ cứng nhưng liên kết không
bền với vỏ cùi, do đó dễ mất khi thu hoạch và vận chuyển. Tỷ lệ vỏ gỗ phụ thuộc giống
sắn, độ già và khối lượng củ - thường vào khoảng 1,5 đến 2%.
Vỏ cùi: dày khoảng 1 đến 3 mm và chiếm 8 - 15% khối lượng củ. Vỏ cùi gồm lớp tế
bào mơ cứng phủ ngồi. Thành phần lớp này cũng chủ yếu là cellulose, hầu như không
chứa tinh bột nhưng chứa nhiều dịch bào (mủ sắn). Trong thành phần dịch bào có chứa
các polyphenol. Tiếp theo là lớp tế bào mơ mềm, lớp này ngồi dịch bào cịn chứa khoảng
5% tinh bột. Các polyphenol, enzyme và linamarin có tác dụng bảo vệ củ phát triển bình
thường trước thu hoạch, nhưng khi đã đào bới củ khỏi đất chúng lại gây trở ngại cho bảo
quản và chế biến. Tổng lượng các chất polyphenol trong sắn khoảng 0,1 đến 0,3%, trong
đó có đến 85 - 90% tập trung ở vỏ cùi.

Thịt củ: Tiếp theo tầng sinh gỗ là thịt sắn chứa nhiều tinh bột, protein và các chất dầu.
Đây là phần dự trữ chủ yếu chất dinh dưỡng của củ. Các chất polyphenol, độc tố và
enzyme chứa ở thịt củ nhưng không nhiều, chỉ 10 - 15% so với chúng có trong củ nhưng
vẫn gây trở ngại khi chế biến như làm biến màu, sắn bị chảy mủ sẽ khó thốt nước khi sấy
hoặc phơi khơ.
Lỏi sắn: nằm ở trung tâm củ, dọc suốt chiều dài. Thành phần lõi chủ yếu là cellulose.
Lõi có chức năng dẫn nước và các chất dinh dưỡng giữa cây và củ, đồng thời giúp thốt
nước khi sấy hoặc phơi khơ.
Thành phần hóa học của củ sắn tươi: dao động trong giới hạn khá lớn: tinh bột 20 34%, protein 0,8 - 1,2%, chất béo 0,3 - 0,4%, cellulose 1 - 3,1%, chất tro 0,54%,
polyphenol 0,1 - 0,3% và nước 60,0 - 74,2%.
Ngoài các chất kể trên trong sắn còn chứa một lượng vitamin và độc tố. Vitamin trong sắn
thuộc nhóm B, trong đó B1 và B2 mỗi loại chiếm 0,03 mg, còn B6 0,06 mg. Các vitamin
này sẽ mất một phần khi chế biến và nhất là khi nấu trong sản xuất rượu.

HVTH: HUỲNH VĂN HIẾU


HDKH: PGS. TS NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG

Trang 5

Độc tố trong sắn có tên chung là phazéolunatin gồm 2 glucozit Linamarin và
Lotaustralin. Hàm lượng chung của phazéolunatin chỉ vào khoảng 0,001 - 0,04 mg và
chứa nhiều trong sắn đắng, tập trung chủ yếu của vỏ cùi. Bình thường phazéolunatin
khơng độc nhưng khi bị thủy phân thì các glucozit này giải phóng hidro cyanide (HCN)
thì gây độc đối với người và gia súc khi ăn vượt quá ngưỡng.
2.1.3 Tình hình sản xuất, tiêu thụ sắn trên thế giới và Việt Nam [1]
Sản xuất và tiêu thụ sắn trên thế giới: Sản lượng sắn thế giới năm 2006/07 đạt 226,34
triệu tấn củ tươi so với 2005/06 là 211,26 triệu tấn và 1961 là 71,26 triệu tấn. Nước có sản
lượng sắn nhiều nhất thế giới là Nigeria (45,72 triệu tấn), kế đến là Thái Lan (22,58 triệu

tấn) và Indonesia (19,92 triệu tấn). Việt Nam đứng thứ mười trên thế giới về sản lượng
sắn (7,71 triệu tấn). Nước có năng suất sắn cao nhất hiện nay là Ấn Độ (31,43 tấn/ha), kế
đến là Thái Lan (21,09 tấn/ha), so với năng suất sắn bình quân của thế giới là 12,16 tấn/ha
(FAO, 2008) .
Mức tiêu thụ sắn bình quân toàn thế giới khoảng 18 kg/người/năm. Sản lượng sắn của
thế giới được tiêu dùng trong nước khoảng 85% (lương thực 58%, thức ăn gia súc 28%,
chế biến công nghiệp 3%, hao hụt 11%), còn lại 15% (gần 30 triệu tấn) được xuất khẩu
dưới dạng sắn lát khô, sắn viên và tinh bột (CIAT, 1993). Nhu cầu sắn làm thức ăn gia súc
trên toàn cầu đang giữ mức độ ổn định trong năm 2006 (FAO, 2007).
Sắn chiếm tỷ trọng cao trong cơ cấu lương thực ở Châu Phi, bình quân khoảng 96
kg/người/năm. Nhu cầu sắn làm lương thực chủ yếu tại vùng Saharan châu Phi cả hai
dạng củ tươi và sản phẩm chế biến ước tính khoảng 115 triệu tấn, tăng hơn năm 2005
khoảng 1 triệu tấn.
Trung Quốc hiện là nước nhập khẩu sắn nhiều nhất thế giới để làm cồn sinh học (bio
ethanol), tinh bột biến tính (modify starch), thức ăn gia súc và dùng trong công nghiệp
thực phẩm dược liệu.
Thái Lan chiếm trên 85% lượng xuất khẩu sắn toàn cầu, kế đến là Indonesia và Việt
Nam. Thị trường xuất khẩu sắn chủ yếu của Thái Lan là Trung Quốc, Đài Loan, Nhật Bản

HVTH: HUỲNH VĂN HIẾU


HDKH: PGS. TS NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG

Trang 6

và cộng đồng châu Âu với tỷ trọng xuất khẩu sắn khoảng 40% bột và tinh bột sắn, 25% là
sắn lát và sắn viên (FAO, 2007).
Viện Nghiên cứu Chính sách lương thực thế giới (IFPRI) đã tính tốn nhiều mặt và dự
báo tình hình sản xuất và tiêu thụ sắn toàn cầu với tầm nhìn đến năm 2020. Cây sắn tiếp

tục giữ vai trị quan trọng trong nhiều nước Châu Á, đặc biệt là các nước vùng Đơng Nam
Á nơi cây sắn có tổng diện tích đứng thứ ba sau lúa và ngơ và tổng sản lượng đứng thứ ba
sau lúa và mía. Chiều hướng sản xuất sắn phụ thuộc vào khả năng cạnh tranh cây trồng.
Giải pháp chính là tăng năng suất sắn bằng cách áp dụng giống mới và các biện pháp kỹ
thuật tiến bộ.
Sản xuất và tiêu thụ sắn tại Việt Nam: Ở Việt Nam, sắn là cây lương thực, thức ăn gia
súc quan trọng sau lúa và ngô. Năm 2005, cây sắn có diện tích thu hoạch 432 nghìn ha,
năng suất 15,35 tấn/ha, sản lượng 6,6 triệu tấn, so với cây lúa có diện tích 7.326 ha, năng
suất 4,88 tấn/ha, sản lượng 35,8 triệu tấn, cây ngơ có diện tích 995 ha, năng suất 3,51
tấn/ha, sản lượng gần một triệu tấn (FAO, 2007). Cây sắn là nguồn thu nhập quan trọng
của các hộ nông dân nghèo do sắn dễ trồng, ít kén đất, ít vốn đầu tư, phù hợp sinh thái và
điều kiện kinh tế nơng hộ. Vì vậy, chỉ tính đến năm 2007 diện tích trồng sắn của Việt
Nam đã lên tới 497 nghìn hecta, với sản lượng 7984,9 nghìn tấn (Thống kê Việt Nam,
2007). Sắn chủ yếu dùng để bán (48,6%) kế đến dùng làm thức ăn gia súc (22,4%), chế
biến thủ cơng (16,8%), chỉ có 12,2% dùng tiêu thụ tươi.
Sắn cũng là cây cơng nghiệp có giá trị xuất khẩu và tiêu thụ trong nước. Sắn là ngun
liệu chính để chế biến bột ngọt, bio- ethanol, mì ăn liền, bánh kẹo, siro, nước giải khát,
bao bì, ván ép, phụ gia dược phẩm, màng phủ sinh học và chất giữ ẩm cho đất. Tồn quốc
hiện có trên 60 nhà máy chế biến tinh bột sắn với tổng công suất khoảng 3,8 triệu tấn củ
tươi/năm và nhiều cơ sở chế biến sắn thủ công rãi rác tại hầu hết các tỉnh trồng sắn. Việt
Nam hiện sản xuất mỗi năm khoảng 800.0 - 2.200 nghìn tấn tinh bột sắn, trong đó trên
70% xuất khẩu và gần 30% tiêu thụ trong nước. Sản phẩm sắn xuất khẩu của Việt Nam
chủ yếu là tinh bột, sắn lát và bột sắn. Thị trường chính là Trung Quốc, Đài Loan, Nhật
Bản, Singapo, Hàn Quốc. Sản xuất lương thực là ngành trọng tâm và có thế mạnh của

HVTH: HUỲNH VĂN HIẾU


HDKH: PGS. TS NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG

Trang 7

Việt Nam tầm nhìn đến năm 2020. Chính phủ Việt Nam chủ trương đẩy mạnh sản xuất
lúa, ngô và coi trọng việc sản xuất sắn, khoai lang ở những vùng, những vụ có điều kiện
phát triển. Thị trường xuất khẩu sắn lát và tinh bột sắn Việt Nam dự báo thuận lợi và có
lợi thế cạnh tranh cao do có nhu cầu cao về chế biến bioethanol, bột ngọt, thức ăn gia súc
và những sản phẩm tinh bột biến tính. Diện tích sắn của Việt Nam dự kiến ổn định
khoảng 450 nghìn ha nhưng sẽ tăng năng suất và sản lượng sắn bằng cách chọn tạo và
phát triển các giống sắn tốt có năng suất củ tươi và hàm lượng tinh bột cao, xây dựng và
hồn thiện quy trình kỹ thuật canh tác sắn bền vững và thích hợp vùng sinh thái.
2.1.4 Chất thải từ qui trình sản xuất tinh bột sắn
Chất thải rắn sinh ra trong quá trình sản xuất tinh bột sắn chủ yếu bao gồm:
Vỏ gỗ và vỏ củ, chiếm khoảng 2 - 3% lượng sắn củ tươi, được loại bỏ ngay từ khâu bóc
vỏ. Phế liệu này có thể được sử dụng làm thức ăn gia súc ở dạng khô hoặc ướt.
Xơ và bã sắn được thu nhận sau khi đã lọc hết tinh bột. Loại chất thải rắn này thường
chiếm 15 - 20% lượng sắn tươi, gây ô nhiễm môi trường nếu không được xử lý kịp thời.
Xơ và bã sắn sau khi trích ly được tách nước làm thức ăn gia súc.
Mủ: lượng mủ khô chiếm khoảng 3,5 - 5% sắn củ tươi. Mủ được tách ra từ dịch sữa, có
hàm lượng chất hữu cơ cao (2.500 - 2.000 mg/100g) và xơ (12.800 - 14.500 mg/100g) nên
gây mùi rất khó chịu do q trình phân hủy sinh học, cần được làm khô ngay. Tuy nhiên,
thực hành tại nhiều doanh nghiệp sản xuất thường để mủ dưới dạng ướt. Lượng tinh bột
chứa trong mủ là 52.800 - 63.000 mg/100g, gấp đơi lượng tinh bột có trong vỏ gỗ và vỏ
củ. Mủ được sử dụng làm thức ăn gia súc.
Bùn lắng sinh ta từ hệ thống xử lý nước thải.
Tổng lượng bã sắn thải ra hàng năm [28]
Thế giới: 106 triệu tấn
Nam phi: 42 triệu tấn
Châu Mỹ La Tinh: 33 triệu tấn

HVTH: HUỲNH VĂN HIẾU

HDKH: PGS. TS NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG

Trang 8

Châu Á: 30 triệu tấn
Bã thải rắn của ngành sản xuất tinh bột sắn thường được các doanh nghiệp sản xuất tận
dụng làm sản phẩm phụ dưới dạng thức ăn gia súc. Nguồn thu từ sản phẩm phụ này là
khơng đáng kể, cần có các biện pháp sử dụng và quản lý bã thải rắn hiệu quả hơn.
2.1.5 Tác động của bã thải rắn đối với mơi trường
Chất thải rắn có khối lượng rất lớn. Với công suất 60 tấn tinh bột/ngày, tải lượng phần
vỏ gỗ chiếm khoảng 4.800 kg/ngày, phần vỏ củ 8.000 kg/ngày, bã sắn nhiều nhất 16.800
kg/ngày. Nếu không thu gom và xử lý ngay trong ngày thì quá trình phân hủy các hợp
chất hữu cơ trong chất thải rắn sau 48 giờ sẽ tạo ra các khí H2S, NH4… gây mùi hôi thối
làm ô nhiễm môi trường.[36]
Phần bã lâu nay vẫn chưa được sử dụng một cách hợp lý đồng thời cũng là một yếu tố
làm ô nhiễm môi trường sống của dân cư vùng chế biến. Với số lượng lớn như vậy, việc
xử lý và sử dụng có hiệu quả nguồn bã thải này sẽ có ý nghĩa kinh tế xã hội đáng kể. Tuy
nhiên, các nghiên cứu gần đây cho thấy có thể tận dụng bã sắn có hàm lượng chất hữu cơ
và chất xơ cao làm tăng độ xốp để lên men làm phân vi sinh. Các nghiên cứu trên đối
tượng bã khoai mì chủ yếu: làm giàu protein, tăng chất dinh dưỡng, thu enzyme amylase
và cellulase trong sản xuất thức ăn bổ sung cho gia súc, gia cầm, sản xuất cồn. Chúng tôi
đưa ra một hướng mới về ứng dụng vi sinh trong xử lý chất thải hữu cơ, sử dụng
Aspergillus sp. và Trichoderma sp. xử lý bã khoai mì để sản xuất phân hữu cơ vi sinh.
2.2 GIỐNG VI SINH VẬT
2.2.1 Tổng quan về nấm mốc [4]
Định nghĩa: Nấm sợi còn gọi là nấm mốc, tức là chỉ các mốc mọc trên thực phẩm,
trên chiếu, trên quần áo, trên giầy dép, trên sách vở…Chúng phát triển rất nhanh trên
nhiều nguồn cơ chất hữu cơ khi gặp khí hậu nóng ẩm. Trên nhiều vật liệu vơ cơ do dính

bụi bậm (như các thấu kính ở ống nhịm, máy ảnh, kính hiển vi…) nấm mốc vẫn phát
triển, sinh acid và làm mờ các vật liệu này.

HVTH: HUỲNH VĂN HIẾU


HDKH: PGS. TS NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG

Trang 9

Nhiều nấm sợi mọc trên người, trên động vật, thực vật và gây các bệnh nấm khá nguy
hiểm. Chúng sinh ra các độc tố có thể gây ra bệnh ung thư và nhiều bệnh tật khác.
Trong tự nhiên nấm sợi phân bố rất rộng rãi và tham gia tích cực vào các vịng tuần
hồn vật chất, nhất là quá trình phân giải chất hữu cơ và hình thành chất mùn.
Hình thái và cấu trúc của sợi nấm
Bên ngồi có thành tế bào, rồi đến màng tế bào chất, bên trong là tế bào chất với nhân
phân hóa. Màng nhân có cấu tạo hai lớp và trên màng có nhiều lỗ nhỏ. Trong nhân có
hạch nhân. Bên trong tế bào nấm cịn có khơng bào, ti thể, mạng lưới nội chất, bào nang,
thể màng biên…Thể màng biên là một kết cấu màng đặc biệt, nằm ở giữa thành tế bào và
màng tế bào chất, bao bọc bởi một lớp màng đơn và có hình dạng biến hóa rất nhiều (hình
ống, hình túi, hình cầu, hình trứng hoặc hình nhiều lớp…). Cơng dụng của thể màng biên
cịn chưa được làm sáng tỏ, có thể là có liên quan đến sự hình thành tế bào.

Hình 2.1 Cấu tạo đại thể của nấm sợi
Các dạng biến hóa của sợi nấm
Lúc bào tử nấm rơi vào một điều kiện mơi trường thích hợp nó sẽ nảy mầm mọc ra
theo cả 3 chiều thành một hệ sợi nấm hay gọi là khuẩn ti thể. Khuẩn ti cơ chất cấm sâu
vào mơi trường cịn khuẩn ti khí sinh phát triển tự do trong khơng khí. Hệ sợi nấm có thể
biến hóa để thích nghi với các điều kiện sống khác nhau thành các dạng đặc biệt như: rễ
giả, sợi hút, sợi áp, sợi bò hay thân bò, vòng nấm hay mạng nấm, đầu bào tử trần, nang

bào tử kín, đảm, túi giá…

HVTH: HUỲNH VĂN HIẾU


HDKH: PGS. TS NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG

Trang 10

2.2.2 Qui trình phát triển và thu nhận chế phẩm từ nấm mốc
Nấm mốc phát triển trên môi trường bán rắn trải qua các giai đoạn sau:
Giai đoạn 1: Giai đoạn này kéo dài 10 - 14 giờ kể từ thời gian bắt đầu ni cấy, ở giai
đoạn này có những thay đổi sau:
Nhiệt độ tăng rất chậm, sợi nấm bắt đầu hình thành và có màu trắng hoặc màu sữa.
Thành phần dinh dưỡng bắt đầu có sự thay đổi, khối mơi trường cịn rời rạc, enzyme mới
bắt đầu hình thành. Trong giai đoạn này phải đặc biệt quan tâm đến chế độ nhiệt độ, tuyệt
đối không được đưa nhiệt độ cao quá 300C vì thời kỳ đầu này giống rất mẫn cảm với nhiệt
độ.
Giai đoạn 2: Giai đoạn này kéo dài 14 - 18 giờ. Trong giai đoạn này có những thay
đổi cơ bản sau. Toàn bộ bào tử đã phát triển thành sợi nấm và sợi nấm bắt đầu phát triển
rất mạnh, các sợi nấm này tạo ra những mạng sợi chằng chịt trên các hạt mơi trường, ta có
thể nhìn rõ các sợi nấm có màu trắng xám bằng mắt thường. Môi trường kết lại rất chặt,
độ ẩm môi trường giảm dần, nhiệt độ môi trường tăng nhanh lên 40 - 450C. Các chất dinh
dưỡng bắt đầu giảm nhanh do sự đồng hóa mạnh của sợi nấm, enzyme được tổng hợp
mạnh. Lượng O2 trong khơng khí giảm và CO2 tăng dần, do đó trong giai đoạn này cần
phải được thơng khí mạnh và nhiệt độ cố gắng duy trì trong khoảng 29 - 300C là tốt nhất.
Giai đoạn 3: Giai đoạn này kéo dài 10 - 20 giờ, giai đoạn này có một số thay đổi như
sau: q trình trao đổi yếu dần, do đó làm giảm chất dinh dưỡng chậm lại. Nhiệt độ ni
cấy duy trì ở 300C. Trong giai đoạn này, bào tử được hình thành nhiều do đó lượng
enzyme tạo ra sẽ giảm xuống. Chính vì thế việc xác định thời điểm để thu nhận enzyme là

rất cần thiết.
Thu nhận sản phẩm: Kết thúc q trình ni cấy ta thu nhận được chế phẩm enzyme
thơ (vì ngồi thành phần enzyme ra, chúng còn chứa sinh khối vi sinh vật, thành phần môi
trường và nước trong môi trường). Để đảm bảo cho chế phẩm enzyme thô không bị mất
hoạt tính nhanh người ta thường sấy khơ chế phẩm đến một độ ẩm thấp. Độ ẩm cần đạt
được sau quá trình sấy là nhỏ hơn 10%. Để đảm bảo hoạt tính enzyme khơng thay đổi

HVTH: HUỲNH VĂN HIẾU


HDKH: PGS. TS NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG

Trang 11

người ta thường sấy ở nhiệt độ 38 - 400C. Tùy theo mục đích sử dụng ta có thể dùng ngay
sản phẩm thơ này ngay mà không cần thêm bước tinh sạch.
Ứng dụng:
Rất nhiều loài nấm sợi đã được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp chế biến thực
phẩm (làm tương, nước chấm, nấu rượu, sản xuất acid citric…), trong công nghiệp
enzyme (sản xuất amylase, proteinase, cellulase, pectinase…), sản xuất thuốc trừ sâu sinh
học, kích thích tố sinh trưởng thực vật (gibberellin…), độ phì nhiêu và định lượng các
hoạt động sinh học bằng các loài nấm chỉ thị, sản xuất sinh khối nấm sợi phục vụ chăn
nuôi và dinh dưỡng cho người (mycoprotein), sử dụng nấm sợi trong xử lý ơ nhiễm mơi
trường…
Do đó chúng ta phải tìm hiểu rõ từng chủng nấm mốc nghiên cứu về sinh trưởng, phát
triển, hay khả năng tổng hợp enzyme. Trong đề tài này chúng tôi tiến hành tìm hiểu
Aspergillus sp. và Trichoderma sp.
2.2.3 Tổng quan về Aspergillus
Nấm Aspergillus cịn gọi là mốc tương. Sợi nấm có vách ngăn, cuống mang bào tử
bụi phồng lên ở ngọn. Các chuỗi bào tử bụi từ đầu phồng mọc tỏa khắp mọi hướng. Bào

tử bụi có thể màu vàng (Aspergillus flavus), màu đen (Aspergillus niger). Nấm
Aspergillus oryzae là lồi mốc chính trong quá trình chế tạo tương và tương do
Aspergillus oryzae lên men ngon hơn các tương khác vì loại mốc này có khả năng biến
đổi tinh bột của gạo nếp thành đường làm cho tương có vị ngọt. Hai lồi khơng độc làm
tương là Aspergillus oryzae và Aspergillus sojae có hình thái và màu sắc rất giống với 2
lồi rất nguy hiểm là Aspergillus flavus và Aspergillus parasiticus sản sinh ra độc tố
Aflatoxin gây bệnh ung thư.

HVTH: HUỲNH VĂN HIẾU


HDKH: PGS. TS NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG

Trang 12

Hình 2.2 Aspergillus niger, Read, 1991
Giới: Fungi
Ngành: Ascomycota
Lớp: Ascomycetes
Họ: Trichocomaceae
Giống: Aspergillus
2.2.3.1 Hình thức sinh sản
Trước hết phải nói đến cách phát triển bằng khuẩn ty tức sinh sản sinh dưỡng. Từ một
đoạn khuẩn ty riêng rẽ có thể phát triển dễ dàng thành một khuẩn ty thể. Khuẩn ty của
nấm mốc có thể lẫn vào bụi, khơng khí bay khắp nơi, gặp điều kiện thuận lợi sẽ nhanh
chóng phát triển thành một cơ thể mới.
Sinh sản vơ tính: Raper, Thom (1968) cho rằng A. niger sinh sản vơ tính bằng bào tử
trần và cơ quan sinh ra bào tử đó. Các bào tử trần được sinh ra trực tiếp trên khuẩn ty
hoặc từ các khuẩn ty đặc biệt gọi là cuống bào tử trần.

HVTH: HUỲNH VĂN HIẾU