Khảo sát động thái lên men của chủng streptomyces sp t1 và streptomyces sp t4 làm cơ sở sản xuất chế phẩm sinh học sử dụng trong xử lý chất thải chăn nuôi

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
--------------------

TRẦN TRUNG KIÊN

Tên đề tài:
"KHẢO SÁT ĐỘNG THÁI LÊN MEN CỦA CHỦNG Streptomyces sp. T1
VÀ Streptomyces sp. T4 LÀM CƠ SỞ SẢN XUẤT CHẾ PHẨM SINH HỌC
SỬ DỤNG TRONG XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NI"

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Hệ đào tạo

: Chính quy

Chun ngành

: Cơng nghệ sinh học

Khoa

: CNSH - CNTP

Khóa học

: 2010 - 2014

Thái Nguyên, năm 2014

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
--------------------

TRẦN TRUNG KIÊN

Tên đề tài:
"KHẢO SÁT ĐỘNG THÁI LÊN MEN CỦA CHỦNG Streptomyces sp.
T1 VÀ Streptomyces sp. T4 LÀM CƠ SỞ SẢN XUẤT CHẾ PHẨM SINH
HỌC SỬ DỤNG TRONG XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NI"

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Hệ đào tạo
: Chính quy
Chuyên ngành
: Công nghệ sinh học
Lớp
: K42 - CNSH
Khoa
: CNSH - CNTP
Khóa học
: 2010 - 2014
Giảng viên hướng dẫn :
1. GS.TS Nguyễn Quang Tuyên
Viện Khoa học Sự sống - Đại học Thái Nguyên
2. TS. Dương Văn Cường
Khoa CNSH & CNTP – Đại học Nông Lâm Thái Nguyên

Thái Nguyên, năm 2014

LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập và nghiên cứu để hồn thành khóa luận tốt
nghiệp tơi đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ và động viên của thầy cơ, bạn
bè và gia đình. Nhân dịp hồn thành khóa luận tốt nghiệp:
Trước hết, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới GS. TS Nguyễn Quang
Tuyên – Viện khoa học sự sống – ĐH Thái Nguyên đã trực tiếp hướng dẫn,
chỉ bảo tơi trong suốt q trình thực hiện và hồn thành khóa luận này.
Xin chân thành cảm ơn TS. Dương Văn Cường và các cán bộ của
Khoa CNSH & CNTP Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã nhiệt tình giúp đỡ
chỉ bảo tơi.
Xin chân thành cảm ơn ThS. Đỗ Bích Duệ và tất cả các cán bộ Bộ môn
Vi sinh – Viện khoa học sự sống – Đại học Thái Nguyên đã tạo mọi điều kiện
giúp đỡ tơi hồn thành khóa luận này.
Tơi xin chân thành cảm ơn các thầy cô, bạn bè đã giúp đỡ động viên tơi
trong suốt q trinh hồn thành khóa luận.
Lời cảm ơn sâu sắc nhất tơi xin dành cho gia đình và những người thân yêu.
Thái Nguyên, tháng 6 năm 2014
Sinh viên

Trần Trung Kiên


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt
VSV
XK
CFU
CTR

Chú thích
Vi sinh vật
Xạ khuẩn
Colony Forming Unit (Đơn vị đo khuẩn lạc)
Chất thải rắn


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Danh muc chế phẩm sinh học được lưu hành trong xử lý chất thải
tại Việt Nam .................................................................................... 16
Bảng 3.1. Các thiết bị sử dụng trong nghiên cứu ............................................ 20
Bảng 3.2. Các hóa chất sử dụng trong nghiên cứu ......................................... 21
Bảng 3.3. Môi trường Gause I lỏng ................................................................ 21
Bảng 3.4. Môi trường Gause I......................................................................... 22
Bảng 4.1. Kết quả lượng sinh khối khô thu được .......................................... 28
Bảng 4.2. Kết quả xác định ảnh hưởng của môi trường lên hoạt tính enzym
của các chủng xạ khuẩn .................................................................. 29
Bảng 4.3. Kết quả xác định ảnh hưởng của nhiệt độ tới sinh trưởng 2 chủng XK ....31
Bảng 4.4. Kết quả xác định ảnh hưởng của nhiệt độ lên hoạt tính enzym của
các chủng xạ khuẩn ......................................................................... 32
Bảng 4.5. Kết quả xác định ảnh hưởng của pH lên sinh trưởng của các chủng xạ
khuẩn nghiên cứu ............................................................................. 34
Bảng 4.6. Kết quả xác định ảnh hưởng của pH lên hoạt tính enzyme của các
chủng xạ khuẩn ............................................................................... 35
Bảng 4.7. Kết quả xác định ảnh hưởng của nồng độ muối lên sinh trưởng của
các xạ khuẩn .................................................................................... 37
Bảng 4.8. Kết quả xác định ảnh hưởng của nồng độ muối lên hoạt tính
enzyme của các chủng xạ khuẩn ..................................................... 38
Bảng 4.9. Kết quả xác định ảnh hưởng của nồng độ oxy lên sinh trưởng của 2

chủng xạ khuẩn ............................................................................... 40
Bảng 4.10. Kết quả xác định ảnh hưởng của nồng độ oxy lên hoạt tính
enzyme của các chủng xạ khuẩn ..................................................... 41
Bảng 4.11. Kết quả xác định ảnh hưởng của nguồn cacbon lên sinh trưởng của
các chủng xạ khuẩn ......................................................................... 43
Bảng 4.12. Kết quả xác định ảnh hưởng của nguồn cacbon lên hoạt tính
enzym của các chủng xạ khuẩn....................................................... 44
Bảng 4.13. Kết quả xác định ảnh hưởng của nguồn nitơ lên sinh trưởng của
các chủng xạ khuẩn ......................................................................... 46


Bảng 4.14. Kết quả xác định ảnh hưởng của nguồn nitơ lên hoạt tính enzyme của
các chủng xạ khuẩn .......................................................................... 47
Bảng 4.15. Kết quả nghiên cứu động học lên men của chủng xạ khuẩn T1... 49
Bảng 4.16. Kết quả nghiên cứu động học lên men của chủng xạ khuẩn T4... 51
Bảng 4.17. Kết quả số khuẩn lạc trung bình (pha loãng 10-6) của chủng xạ
khuẩn T1 ......................................................................................... 53
Bảng 4.18. Kết quả số khuẩn lạc trung bình (pha lỗng 10-6) của chủng xạ
khuẩn T4 ......................................................................................... 53


DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ
Hình 4.1. Kết quả lượng sinh khối khơ thu được............................................ 28
Hình 4.2. Kết quả xác định ảnh hưởng của mơi trường lên hoạt tính enzyme
của các chủng xạ khuẩn .................................................................. 30
Hình 4.3. Kết quả xác định ảnh hưởng của nhiệt độ lên sinh trưởng ............. 32
Hình 4.4. Kết quả xác định ảnh hưởng của nhiệt độ lên hoạt tính enzyme của
các chủng XK .................................................................................. 33
Hình 4.5. Kết quả xác định ảnh hưởng của pH lên sinh trưởng của 2 chủng XK .......... 35
Hình 4.6. Kết quả xác định ảnh hưởng của pH lên hoạt tính enzyme của các

chủng xạ khuẩn ............................................................................... 36
Hình 4.7. Kết quả xác định ảnh hưởng của nồng độ muối lên sinh trưởng 2
chủng XK ........................................................................................ 37
Hình 4.8. Kết quả xác định ảnh hưởng của nồng độ muối lên hoạt tính enzyme
của các chủng xạ khuẩn .................................................................. 39
Hình 4.9. Kết quả xác định ảnh hưởng của nồng độ oxy lên sinh trưởng của 2
chủng xạ khuẩn ............................................................................... 40
Hình 4.10. Kết quả xác định ảnh hưởng của nồng độ oxy lên hoạt tính enzyme
của các chủng xạ khuẩn .................................................................. 42
Hình 4.11. Kết quả xác định ảnh hưởng của nguồn cacbon lên sinh trưởng của
các chủng xạ khuẩn ......................................................................... 43
Hình 4.12. Kết quả xác định ảnh hưởng của nguồn cacbon lên hoạt tính
enzym của các chủng xạ khuẩn....................................................... 45
Hình 4.13. Kết quả xác định ảnh hưởng của nguồn nitơ lên sinh trưởng của
các chủng xạ khuẩn ......................................................................... 47
Hình 4.14. Kết quả xác định ảnh hưởng của nguồn nitơ lên hoạt tính enzyme
của các chủng xạ khuẩn .................................................................. 48
Hình 4.15. Kết quả nghiên cứu động học lên men của chủng xạ khuẩn T1 ... 50
Hình 4.16. Kết quả nghiên cứu động học lên men của chủng xạ khuẩn T4 ... 51
Hình 4.17. Tính đối kháng của các chủng xạ khuẩn nghiên cứu .................... 52


MỤC LỤC
PHÂN 1: MỞ ĐẦU......................................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề ............................................................................................................... 1
1.2. Mục đích nghiên cứu............................................................................................ 2
1.3. Ý nghĩa của đề tài ................................................................................................. 3
1.3.1 Ý nghĩa khoa học............................................................................... 3
1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn .............................................................................. 3
PHẦN 2 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU........................................................ 4

2.1. Tổng quan về xạ khuẩn ....................................................................................... 4
2.1.1. Định nghĩa ........................................................................................ 4
2.1.2. Vị trí phân loại và sự phân bố của xạ khuẩn trong tự nhiên ............ 4
2.1.3. Đặc điểm sinh học của xạ khuẩn ...................................................... 5
2.1.4. Hình thái, kích thước và cấu tạo tế bào ............................................ 5
2.1.5. Bào tử và sự hình thành bào tử của xạ khuẩn .................................. 6
2.1.6. Đặc điểm các quá trình trao đổi cacbon, nitơ và một số yếu tố ảnh
hưởng đến quá trình sinh trưởng và sinh enzyem của xạ khuẩn. ............... 7
2.1.7. Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng và sinh enzyem
của xạ khuẩn. .............................................................................................. 8
2.2. Đại cương về công nghệ lên men...................................................................... 8
2.2.1. Giai đọan nhân giống ....................................................................... 9
2.2.2. Lên men và điều khiển quá trình lên men ........................................ 9
2.2.3. Khống chế bọt ................................................................................ 10
2.2.4. Thu hồi sản phẩm lên men ............................................................. 11
2.3.Enzyme ngoại bào và một số ứng dụng.......................................................... 11
2.4. Tổng quan về chất thải chăn nuôi. .................................................................. 13
2.4.1 Đặc điểm của chất thải chăn nuôi . ................................................. 13
2.4.2. Tình hình xử lý chất thải chăn ni. .............................................. 13
2.5. Chế phẩm xử lý chất thải .................................................................................. 16
2.5.1. Khái niệm chế phẩm xử lý chất thải.............................................. 16
2.5.2. Tính đối kháng của các chủng vi sinh vật trong chế phẩm ............ 19
PHẦN 3 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ... 20
3.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu .................................................................. 20
3.2. Vật liệu nghiên cứu ............................................................................................ 20


3.2.1. Đối tượng nghiên cứu: Chủng Streptomyces sp. T1 và
Streptomyces sp. T4 được Viện Khoa học sự sống cung cấp . ................ 20
3.2.2. Thiết bị và hóa chất sử dụng .......................................................... 20

3.2.3. Môi trường nghiên cứu................................................................... 21
3.3. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................. 22
3.3.1. Phương pháp lựa chọn môi trường lên men thích hợp................... 22
3.3.2. Phương pháp đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố tới khả năng sinh
trưởng của chủng xạ khuẩn ...................................................................... 23
3.3.3. Phương pháp đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố tới khả năng sinh
enzyme và hoạt tính enzyme .................................................................... 23
3.3.4. Phương pháp xác định yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng
phát triển của xạ khuẩn............................................................................. 24
3.4. Lên men trên thiết bị Infors HT (Switzerland) và tạo chế phẩm ............ 26
3.5. Phương pháp nghiên cứu tính đối kháng ...................................................... 27
3.6. Phương pháp lựa chọn chất mang phù hợp ....................................... 27
Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................... 28
4.1. Nghiên cứu lựa chọn môi trường lên men thích hợp ................................. 28
4.2. Kết quả xác định một số yếu tố ảnh hưởng tới sinh trưởng và sinh
enzyme của 2 chủng xạ khuẩn ................................................................................. 31
4.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ: ............................................................... 31
4.2.2. Ảnh hưởng của giá trị pH ............................................................... 34
4.2.3. Ảnh hưởng của nguồn cacbon ........................................................ 43
4.2.4. Ảnh hưởng của nguồn nitơ ............................................................. 46
4.3. Động thái sinh trưởng và sinh tổng hợp cellulase, amylase, protease
của các chủng xạ khuẩn ............................................................................................. 49
4.4.Kết quả khả năng đối kháng của 2 chủng xạ khuẩn .................................... 52
4.5. Kết quả tỷ lệ phối trộn chất mang ................................................................... 53
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 54
1. Kết luận ..................................................................................................................... 54
2. Kiến nghị: ................................................................................................................. 54
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 55

1
PHÂN 1: MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Công nghệ sinh học ngày nay đang phát triển nhanh chóng đặc biệt là
việc nghiên cứu và khai thác các ứng dụng vô cùng to lớn của vi sinh vật,
mang lại nhiều lợi ích đáng kể đối với nền kinh tế quốc dân. Việt Nam là
nước nằm trong vùng nhiệt đới có khí hậu nóng ẩm, rất thuận lợi cho sự phát
triển của vi sinh vật một cách phong phú và đa dạng như nấm sợi, vi khuẩn,
xạ khuẩn...Trong đó, xạ khuẩn với số lượng rất lớn và phân bố ở nhiều vùng
sinh thái khác nhau, chúng có vai trị quan trọng trong vịng tuần hoàn vật
chất năng lượng của các hệ sinh thái . Đặc biệt là khả năng tạo ra các sản
phẩm thứ cấp có giá trị sử dụng cao như các enzyme thủy phân hợp chất cao
phân tử, chất kháng sinh và nhiều hợp chất y dược khác.
Việt Nam là một nước nơng nghiệp, trong đó ngành chăn ni giữ một
vai trị quan trọng. Tuy nhiên, các hoạt động chăn ni gia súc, gia cầm luôn
tiềm ẩn nguy cơ gây ô nhiễm môi trường rất cao do đặc thù về nguồn chất thải
chăn nuôi chưa qua xử lý hay xử lý không đúng cách. Hầu hết các trang trại
chăn nuôi đều nằm gần khu dân cư gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng tới
đời sống, sức khỏe người dân.Việc xử lý chất thải đã được đặt ra và thực hiện
từ rất lâu với nhiều biện pháp khác nhau như: chôn lấp; đốt; đổ ra sông, hồ,
biển... Tất cả những biện pháp xử lý trên đều bất tiện, gây ảnh hưởng xấu tới
môi trường sinh thái [14].
Trong những năm gần đây do sự phát triển của khoa học kỹ thuật nền
nông nghiệp Việt nam đã có những bước tiến lớn trong việc bảo vệ môi
trường cũng như áp dụng khoa học kỹ thuật vào sản suất. Một số phương
pháp khoa học như công nghệ xử lý chất thải vật nuôi bằng hầm Bioga hay
việc ra đời các loại chế phẩm sinh học mang lại hiệu quả rất khả quan như chế
phẩm vi sinh AT-YTB,WEVIRO, ... được ứng dụng rất rộng rãi. Đóng góp to
lớn vào sự thành cơng của các chế phẩm đó chính là những tác dụng ưu việt
của xạ khuẩn có trong thành phần của mỗi gói chế phẩm sinh học có khả năng

sinh tổng hợp các enzyme phân giải xelluloza, proteaza, amylaza...
Viện Khoa học sự sống- Đại học Thái Nguyên đã phân lập, nghiên cứu
đặc điểm sinh học, phân loại và đăng ký thành công trên Genbank 2 chủng


2
Streptomyces sp. T1 và Streptomyces sp. T4. Đặc biệt 2 chủng xạ khuẩn này
có khả năng sinh enzyme ngoại bào cao, hoạt tính mạnh và đang tiếp tục
nghiên cứu để sản xuất chế phẩm sinh học sử dụng trong xử lý chất thải chăn
ni. Trong đó tối ưu hóa động thái lên men là một giai đoạn nghiên cứu
quan trọng trong sản xuất chế phẩm. Mục đích của giai đoạn này là lựa chọn
được những điều kiện, thông số ưu việt để cài đặt trên hệ thống lên men với
mong muốn thu được lượng sinh khối cao, hoạt tính enzyme mạnh, tiết kiệm
thời gian, chi phí, góp phần sản xuất hiệu quả chế phẩm sinh học.
Nhận thấy vai trị, tính cấp thiết của giai đoạn này, được sự đồng ý của
Khoa CNSH-CNTP, thầy giáo hướng dẫn và cơ sở thực tập nên tôi tiến hành
nghiên cứu đề tài với nội dung: “Khảo sát động thái lên men của chủng
Streptomyces sp. T1 và Streptomyces sp. T4 làm cơ sở sản xuất chế phẩm sinh
học sử dụng trong xử lý chất thải chăn nuôi”. Với mục tiêu nghiên cứu ảnh
hưởng của điều kiện nuôi cấy lên sinh trưởng và sinh enzyme của các chủng
xạ khuẩn nhằm tăng cao hiệu suất quá trình lên men để thu sinh khối tế bào
tạo chế phẩm sinh học. Đề tài này được thực hiện thành công sẽ góp phần rất
lớn trong việc nâng cao hiệu quả sản xuất chế phẩm sinh học, tiết kiệm chi phí
hạn chế nhập khẩu, đáp ứng với yêu cầu ngày càng cao của ngành chăn ni đó
là hạn chế tới mức thấp nhất ô nhiễm môi trường mà vẫn mang lại giá trị kinh
tế cao nhất.
1.2. Mục đích nghiên cứu
- Nghiên cứu được mơi trường lên men thích hợp nhất.
- Nghiên cứu được các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng và
khả năng sinh enzyme của các chủng xạ khuẩn như pH, nhiệt độ, nồng độ

muối, nồng độ oxy, lựa chọn được điều kiện tối ưu để cài đặt thông số trên
thiết bị lên men.
- Nghiên cứu được nguồn cacbon và nguồn nitơ thích hợp với chủng T1
và T4 giúp sinh trưởng và hoạt tính enzyme tốt nhất.
- Nghiên cứu được thời gian lên men thu sinh khối hiệu quả nhất.
- Nghiên cứu được tính đối kháng giữa 2 chủng xạ khuẩn.
- Nghiên cứu được và tìm ra tỷ lệ phối trộn cơ chất thích hợp nhất để
làm chất mang.


3
1.3. Ý nghĩa của đề tài
1.3.1 Ý nghĩa khoa học
- Làm tài liệu có giá trị phục vụ nghiên cứu khoa học, ứng dụng sản xuất.
1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Làm cơ sở để sản xuất chế phẩm sinh học xử lý chất thải chăn nuôi.


4
PHẦN 2
TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
2.1. Tổng quan về xạ khuẩn
2.1.1. Định nghĩa
Xạ khuẩn (Actinomycetes) là một nhóm vi khuẩn thật (Eubacteria)
phân bố rộng rãi trong tự nhiên. Hầu hết xạ khuẩn thuộc nhóm Gram
dương, hiếu khí và sống hoại sinh. Xạ khuẩn có khả năng sản sinh nhiều
sản phẩm trao đổi chất quan trọng như enzyme và các chất kháng sinh, do đó
chúng đóng vai trị to lớn trong nghiên cứu khoa học, y học, nông nghiêp và
công nghiệp [2].
Theo Waksman S. A. (2001) trong 1 gram đất có khoảng 29.000 2.400.000 mầm xạ khuẩn, chiếm 9- 45% số vi sinh vật [17].

2.1.2. Vị trí phân loại và sự phân bố của xạ khuẩn trong tự nhiên
Xạ khuẩn(XK) là nhóm vi sinh vật đặc biệt. Chúng có khuẩn lạc khơ và
đa số có dạng hình phóng xạ nhưng khuẩn thể lại có dạng sợi phân nhánh
như nấm. Vì xạ khuẩn có cấu trúc nhân nguyên thuỷ như mọi vi khuẩn khác,
chiều ngang của sợi cũng nhỏ như vi khuẩn, cho nên có tài liệu gọi chúng
là nấm tia là khơng hợp lý. Xạ khuẩn phân bố rộng rãi trong tự nhiên. Số
lượng đơn vị sinh khuẩn lạc (CFU- colony forming unit) xạ khuẩn trong 1g
đất thường đạt tới hàng triệu. Trên mơi trường đặc đa số xạ khuẩn có hai loại
khuẩn ty: khuẩn ty khí sinh và khuẩn ty cơ chất. Nhiều loại chỉ có khuẩn ty cơ
chất nhưng cũng có loại (như chi Sporichthya) lại chỉ có khuẩn ty khí sinh.
Giữa khuẩn lạc thường thấy có nhiều bào tử màng mỏng gọi là bào tử trần.
Nếu bào tử nằm trong bào nang thì được gọi là nang bào tử hay bào tử kín.
Bào tử ở xạ khuẩn được sinh ra ở đầu một số khuẩn ty theo kiểu hình thành
các vách ngăn. Các chuỗi bào tử có thể thẳng, có thể xoắn, có thể ở dạng lượn
sóng, có thể mọc đơn hay mọc vòng. Các cuống sinh bào tử và cuống sinh
nang bào tử có thể riêng rẽ, có thể phân nhánh. Các đặc điểm hình thái này
rất quan trọng khi tiến hành định tên xạ khuẩn [2].
Xạ khuẩn thuộc lớp Actinobacterria, phân lớp Actinobacteridae, bộ
Actinomycetale, bao gồm 10 bộ, 35 họ, 110 chi và 1000 lồi trong đó 478 loài


5
thuộc chi Streptomyces và hơn 500 loài thuộc các chi còn lại được xếp vào xạ
khuẩn hiếm [2].
2.1.3. Đặc điểm sinh học của xạ khuẩn
* Đặc điểm sinh lý sinh hóa của xạ khuẩn
Xạ khuẩn thuộc nhóm sinh vật di dưỡng, chúng sử dụng đường, rượu,
axit hữu cơ, lipit, protein và nhiều hợp chất hữu cơ khác để làm nguồn
cacbon, muối nitrat, muối amon, cao nấm men, bột đậu tương, amino axit,
pepton để làm nguồn nitrơ. Tuy nhiên khả năng hấp thụ các chất này khơng

giống nhau ở các lồi, các chủng khác nhau.
Phần lớn xạ khuẩn thuộc nhóm vi sinh vật(VSV) hiếu khí, ưa ẩm, một số
ít ưa nhiệt, nhiệt độ thích hợp cho sinh trưởng là 28– 30oC. Độ ẩm thích hợp
đối với xạ khuẩn dao động trong khoảng 40 – 50%, giới hạn pH trong khoảng
6,8 – 7,5. Xạ khuẩn có khả năng sinh enzyme và các chất kháng sinh nên
được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực của đời sống [7].
* Khuẩn lạc: Khuẩn lạc có 3 lớp: Lớp vỏ ngồi có dạng sợi bền chặt, lớp
trong tương đối xốp, lớp giữa có cấu trúc tổ ong.
* Khuẩn ty: Trên môi trường cơ chất đặc, hệ sợi của xạ khuẩn phát triển
thành 2 loại: một loại cắm sâu vào môi trường gọi là hệ sợi cơ chất (khuẩn ty
cơ chất – substrate mycelium) với chức năng chủ yếu là dinh dưỡng. Một loại
phát triển trên bề mặt thạch gọi là hệ sợi khí sinh (khuẩn ty khí sinh – aerial
mycelium) với chức năng chủ yếu là sinh sản.
Nhiều loại XK chỉ có hệ sợi cơ chất nhưng cũng có loại (như chi
Sporichthya) lại chỉ có hệ sợi khí sinh. Khi đó hệ sợi khí sinh vừa làm nhiệm
vụ sinh sản vừa làm nhiệm vụ dinh dưỡng [7].
2.1.4. Hình thái, kích thước và cấu tạo tế bào
- Hình thái, kích thước: Đa số xạ khuẩn có cấu tạo dạng sợi, các sợi kết
dính với nhau tạo thành khuẩn lạc có nhiều màu sắc khác nhau: trắng, vàng,
nâu, tím, xám,... Màu sắc của xạ khuẩn là một đặc điểm phân loại quan trọng.
Đường kính sợi của xạ khuẩn khoảng từ 0,1- 0,5µm. Có thể phân biệt hai loại
sợi khác nhau: Sợi khí sinh là hệ sợi mọc trên bề mặt môi trường tạo thành bề
mặt khuẩn lạc xạ khuẩn, từ đây phát sinh ra bào tử. Sợi cơ chất là sợi cắm sâu
vào môi trường làm nhiệm vụ hấp thu chất dinh dưỡng. Một số xạ khuẩn


6
khơng có sợi khí sinh mà chỉ có sợi cơ chất, loại sợi này làm cho bề mặt xạ
khuẩn nhẵn và khó tách ra khi cấy truyền. Loại chỉ có sợi khí sinh thì ngược
lại rất dễ tách tồn bộ khuẩn lạc ra khỏi môi trường.

- Cấu tạo tế bào: Xạ khuẩn có cấu trúc tế bào tương tự các vi khuẩn
Gram dương. Dưới kính hiển vi điện tử có thể thấy rõ các thành phần chính:
Thành tế bào, màng sinh chất, nguyên sinh chất, chất nhân, các thể ẩn nhập.
Thành tế bào có kết cấu dạng lưới, dày khoảng 10-20nm, gồm có 3 lớp: Lớp
ngồi cùng dày khoảng 60-120Ao, lớp giữa dày khoảng 50Ao, lớp trong dày
khoảng 50Ao. Thành tế bào có tác dụng duy trì hình dạng khuẩn ty và bảo vệ
tế bào. Khác với nấm, thành tế bào xạ khuẩn không chứa xenluloza và kitin
nhưng chứa nhiều enzyme tham gia vào quá trình trao đổi chất và quá trình
vận chuyển vật chất qua màng tế bào. Màng tế bào chất dày khoảng 50nm và
có cấu trúc tương tự như màng tế bào chất của vi khuẩn, vách tế bào không
chứa xenluloza hoặc kitin, giống với vi khuẩn. Nhân khơng có cấu trúc điển
hình, chỉ là những nhiễm sắc thể và nhân khơng có màng rõ rệt [7].
2.1.5. Bào tử và sự hình thành bào tử của xạ khuẩn
Bào tử xạ khuẩn được hình thành trên các nhánh phân hóa của khuẩn ty
khí sinh gọi là cuống sinh bào tử. Đây là cơ quan sinh sản đặc trưng cho xạ
khuẩn. Trên mỗi cuống sinh bào tử mang 30 – 100 bào tử, đơi khi có thể
mang tới 200 bào tử cũng có khi chỉ có một hoặc hai bào tử (chi
Saccharomonosprora, chi Microbispora). Hình thái cuống sinh bào tử và
hình thái bào tử là đặc điểm quan trọng nhất trong phân loại xạ khuẩn [8].
Cuống sinh bào tử của xạ khuẩn có nhiều hình dạng khác nhau như:
thẳng, lượn sóng, dạng xoắn lị so, chuỗi bào tử khơng phát triển hoặc xoắn
đơn giản có hình móc câu. Bào tử hình thành đồng thời trên tất cả chiều dài của
cuống sinh bào tử theo 2 cách kết đoạn hay cắt khúc và thường có hình trụ, ovan,
cầu, que, với mép nhẵn hoặc xù xì, có gai hoặc gai phát triển dài thành lông.
Bào tử xạ khuẩn được bao bọc bởi màng mucopolysacharide giàu protein
với độ dày khoảng 300 - 400 Ao chia làm 3 lớp. Các lớp này tránh cho bào tử
những tác động bất lợi của điều kiện ngoại cảnh như nhiệt độ, pH… Hình
dạng cấu trúc chuỗi bào tử và cấu trúc màng bào tử là những tính trạng tương
đối ổn định và là đặc điểm quan trọng trong phân loại xạ khuẩn. Tuy nhiên

7
những tính trạng này có thể có những thay đổi nhất định khi ni cấy trên mơi
trường có nguồn nitơ khác nhau [8].
2.1.6. Đặc điểm các quá trình trao đổi cacbon, nitơ và một số yếu tố ảnh
hưởng đến quá trình sinh trưởng và sinh enzyem của xạ khuẩn.
2.1.6.1. Trao đổi cacbon
Cacbon là thành tố chính trong hợp chất hữu cơ cấu tạo lên cơ thể của mọi
loài sinh vật. Vì vậy chuyển hóa nguồn cacbon thành các chất cần thiết cho tế
bào chiếm vị trí hàng đầu trong quá trình dinh dưỡng của tế bào VSV [7].
Xạ khuẩn sử dụng được rất nhiều loại hydratcacbon, từ các hexose như
glucose, fructose, galactose; các loại đường đôi như saccarose, lactose,
maltose cho đến các polysaccarit như tinh bột, xenluloza,... [9].
Nguồn năng lượng quan trọng nhất cho xạ khuẩn là các monosaccarit và
disaccarit. Các nguồn cacbon này được dùng để cung cấp năng lượng, xây dựng
cấu trúc tế bào và sinh ra các enzyme như amylase, cellulase và protease [11].
Trong quá trình nên men các cơ chất chứa cacbon thì các loại xạ khuẩn
khác nhau đòi hỏi các nguồn các bon khác nhau. Sự phát triển của xạ khuẩn
với mỗi loại đường khác nhau sẽ tạo ra các tế bào có đặc điểm hình thái và
sinh lí khác nhau vì vậy cũng sẽ có khả năng chống chịu khác nhau trước
những áp lực của các quá trình xử lý sau này. Tuy nhiên, việc lựa chọn nguồn
cacbon nào cũng cần quan tâm đến vấn đề kinh tế nhằm giảm thiểu chi phí
đầu vào mà vẫn mang lại được hiệu quả tốt nhất [11].
2.1.6.2. Trao đổi nitơ
Nitơ cũng là một nguyên tố cần thiết cho sự sống của tất cả các vi sinh
vật. Những vật chất cơ bản của tế bào như protein, axit nucleic,... đều chứa
nitơ, vì vậy nitơ đóng vai trị hết sức quan trọng trong quá trình sinh trưởng và
phát triển của xạ khuẩn. Xạ khuẩn đòi hỏi rất nhiều axit amin khác nhau do đó
chúng cần mơi trường có sẵn nguồn nitơ nhằm đảm bảo sự sinh trưởng và
phát triển. Axit amin có thể được đồng hóa dưới dạng peptit nhờ vào tác dụng

của enzyme protease ngoại bào. Để sinh trưởng phát triển bình thường ngồi
nitơ dưới dạng hỗn hợp các axit amin xạ khuẩn còn cần những hợp chất hữu
cơ chứa nitơ như các sản phẩm thủy phân protein từ pepton, dịch nấm men
thủy phân, dịch chiết thịt, trypton... đây cũng là nguồn nitơ thường xuyên để


8
chuẩn bị môi trường nuôi cấy. Tuy nhiên ở quy mơ cơng nghiệp ta cần nhiên
cứu những nguồn nitơ thích hợp để giúp giảm giá thành sản phẩm mà nâng
cao hiệu quả sản xuất [11].
2.1.7. Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng và sinh enzyem
của xạ khuẩn.
2.1.7.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Theo Tăng Thị Chính (2007a) nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đển sự sinh
trưởng và hoạt tính enzyme của xạ khuẩn. Khoảng nhiệt độ sinh trưởng của xạ
khuẩn khá rộng, một số lồi có thể sinh trưởng ở 70oC trong khi một số khác
có thể sinh trưởng được ở 5oC. Tuy nhiên, đa số xạ khuẩn sinh trưởng trong
khoảng nhiệt độ từ 28-30oC [5].
2.1.7.2. Ảnh hưởng của pH
Hoạt động của xạ khuẩn, đặc biệt là của hệ enzyme ngoại bào, chịu tác
động mạnh trước sự thay đởi pH mơi trường. Mỗi enzyme đều có vùng pH tối
ưu mà tại đó hoạt lực của chúng được thể hiện cao nhất [6].
2.1.7.3. Ảnh hưởng của nồng độ NaCl
Nồng độ NaCl ảnh hưởng tới màng tế bào chất của xạ khuẩn, với nồng
độ NaCl lớn hơn hoặc bằng 7%, sự sinh trưởng và phát triển của phần lớn các
chủng xạ khuẩn bị ức chế nồng độ muối cao làm chênh lệch giữa áp suất thẩm
thấu nội bào và ngoại bào của xạ khuẩn tăng, đồng thời ức chế hoạt tính
enzyme của tế bào [2].
2.1.7.4. Ảnh hưởng của nồng độ oxy
Xạ khuẩn thuộc nhóm hơ hấp hiếu khí. Theo Spirodanov A.N., Wilson

D.B. (2008) đối với một số chất trong mơi trường xạ khuẩn chỉ có thể sử dụng
khi có mặt của oxy. Một số chủng thuộc Thermomonospora fusca cần sự có
mặt của oxy trong giai đoạn đầu để đồng hóa hexose [16].
2.2. Đại cương về cơng nghệ lên men
Theo Nguyễn Văn Cách (2004) lên men là quá trình ni cấy vi sinh vật
có sự cung cấp các chất dinh dưỡng thích hợp cho vi sinh vật sinh trưởng,
phát triển để nhận được một sản phẩm của quá trình trao đổi chất. Công nghệ
lên men gồm ba giai đoạn: (1) Giai đoạn nhân giống; (2) Lên men; (3) Thu
hồi sản phẩm.


9
2.2.1. Giai đọan nhân giống
Giống xạ khuẩn tốt hay xấu sẽ ảnh hưởng trực tiếp lên quá trình lên men.
Nhân giống là đưa một số lượng vi khuẩn nhất định có trạng thái sinh lí nhất
định vào mơi trường ni cấy. Nhưng do có yêu cầu về chất và lượng của
chủng giống nên để cho chủng giống sinh trưởng và phát triển tốt tạo ra các
sản phẩm trao đổi chất như mong muốn, cần phải nuôi chúng trong trạng thái
sinh lí giống nhau để chúng sinh trưởng một cách đồng đều. Để đạt được mốc
này nói chung người ta sử dụng vi khuẩn ở pha sinh trưởng logarit .
2.2.1.1. Lượng nhân giống
Lượng giống tiếp vào là một trong những nhân tố ảnh hưởng đến hiệu
quả nên men, giống dùng để tiếp dùng cần đạt yêu cầu về chất và lượng. Chất
là chỉ trạng thái sinh lí của vi khuẩn giống, giống tiếp vào phải sinh trưởng
mạnh mẽ, trao đổi chất mạnh. Lượng bao gồm 2 mặt, thứ nhất là chỉ tỷ lệ giữa
số vi khuẩn được tiếp giống với tổng số vi khuẩn cuối thời kỳ lên men, thứ
hai là tỷ lệ so sánh giữa thể tích dịch giống và dịch lên men.
Lượng giống tiếp vào chiếm 1-10% là chỉ giá trị tỷ số giữa dịch giống và
môi trường lên men. Trong thực tế sản suất cuối cùng cần lượng tiếp giống là
bao nhiêu là thích hợp thì cần phải căn cứ vào thực nhiệm và kinh nghiệm để xác

định. Vi khuẩn giống, môi trường, điều kiện công nghệ và giải pháp công nghệ
không giống nhau nên lượng tiếp giống của nó cũng khác nhau. Nhưng kinh
nghiệm cho thấy rằng, trong một phạm vi nhất định, lượng tiếp giống nhiều hay
ít khơng ảnh hưởng rõ rệt đến chu kỳ lên men và số lượng khuẩn trong đó.
2.2.1.2 Mơi trường lên men
Trong cơng nghệ lên men, mơi trường lên men đóng vai trị quan trọng.
Một mơi trường lên men tốt phải là môi trường vừa thuận lợi cho chủng xạ
khuẩn sinh trưởng tốt vừa mang lại hiệu suất lên men cao.Vì vậy cần phải lựa
chọn được môi trường tốt nhất đồng thời mơi trường đó có bổ sung thêm các
nguồn cacbon, nitơ, hàm lượng các chất khoáng phù hợp nhất [3].
2.2.2. Lên men và điều khiển quá trình lên men
2.2.2.1. Nhiệt độ và điều khiển nhiệt độ
Nhiệt độ là các nhân tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến sinh trưởng và
phát triển của vi khuẩn. Khi nhiệt độ tăng, tốc độ phản ứng sinh hóa trong tế


10
bào tốc độ sinh trưởng nhanh, mặt các enzyme vì nhiệt độ tăng cao mà mất đi
hoạt tính. Nhiệt độ sinh trưởng thích hợp nhất của xạ khuẩn là 28-30oC.
Chính vì nhiệt độ quan trọng như vậy nên căn điều khiển nhiệt độ giao
động trong phạm vi ± 0.5oC. Sự khống chế nhiệt độ trong hệ thống lên men tự
động là thông qua máy truyền nhiệt để theo dõi xác định theo nguyên lý dùng
nước lạnh và hơi nước nóng để khống chế nhiệt độ [3].
2.2.2.2. Chế độ pH và điều khiển pH
pH môi trường ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động của xạ khuẩn. Mỗi
chủng xạ khuẩn đều có một độ pH và một phạm vi thích ứng nhất định. Trong
phạm vi thích ứng nhất thì hoạt tính enzyme cao nhất và nếu các điều kiện
khác cũng thích hợp nhất thì tốc độ sinh trưởng của xạ khuẩn cũng là cao
nhất. Nói chung, ở độ pH khoảng 6,5-7 sinh trưởng của xạ khuẩn là tốt nhất.
Để bảo đảm cho xạ khuẩn sinh trưởng bình thường, sau khi khử trùng

mơi trường phải khống chế độ pH trong phạm vi từ 6,5 – 7. Trong quá trình
sinh trưởng của xạ khuẩn, sản phẩm trao đổi chất ban đầu là axit axetic
(CH3COOH) đã làm cho giá trị pH thấp xuống. Khi giá trị pH thấp xuống sẽ
ức chế trở lại tới sự sinh trưởng của xạ khuẩn. Trong quá trình lên men có thể
kiểm sốt pH của dịch lên men bằng NaOH, KH2PO4, K2HPO4 [3].
2.2.2.3. Thổi khí và điều khiển thổi khí
Xạ khuẩn là vi sinh vật hiếu khí, tùy thuộc từng chủng và mục đích
nghiên cứu để chọn ngưỡng cung cấp oxy khác nhau trong quá trình lên
men.Đa số các chủng xạ khuẩn có nhu cầu oxy cao hơn các vi sinh vật khác,
nhất là ở giai đoạn nhân giống. Để đáp ứng đủ lượng oxy mà quá trình sinh
trưởng của tế bào yêu cầu, cần đưa vào một lượng oxy thích hợp. Trong pha đầu
(pha lag), số lượng vi khuẩn thấp tiêu hao oxy ít bước vào pha logarit lượng oxy
tiêu hao sẽ tăng cao, nói chung u cầu thơng khí đạt tỷ lệ từ 1:0 tới 5:1 (chỉ tý
số thể tích mơi trường lên men với thể tích khơng khí trong 1 phút) [3].
2.2.3. Khống chế bọt
Theo Nguyễn Văn Cách (2004) khi lên men đều sinh ra bọt, nếu khơng
có sự khống chế bọt sẽ làm cho hiệu suất lên men kém đi hoặc ảnh hưởng đến
thơng khí, ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của xạ khuẩn. Quá nhiều bọt sẽ làm


11
giảm sự hịa tan oxy, ngồi ra khi bọt theo khơng khí ra ngồi ống bài khí sẽ
là một ống thơng tốt cho sự tạo thành các tạp khuẩn nhiễm.
Có hai phương pháp chống bọt: Bằng thiết bị cơ giới hoặc bằng hóa chất
chống bọt.
a/ Loại bọt bằng thiết bị cơ giới: Thiết bị đánh bọt cơ giới có nhiều loại,
chùng thường lắp vào trên trụ giữa của nồi lên men.
b/ Hóa chất chống bọt: Hóa chất chống bọt có khả năng làm giảm sức
căng bề mặt, hạ thấp độ dính bề mặt màng dịch làm cho bọt vỡ ra. Trước đây,
khi chưa có hóa chất tiêu bọt, người ta thường sử dụng dầu, mỡ lợn, có thể

dùng dầu lạc, dầu vừng. Nhưng năm gần đây kĩ thuậ phát triển nên hiện nay
có rất nhiều loại hóa chất như:
(i) Dầu mỡ tự nhiên: Thường sử dụng dầu đậu tương, dầu lạc, mỡ lợn,
mỡ cá. Các loại dầu này an toàn đối với vi khuẩn.
(ii) Polyethylen glycol: Đây là loại hóa chất tiêu bọt được sử dụng rộng
rãi nhất trong lên men, khả năng tiêu bọt mạnh, lượng dùng là 0,01- 0.03%.
(iii) Polypylene glycol: Có khă năng duy trì thời gian chống bọt khá dài
nên rất an toàn.
2.2.4. Thu hồi sản phẩm lên men
Trong quá trình lên men của xạ khuẩn, sau khi tiếp giống, pha trì hỗn
(pha lag) rất ngắn, rồi bước sang pha logarit kéo dài, sinh khối tăng mạnh, sau
đó bước vào thời kỳ ổn định, số lượng tế bào sinh ra tương với lượng tế bào
chết. Tùy thuộc vào từng chủng xạ khuẩn mà thời gian lượng sinh khối cao
nhất từ 24- 48h.Để tiết kiệm thời gian, nguyên liệu, mà vẫn thu được lượng
sinh khối cao nhất, tỷ lệ tế bào sống cao nhất thường tiến hành thu ở đầu thời
kỳ ổn định [3].
2.3.Enzyme ngoại bào và một số ứng dụng
* Định nghĩa enzyme ngoại bào( exoenzyme ), là những enzyme được vi
sinh vật sinh tổng hợp sau đó tiết ra ngồi và tham gia vào q trình thủy
phân(dị hóa) các hợp chất hữu cơ bên ngồi môi trường xung quanh [9]. Việc
thu nhận chế phẩm enzyme có ý nghĩa quan trọng trong việc sử dụng phương
pháp sinh học, sản xuất sản phẩm sinh học có chất lượng tốt xử lý ô nhiễm
môi trường… [8].


12
* Một số enzyme phổ biến có nguồn gốc từ vi sinh vật
Tuy đã biết hơn 1000 loại enzyme khác nhau nhưng cũng chỉ các
enzyme thủy phân mới được sử dụng rộng rãi trong hơn 30 ngành kinh tế
khác nhau đó là các enzyme amylase, cellulase và protease lượng enzyme sản

xuất hàng năm: protease từ vi khuẩn là 500 tấn/năm, protease từ nấm mốc là
10 tấn/năm, pectinase là 10 tấn/năm… [5].
Theo Nguyễn Văn Cách các enzyme amylase, cellulase và protease có
nhiều ứng dụng trong cuộc sống, trong nơng nhiệp, đặc biệt là trong chăn
ni, với mục đích là làm tăng giá trị dinh dưỡng, tăng hệ số tiêu hóa thức ăn,
giảm chi phí thức ăn…các enzyme được dùng ngày càng nhiều ở các nước
trên thế giới [2].
+ Enzyme amylase: là các enzyme đường tiêu hóa, có khả năng phân
hủy amylose và amylopectin và các polyscharit tương tự giải phóng glucose.
Các enzyme này có ý nghĩa quan trọng trong việc phân hủy phế thải
chứa tinh bột từ các làng nghề làm bún, bánh đa, bánh cuốn, chế biến nông
sản: ngô, khoai, sắn….Từ các phế thải lương thực này nhờ các amylase có thể
dùng để sản xuất alcohol.
+ Enzyme cellulase: Trong thập kỷ qua, enzyme cellulase ngày càng
được quan tâm. Sự quan tâm này là do các enzyme này có khả năng thủy phân
chất thải chứa xelluloza, chuyển hóa các hợp chất kiểu lignocellulose và
cellulose trong rác thải tạo nên nguồn năng lượng thơng qua các sản phẩm
đường, ethanol, khí sinh học hay các sản phầm giàu năng lượng khác.
+ Enzyme protease: Protease thuộc nhóm enzyme thủy phân protein
được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm, chẳng hạn trong chế
biến cá và thịt. Protease có thể thủy phân các protein có trong chất thải, để
sản xuất các dung dịch đặc hoặc các chất rắn khơ có giá trị dinh dưỡng cho cá
hoặc vật nuôi. Protease thủy phân các protein không tan thông qua nhiều
bước, ban đầu chúng được hấp thụ lên các chất rắn, cắt các chuỗi polypeptit
tạo thành các liên kết lỏng trên bề mặt. Sau đó, q trình hòa tan các phần rắn
xảy ra với tốc độ chậm hơn phụ thuộc vào sự khuếch tán enzyme lên bề mặt
cơ chất và tạo ra những phần nhỏ. Chính vì tính chất trên mà protease được


13

sử dụng để xử lý các loại phế thải chứa protein góp phần hạn chế ơ nhiễm mơi
trường [2].
2.4. Tổng quan về chất thải chăn nuôi.
2.4.1 Đặc điểm của chất thải chăn nuôi .
Mỗi năm ngành chăn nuôi gia súc gia cầm thải ra hàng chục triệu tấn
chất thải, với phương thức sử dụng phân chuồng, thức ăn thừa và nước thải
không qua xử lý, xả trực tiếp ra môi trường gây ơ nhiễm nghiêm trọng. Ơ
nhiễm mơi trường do chăn nuôi gây nên chủ yếu từ các nguồn chất thải rắn,
chất thải lỏng, bụi, tiếng ồn, xác gia súc, gia cầm chết chôn lấp, tiêu hủy
không đúng kỹ thuật. Kết quả kiểm tra mức độ nhiễm khuẩn trong chuồng
nuôi gia súc cho thấy, tổng số vi khuẩn trong không khí ở chuồng ni cao
gấp 30 - 40 lần so với khơng khí bên ngồi [12].
Chất thải chăn ni tác động đến môi trường và sức khỏe con người trên
nhiều khía cạnh như gây ơ nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm, mơi trường
khí, mơi trường đất và các sản phẩm nơng nghiệp. Đây chính là ngun nhân
gây ra nhiều căn bệnh về hơ hấp, tiêu hóa, do trong chất thải chứa nhiều vi
sinh vật gây bệnh. Theo Báo cáo tổng kết của Viện Chăn ni, nồng độ khí
H2S và NH3 trong chất thải chăn nuôi cao hơn mức cho phép khoảng 30 – 40
lần. Tổng số vi sinh vật và bào tử nấm cũng cao hơn mức cho phép rất nhiều
lần. Ngồi ra, nước thải chăn ni cịn chứa Coliform, E.coli, ... và trứng giun
sán cao hơn rất nhiều lần so với tiêu chuẩn cho phép.
Theo dự báo của ngành Tài nguyên và Môi trường, với tốc độ phát triển
mạnh của ngành Chăn ni như hiện nay dự tính đến năm 2020, lượng chất
thải rắn trong chăn nuôi phát sinh khoảng gần 1.742.000 tấn/năm, tăng
17,25% so với năm 2012. Để phát triển bền vững và đảm bảo môi trường tại
các trang trại, gia trại, các địa phương cần quan tâm hơn nữa đến việc tạo điều
kiện, hỗ trợ các hộ chăn nuôi quy mô lớn đầu tư xây dựng mô hình xử lý chất
thải theo cơng nghệ hiện đại [12].
2.4.2. Tình hình xử lý chất thải chăn ni.
2.4.2.1. Xử lý chất thải rắn(CTR)

Theo Nguyễn Xuân Trạch (2009) chất thải rắn trong chăn nuôi thường
được xử lý bằng các biện pháp sau:


14
* Phương pháp vật lý: Dùng để tách phần chất rắn hoặc lỏng ra khỏi hỗn
hợp phân gia súc. Ta có thể dùng trọng lực (Phương pháp lắng), lực ly tâm
(phương pháp ly tâm), áp lực (phương pháp lọc), nhiệt (phương pháp sấy),...
sau khi tách phần lỏng ra khỏi hỗn hợp phân, phần rắn được sử dụng làm phân
bón hay chất đốt, phần lỏng được đem đi xử lý chung vào hệ thống xử lý
nước thải. Phân gia súc được phơi khô và đốt, nhiệt lượng được thu để nấu
nướng, phương pháp này được áp dụng ở các vùng nông thơn nơi khan hiếm
nhiên liệu.
* Phương pháp hóa lý: Dùng chất keo tụ để tách các chất rắn ở dạng lơ
lửng và dạng keo ra khỏi hỗn hợp phân gia súc. Các chất keo tụ thường được
sử dụng như clorua sắt, vơi, các polymer hữu cơ... nhằm tăng tính lắng các hạt
rắn và keo trong phân để dễ dàng tách chúng ra bằng phương pháp vật lý. Phân
gia súc được phơi khô và đốt, nhiệt lượng được thu để nấu nướng. Phương
pháp này được áp dụng ở các vùng nông thôn nơi khan hiếm nhiên liệu.
* Phương pháp sinh học:
+ Bón phân tươi là phân chưa ủ bón cho cây trồng, các chất hữu cơ ở dạng
khó hấp thụ, các vi sinh vật gây bệnh còn rất nhiều. Phương pháp này đặc biệt
gây ô nhiễm cho cả 3 môi trường đất, nước và khơng khí ngồi ra cịn tạo cho vi
trùng, vi khuẩn, trứng giun sán...xâm nhập vào cơ thể người và gia súc qua con
đường tiếp xúc ăn uống đồng thời còn là con đường để dịch bệnh lây lan.
+ Làm thức ăn cho các sinh vật khác như cá, giun đất: phương pháp này
đem lại hiệu quả kinh tế cho người chăn nuôi và bảo vệ môi trường. Tuy nhiên
nếu trường hợp nuôi cá mà cho phân vào quá nhiều sẽ gây hiện tượng cá chết.
+ Ủ phân: Phân được thu gom có thể trộn thêm một số nguyên liệu khác
như rơm, rạ, lá cây, mùn cưa, đất, tro bếp, phân vô cơ rồi ủ trong một thời gian.

Phương pháp này rất hiệu quả, thích hợp cho bón các loại cây nhưng nhược điểm
của phương pháp này là tốn nhiều thời gian và diện tích đất.
+ Sản xuất biogas: Là quá trình sử dụng các vi sinh vật kỵ khí phân hủy
các hợp chất hữu cơ phức tạp thành các chất hữu cơ đơn giản. Với hệ thống
xử lý phân và nước thải chăn nuôi để sản xuất biogas, ta có thể thu được các
sản phẩm hữu ích như: khí đốt, phân bón, thức ăn cho cá. Tuy nhiên, nước
thải sau biogas có thể là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi


15
trường nếu không được xử lý kịp thời [14]. Việc sử dụng hầm biogas để xử lý
nước thải chăn nuôi lợn đã làm giảm đáng kể nồng độ các chất ô nhiễm. Tuy
nhiên, nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải đầu ra vẫn còn khá cao. Đặc
biệt đáng quan tâm là nồng độ các chất dinh dưỡng ở các mẫu này rất cao,
tiềm ẩn nguy cơ gây ô nhiễm khi xả thải vào các vực nước mặt [5].
Tuy nhiên trong thực tế hiện nay:
- Khoảng 40 – 70% lượng phân thải ra được ủ (thường chỉ là ủ nóng), tạo
thành phân hoai mục bón cho cây trồng.
- Khoảng 30 – 60% phân và chất thải rắn còn lại thường được xả trực
tiếp ra môi trường ( kênh rạch, mương, đất,…) ra ao nuôi cá hoặc ủ cùng
nước thải trong hầm biogas. Hầu hết các cơ sở chăn nuôi khơng có khu xử lý
phân hồn chỉnh.
- Chất thải rắn khác ngồi phân (một số dụng cụ chăn ni, vật tư thú
y…) chưa được xử lý mà thải trực tiếp ra môi trường [14].
2.4.2.2. Xử lý chất thải lỏng
Theo nguyễn Xuân Trạch (2009) mục đích xử lý chất thải lỏng là tách
chất rắn, cặn, phân ra khỏi hỗn hợp nước thải bằng cách thu gom phân riêng.
Có thể dùng song chắn rác, bể lắng sơ bộ để loại bỏ cặn thơ, tạo điều kiện
thuận lợi và giảm khối tích các cơng trình xử lý tiếp theo. Ngồi ra có thể dùng
phương pháp ly tâm hoặc lọc, hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải chăn nuôi

khá lớn khoảng vài ngàn (mg/l) và dễ lắng nên có thể lắng sơ bộ trước rồi sau
đó đưa sang các cơng trình phía sau.
* Phương pháp hóa lý: Ta có thể áp dụng phương pháp keo tụ để loại bỏ
các chất cặn lơ lửng. Các chất keo tụ thường sử dụng là phèn nhôm, phèn sắt,
phèn bùn,.. kết hợp với polyme trợ keo tụ để tăng quá trình keo tụ.
* Phương pháp xử lý sinh học: Phương pháp này dựa trên sự hoạt động
của các vi sinh vật có khả năng phân hủy các chất hữu cơ. Các vi sinh vật sử
dụng các chất hữu cơ và các chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng
lượng. Tùy theo từng nhóm vi khuẩn mà sử dụng là hiếu khí hay kỵ khí mà
người ta thiết kế các cơng trình khác nhau và phụ thuộc vào khả năng tài
chính, diện tích đất mà người ta có thể sử dụng hồ sinh học hay các bể nhân
tạo để xử lý [14].


16
2.5. Chế phẩm xử lý chất thải
2.5.1. Khái niệm chế phẩm xử lý chất thải
Chế phẩm xử lý chất thải là một loại chế phẩm sinh học bao gồm tập
hợp các chủng vi sinh vật có khả năng phân hủy và xử lý chất thải tạo thành
các chất ít hoặc không gây ô nhiễm môi trường [10].
Viện Công nghệ Môi trường, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã
nghiên cứu cho ra chế phầm vi sinh xử lý môi trường hiệu quả là chế phẩm
Biomix 1, tập hợp gồm 10 chủng vi sinh vật ưa nhiệt (sinh trưởng tối ưu ở 40
– 55oC) thuộc nhóm Xạ khuẩn chi Streptomyces và vi khuẩn thuộc chi
Bacillus. Các chủng này có ưu điểm là sinh các enzyme cellulase, amylase,
protease ngoại bào có tác dụng phân hủy mạnh các hợp chất hữu cơ trong
chất thải và là chủng vi sinh vật không gây bệnh cho người và động vật, thực
vật. Tổng cục Môi trường, Bộ Tài nguyên và Môi trường công bố danh mục
chế phẩm sinh học được lưu hành trong xử lý chất thải tại Việt Nam được cập
nhật đến ngày 24/2/2014như sau:

Bảng 2.1. Danh mục chế phẩm sinh học được lưu hành
trong xử lý chất thải tại Việt Nam [18]
(Danh mục được cập nhật đến ngày 24/2/2014)
Ghi chú
STT

1

2

Tên chế
phẩm

Tên cơ sở
Tên cơ sở
đăng ký lưu sản xuất
hành
Công ty
- Khử mùi hôi thối, TNHH xuất Korea bio
BIO-S
diệt vi khuẩn, nấm nhập khẩu và Co.,Ltd,
Natural
mốc.
thương mại
An Đức
- Thấm hút, kết
bao dầu dùng cho
Công ty
Enretech
Enretech-1 ứng cứu, xử lý ô TNHH SOS

Australasia
nhiễm tràn dầu vào Môi trường
đất cát.
Công dụng

Số đăng
ký

01/LHCPSHMT

03/LHCPSHMT