Phân lập các chủng nấm mốc có khả năng phân giải tinh bột cao từ nước thải miến dong của làng nghề so xã cộng hòa huyện quốc oai hà nội

LỜI CẢM ƠN
Trong q trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp tôi đã nhận đƣợc sự quan
tâm giúp đỡ của nhiều tập thể và cá nhân. Nhân dịp hoàn thiện bài báo cáo khóa
luận tốt nghiệp, tơi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu nhà trƣờng, Ban lãnh
đạo Khoa Quản lý tài nguyên rừng và môi trƣờng và Trung tâm đa dạng sinh
học và quản lí rừng bền vững đã cho phép và tạo điều kiện thuận lợi để tôi thực
tập tại trƣờng, cũng nhƣ tạo điều kiện tốt nhất về mặt trang thiết bị để đợt thực
tập này đƣợc thuận lợi.
Để có đƣợc kết quả nhƣ ngày hơm nay, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc
đến ThS. Nguyễn Thị Mai Lƣơng đã giành nhiều thời gian hƣớng dẫn tận tình,
cung cấp nhiều kiến thức và tạo mọi điều kiện cho tơi trong suốt q trình thực
hiện đề tài khóa luận tốt nghiệp này.
Cuối cùng tơi xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã động viên và giúp đỡ tơi
hồn thành đề tài này.
Mặc dù tơi đã cố gắng rất nhiều xong do kiến thức còn hạn chế nên quá
trình nghiên cứu cũng nhƣ viết báo cáo khơng tránh khỏi những thiếu xót , tơi
rất mong nhận đƣợc những sự đóng góp q báu của thầy cơ để bài báo cáo
khóa luận của tơi đƣợc hồn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Đại học Lâm nghiệp, ngày 18 tháng 05 năm 2019
Sinh viên thực hiện

Vũ Việt Dũng

i


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................ i
MỤC LỤC ............................................................................................................. ii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT............................................................................ iv

DANH MỤC BẢNG ............................................................................................. v
DANH MỤC HÌNH ẢNH ................................................................................... vi
ĐẶT VẤN ĐỀ ....................................................................................................... 1
CHƢƠNG I.TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ........................................ 3
1.1.Tổng quan về làng nghề So xã Cộng Hòa, huyện Quốc Oai, TP. Hà Nội. ..... 3
1.1.1. Điều kiện tự nhiên ....................................................................................... 3
1.1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội ............................................................................ 4
1.2. Giới thiệu về cây dong riềng .......................................................................... 5
1.2.1. Nguồn gốc ................................................................................................... 5
1.2.2. Đặc điểm sinh học của cây dong riềng ....................................................... 6
1.2.3. Giá trị sử dụng ............................................................................................. 6
1.3. Quy trình sản xuất miến dong ........................................................................ 8
1.4.1. Đặc điểm nƣớc thải sản xuất miến. ............................................................. 9
1.4.2. Một số ví dụ về ơ nhiễm nƣớc thải của các làng nghề chế biến tinh bột .... 9
1.5. Tổng quan về vi sinh vật phân hủy tinh bột ................................................. 10
1.5.1. Tổng quan về tinh bột ............................................................................... 10
1.5.2. Quá trình thủy phân tinh bột ..................................................................... 11
1.5.3. Hệ enzyme tham gia vào quá trình phân hủy tinh bột .............................. 11
1.5.4. Vi sinh vật phân hủy tinh bột .................................................................... 13
MỤC TIÊU, NỘI DUNG,VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .. 15
2.1. Mục tiêu nghiên cứu. .................................................................................... 15
2.2. Nội dung nghiên cứu .................................................................................... 15
2.3. Vật liệu nghiên cứu. ..................................................................................... 15
2.3.1. Nguồn mẫu vi sinh vật .............................................................................. 15
2.3.2. Hóa chất và dụng cụ .................................................................................. 15
2.3.3. Môi trƣờng nuôi cấy .................................................................................. 16
ii


2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu .............................................................................. 16

2.4.1. Phƣơng pháp thu thập số liệu .................................................................... 16
2.4.2. Phƣơng pháp lấy mẫu,xử lí mẫu và bảo quản mẫu. ................................. 16
2.4.3. Phƣơng pháp phân tích các thơng số trong nƣớc thải ............................... 18
2.4.4. Phƣơng pháp pha loãng mẫu ..................................................................... 19
2.4.5. Phƣơng pháp phân lập các chủng nấm mốc có khả năng phân giải tinh bột
cao ....................................................................................................................... 19
2.4.6. Phƣơng pháp tuyển chọn các chủng nấm mốc có khả năng phân giải tinh
bột cao. ................................................................................................................ 19
2.4.7. Phƣơng pháp định danh các chủng nấm mốc có khả năng phân giải tinh
bột cao. ................................................................................................................ 20
2.4.8. Phƣơng pháp xử lí số liệu.......................................................................... 21
CHƢƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................... 22
3.1. Kết quả phân tích các chỉ tiêu ơ nhiễm nƣớc trong các mẫu nƣớc thải thu
thập đƣợc ............................................................................................................. 22
3.2. Kết quả phân lập nấm mốc phân giải tinh bột từ mẫu nƣớc thải ................. 24
3.3. Kết quả tuyển chọn các chủng nấm mốc có khả năng phân giải tinh bột cao.
............................................................................................................................. 26
3.4. Kết quả định danh các chủng nấm mốc có khả năng phân giải tinh bột cao
đƣợc tuyển chọn. ................................................................................................. 27
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 37

iii


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

BOD

: Biochemical Oxygen Demand

BTNMT : Bộ tài nguyên môi trƣờng
COD

: Chemical Oxygen Demand

DO

: Dissolved Oxygen

MN

: Mẫu nƣớc

MT

: Mơi trƣờng

PTN

: Phịng thí nghiệm

QCVN

: Quy chuẩn Việt Nam

TSS

: Tol Suspended Solid

TP

: Thành phố

VK

: Vi khuẩn

VSV

: Vi sinh vật

iv


DANH MỤC BẢNG
STT
1
2
3
4
5

6

7

8

Tên bảng

Trang

Bảng 1.1 : Thải lƣợng các chất ô nhiễm trong nƣớc thải

10

của một số làng nghề chế biến lƣơng thực, thực phẩm
Bảng 1.2: Một số VSV có hệ enzyme amylase

13

Bảng 2.1: Hóa chất và dụng cụ - thiết bị sử dụng trong

15

quá trình nghiên cứu
Bảng 2.2: Vị trí lấy mẫu nƣớc thải

17

Bảng 2.3: Phƣơng pháp phân tích các thông số về nƣớc

18

thải trong PTN
Bảng 3.1: Giá trị các thông số nƣớc thải sản xuất miến

22

của làng nghề So xã Cộng Hòa

Bảng 3.2: Kết quả của các chủng nấm mốc phân lập

25

đƣợc
Bảng 3.3: Đƣờng kính vịng phân giải tinh bột của các
chủng nấm mốc

v

26


DANH MỤC HÌNH ẢNH

STT

Tên hình

Trang

1

Hình 1.1: Cây và củ dong riềng

5

2

Hình 1.2: Quy trình sản xuất miến dong của làng nghề So

8

3

Hình 1.3: Q trình chuyển hóa tinh bột của vi sinh vật

11

4

Hình 1.4: Các giai đoạn quá trình thủy phân tinh bột của αamylase

12

5

Hình 1.5: Cơ chế thủy phân tinh bột

13

6

Hình 3.1: Hàm lƣợng COD trong nƣớc thải tại làng nghề So

23

7

Hình 3.2: Hàm lƣợng BOD5 trong nƣớc thải tại làng nghề So

23

8

Hình 3.3: Hàm lƣợng TSS trong nƣớc thải tại làng nghề So

24

9

Hình 3.4: Hình thái tế bào ( 40) của chủng nấm mốc F5

27

10

Hình 3.5: Trình tự gen 28S rRNA của chủng nấm mốc F5

28

11

Hình 3.6: Kết quả chi tiết của trình tự tƣơng đồng của chủng
F5 đƣợc tra cứu trên NCBI

29

12

Hình 3.7: Hình thái tế bào ( 20) của chủng nấm mốc F6

30

13

Hình 3.8: Trình tự gen 28S rRNA của chủng nấm mốc F6

31

14

Hình 3.9: Kết quả chi tiết của trình tự tƣơng đồng của chủng
F6 đƣợc tra cứu trên NCBI

vi

35


ĐẶT VẤN ĐỀ
Tinh bột dong riềng và miến dong là hai loại đặc sản đƣợc chế biến từ củ
dong riềng ở các làng nghề của vùng nông thôn Việt Nam. Hiện nay các sản
phẩm này đang có sức tiêu thụ lớn trên thị trƣờng trong nƣớc và xuất khẩu, góp
phần tích cực trong việc chuyển dịch cơ cấu kinh tế - xã hội địa phƣơng. Trong
những năm gần đây, hoạt động làng nghề đang phát triển mạnh đã giúp ngƣời
dân làng nghề xóa đói giảm nghèo, tạo cơng ăn việc làm và giải quyết lao động
dƣ thừa, giảm tệ nạn xã hội... cuộc sống kinh tế ngƣời dân ổn định và phát triển.
Bên cạnh những mặt tích cực, hoạt động sản xuất tại các làng nghề này cũng có
nhiều bất cập, đặc biệt là chất lƣợng môi trƣờng làng nghề đã và đang bị suy

thoái nghiêm trọng tác động trực tiếp tới sức khỏe ngƣời dân, gây nhiều bức xúc
cho xã hội, ảnh hƣởng không nhỏ tới sự phát triển bền vững của làng nghề và sự
phát triển của nền kinh tế đất nƣớc. Thực trạng công nghệ và thiết bị sản xuất ở
các làng nghề sản xuất tinh bột dong riềng hiện nay vẫn cịn khá thơ sơ nên sau
sản xuất khối lƣợng nƣớc thải và bã thải lớn chƣa đƣợc xử lý mà xả tồn bộ ra
cống thốt nƣớc chung rồi đổ ra lƣu vực sông, suối lân cận. Nguồn chất thải này
chứa hàm lƣợng hữu cơ cao đã và đang gây ô nhiễm nghiêm trọng tới môi
trƣờng làng nghề và vùng phụ cận, bao gồm cả môi trƣờng đất, ô nhiễm nguồn
nƣớc mặt (hàm lƣợng hữu cơ trong nƣớc thải cao: SS, BOD5, COD, TN, TP,
đặc biệt khâu lọc bột và tách bã các chỉ tiêu này vƣợt TCCP đến 200 lần), ô
nhiễm nƣớc ngầm (nồng độ NH4+, H2S, coliform cao hơn TCCP hàng trăm lần)
và cả ô nhiễm không khí (do phân hủy các chất hữu cơ trong nƣớc thải tạo ra:
SO2, NO2, H2S, NH3, CH4 và các khí có mùi hơi tanh khác). Có nhiều cơng trình
nghiên cứu về đánh giá mức độ ơ nhiễm - đặc tính chất thải và nghiên cứu lựa
chọn, áp dụng công nghệ để xử lý chất thải làng nghề. Kết quả đã thu đƣợc
những thành công đáng kể trong vấn đề cải thiện mơi trƣờng làng nghề nhƣng
cịn gặp rất nhiều khó khăn trong q trình vận hành (chi phí vận hành cao, diện
tích xây dựng và đầu tƣ ban đầu lớn, địi hỏi trình độ kỹ thuật cao, ý thức mơi
trƣờng ngƣời dân cịn thấp, thời gian mùa vụ nên tình trạng chất thải biến động
lớn...). Do đó, chất lƣợng môi trƣờng làng nghề ở nƣớc ta hiện nay vẫn là điểm
1


nóng ơ nhiễm bức xúc của xã hội. Vì thế, việc tìm quy trình xử lý thích hợp đối
với loại nƣớc thải này có ý nghĩa to lớn. Có nhiều biện pháp xử lý, tuy nhiên
biện pháp sử dụng vi sinh vật (VSV) để phân hủy cơ chất là ƣu thế hơn cả vì
chúng có ƣu điểm về kinh tế - kỹ thuật, đồng thời không sinh ra các chất độc hại
khác ảnh hƣởng tới sức khỏe con ngƣời và thân thiện với mơi trƣờng bằng cách
xử lí nƣớc thải, phế thải ngay trong quá trình chế biến để tạo ra nguồn hữu cơ có
ích khác .

Trên cơ sở đó, tơi thực hiện đề tài có tên: ”Phân lập các chủ
có khả ă

phâ

ốc

iải tinh bột cao từ ước thải miến dong của làng nghề So,

xã Cộng Hòa, huyện Quốc Oai, Hà Nội.”

2


CHƢƠNG I
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1.Tổng quan về làng nghề So xã Cộng Hòa, huyện Quốc Oai, TP. Hà Nội.
1.1.1. Điều kiện tự nhiên
a. Vị trí địa lí.
Xã Cộng Hịa nằm ở phía Đơng Nam huyện Quốc Oai, cách trung tâm
huyện 5 km và cách Thành phố Hà Nội 20 km về phía Đơng.
- Phía Đơng giáp với xã Tân Hịa.
- Phía Tây giáp với xã Đồng Quang
- Phía Bắc giáp huyện Hồi Đức
- Phía Nam giáp huyện Chƣơng Mỹ
b. Đất đai, địa hình.
Tổng diện tích đất tự nhiên: 447 ha. Trong đó:
- Đất nơng nghiệp: 306,78 ha.
+ Đất trồng lúa chiếm tỉ lệ cao: 242,57 ha.
+ Đất nuôi trồng thủy sản: 29,58 ha.

- Đất phi nông nghiệp: 76,30 ha.
- Đất ở nơng thơn: 64,39 ha. Bình qn đạt 90 m2/ ngƣời.
+ Thổ nhƣỡng của vùng chủ yếu là đất feralit, thay đổi từ nâu vàng đến
nâu đỏ vàng và đất xám bạc màu trên phù sa cổ, đất màu mỡ ít. Đất có thành
phần cơ giới nhẹ với kết cấu rời rạc, ít chất dinh dƣỡng, chua, khả năng giữ
nƣớc và phân kém. Tại các khu vực trũng giữa các đồi, gị có đất tích tụ phù sa,
có cả phù sa mới.
+ Địa hình tƣơng đối bằng phẳng, địa hình đƣợc chia thành 02 vùng gồm:
Vùng đồng và vùng bãi.., có 2 đồi 60 và 80.
c. Thời tiết, khí hậu
Làng So có chung chế độ khí hậu thời tiết chịu ảnh hƣởng của khí hậu
nhiệt đới gió mùa, có mùa đơng lạnh và khơ cịn mùa hè nóng ẩm, mƣa nhiều.
Trên quy mô sản xuất hầu hết là thủ cơng của làng nghề thì sản lƣợng sản phẩm
phụ thuộc rất nhiều vào thời tiết. Các hộ sản xuất ở đây vẫn phơi miến chủ yếu
3


dựa vào nhiệt độ tự nhiên. Nên những ngày mƣa kéo dài chỉ khoảng 2 ngày
hoặc những tháng mƣa dầm thì mọi hoạt động sản xuất miến của cả làng sẽ bị
ngƣng lại, ảnh hƣởng tới lƣợng miến đƣợc cung cấp ra ngồi thị trƣờng và chất
lƣợng mơi trƣờng. [4]
1.1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội
a. Dân số
- Số hộ: 1.935 hộ với nhân khẩu.
- Nhân khẩu: 7.650 ngƣời.
- Dân cƣ tập trung ở 6 thôn: Thôn , Thôn 2, Thôn 3, Thôn 4, Thôn 5, Thôn
6
- Lao động trong độ tuổi: 4.255 ngƣời.
- Lao động qua đào tạo: 426 ngƣời chiếm 10%.
- Số lao động chƣa qua đào tạo: 3.829 ngƣời chiếm tỷ lệ 90%.

b. Đời sống kinh tế - xã hội
Nhìn chung nền kinh tế của xã trong những năm qua đang phát triển theo
chiều hƣớng thuận lợi và đúng hƣớng. Hệ thống cơ sở hạ tầng kinh tế - xã hội
nhƣ: điện, đƣờng, trƣờng, trạm, thủy lợi, bƣu chính viễn thơng… đƣợc đầu tƣ
tập trung theo hƣớng đồng bộ, kiên cố và hiện đại. Tiềm lực kinh tế của xã đƣợc
tăng lên đáng kể và môi trƣờng đầu tƣ ngày càng đƣợc cải thiện và hiệu quả.
Thu nhập ngƣời dân tăng lên đáng kể.
Trong cơ sơ cơ cấu kinh tế, tỉ lệ công nghiệp, thƣơng mại và dịch vụ đã
có nhiều chuyển hƣớng tăng nhanh. Quá trình thực hiện phấn đấu giá trị sản xuất
hàng hóa giảm dần theo hƣớng nông lâm nghiệp và tăng tỉ trọng công nghiệp và
dịch vụ.
Trong sản xuất nông nghiệp đã có bƣớc đột phá trong chăn ni, xuất hiện
nhiều mơ hình theo hƣớng trang trại, sản phẩm chăn ni mang tính hàng hóa
góp phần nâng cao thu nhập của ngƣời dân trong xã. [4]

4


1.2. Giới thiệu về cây dong riềng
1.2.1. Nguồn gốc

Hình 1.1: Cây dong riềng
Dong riềng (Canna edulis Ker ) có nguồn gốc phát sinh ở Peru, Nam Mỹ.
Ngày nay dong riềng đƣợc trồng rộng rãi ở nhiều nƣớc nhiệt đới và á nhiệt đới
trên thế giới. Nam Mỹ là trung tâm đa dạng của dong riềng nhƣng châu Á, Úc và
châu Phi là những nơi trồng và sử dụng dong riềng nhiều nhất.
Dong riềng đƣợc nhập vào Việt Nam đầu thế kỉ 19. Từ năm 1986 do nhu
cầu sản xuất miến từ bột dong riềng ngày càng tăng đã đi kèm với việc mở rộng
diện tích trồng lồi cây này. Hiện nay, tuy diện tích trồng có thể đã giảm đi chút
ít nhƣng có thể khẳng định dong riềng lấy củ và dong riềng cảnh vẫn đƣợc trồng

phổ biến khắp cả nƣớc, từ vùng đồng bằng trung du đến các vùng núi cao nhƣ
Sapa, Bắc Hà (tỉnh Lào Cai), Phó Bảng, (tỉnh Hà Giang), tỉnh Tuyên
Quang,…[13]

5


1.2.2. Đặc điểm sinh học của cây dong riềng
Dong riềng là cây rễ củ, giàu tinh bột thuộc bộ Scitaminales, họ
Cannaceae. Dong riềng có tên địa phƣơng là khoai chuối tây, củ đót,… Dong
riềng có thân khí sinh cao trung bình từ 1,2 – 1,5 m, có màu xanh xen tím, thân
ngầm phình to thành củ có dạng giống củ riềng nhƣng to hơn. Lá hình thn dài,
to, mọc cách thành hai dãy, phiến lá hình bầu dục, nhọn đầu, có gân giữa to,
cuống là dạng bẹ ơm lấy nhau, mặt trên màu xanh lục, mặt dƣới màu tía, dài 50
cm, rộng 25 – 30 cm. Hoa dong riềng xếp thành cụm. Cụm hoa dạng chùm ở
ngọn cây. Cụm hoa đƣợc bao bởi một mo chung nhƣ hoa chuối. Quả của cây
dong riềng thuộc dạng quả nang, hình trứng ngƣợc, kích thƣớc khoảng 3 cm,
trên quả nang có nhiều gai mềm. Hạt của dong riềng có màu đen, hình trịn, có
đƣờng kính khoảng 3,5 – 5 mm.[13]
Phần có giá trị chính của dong riềng là thân củ, ngồi ra có thể là thân, lá.
Trong củ tƣơi nƣớc chiếm 72% và hydratcacbon chiếm 24,2% (trong đó tinh bột
chiếm 70,9%), củ dong riềng chứa 0,9 – 10% protein, 0,30% chất béo, xơ thơ
1,3% và các khống chất chiếm 1,4%.
1.2.3. Giá trị sử dụng
Dong riềng là cây tăng thu nhập cho nông dân tại một số vùng sinh thái
đặc thù nhƣ nơi đất khơ hạn, đất dốc, khí hậu lạnh.
Từ củ dong riềng, thơng qua q trình chế biến, thu đƣợc tinh bột dong
riềng. Bã thải dong riềng sau khi sản xuất tinh bột đƣợc tận dụng để làm thức ăn
chăn nuôi gia súc. Những bã thải còn lại trực tiếp đƣợc đổ ra hệ thống thốt
nƣớc rãnh, mƣơng, sơng, hồ.

Có 2 loại tinh bột dong riềng là tinh bột khô và tinh bột ƣớt. Hiện nay,
miến đƣợc sản xuất chủ yếu từ tinh bột dong riềng ƣớt. Tinh bột dong riềng ƣớt
đƣợc bảo quản kín trong bao hoặc trong hầm kín và để sử dụng làm miến cả
năm.
Từ tinh bột ƣớt, đem phơi nắng hoặc sấy khô sẽ thu đƣợc tinh bột dong
riềng khơ, có thể bảo quản đƣợc trong thời gian dài. Tinh bột dong riềng là loại

6


có kích thƣớc hạt lớn, vì vậy nó lắng rất nhanh. Nhờ đó mà tinh bột dong riềng
đƣợc sử dụng làm miến và các sản phẩm khác.
Củ dong riềng có nhiều công dụng: Luộc để ngƣời ăn, làm bột, nấu rƣợu.
Bột dong riềng dễ tiêu hóa vì thế là nguồn thức ăn rất tốt cho trẻ nhỏ và ngƣời
ốm. Bột dong riềng có thể dùng làm hạt trân châu, bánh đa, bánh mì, bánh bao,
mì sợi, kẹo và thức ăn chăn ni. Đối với miền núi, những nơi khó khăn, dong
riềng cũng là cây có thể đảm bảo an ninh lƣơng thực. Trồng dong riềng để chế
biến thành bột cho hiệu quả kinh tế lợi gấp 2 – 3 lần trồng lúa trong điều kiện
khó khăn.
Trong thân cây dong riềng có sợi màu trắng, có thể đƣợc sử dụng để chế
biến thành sợi dệt thành các loại bao bì nhỏ. Khi ép thân cây để lấy sợi, ta đƣợc
nƣớc thanh ngọt (có đƣờng glucoza) dùng làm nguyên liệu pha chế huyết thanh
ngọt hoặc chế biến thành nƣớc ngọt.
Củ dong riềng có thể dùng làm thức ăn chăn ni. Cả củ, thân, lá đều
dùng đƣợc vào mục đích này. Nếu dùng củ thì nên thái nhỏ, nấu chín cho lợn ăn
rất tốt. Bã bột dong riềng cũng có thể đem phơi khô làm thức ăn chăn nuôi dự
trữ. Khi cho lợn ăn thì đổ nƣớc nấu chín, trộn thêm với các loại rau khác. Những
vùng có truyền thống trồng dong riềng chế biến thành bột thì bã có thể dùng để
nấu rƣợu. Nấu rƣợu xong có thể dùng bã rƣợu (hèm) cho lợn ăn cũng chóng lớn.
Bã thải của chế biến tinh bột cũng có thể ủ làm phân bón cho cây trồng.

Ngồi ra, hoa dong riềng có màu sặc sỡ, bộ lá đẹp nên cũng có thể sử
dụng dong riềng làm cây cảnh trong vƣờn nhà. Hoa cũng có thể dùng để chữa
chảy máu bên ngoài.[6]

7


1.3. Quy trình sản xu t miến dong

Nƣớc

Hóa chất

Nƣớc

Tinh bột

Nƣớc thải

Ngâm

Nƣớc thải

Hồ hóa
Nƣớc thải
Tráng bánh

Phơi

Thái sợi

Phơi

Đóng gói
Hình 1.2: Quy trình sản xu t miến từ tinh bột dong riềng
 Thuyết minh quy trình:
Tinh bột dong ban đầu đƣợc cho vào bể khuấy đều lên sau đó để lắng
khoảng vài giờ đồng hồ và loại bỏ nƣớc. Sau đó thêm nƣớc và đánh đều lên để
lọc cát, bụi bẩn. Tinh bột đƣợc lọc cát, bụi bẩn chuyển qua bể khử chua, ở giai
đoạn này tinh bột đƣợc trộn với nƣớc đánh đều lên sau đó để lắng rồi loại bỏ
phần nƣớc đi, giai đoạn này đƣợc lặp lại vài lần cho tới nƣớc ngâm trong và hết
mùi. Sau đó một phần bột đƣợc ngâm với nƣớc sôi đƣợc gọi là bột chín, bột chín
đem hịa với bột đã lọc theo tỷ lệ 1/10 tạo nên một hỗn hợp bột. Tiếp đó bột
8


đƣợc tráng thành bánh hấp chín rồi đem phơi. Sau khi khô, bánh đƣợc đƣa qua
máy cán thành sợi, đem phơi khô rồi xuất cho khách. [15]
1.4. Đặc điểm của nƣớc thải sản xuất miến và một số ví dụ về ô nhiễm nƣớc
thải của các làng nghề chế biến tinh bột khác.
1.4.1. Đặc điể

ước thải sản xu t miến.

Trong quy trình sản xuất miến, nƣớc thải phát sinh trong các công đoạn:
- Ngâm bột, đánh bột, khử chua, lọc cát: Tinh bột ƣớt đƣợc đƣa vào bể
chứa thêm nƣớc đánh đều lên rồi lọc cát qua màng lọc vào bể lắng tầm 5 – 6 giờ
sau đó loại bỏ phần nƣớc nhằm nhiệm vụ khử chua, cứ tiếp tục thêm nƣớc và
lắng cho tới khi nƣớc trong và hết mùi chua thì dừng lại.
 Đặc tính nƣớc thải: Nƣớc thải giàu dinh dƣỡng, VSV, COD, BOD, TSS

- Tráng miến, ngâm bánh miến trƣớc khi cắt sợi: Tinh bột sau khi đƣợc
lắng và khử chua sẽ đƣợc thêm nƣớc đánh đều lên sau đó thêm một phần tinh
bột đƣợc nấu chin, khi đó tinh bột sẽ khơng lắng nữa và tiến hành tráng, khi
tráng hơi nƣớc từ nồi hơi đƣợc dùng để làm chin tinh bột và nƣớc lạnh đƣợc
thêm vào làm nguội để tách bánh miến khỏi máy tráng rồi đem đi phơi. Khi đã
khô các bánh miến đƣợc cắt ra và ngâm nƣớc rồi tiến hành cắt nhỏ thành các sợi
miến rồi đem đi phơi lần nữa.
- Nƣớc thải cơng đoạn rửa máy móc: do trong q trình sản xuất bột
dong còn bám vào máy rơi vãi ra ngồi sẽ theo dịng nƣớc chảy ra hệ thống
cống rãnh.
 Đặc tính nƣớc thải: giàu chất hữu cơ (BOD, COD), TSS cao [1]
1.4.2. Một số ví dụ về ơ nhiễ

ước thải của các làng nghề chế biến tinh bột

Nƣớc thải của q trình sản xuất tinh bột từ sắn có hàm lƣợng ô nhiễm rất
cao (COD = 13.300 – 20.000 mg/l, BOD =5.500 – 14.750 mg/l) [2]. Theo nhiều
khảo sát, nƣớc thải sản xuất bún của làng nghề Phú Đô với giá trị COD trung
bình là 3076,3 mg/l ( vƣợt tiêu chuẩn cho phép hơn 40 lần); NH4+ là 28,89 mg/l
(vƣợt tiêu chuẩn cho phép xấp xỉ 2 lần) [14]
Phần lớn nƣớc thải tại các làng nghề đều thải thẳng ra ngồi khơng qua bất kì
khâu xử lí nào làm cho nguồn nƣớc nhuộm màu đen ngòm và bốc mùi hôi thối.
9


Bảng 1.1 : Thải lƣợng các chất ô nhiễm trong nƣớc thải của một số làng
nghề chế biến lƣơng thực, thực phẩm [3]
Làng nghề

Sản phẩm

( Tấn/ năm)

COD

BOD5

SS

Bún Phú Đô

10.200

7.690

5.314

9,38

Bún Vũ Hội

3.100

2.262

15,3

2,76

4380

1.508

10,42

1,84

52.000

13.050

934,4

2,133

Bún bánh
Ninh Hồng
Tinh bột
Dƣơng Liễu

1.5. Tổng quan về vi sinh vật phân hủy tinh bột
1.5.1. Tổng quan về tinh bột
Tinh bột là chất dự trữ chủ yếu trong thực vật, đặc biệt là trong những cây
có củ. Trong tế bào thực vật, tinh bột tồn tại ở dạng các hạt tinh bột. Các lồi
thực vật khác nhau thì các hạt tinh bột có kích thƣớc và hình dạng khác nhau,
đồng thời tính chất vật lý và hóa học cũng khác nhau.
Tinh bột là một polysaccharide chứa hỗn hợp amylose và amylopectin.
Trong tinh bột tỷ lệ amylose thƣờng chiếm 25% còn amylopectin chiếm 75%.
Tỷ lệ này thay đổi tùy theo từng loại thực vật. Cả amylose và amylopectin đều
đƣợc cấu tạo phân tử đơn phân là D-glucose. Amylose tan đƣợc trong nƣớc
nóng, cịn amylopectin khơng tan đƣợc trong nƣớc nóng mà tạo thành các thể

keo.
Amylose có trọng lƣợng phân tử từ 50.000 đến 160.000 Dallton, đƣợc cấu
tạo từ 200 – 1000 phân tử D-glucose, liên kết với nhau bằng liên kết α-1,4
glucoside tạo thành một mạch xoắn dài không phân nhánh. Amylose chứa
0.03% photpho và bắt màu xanh với Iot, khi bị đun nóng màu xanh này nhanh
chóng biến mất.[16]

10


1.5.2. Quá trình thủy phân tinh bột
Tinh bột bị phân hủy bởi enzyme amylase. Sản phẩm của quá trình phân
hủy tinh bột gồm đƣờng glucose, đƣờng maltose, dextrin,…Một phần các đƣờng
này sẽ tan trong nƣớc, một phần đi vào tế bào vi sinh vật và tham gia các quá
trình chuyển hóa khác trong tế bào.

Hình 1.3: Q trình chuyển hóa tinh bột của vi sinh vật
( Nguồn: Nguyễn Đức Lượng (2003))
Glucose đi vào trong tế bào sinh vật, chúng sẽ đi theo 2 hƣớng chuyển
hóa cơ bản. Hƣớng thứ nhất, vi sinh vật dùng gluose nhƣ nguồn vật liệu xây
dựng tế bào. Từ glucose tế bào vi sinh vật sẽ tạo ra các polysaccharide của tế
bào ( protein, lipid trung tính, acid nuleic, photpholipid). Hƣớng thứ hai, ngồi
sự tham gia vào quá trình tổng hợp vật chất của tế bào thì vi sinh vật cịn thực
hiện các q trình hơ hấp hiếu khí giải phóng tồn bộ năng lƣợng có trong
glucose. Trong hơ hấp yếm khí, năng lƣợng khơng đƣợc giải phóng hết mà
chúng đƣợc giữ lại trong các sản phẩm trung gian.[8]
1.5.3. Hệ enzyme tham gia vào quá trình phân hủy tinh bột
Các vi sinh vật tham gia quá trình thủy phân tinh bột thừa có khả năng
sinh tổng hợp enzyme amylase ngoại bào, các enzyme này đƣợc chia ra làm 4
nhóm:

11


Enzyme α-amylase (α-1,4 glucan-4-glucanohydrolase): có khả năng tác
động vào bất kỳ liên kết 1,4-glucoside nào trong phân tử tinh bột, do đó αamylase cịn đƣợc gọi chung là endoamylase. Dƣới tác động của α-amylase,
phân tử tinh bột đƣợc cắt thành nhiều đoạn ngắn gọi là sự dịch hóa tinh bột, tạo
ra dextrin có phân tử lƣợng thấp và một lƣợng nhỏ maltose.
Tinh bột
Dextrin

dextrin phân tử lƣợng thấp
tetra và
di-monosaccharide
trimaltose
aligosaccharide
polyglucose
maltotriose
maltotetrose

Amylase
Mantose

Hì h 1.4: Các iai đoạn quá trình thủy phân tinh bột của α-amylase [17]
Enzyme β-amylase (α-1,4 glucan-maltohydrolase): có khả năng cắt đứt
liên kết 1,4 glucoside ở cuối phân tử tinh bột, bởi thế còn gọi: là exoamylase, tạo
ra sản phẩm là maltose và β-limit dextrin (chiếm khoảng 40-45%)
Tinh bột β-amylase maltose (54-58%) + β-dextrin (42-46%)
R-enzyme (α-1,6-glycosiadse) có khả năng cắt đứt liên kết 1,6 glucoside
tại những chỗ phân nhánh của amylopectin.
Amyloseglyosidase

phân

giải

tinh

bột

thành

glucose

và

các

oligosaccharide, enzyme này có khả năng phân cách cả hai loại liên kết 1,4
glucosice và 1,6 glucoside

Hì h 1.5: Cơ chế thủy phân tinh bột [12]
(Nguồn: Nguyễn Tiến Thắng (2008), Giáo trình công nghệ enzyme).
12


Ngồi amylase, trong thực tế cịn có sự hiện diện của các enzyme khác
thủy phân tinh bột và đƣờng oligo nhƣ dextranase, glycosidase, β-glucosidase ,
lactase. Tuy nhiên hệ enzyme amylase thƣờng đƣợc quan tâm và sử dụng phổ
biến hơn
1.5.4. Vi sinh vật phân hủy tinh bột

Các VSV có khả năng phân hủy tinh bột khi chúng có hệ enzyme
amylase.VSV tạo amylase đƣợc dùng nhiều hơn cả là nấm men, nấm mốc, VK
cịn xạ khuẩn thì ít hơn. Một số VSV có hệ enzyme amylase đƣợc trình bày ở
bảng sau.
Bảng 1.2: Một số VSV có hệ enzyme amylase [7]
STT

Vi sinh vật

Hệ enzyme
α-amylase

1

β-amylase

Asp. Awamori

glucoamylase
2

α-amylase

Asp.niger

glucoamylase
α-amylase

3

β-amylase

Asp.usami

glucoamylase
β-amylase

4

Asp.oryae

5

Bacillus.spp

6

Endomyces.spp

glucoamylase

7

Phizopus delemar

glucoamylase

glucoamylase
α-amylase
β-amylase

( Nguồn: Nguyễn Đức Lượng, Công nghệ vi sinh tập 2- VSV học công nghiệp)
1.6. Các nghiên cứu về VSV phân hủy tinh bột
Trong nƣớc đã có nhiều cơng trình khoa học nghiên cứu sử dụng VSV
phân giải tinh bột nhƣ:

13


Tác giả Phạm Ngọc Lan và Huỳnh Ngọc Thành (2012) đã thực hiện đề tài
“Nghiên cứu nấm mốc có khả năng phân giải tinh bột phân lập từ ao nuôi tôm ở
Đầm Sam- Chuồn, Thừa Thiên Huế”. Kết quả nghiên cứu cho thấy số lƣợng
nấm mốc trong các mẫu bùn ao nuôi tôm khá cao, từ 0,54
CFU/g, ngoại trừ mẫu bùn ao đất PA1 với 12,65

106 đến 2,45

106

106 CFU/g. Phân lập đƣợc 53

chủng nấm mốc có khả năng phân giải tinh bột và chọn đƣợc hai chủng MA20
và M102 có hoạt tính amylase mạnh. Trong mơi trƣờng Czapeck dịch thể với
nguồn carbon là tinh bột, nuôi cấy lắc sau 96 giờ.
- Chủng MA20 thể hiện hoạt tính amylase mạnh nhất trong môi trƣờng
với nguồn nitrogen là NaNO3 pH 6,5 và tích lũy sinh khối lớn nhất với nguồn
nitrogen là gelatine
-

Chủng M102 thể hiện hoạt tính mạnh amylase mạnh nhất trong mơi

trƣờng với nguồn nitrogen là KNO2, pH 5,5 và tích lũy sinh khối lớn nhất với
nguồn nitrogen là NaNO3. [7].
Một nghiên cứu khác của tác giả Nguyễn Hữu Hiệp và Nguyễn Thị Hải
Lý (2012) đã nghiên cứu “Phân lập các dịng vi khuẩn có khả năng phân hủy
tinh bột từ nước thải tại làng nghề sản xuất bột gạo tại thị xã Sa Đéc, tỉnh Đồng
Tháp”. Kết quả phân lập đƣợc 23 dòng vi khuẩn từ nƣớc thải làng nghề này.
Các dịng vi khuẩn có hoạt tính enzyme amylase khá cao từ 72,44 U/ml đến
910,89 U/ml. Các dòng 935 và và VD2 có khả năng xử lý nƣớc thải đến 97% sau
24 giờ [5].

14


CHƢƠNG II
MỤC TIÊU, NỘI DUNG,VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Mục tiêu nghiên cứu.
2.1.1. Mục tiêu chung.
- Cung cấp cơ sở khoa học cho các nghiên cứu nhằm xử lí nƣớc thải miến
dong chứa nhiều chất hữu cơ.
2.1.2. Mục tiêu cụ thể.
- Phân lập và tuyển chọn đƣợc các chủng vi khuẩn có khả năng phân giải
tinh bột cao.
2.2. Nội dung nghiên cứu
- Khảo sát đặc tính nƣớc thải của khu vực nghiên cứu
- Phân lập chủng nấm mốc có khả năng phân giải tinh bột từ nƣớc thải của
khu vực nghiên cứu
- Tuyển chọn các chủng nấm mốc có khả năng phân giải tinh bột cao từ
nƣớc thải của khu vực nghiên cứu
- Định danh các chủng nấm mốc đã tuyển chọn

2.3. Vật liệu nghiên cứu.
2.3.1. Nguồn mẫu vi sinh vật
Các chủng nấm mốc đƣợc phân lập từ các mẫu nƣớc thải thu thập đƣợc tại
làng nghề So, xã Cộng Hịa
2.3.2. Hóa ch t và dụng cụ
Các hóa chất và dụng cụ đƣợc sử dụng trong nghiên cứu đƣợc trình bày
trong bảng 2.1:
Bảng 2.1: Hóa ch t và dụng cụ - thiết bị sử dụng trong quá trình nghiên cứu
Glucose, Saccharose, K2HPO4, KCl, Agar
Hóa chất

MgSO4.7H2O, FeSO4.7H2O, NaNO3, Dung dịch
lugol…
Que cấy móc, que cấy nhọn, tủ sấy, máy ni cấy

Dụng cụ - Thiết bị

vô trùng, đèn cồn, đũa thủy tinh, đĩa pettri, ống
nghiệm, bình tam giác 500 ml, cân điện tử…
15


2.3.3. Môi trường nuôi c y
 Sử dụng môi trƣờng PDA để phân lập nấm mốc trong mẫu nƣớc thải:
- Khoai tây: 200 g
- Thạch agar: 18 g
- Đƣờng glucose: 20 g
- Nƣớc cất: 1000 ml
 Sử dụng môi trƣờng Czapeck để thử hoạt tính phân giải tinh bột của nấm
mốc (18):

- Saccharose : 3 g
- NaNO3 : 3 g
- K2HPO4: 1 g
- MgSO4.7H2O: 0,5 g
- FeSO4.7H2O: 0,1 g
- KCl: 0,5 g
- Nƣớc cất: 1000 ml
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.4.1. Phươ

pháp thu thập số liệu

Thu thập các tài liệu, số liệu có liên quan đến nội dung nghiên cứu.
- Các thông tin về điều kiện tự nhiên , kinh tế, xã hội, thực trạng làng
nghề,…đƣợc thu thập tại làng So, xã Cộng Hòa,huyện Quốc Oai, TP.Hà
Nội từ sách, báo, Internet,UBND xã…
- Các tài liệu liên quan đến khả năng phân giải tinh bột của các chủng nấm
mốc đƣợc thu thập từ sách, các bài báo khoa học, báo cáo chuyên đề,…
2.4.2. Phươ

pháp l y mẫu,xử lí mẫu và bảo quản mẫu.

Số lƣợng và vị trí các mẫu nƣớc thải thu thập đƣợc mô tả nhƣ trong bảng
2.2

16


Bảng 2.2: Vị trí l y mẫu ước thải
STT

Kí hiệu mẫu nƣớc

1

MN1

2

MN2

Mẫu nƣớc thải đƣợc lấy từ Máng Bảy

3

MN3

Mẫu nƣớc thải đƣợc lấy từ sơng Tiêu

Mơ tả vị trí lấy mẫu
Mẫu nƣớc thải lấy trực tiếp tại cống nhà ông
Cấn Văn Toàn

 Địa điểm lấy mẫu: đến trực tiếp khu vực nghiên cứu lấy mẫu nƣớc thải tại
cống của các hộ sản xuất, mƣơng, sông.
 Nguyên tắc lấy mẫu: Để kết quả phân tích đạt kết quả chính xác cao, việc
lấy mẫu cần đảm bảo nguyên tắc:
-

Các mẫu đƣợc lấy phải có tính đại diện cao.

-

Dụng cụ lấy mẫu và đựng mẫu phải sạch và phải áp dụng các biện pháp

cần thiết để tránh nhiễm bẩn, đảm bảo QA/QC.
 Dụng cụ lấy mẫu bao gồm: gậy dài khoảng 2 m, chai nƣớc khống thể
tích 500 ml, băng dính, giấy bút, gang tay.
 Phƣơng pháp lấy mẫu: (TCVN 6663-1:2011) [10]
- Trƣớc khi lấy mẫu cần chuẩn bị các dụng cụ cần thiết để tránh gây mất
thời gian.
- Đeo gang tay cẩn thận, lấy chính mẫu nƣớc cần phân tích tráng qua chai 1
lần. Sau đó lấy nƣớc đầy vào chai hoặc dùng gậy để múc nƣớc ở những vị trí xa,
khó lấy mẫu. Đậy nắp chai và dung bút ghi kí hiệu mẫu và các thông tin cần
thiết về thời gian, vị trí lấy mẫu lên từng chai. Các chai đựng mẫu đƣợc để vào
thùng xốp và vận chuyển về phòng thí nghiệm để bảo quản và phân tích.

17


2.4.3. Phươ

pháp phâ tích các thơng số tro

Bảng 2.3: Phươ
STT
1

Thơng
số

pH

pháp phâ tích các thơ
Phƣơng pháp

ước thải
số về ước thải trong PTN
TCVN

Đo nhanh bằng máy đo pH
TCVN 6491: 1999
Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN

COD
2

( nhu
cầu oxy

Chuẩn độ bằng muối Morh

6491:1999 (ISO 6060 : 1989) về
chất lượng nước - xác định nhu cầu
oxy hố học do Bộ Khoa học Cơng

hóa học)

nghệ và Mơi trường ban hành
TCVN 6001-1: 2008
Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6001-

BOD5
3

(nhu cầu Phƣơng

pháp

Winkler

oxy sinh APHA-5210B

1:2008 (ISO 5815-1 : 2003) về Chất
lƣợng nƣớc - Xác định nhu cầu oxy
sinh hoá sau n ngày (BODn) - Phần

hóa)

1: Phƣơng pháp pha lỗng và cấy có
bổ sung allylthiourea
TCVN 7324 (ISO 5813)

DO

Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN

(hàm
4

lƣợng

Đo nhanh bằng máy đo DO

oxy hòa

7324:2004 (ISO 5813:1983) về chất
lƣợng nƣớc - Xác định oxy hoà tan Phƣơng pháp iod do Bộ trƣởng Bộ

tan)

Khoa học và Công nghệ ban hành
TCVN 6202:2008
Tiêu chuẩn quốc gia TCVN

Tổng
5

phốt

6202:2008 (ISO 6878 : 2004) về

Phƣơng pháp so màu

Chất lƣợng nƣớc - Xác định

pho

phospho - Phƣơng pháp đo phổ
dùng amoni molipdat
18

TCVN 9936:2013
Tiêu chuẩn quốc gia TCVN
6

Phƣơng pháp khối lƣợng

TSS

9936:2013 (ISO 3188:1978) về Tinh
bột và sản phẩm tinh bột – Xác định
hàm lƣợng nitơ bằng phƣơng pháp
Kjeldahl – Phƣơng pháp chuẩn độ

2.4.4. Phươ

pháp pha loã

ẫu

Dùng nƣớc cất để pha loãng mẫu nƣớc thải. Cách pha loãng nhƣ sau: Lấy
0,5 ml mẫu nƣớc thải cho vào ống nghiệm thứ nhất và bổ sung thêm 4,5 ml
nƣớc cất trên sẽ đƣợc dung dịch nƣớc thải có nồng độ 10-1. Sau đó lại lấy 0,5 ml
dung dịch từ ống nghiệm thứ nhất sang ống nghiệm thứ 2, bổ sung thêm 4,5 ml
nƣớc cất, khi đó đƣợc dung dịch nƣớc thải có nồng độ 10-2. Cứ tiếp tục nhƣ vậy,
thu đƣợc nƣớc thải với nồng độ pha loãng từ 10-3 đến 10-4.[11]
2.4.5. Phươ

pháp phâ lập các chủng n m mốc có khả ă

phâ

iải tinh

bột cao
 Chuẩn bị môi trƣờng và dụng cụ:
Môi trƣờng phân lập đƣợc đem hấp khử trùng trong nồi hấp khử trùng
thời gian 15 phút, nhiệt độ 121

và áp suất 1 atm.

Môi trƣờng sau khi đƣợc hấp khử trùng ta tiến hành phân phối ra các đĩa
pettri. Hút 0,5 ml dung dịch nƣớc thải ở mỗi nồng độ đã đƣợc pha loãng ở trên
(cách pha lỗng đã trình bày ở mục 2.4.4) cấy vơ trùng và trải đều trên đĩa pettri
đã có sẵn mơi trƣờng phân lập thích hợp. Các đĩa đã đƣợc cấy đƣợc nuôi trong
tủ ấm 37

từ 2 – 3 ngày. [7]

2.4.6. Phươ

pháp tuyển chọn các chủng n m mốc có khả ă

phâ

iải

tinh bột cao.
Khi các chủng nấm mốc đã mọc thuần ta tiến hành cấy các chủng nấm

mốc phân lập đƣợc lên các đĩa pettri chứa môi trƣờng PDA khác để thử hoạt tính
phân giải tinh bột của các chủng này. Sau 24 giờ, khi thấy các chủng nấm mốc
đã mọc trên đĩa pettri, ta trực tiếp nhỏ dung dịch thuốc thử lugol lên các khuẩn
lạc sau đó quan sát. Các chủng có khả năng phân hủy tinh bột sẽ xuất hiện vòng
19