Nghiên cứu xử lý vỏ cà phê bằng trichoderma viride và aspergillus niger để sản xuất phân bón hữu cơ khoáng tổng hợp

Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
------------------

TRẦN THỊ THANH THUẦN

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ VỎ CÀ PHÊ BẰNG
TRICHODERMA VIRIDE VÀ ASPERGILLUS NIGER
ĐỂ SẢN XUẤT PHÂN BÓN HỮU CƠ
KHỐNG TỔNG HỢP
Chun ngành: CƠNG NGHỆ SINH HỌC – MÃ SỐ: 60 42 80

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 8 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
Tp. Hồ Chí Minh, ngày….tháng….năm 2009


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

TP. Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 06 năm 2008

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: TRẦN THỊ THANH THUẦN

Phái: NỮ

Sinh ngày: 20/01/1982

Nơi sinh: PHÚ YÊN

Chuyên ngành: Công nghệ sinh học

MSHV: 03107125

I.

TÊN ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU XỬ LÝ VỎ CÀ PHÊ BẰNG TRICHODERMA
VIRIDE VÀ ASPERGILLUS NIGER ĐỂ SẢN XUẤT PHÂN BĨN HỮU CƠ
KHỐNG TỔNG HỢP”

II. NHIỆM VỤ LUẬN VĂN
-

Xác định các thành phần chủ yếu có trong vỏ cà phê.

-

Nhân sinh khối dòng nấm Trichoderma viride

và Aspergillus niger bằng

phương pháp lên men rắn và lên men lỏng.
-

Xác định các các điều kiện nuôi cấy ban đầu đến sinh tổng hợp enzym pectinase
và cellulase.

-

Xác định các yếu tố thời gian, nhiệt độ, độ ẩm, pH, hàm lượng giống ảnh hưởng
đến quá trình lên men trên vỏ cà phê.

-

Thử nghiệm phối trộn vỏ cà phê lên men, phân hữu cơ động vật, than bùn để sản
xuất phân khoáng tổng hợp và đánh giá chất lượng phân được sản xuất.

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: Ngày 01 tháng 06 năm 2008
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: Ngày 01 tháng 06 năm 2009
V. 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 chuyên ngành thông qua.
Ngày….tháng….năm 2009
TRƯỞNG PHÒNG ĐT- SĐH

TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Vỏ cà phê là một phế phụ liệu của ngành sản xuất cà phê, chứa thành phần hữu cơ
cao chiếm 92,75%, trong đó có hai thành phần khó phân hủy là pectin (38,26%) và
cellulose (24,15%) nên quá trình phân hủy tự nhiên kéo dài trên 8 tháng và gây ra ô
nhiễm môi trường. Để khắc phục điều đó, chúng tơi đã sử dụng 2 chủng nấm mốc là
Trichoderma viride và Aspergillus niger và tạo ra được 2 chế phẩm dạng bột và
dạng lỏng có hoạt tính enzyme pectinase và cellulase cao nên rút ngắn được quá
trình phân hủy vỏ cà phê xuống còn 14 ngày. Qua đánh giá các chỉ tiêu về nitơ,

photpho, kali… và tổng số vi sinh vật cho thấy sản phẩm sau quá trình phân giải bởi
Trichoderma viride và Aspergillus niger có thể được ứng dụng vào trong việc sản
xuất phân hữu cơ vi sinh. Đề tài này có ý nghĩa trong việc xử lý phế thải ô nhiễm và
tạo ra được sản phẩm có giá trị cho xã hội, góp phần vào việc cải thiện môi trường
sinh thái.

ABSTRACT
Coffee pulps, which are waste materials of coffee products, it contains a large
amount of organic compounds about 92.75%, in which two components are difficult
to destroy, they are pectin (38.26%) and cellulose (24.15 %) so the degradation
natural of coffee pulp take more than 8 months and cause environmental pollution.
To overcome that, we have applied a fermentation technology for processing coffee
pulp by Trichoderma viride and Aspergillus niger and have made two products:
powder and liquid with strong activities of pectinase and cellulase enzymes so it can
reduce the time degradation of coffee pulp within 14 days. Depend on the result of
chemical figure of nitrogen, phosphor, potassium … and the standard of microorganisms, we concluded that the products after the resolution by Trichoderma
viride and Aspergillus niger can applied into produce micro-organism fertilizer.
This thesis is helpful to reuse polluted wastes to make new social products useful
for human. It also contributes to improve the ecological environment.


MỤC LỤC
PHẦN I: MỞ ĐẦU --------------------------------------------------------------------------------- 1
PHẦN II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ------------------------------------------------------------ 3
2.1 Vài nét về cây cà phê --------------------------------------------------------------------------- 3
2.1.1 Tình hình sản xuất cà phê trên thế giới ------------------------------------------------ 3
2.1.2 Tình hình sản xuất cà phê trong nước -------------------------------------------------- 4
2.2 Cấu tạo trái cà phê------------------------------------------------------------------------------- 7
2.3 Thành phần hóa học vỏ cà phê ---------------------------------------------------------------- 8
2.4 Thành phần hóa học của lớp nhớt ------------------------------------------------------------- 9

2.5 Tình hình sử dụng vỏ cà phê trên thế giới và ở Việt Nam --------------------------------- 9
2.5.1 Trên thế giới ------------------------------------------------------------------------------- 9
2.5.2 Ở Việt Nam ------------------------------------------------------------------------------- 10
2.6 Sơ lược về vi sinh vật dùng trong nghiên cứu ---------------------------------------------- 11
2.6.1 Aspergillus niger ------------------------------------------------------------------------- 11
2.6.1.1 Hình thức sinh sản Aspergillus niger ------------------------------------------- 11
2.6.1.2 Đặc tính sinh học của Aspergillus niger---------------------------------------- 11
2.6.2 Trichoderma viride ---------------------------------------------------------------------- 12
2.6.2.1 Vị trí phân loại --------------------------------------------------------------------- 12
2.6.2.2 Nguồn gốc -------------------------------------------------------------------------- 13
2.6.2.3 Đặc điểm hình thái ---------------------------------------------------------------- 13
2.6.2.4 Đặc điểm sinh lý, sinh hóa, sinh học -------------------------------------------- 14
2.6.2.5 Cơ chế đối kháng với nấm gây bệnh cây trồng -------------------------------- 15
2.6.2.6 Sự tác động của T. viride với các vi sinh vật khác ---------------------------- 17
2.7 Giới thiệu về phân bón------------------------------------------------------------------------- 18
2.7.1 Vai trị và tính cần thiết của phân bón hữu cơ sinh học----------------------------- 18
2.7.2 Phân vô cơ -------------------------------------------------------------------------------- 20
2.7.3 Phân hữu cơ ------------------------------------------------------------------------------- 20


2.7.4 Phân vi sinh ------------------------------------------------------------------------------- 20
2.7.5 Phân vi lượng ----------------------------------------------------------------------------- 21
2.7.6 Phân hữu cơ vi sinh ---------------------------------------------------------------------- 21
2.7.7 Phân hữu cơ cao cấp --------------------------------------------------------------------- 21
2.7.8 Phân vô cơ chuyên dùng ---------------------------------------------------------------- 22
2.7.9 Phân vi lượng đặc chủng ---------------------------------------------------------------- 22
2.7.10 Phân vi sinh vật (hỗn hợp các vi sinh vật hữu ích) -------------------------------- 23
PHẦN III: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU -------------------- 24
3.1 Nguyên liệu ------------------------------------------------------------------------------------- 24
3.1.1 Vỏ cà phê---------------------------------------------------------------------------------- 24

3.1.2 Giống vi sinh vật ------------------------------------------------------------------------- 24
3.1.3 Hóa chất làm môi trường --------------------------------------------------------------- 25
3.1.3.1 Cám ---------------------------------------------------------------------------------- 25
3.1.3.2 Trấu ---------------------------------------------------------------------------------- 26
3.1.3.3 Cà rốt -------------------------------------------------------------------------------- 26
3.1.3.4 Agar --------------------------------------------------------------------------------- 26
3.1.3.5 Muối sunphat amôn (NH4)2SO4 ------------------------------------------------- 27
3.1.3.6 Hóa chất----------------------------------------------------------------------------- 27
3.1.4 Mơi trường ni cấy vi sinh vật-------------------------------------------------------- 28
3.1.5 Dụng cụ và thiết bị ----------------------------------------------------------------------- 29
3.2 Phương pháp nghiên cứu ---------------------------------------------------------------------- 29
3.2.1 Phương pháp vi sinh vật ---------------------------------------------------------------- 29
3.2.1.1 Phương pháp cấy chuyền và giữ giống ----------------------------------------- 29
3.2.1.2 Phương pháp gieo cấy nấm mốc------------------------------------------------- 29
3.2.1.3 Phương pháp cấy giống từ MT nhân giống sang môi trường sản xuất ----- 30
3.2.1.4 Phương pháp xác định số tế bào vi sinh vật------------------------------------ 30
3.2.2 Phương pháp hóa lý---------------------------------------------------------------------- 30
3.2.2.1 Xác định pH của vỏ cà phê ------------------------------------------------------- 30
3.2.2.2 Xác định độ ẩm -------------------------------------------------------------------- 30


3.2.2.3 Xác định khả năng gãy bể của vỏ cà phê --------------------------------------- 31
3.2.3 Phương pháp hóa sinh ------------------------------------------------------------------- 31
3.2.3.1 Phương pháp xác định đường tổng số hòa tan --------------------------------- 31
3.2.3.2 Định lượng đường khử bằng phương pháp axit Đinitrosalicylic ----------- 31
3.2.3.3 Tro hóa và xác định tổng lượng tro --------------------------------------------- 33
3.2.3.4 X/đ hàm lượng nitơ tổng và protein thô bằng PP Micro Kjendah --------- 34
3.2.3.5 Xác định tổng lượng hữu cơ ----------------------------------------------------- 35
3.2.3.6 Định lượng cellulose ------------------------------------------------------------- 35
3.2.3.7 Định lượng tinh bột theo phương pháp thủy phân bằng axit ---------------- 37

3.2.3.8 Định lượng pectin bằng phương pháp canxi pectat axit --------------------- 38
3.2.4 Các phương pháp xác định hoạt tính enzym ----------------------------------------- 39
3.2.4.1 Xác định hoạt tính enzym pectinase bằng phương pháp so màu ----------- 39
3.2.4.2 Phương pháp xác định hoạt tính CMCase -------------------------------------- 40
3.3 Phương pháp thiết kế thí nghiệm ------------------------------------------------------------- 43
3.3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của thành phần môi trường ban đầu đến sinh tổng
hợp enzym pectinase và cellulase ------------------------------------------------------ 43
3.3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian, độ ẩm, nhiệt độ đến quá trình tổng
hợp enzym pectinase và cellulase ----------------------------------------------------- 44
3.3.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian đến sinh tổng hợp enzym
pectinase và celllulase ----------------------------------------------------------- 44
3.3.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của độ ẩm đến sinh tổng hợp enzym
pectinase và celllulase ----------------------------------------------------------- 44
3.3.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến sinh tổng hợp enzym
pectinase và celllulase ----------------------------------------------------------- 45
3.3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của pH ban đầu đến sinh tổng hợp enzym
cellulase của T. viride và A.niger ------------------------------------------------------ 45
3.3.4 Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng giống của T. viride và A.niger đến
khả năng phân giải vỏ cà phê ---------------------------------------------------------- 45
3.3.5 Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian, độ ẩm, nhiệt độ đến quá trình tổng


hợp enzym pectinase và cellulase trên vỏ cà phê ---------------------------------- 45
3.3.5.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian đến khả năng phân giải vỏ cà

phê của T. viride và A. niger ----------------------------------------------------- 45
3.3.5.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của độ ẩm đến khả năng phân giải vỏ cà

phê của T. viride và A. niger ----------------------------------------------------- 45
3.3.5.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng phân giải vỏ cà

phê của T. viride và A. niger ----------------------------------------------------- 45
3.3.6 Nghiên cứu sản xuất chế phẩm hỗn hợp nấm sợi T. viride và A. niger ----------- 46
3.3.7 Phương pháp lên men tạo chế phẩm dạng rắn --------------------------------------- 46
3.3.8 Phương pháp lên men tạo chế phẩm dạng lỏng ------------------------------------- 47
PHẦN 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN --------------------------------------------------------- 50
4.1 Các định thành phần chủ yếu trong vỏ cà phê ---------------------------------------------- 50
4.2 Nghiên cứu sản xuất chế phẩm hỗn hợp nấm Trichoderma viride và A. niger ------- 51
4.2.1 Kết quả nhân sinh khối T. viride và A. niger dạng rắn --------------------------- 51
4.2.2 Phương pháp lên men tạo chế phẩm T.viride và A. niger dạng lỏng ------------- 52
4.2.3 Khảo sát yếu tố đường thay đổi, cố định lượng giá --------------------------------- 54
4.2.4 Khảo sát yếu tố giá thay đổi, cố định lượng đường --------------------------------- 55
4.3 Ảnh hưởng của các thành phần mơi trường ban đầu đến hoạt tính các enzym
pectinase và cellulase ------------------------------------------------------------------------- 57
4.3.1 Ảnh hưởng của thành phần môi trường ban đầu đến sinh tổng hợp enzym
pectinase ----------------------------------------------------------------------------------- 57
4.3.2 Ảnh hưởng của thành phần môi trường ban đầu đến sinh tổng hợp enzym
cellulase ------------------------------------------------------------------------------------ 58
4.4 Ảnh hưởng của thời gian, độ ẩm, nhiệt độ đến quá trình tổng hợp enzym
pectinase và cellulase ------------------------------------------------------------------------- 60
4.4.1 Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình tổng hợp enzym pectinase --------------- 60
4.4.2 Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình sinh tổng hợp enzym cellulase ---------- 61
4.4.3 Ảnh hưởng của độ ẩm đến quá trình sinh tổng hợp enzym pectinase ------------ 63
4.4.4 Ảnh hưởng của độ ẩm đến quá trình sinh tổng hợp enzym cellulase ------------- 64


4.4.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình sinh tổng hợp enzym pectinase ---------- 65
4.4.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình sinh tổng hợp enzym cellulase ----------- 59
4.5 Ảnh hưởng của pH ban đầu đến sinh tổng hợp enzym của T. viride và A. niger ----- 67
4.6 Ảnh hưởng của hàm lượng giống đến sự phân giải enzym trên vỏ cà phê ------------ 69

4.6.1 Ảnh hưởng của hàm lượng giống A. niger đến sự phân giải pectin --------------- 69
4.6.2 Ảnh hưởng của hàm lượng giống T. viride đến sự phân cellulose --------------- 70
4.7 Ảnh hưởng của thời gian, độ ẩm, nhiệt độ đến quá trình tổng hợp enzym
pectinase và cellulase trên vỏ cà phê -------------------------------------------------------- 71
4.7.1 Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng phân giải vỏ cà phê của A. niger ------ 71
4.7.2 Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng phân giải vỏ cà phê của T. viride ----- 72
4.7.3 Ảnh hưởng của độ ẩm đến khả năng phân giải vỏ cà phê của A. niger --------- 73
4.7.4 Ảnh hưởng của độ ẩm đến khả năng phân giải vỏ cà phê của T. viride --------- 74
4.7.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng phân giải vỏ cà phê của A. niger ------- 75
4.7.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng phân giải vỏ cà phê của T. viride ------ 76
4.8 Thử nghiệm và đánh giá chất lượng phân được sản xuất -------------------------------- 78
4.9 Quy trình lên men sản xuất phân bón hữu cơ khoáng tổng hợp ------------------------ 80
PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ---------------------------------------------------------- 81
5.1 Kết luận ---------------------------------------------------------------------------------------- 81
5.2 Đề nghị ------------------------------------------------------------------------------------------ 82
PHẦN 6: TÀI LIỆU THAM KHẢO ----------------------------------------------------------- 83


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1 Diện tích gieo trồng cà phê trên thế giới trong những năm gần đây ---------- 3
Bảng 2.2 Sản lượng cà phê tươi trên thế giới trong những năm gần đây ---------------- 4
Bảng 2.3 Diện tích gieo trồng cà phê ở Việt Nam trong những năm gần đây ---------- 6
Bảng 2.4 Sản lượng cà phê tươi ở Việt Nam trong những năm gần đây ---------------- 6
Bảng 2.5 Tỷ lệ các phần cấu tạo quả cà phê ------------------------------------------------- 8
Bảng 2.6 Thành phần hóa học của vỏ quả cà phê------------------------------------------- 8
Bảng 2.7 Thành phần lớp nhớt của vỏ quả cà phê ------------------------------------------ 9
Bảng 3.1 Thành phần hóa học của cám gạo ------------------------------------------------25
Bảng 3.2 Thành phần các chất khoáng của cám gạo --------------------------------------25
Bảng 3.3 Thành phần vitamin của cám gạo ------------------------------------------------26
Bảng 3.4 Thành phần của sunphat amôn----------------------------------------------------27

Bảng 3.5 Phản ứng màu với thuốc thử anthrone -------------------------------------------32
Bảng 3.6 Các bước tiến hành xây dựng đường chuẩn glucose---------------------------33
Bảng 3.7 Thành phần mơi trường thí nghiệm theo phần trăm ---------------------------43
Bảng 3.8 Thành phần mơi trường thí nghiệm theo gram ---------------------------------44
Bảng 3.9 Thành phần mơi trường các nghiệm thức trong thí nghiệm khảo sát ảnh
hưởng của hàm lượng đường đến việc nhân sinh khối ------------------------48
Bảng 3.10 Thành phần môi trường các nghiệm thức trong thí nghiệm khảo sát ảnh
hưởng của hàm lượng giá đậu xanh đến việc nhân sinh khối dạng lỏng --48
Bảng 4.1 Thành phần chủ yếu của vỏ cà phê-----------------------------------------------50
Bảng 4.2 Số lượng bào tử thu được ờ các nghiệm thức có cơ chất khác nhau trong
thí nghiệm nhân sinh khối dạng rắn ---------------------------------------------51
Bảng 4.3 Trắc nghiệm sự nảy mầm của các chế phẩm T. viride và A.niger theo
phương pháp nhân sinh khối dạng rắn -------------------------------------------52
Bảng 4.4 Thành phần môi trường các nghiệm thức trong thí nghiệm khảo sát ảnh
hưởng của hàm lượng đường đến việc nhân sinh khối ------------------------53


Bảng 4.5 Thành phần môi trường các nghiệm thức trong thí nghiệm khảo sát ảnh
hưởng của hàm lượng giá đậu xanh đến việc nhân sinh khối dạng lỏng… 53
Bảng 4.6 So sánh khối lượng khuẩn ty thu được ở các nghiệm thức mơi trường có
lượng đường khác nhau trong thí nghiệm nhân sinh khối dạng lỏng ---------55
Bảng 4.7 So sánh khối lượng khuẩn ty thu được ở các nghiệm thức mơi trường có
lượng giá khác nhau trong thí nghiệm nhân sinh khối dạng lỏng -------------55
Bảng 4.8 Thành phần môi trường đến sinh tổng hợp enzym pectinase -----------------57
Bảng 4.9 Thành phần môi trường đến sinh tổng hợp enzym cellulase -----------------58
Bảng 4.10 Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình tổng hợp Enzym pectinase --------60
Bảng 4.11 Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình tổng hợp Enzym cellulase ---------61
Bảng 4.12 Ảnh hưởng của độ ẩm đến quá trình tổng hợp Enzym pectinase -----------63
Bảng 4.13 Ảnh hưởng của độ ẩm đến quá trình tổng hợp Enzym cellulase -----------64
Bảng 4.14 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình tổng hợp enzym pectinase ---------58

Bảng 4.15 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình tổng hợp enzym cellulase ----------66
Bảng 4.16 Ảnh hưởng pH ban đầu đến khả năng sinh tổng hợp enzym của T. viride
và A. niger -------------------------------------------------------------------------67
Bảng 4.17 Ảnh hưởng của hàm lượng giống đến sự phân giải pectin ------------------70
Bảng 4.18 Ảnh hưởng của hàm lượng giống đến sự phân giải cellulose ----------------71
Bảng 4.19 Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng phân giải vỏ cà phê của A. niger 72
Bảng 4.20 Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng phân giải vỏ cà phê của T.viride 73
Bảng 4.21 Ảnh hưởng của độ ẩm đến sự phân giải pectin trên vỏ cà phê -------------74
Bảng 4.22 Ảnh hưởng của độ ẩm đến sự phân giải cellulose trên vỏ cà phê ----------75
Bảng 4.23 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự phân giải pectin trên vỏ cà phê -----------75
Bảng 4.24 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự phân giải cellulose trên vỏ cà phê --------76
Bảng 4.25 Các chỉ tiêu hóa học và vi sinh của mẫu phân hữu cơ sau lên men --------78


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 2.1 Trái cà phê ------------------------------------------------------------------------------- 7
Hình 2.2 Hạt cà phê-------------------------------------------------------------------------------- 7
Hình 2.3 Aspergillus niger phát triển trên mơi trường PGA --------------------------------11
Hình 2.4 Hệ sợi của nấm Aspergillus niger ---------------------------------------------------11
Hình 2.5 Trichoderma viride phát triển trên mơi trường PGA -----------------------------13
Hình 2.6 Khuẩn ty và cơ quan sinh bào tử của Trichoderma -------------------------------13
Hình 4.1 Chế phẩm T. viride và A. niger dạng lỏng ----------------------------------------56
Hình 4.2 Ảnh hưởng của thành phần mơi trường ban đầu đến hoạt tính enzym
pectinase -------------------------------------------------------------------------------58
Hình 4.3 Ảnh hưởng của thành phần mơi trường ban đầu đến hoạt tính enzym
cellulase -------------------------------------------------------------------------------59
Hình 4.4 Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình sinh tổng hợp enzym pectinase ------61
Hình 4.5 Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình sinh tổng hợp enzym cellulase ------- 62
Hình 4.6 Ảnh hưởng của độ ẩm đến quá trình tổng hợp enzym pectinase ----------------63
Hình 4.7 Ảnh hưởng của độ ẩm đến quá trình tổng hợp enzym cellulase-----------------64

Hình 4.8 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình sinh tổng hợp enzym pectinase ------65
Hình 4.9 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình sinh tổng hợp enzym cellulase -------66
Hình 4.10 Ảnh hưởng của pH ban đầu đến khả năng sinh tổng hợp cellulase của
T. viride và A.niger ------------------------------------------------------------------68
Hình 4.11 Ảnh hưởng của lượng giống đến sự phân giải pectin---------------------------69
Hình 4.12 Ảnh hưởng của lượng giống đến sự phân giải cellulose -----------------------70
Hình 4.13 Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng phân giải vỏ cà phê của A. niger----71
Hình 4.14 Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng phân giải vỏ cà phê của T. viride --- 72
Hình 4.15 Ảnh hưởng của độ ẩm đến khả năng phân giải vỏ cà phê của A. niger -------74
Hình 4.16 Ảnh hưởng của độ ẩm đến khả năng phân giải vỏ cà phê của T. viride ------75
Hình 4.17 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng phân giải vỏ cà phê của A. niger ----76
Hình 4.18 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng phân giải vỏ cà phê của T. viride ----77


NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN
A. niger

Aspergillus niger

T. viride

Trichoderma viride

Đ/k

Điều kiện

Đvht

Đơn vị hoạt tính

Đvht/g MT

Đơn vị hoạt tính trên một gram mơi trường

t0

Nhiệt độ

UI/g MT

Hoạt tính chuẩn quốc tế trên một gram môi trường

W%

Phần trăm độ ẩm

UOD

Mật độ quang đã trừ khử không


HDKH: PGS.TS NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG

Trang 1

PHẦN I - MỞ ĐẦU
Việt Nam đang trên đường cơng nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước. Ngành
nơng nghiệp Việt Nam cũng đang từng bước phát triển như chuyển đổi cơ cấu cây
trồng, rút ngắn thời gian canh tác và thu hoạch, tăng vòng quay sử dụng đất…Vì vậy,

việc ứng dụng các thành tựu khoa học tiên tiến trong nước và trên thế giới vào sản
xuất nông nghiệp nhằm tạo ra những sản phẩm có chất lượng cao có thể cạnh tranh với
thị trường nước ngồi, bảo vệ mơi trường sinh thái là mục tiêu đã và đang được chính
phủ Việt Nam khuyến khích đầu tư.
Phân bón hóa học phát triển mạnh mẽ từ những năm 50 của thế kỷ XX. Trước
đó, nơng dân các nước trên thế giới đều sử dụng phân bón hữu cơ. Nguồn phân bón
lúc ấy chủ yếu dựa vào chăn nuôi, các phụ chế phẩm nông nghiệp : lá cây, rơm rạ do
chưa tổng hợp xử lý sinh học nên chất lượng còn thấp, dễ nhiễm sâu bệnh cho cây
trồng. Nếu chỉ bón phân hóa học thì sau một thời gian đất đai sẽ bị chai sạn, mất độ
xốp, giun dế khơng phát triển được, mơi trường cịn bị ô nhiễm.
Để khắc phục các nhược điểm của các loại phân trên, ngày nay có xu hướng đi
sâu vào lĩnh vực phân bón sinh hóa hữu cơ tổng hợp các loại phụ phế phẩm của nông
nghiệp, than bùn được chế biến xử lý bằng phương pháp sinh hóa, vi sinh, sau đó bổ
sung các loại phân bón hóa học, đa lượng, trung lượng và vi lượng.
Tác dụng chủ yếu phân sinh hóa hữu cơ khống tổng hợp là cung cấp và
chuyển hóa thức ăn dinh dưỡng cho cây trồng đảm bảo đủ lượng và chất. Tăng cường
khả năng giữ nước cho đất, cây trồng, điều hòa thủy phân cần thiết. Cải tạo và cung
cấp đầy đủ các chất mùn hữu cơ và độ xốp tơi cho đất để các loại cơn trùng, giun và
vi sinh vật hữu ích sinh sống và phát triển được dễ dàng. Nâng cao hiệu quả sử dụng
các loại phân khống được bón vào trong đất trồng đồng thời chống bị cuốn trôi khi
mưa và ô nhiễm môi truờng. Tùy thuộc vào nhu cầu sản xuất mà có thể cân đối phối
trộn các loại nguyên liệu sao cho cây trồng phát triển tốt nhất mà không cần phải bón
bất kì loại phân đơn nào. Nếu bổ sung thêm chế phẩm vi sinh, thì cịn có khả năng
tăng cường cho vi khuẩn đạm, ức chế các loại nấm bệnh và phân giải tốt các loại
cellulose, pectin, chitin….

HVTH: TRẦN THỊ THANH THUẦN


HDKH: PGS.TS NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG

Trang 2

Thơng thường trong các nhóm vi sinh vật chuyển hóa pectin và cellulose là các
lồi Aspergillus niger, Trichoderma viride, Aspergillus sp., Penicillum sp. ,
Paeceilomtces sp…
Trên thế giới, vỏ cà phê là nguồn phế thải được biết đến rất nhiều ở các vùng
nhiệt đới. Người ta cũng đã tiến hành nghiên cứu trên đối tượng vỏ cà phê như khử
caffeine, lên men pha rắn, ủ xilo, nghiên cứu các hợp chất polyphenol và các hợp chất
kháng sinh. Mục tiêu của họ là xử lý nguồn phế thải này để sản xuất thức ăn cho động
vật và nghiên cứu tách chất từ vỏ cà phê. Ở trong nước, các nhà khoa học cũng đã bắt
đầu quan tâm đến nguồn phế thải này nhưng cho đến nay vỏ cà phê vẫn chưa được xử
lý hợp lý. Phần lớn chúng chỉ đổ bỏ hay phơi khô để đốt. Cách làm này hằng năm
chúng ta bỏ phí một nguồn phế liệu khổng lồ và có thể gây ơ nhiễm cho môi trường.
Với xu thế phát triển của ngành công nghệ sinh học, con người đang nổ lực ứng
dụng vi sinh như những công cụ để sản xuất nhiều loại chế phẩm có hoạt lực phân giải
mạnh và rộng với nhiều enzym khác nhau. Luận văn này khơng nằm ngồi khn khổ
đó, chúng tơi nổ lực nghiên cứu để sản xuất chế phẩm vi sinh từ chủng nấm mốc
Trichoderma viride và Aspergillus niger có hoạt tính phân giải mạnh trên đối tượng là
vỏ cà phê.
Đề tài “Nghiên cứu xử lý vỏ cà phê bằng Trichoderma viride và Aspergillus
niger để sản xuất phân bón hữu cơ khống tổng hợp” đề ra phương hướng giải quyết
mới nhằm cải thiện hoàn chỉnh hệ thống xử lý chất thải.
Trong phạm vi đề tài này, chúng tôi cố gắng giải quyết các vấn đề sau:
1. Xác định các thành phần chủ yếu có trong vỏ cà phê.
2. Nhân sinh khối dòng nấm Trichoderma viride và Aspergillus niger bằng
phương pháp lên men rắn và lên men lỏng.
3. Xác định các các điều kiện nuôi cấy ban đầu đến sinh tổng hợp enzym
pectinase và cellulase.
4. Xác định các yếu tố thời gian, nhiệt độ, độ ẩm, pH, hàm lượng giống ảnh

hưởng đến quá trình lên men trên vỏ cà phê.
5. Thử nghiệm phối trộn vỏ cà phê lên men, phân hữu cơ động vật, than bùn để

sản xuất phân khoáng tổng hợp và đánh giá chất lượng phân được sản xuất.

HVTH: TRẦN THỊ THANH THUẦN


HDKH: PGS.TS NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG

Trang 3

PHẦN II - TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. VÀI NÉT VỀ CÂY CÀ PHÊ
2.1.1. Tình hình sản xuất cà phê trên thế giới
Cà phê là một loại cây trồng cung cấp một thức uống hấp dẫn cho nhiều người
do cà phê có một hương vị rất độc đáo và có tính kích thích thần kinh hoạt động minh
mẫn hơn. Cà phê là một nơng sản có giá trị và dần dần được các nước trên thế giới
quan tâm. Những nước có khả năng trồng trọt loại cây này ln tìm cách phát triển
diện tích, sản lượng và năng suất vì chúng mang lại một nguổn ngoại tệ to lớn. Có rất
nhiều giống cà phê nhưng hiện nay có 3 giống: Cofffea arabica, Cofffearobusta,
Cofffea excelsa được trồng rộng rãi trên thế giới.
Hiện nay, theo số liệu thống kê của Mỹ, có khoảng 79 nước trên thế giới trồng
cà phê với diện tích 10,5 triệu hecta. Trong đó cà phê chè Arabica chiếm khoảng 70%,
và chiếm 75% tổng sản lượng xuất khẩu cà phê. Văn hóa sử dụng cà phê như một thức
uống ngày càng phổ biến và lan sang nhiều nước. Nhu cầu sử dụng cà phê tăng lên đòi
hỏi các nước cần sản xuất nhiều hơn. Vì thế diện tích trồng cà phê trên thế giới ngày
càng tăng lên, có thể xem bảng thống kê trong những năm gần đây.
Bảng 2.1- Diện tích gieo trồng cà phê trên thế giới trong những năm gần đây
Năm

Diện tích gieo trồng cà phê trên thế giới (nghìn ha)

1995

9.892

1996

9.977

1997

9.947

1998

9.978

1999

10.330

2000

10.586

2001

10.632

2002

10.644

2003

10.780

2004

10.882

2005

11.150

2006

11.275
(Nguồn từ FAO Statistical Yearbook 2007 - 2008)

HVTH: TRẦN THỊ THANH THUẦN


HDKH: PGS.TS NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG

Trang 4

Tuy sản lượng cà phê không tăng liên tục qua các năm do điều kiên thời tiết

nhưng nhìn chung sản lượng, năng suất cà phê trên thế giới khơng ngừng tăng lên. Có
thể theo dõi ở các bảng dưới đây:
Bảng 2.2 - Sản lượng cà phê tươi trên thế giới trong những năm gần đây
Năm

Sản lượng cà phê tươi trên thế giới
(nghìn tấn)

1995

5.520

1996

6.205

1997

5.940

1998

6.615

1999

6.736

2000

7.397

2001

7.199

2002

7.581

2003

7.281

2004

7.600

2005

7.132

2006

7.751

(Nguồn từ FAO Statistical Yearbook 2007 - 2008)
2.1.2. Tình hình sản xuất cà phê trong nước
Ở Việt Nam, cây cà phê chè (Arabica) xuất hiên vào năm 1857 tại Bố Trạch
(Bình Trị Thiên) trên một qui mô nhỏ, đến năm 1888 xuất hiện những đồn điền cà phê

chè ở Trung du Bắc Bộ, sau đó vào năm 1905 thì thực dân Pháp nhập cà phê vối (C.
robusta) và cà phê mít (C. excelsa) trồng ở Hịa Bình, Sơn Tây. Mãi đến năm 1920 –
1925, sau khi phát hiện các vùng đất bazan phì nhiêu ở Tây Nguyên, người Pháp bắt
đầu khai thác và bắt đầu trồng trọt tại đây. Phần lớn sản lượng cà phê xuất khẩu qua
Pháp qua cảng Le Havre.
Sau 1954, Liên Xô giúp ta xây dựng 12 nộng trường và chỉ trong vịng 7 năm
đã xây dựng 24 nơng trường quốc doanh trồng cà phê. Diện tích trồng cà phê đạt cao
nhất 14.000 ha, sản lượng cao nhất đạt 4.850 tấn. Các nơng trường cà phê được duy trì
ngay trong cả những năm chiến tranh ác liệt. Tuy nhiên do quy hoạch không phù hợp
HVTH: TRẦN THỊ THANH THUẦN


HDKH: PGS.TS NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG

Trang 5

nên một số nông trường chuyển sang trồng chè, cam, dứa… cho nên sản lượng sa sút
nghiêm trọng. Trong những năm gần đây, theo chủ trương mở rộng diện tích cà phê
Arabica ở các tỉnh Trung du- miền núi phía Bắc, diện tích trồng cà phê bắt đầu tăng
lên. Hàng năm diện tích trồng mới trong khu vực này lên từ 1.000 – 2.000 ha.
Ở các tỉnh miền Nam, tình hình sản xuất cà phê cũng có nhiều biến động. Từ năm
1946 – 1957 diện tích cà phê tăng khơng đáng kể: từ 3.019 – 3.373 ha. Từ 1957 – 1964
với chủ trương mở rộng dinh điền tập trung của chính quyền Sài Gịn, diện tích cà phê
tăng khá nhanh lên đến 11.120 ha. Nhưng do tình hình chiến sự nên nhiều vùng cà phê
bị bỏ hoang đến năm 1975 chỉ còn 10.000 ha chủ yếu tập trung tại Đắc Lắc. Phần lớn
cà phê sản xuất ra được tiêu thụ trong nội địa.
Sau giải phóng, ngành cà phê bước vào giai đoạn phát triển. Vào thập kỷ 80 với
việc mở rộng quan hệ hợp tác với các nước, ngành cà phê bắt đầu có vốn đầu tư và
thiết bị để bắt đầu bước vào thời kỳ phát triển mới. Ở Tây Nguyên, Lâm Đồng hơm
9.000ha, Đồng Nai 700ha, hầu hết là cà phê Robusta. Năm 1985, diện tích trồng cà

phê ở Đồng Nai là 6.438 ha. Sau 1991, phong trào trồng cà phê phát triển rất mạnh.
Năm 1992, bằng việc thành lập Liên hiệp các xí nghiệp cà phê Việt Nam với 30
nơng trường đã đưa diện tích cà phê lên đến 19.542 ha với sản lượng 13.500 tấn. Cà
phê xuất khẩu năm 1994 đạt 170.000 tấn, gấp 42 lần so với năm 1980.
Qua hơn một thế kỷ từ ngày trồng cây cà phê đầu tiên trồng thử ở nước ta đến
nay cây cà phê đã đứng vững trên một thị trường rộng lớn từ Bắc chí Nam. Diện tích
trồng cà phê ở Việt Nam lên đến gần 500.000 ha, nhưng theo kế hoạch của bộ nơng
nghiệp thì cần tiến đến ổn định diện tích trồng cà phê nên diện tích khơng tăng. Mặt
khác vì xuất nhập khẩu cà phê trong những năm gần đây khơng được ổn định, diện tích
hiện nay giảm cịn 420.000 ha.
Hiện nay giá trị kim ngạch xuất khẩu cà phê đứng sau lúa gạo. Cà phê đã trở
thành một ngành sản xuất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Từ đó, càng khẳng
định được vị trí vững chắc của cây cà phê Việt Nam. Mặc dù giảm tương đối về diện
tích nhưng áp dụng những biện pháp chăm sóc tốt nên năng suất vẫn không ngừng
tăng qua các năm. Có thể theo dõi bảng diện tích trồng cà phê và sản lượng cà phê tươi
ở Việt Nam qua các bảng dưới đây.

HVTH: TRẦN THỊ THANH THUẦN


HDKH: PGS.TS NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG

Trang 6

Bảng 2.3 – Diện tích gieo trồng cà phê ở Việt Nam trong những năm gần đây
Năm

Diện tích gieo trồng cà phê ở Việt Nam ( nghìn ha)

1997

340.3

1998

370.6

1999

477.7

2000

561.9

2001

565.3

2002

522.2

2003

510.2

2004

496.8

2005

497.4

2006

497.0

2007

506.4
(Nguồn từ cục thống kê TP.Hồ Chí Minh)

Bảng 2.4 – Sản lượng cà phê tươi ở Việt Nam trong những năm gần đây
Sản lượng cà phê tươi ở Việt Nam

Năm

(nghìn tấn)

1997

420.5

1998

427.4

1999

553.2

2000

802.5

2001

840.6

2002

699.5

2003

793.7

2004

836.0

2005

752.1

2006

985.3

2007

961.2
(Nguồn từ tổng cục thống kê TP.Hồ Chí Minh)

HVTH: TRẦN THỊ THANH THUẦN


HDKH: PGS.TS NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG

Trang 7

2.2. CẤU TẠO TRÁI CÀ PHÊ

Hình 2.1 - Trái cà phê

Hình 2.2 - Hạt cà phê

Trái cà phê được cấu tạo từ ngoài vào trong như sau:
Lớp vỏ quả
Là lớp vỏ ngồi cùng, mềm có màu vàng hay đỏ. Vỏ cà phê chè mềm hơn cà
phê vối và mít. Trong vỏ quả có vết của alkaloid, tannin, caffeine, các loại enzym.
Trong vỏ quả có 21,5 – 30% chất khô.
Lớp vỏ thịt
Dưới lớp vỏ quả, vỏ thịt cà phê chè mềm, dễ xay xát. Vỏ thịt cà phê mít thì
cứng và dày. Vỏ thịt chứa nhiều đường và pectin.
Lớp nhớt
Chúng nằm sát nhân, khó tách ra. Thành phần chính của lớp nhớt là pectin, các
loại đường khử và khơng khử, cellulose. Ngồi ra cịn có enzym pectinase phân giải

pectin trong q trình lên men. Đặc tính của lớp này khơng hịa tan trong nước, hút ẩm
rất mạnh vì vậy trở ngại cho việc phơi sấy khơ và bão quản hạt cà phê.
Lớp vỏ trấu
Bao bọc quanh nhân, có màu trắng ngà, cứng, nhiều chất xơ. Vỏ trấu cà phê chè
mỏng, dễ đập vỡ hơn vỏ trấu của cà phê vối và mít.
Thành phần chính của vỏ trấu là cellulose, ngồi ra cịn có hemicellulose và
đường…
Lớp vỏ lụa
Bọc sát nhân, rất mỏng, mềm, có màu sắc và đặc tính khác nhau, tùy mỗi loại cà
phê, vỏ cà phê chè màu trắng bạc, dễ trong ra khỏi hạt trong quá trình chế biến. Vỏ lụa

HVTH: TRẦN THỊ THANH THUẦN


HDKH: PGS.TS NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG

Trang 8

cà phê vối màu nâu nhạt, vỏ lụa cà phê mít màu vàng bám sát vào nhân.
Nhân
Ở trong cùng, là phần chính của trái, mỗi trái thường có hai nhân, có khi một
hay ba nhân.
Lớp tế bào phần ngồi của nhân cứng có những tế bào nhỏ, trong đó có chứa
những chất dầu. Phía trong là những tế bào lớn và mềm hơn.
Bảng 2.5 – Tỷ lệ các phần cấu tạo quả cà phê
Đơn vị tính phần trăm (%)
Tỷ lệ từng phần của

Cà phê chè (Arabica)

Cà phê vối (robusta)

Vỏ quả

43 – 45

41 - 42

Lớp nhớt

20 – 23

21 – 22

Vỏ trấu

6 – 7,5

6–8

Nhân và vỏ lụa

26 – 30

26 – 29

quả cà phê

2.3. THÀNH PHẦN HÓA HỌC VỎ CÀ PHÊ
Thành phần hóa học vỏ quả

Là chất antoxian trong đó có các vết của alkaloid, tannin, caffeine và các loại
men, vỏ quả có từ 21,5 – 30% chất khơ.
Bảng 2.6 – Thành phần hóa học của vỏ quả cà phê
Cà phê chè
(Arabica) (%)
9,2 -11,2

Cà phê vối
(Robusta) (%)
9,17

Chất béo

1,73

2,00

Cellulose

13,16

27,65

Tro

3,22

3,33

Hợp chất không chứa Nitơ

66,16

57,15

Chất đường

-

-

Tannin

-

14,42

Pectin

-

40,7

0,58

0,25

Thành phần
Protein

Caffeine

HVTH: TRẦN THỊ THANH THUẦN


HDKH: PGS.TS NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG

Trang 9

2.4. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA LỚP NHỚT
Lớp nhớt là những tế bào mềm không có caffeine, tannin, có nhiều đường và
pectin.
Bảng 2.7 - Thành phần của lớp nhớt của vỏ quả cà phê

Pectin

Cà phê chè
(Arabica) (%)
33,0

Cà phê vối
(Robusta) (%)
38,7

Đường khử

30,0

45,8

Đường không khử

20,0

-

Cellulose và tro

17,0

16,5

Thành phần hóa học

2.5. TÌNH HÌNH SỬ DỤNG VỎ CÀ PHÊ TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM
2.5.1. Trên thế giới
Trên thế giới từ lâu người ta đã thấy rõ nguồn phế liệu khổng lồ vỏ cà phê, họ
đã bắt tay vào nghiên cứu, đặc biệt ở những nước nhiệt đới nơi mà diên tích trồng cây
cà phê tương đối lớn. Những nghiên cứu chủ yếu tập trung vào việc xử lý để tận dụng
vỏ cà phê như là chất dinh dưỡng cho gia súc, gia cầm cùng các nghiên cứu loại bỏ các
độc chất caffeine và tannin có trong vỏ, thu axit hữu cơ, sản xuất hương thơm tự nhiên,
nghiên cứu ứng dụng nhiệt năng, trồng nấm ăn, và ứng dụng lên men vỏ cà phê tạo
phân bón.
Ứng dụng vỏ cà phê tạo thức ăn cho gia súc, gia cầm, chẳng hạn cơng trình
nghiên cứu của Danilo Revueta Llanno về ủ xilo vỏ cà phê chè (Arabica). Ông dùng
kỹ thuật ủ trực tiếp không thêm các chất phụ gia để cung cấp thức ăn được bảo tồn tốt
cho động vật. Các thử nghiệm ở trạng thái hiếu khí đã thủy giải một lượng đáng kể
các mẫu ủ vỏ cà phê. Những thử nghiệm này được thực hiện nhờ vi sinh vật.
Tác giả Porres C; Alvares D; Calzada J, cũng bằng phương pháp ủ xilo nhưng
nhằm khử cafein trong vỏ cà phê. Tác giả Pandey, Roussous, Soccol CR, sử dụng đồng

thời 3 chủng: Rhizopus arrius, Phanerochaetep chrysosporium và Asp.sp., đã làm
giảm đến 87% caffeine, 65% tannin ở điều kiện nuôi cấy pH bằng 6, độ ẩm bằng 65%
trong khoảng thời gian 14 ngày thì caffeine có thể giàm 95% và tannin giảm 65%.
Một hướng ứng dụng mới là tận dụng phế liệu vỏ cà phê để sản xuất hương thơm
tự nhiên sử dụng trong cơng nghiệp. Tại một phịng thí nghiệm công nghệ sinh học ở
HVTH: TRẦN THỊ THANH THUẦN


HDKH: PGS.TS NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG

Trang 10

Marseille, Raimbault M, Soccol CR, các tác giả lên men có bổ sung leucin hoặc dầu
đậu nành cho thấy có sự đáng kể hương thơm. Những hương thơm được tìm thấy là
aldehyd, ester, keton, những hỗn hợp rượu thơm. Trong đó etyl – acetate là hỗn hợp
nổi bật nhất có đi theo bởi ethanol.
Ở trường đại học kỹ thuật Hamburg, các tác giả Saenger M, Hartge, Werther J,
Ogada T, Singiz, đang nổ lực nghiên cứu về năng lượng trong đó nghiên cứu ứng dụng
vỏ cà phê dưới dạng nhiệt và thu hồi tro mà không gây ô nhiễm cho môi trường.
Mohan R, lại ứng dụng cà phê sau lên men để tận dụng trồng nấm ăn. Đây là
hướng sử dụng nâng cao hiệu quả kinh tế. Bởi vì việc lên men giúp loại bỏ những chất
độc hại và tận dụng thu lấy sinh khối nấm và sau cùng là tận dụng làm phân bón. Đây
là một giải pháp sử dụng trong việc tận dụng phế phụ liệu nông nghiệp hiện nay.
Hướng sử dụng đẩy nhanh vòng chu chuyển vật chất các liệu phế thải trong đó có
vỏ cà phê là tạo phân bón. Ở đây người ta tận dụng các chất hữu cơ có trong tự nhiên.
Nó là những chất mang hết sức lý tưởng và có thể bổ sung thêm các chất khác để làm
phân bón.
2.5.2. Ở Việt Nam
Ở Việt Nam, cho đến nay rất ít nghiên cứu về đối tượng vỏ cà phê. Hiện nay,
người ta chỉ quan tâm nghiên cứu chủ yếu là cà phê nhân cũng như các quá trình bảo

quản và chế biến chúng. Chương trình “Sử dụng năng lượng từ chất phế thải sinh
thái” do chính phủ Úc tài trợ, và Viện Cơ Điện Nông nghiệp là cơ quan được Bộ
Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn giao tiếp nhận chương trình. Dự án xây dựng
dây chuyền cơng nghệ phát điện và nhiệt kết hợp theo phương pháp đốt tầng sôi trên
cát, dùng trấu và phụ phẩm nông nghiệp trong đó có vỏ cà phê. Nhưng cho đến nay chỉ
mới thử nghiệm trên trấu. Cơng nghệ này có thể sấy nhiều loại nông nông sản (lúa, đậu
nành, củ quả…) và mẫu tro chủ yếu là SiO2, thải một lượng khí sunphat, nitrat khơng
đáng kể. Đây là một hướng sử dụng tốt các phế phụ liệu nhưng chúng ta cũng phải
nghiên cứu hướng lên men để tận dụng hiệu quả hơn về mặt năng lượng.

HVTH: TRẦN THỊ THANH THUẦN


HDKH: PGS.TS NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG

Trang 11

2.6. SƠ LƯỢC VỀ VI SINH VẬT DÙNG TRONG NGHIÊN CỨU [3]
2.6.1. Aspergillus niger
2.6.1.1. Đặc tính sinh học của Aspergillus niger

Hình 2.3 - Aspergillus niger phát triển trên
môi trường PGA (Vùng màu đen chứa bào tử)

Hình 2.4 - Hệ sợi của nấm
Aspergillus niger

Thuộc nhóm: Aspergillus niger
Giống : Aspergillus
Họ

: Aspergillaceae

Bộ

: Moniliales

Lớp

: Fungi imperfecti

Phân bố nhiều trong tự nhiên. Chúng là một trong số những loài được nghiên
cứu kỹ trong các phịng thí nghiệm và qua các quá trình sản xuất.
2.6.1.2. Hình thức sinh sản của Aspergillus niger
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 đi khắp nơi, gặp điều kiện
thuận lợi sẽ nhanh chóng phát triển thành một cơ thể mới.
Sinh sản vơ tính: Raper và 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.
A. niger thuộc lớp nấm bất tồn nên khơng có hình thức sinh sản hữu tính.

HVTH: TRẦN THỊ THANH THUẦN


HDKH: PGS.TS NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG

Trang 12

Khả năng đồng hóa nguồn cacbon khác nhau
Đối với các loại đường như glucose, fructose, saccharose hoặc manose, nấm
đồng hóa rất tốt, đối với đường lactose thì ở mức trung bình.
Khả năng sinh tổng hợp amylase
A. niger có khả năng tổng hợp 2 loại amylase: α-amylase và glucoamylase
nhưng khả năng tổng hợp nhiều glucoamylase hơn. A. niger tạo thành những enzym có
tính bền vững với acid, pH tối ưu cho enzym α-amylase và glucoamylase ở nấm A.
niger trong khoảng 4,7 – 6,0.
Khả năng sinh tổng hợp cellulase
A. niger là một trong số nhiều loại nấm mốc có khả năng sinh trưởng dễ dàng
trên các bã cellulase. pH thích hợp cho sự tích tụ enzym cellulase là 4, nhiệt độ thích
hợp là 28 – 300C.
2.6.2. Đặc điểm sinh học của Trichoderma
2.6.2.1. Vị trí phân loại
Trichoderma là một trong những nhóm vi nấm gây nhiều khó khăn cho cơng
tác phân loại, do cịn nhiều đặc điểm cần thiết cho việc phân loại vẫn chưa được biết
đầy đủ.
Persoon ex Gray (1801) phân loại Trichoderma như sau
Giới: Fungi
Ngành: Ascomycota
Lớp: Euascomycetes
Bộ: Hypocreales
Họ: Hypocreaceae
Giống: Trichoderma
2.6.2.2.

Nguồn gốc

Trichoderma được tìm thấy khắp mọi nơi trừ ở 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 ẩm hay cận nhiệt đới, ở rễ cây, trong đất hay trên xác sinh vật đã chết, hoặc
thực phẩm bị chua, ngũ cốc, lá cây hay kí sinh trên những loại nấm khác (Gary J.
Samuels, 2004). Trichoderma rất ít tìm thấy trên thực vật sống và khơng sống nội kí
sinh với thực vật. Mỗi dịng nấm Trichoderma khác nhau có u cầu nhiệt độ và độ ẩm

HVTH: TRẦN THỊ THANH THUẦN