ĐỒN THANH NIÊN CỘNG SẢN HỒ CHÍ MINH
BAN CHẤP HÀNH TP. HỒ CHÍ MINH
----------------------

CƠNG TRÌNH DỰ THI
GIẢI THƯỞNG SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC EURÉKA
LẦN THỨ XIV NĂM 2012

TÊN CÔNG TRÌNH:

LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU:
CHUN NGÀNH

Mã số cơng trình : …………………………….
(Phần này do BTC cấp thành ghi)

2012


i

MỤC LỤC
Tóm tắc………………………………………………………………………………......1
1. Đặt vấn đề .......................................................................................................................... 2
2. Tổng quan tài liệu .............................................................................................................. 2
2.1. Phụ phế phẩm giàu xơ................................................................................................ 2
2.2. Thực trạng về mụn dừa .............................................................................................. 3
2.2.1. Tình hình sản xuất và phát sinh mụn dừa ........................................................ 3
2.2.2. Thành phần hóa học........................................................................................ 5
2.2.3. Tính chất vật lý của mụn dừa .......................................................................... 7
2.2.4. Ứng dụng mụn dừa ......................................................................................... 8

2.3. Tình hình nghiên cứu ứng dụng mụn dừa ................................................................. 8
2.3.1. Việt Nam ......................................................................................................... 8
2.3.2. Trên thế giới ................................................................................................... 9
2.4. Quá trình phân hủy phụ phế phẩm giàu xơ ............................................................... 12
2.4.1. Quá trình phân hủy cellulose .......................................................................... 15
2.4.2. Quá trình phân hủy lignin ............................................................................... 16
2.4.3. Quá trình phân hủy tannin .............................................................................. 18
2.5. Compost và quá trình ủ compost ................................................................................ 20
2.5.1. Định nghĩa compost ........................................................................................ 20
2.5.2. Động học quá trình ủ compost ........................................................................ 20
3. Mục tiêu phương pháp ...................................................................................................... 23
3.1. Mục đích ..................................................................................................................... 23
3.2. Mục tiêu...................................................................................................................... 24
3.3. Giải pháp thực hiện .................................................................................................... 26
3.4. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................................... 26
3.5. Ý nghĩa đề tài.............................................................................................................. 26
3.6. Vật liệu phương pháp nghiên cứu .............................................................................. 27
3.6.1. Vật liệu ........................................................................................................... 27
3.6.2. Phương pháp thí nghiệm ................................................................................. 27
4. Kết quả và thảo luận ........................................................................................................ 30
4.1. Phân lập vi nấm phân hủy cellulose .......................................................................... 30
4.1.1. Khảo sát hình thái vi nấm .................................................................................. 30


ii

4.1.2. Khảo sát hoạt tính enzyme cellulose từ đó chọn lọc chủng vi nấm có hoạt tính
cellulose cao ..................................................................................................... 31
4.2. Phân lập vi nấm phân hủy tannin từ mụn dừa......................................................... 34
4.2.1. Hình thái vi nấm phân hủy tannin...................................................................... 34

4.2.2. Khảo sát hoạt tính enzyme tannase từ đó chọn lọc chủng vi nấm có hoạt tính
tannase cao ....................................................................................................... 35
4.3. Khảo sát khả năng kết hợp phân tử cellulose và tannin của các chủng vi nấm trên môi
trường ủ compost......................................................................................................... 36
4.3.1. Khả năng sinh enzyme ngoại bào phân hủy cellulose và tannin trên đĩa thạch ... 36
4.3.2. Khảo sát khả năng kết hợp phân hủy cellulose và tannin của vi nấm trên mẫu ủ
compost mụn dừa .............................................................................................. 40
4.4. Khảo sát khả năng ứng dụng compost ủ từ các chủng vi nấm trong thực tế trồng cây
..................................................................................................................................... 52
5. Kết luận kiến nghị ...................................................................................................... 54
5.1. Kết luận ..................................................................................................................... 54
5.2. Kiến nghị .................................................................................................................... 55


iii

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1 : Tổng sản lượng dừa chỉ xơ dừa và mụn dừa (Arancon. R, 2008) ............... 4
Bảng 2.2 : Các quốc gia trồng dừa và sản xuất chỉ xơ dừa ở châu Á, Thái Bình Dương
(Arancon. R, 2008) ..................................................................................................... 5
Bảng 2.3: Thành phần hóa học mụn dừa...................................................................... 6
Bảng 2.4 : Giá trị dinh dưỡng của mụn dừa trước và sau khi ủ compost ................... 7
Bảng 2.5 : Tính chất vật lí mụn dừa............................................................................. 8
Bảng 2.6 : Cơng nghệ xử lí mụn dừa Ấn Độ ................................................................ 9
Bảng 2.7: Những vi sinh vật tổng hơp enzyme cellulase .......................................... 13
Bảng 2.8: Vi nấm phân giải tannin ............................................................................ 15
Bảng 2.9: Phân loại enzyme cellulase ........................................................................ 16
Bảng 2.10 : Các enzyme phân hủy lignin và các phản ứng chủ yếu ....................... 18
Bảng 3.1: Bố trí thí nghiệm ủ mụn dừa...................................................................... 29
Bảng 4.1: Các chủng vi nấm phân hủy cellulose được phân lập ................................. 30

Bảng 4.2. Các chủng vi nấm phân hủy tannin được phân lập ..................................... 34
Bảng 4.3 : Bố trí thí nghiệm ủ mụn dừa ..................................................................... 35
Bảng 4.4 : Kết quả đo đường kính vịng phân giải CMC ........................................... 37
Bảng 4.5 : Đường kính vịng phân giải tannic acid theo thời gian (đơn vị mm).......... 40
Bảng 4.6 : Đường kính vịng phân giải CMC ............................................................ 42
Bảng 4.7 : Hoạt tính CMCase (U/g ck)..................................................................... 43
Bảng 4.8 : Phân tích hoạt tính FPase ........................................................................ 44
Bảng 4.9 : Kết quả độ giảm khối lượng theo thời gian ủ ............................................ 46


iv

Bảng 4.10 : Kết quả đường kính vịng phân giải tannic acid ...................................... 48
Bảng 4.11: Hoạt tính tannase trong mẫu ủ theo thời gian (U/g ck) ............................. 50
Bảng 4.12 : Tỉ lệ giảm tannin trong quá trình ủ (%).................................................. 52
Bảng 4.13: Tỉ lệ nảy mầm hạt bắp gieo trên mẫu ủ mụn dừa và trạng thái phát triển của
cây ............................................................................................................................. 54


v

DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1 : Cấu trúc phụ phế phầm giàu xơ ................................................................. 3
Hình 2.2: a) Trái dừa, b) Chỉ xơ dừa, c) Mụn dừa........................................................ 4
Hình 2.3 : Ủ phân compost mụn dừa ở Ấn Độ a) Khối ủ ngoài trời; b) Khối ủ thí
nghiệm; c) Tơ Pleurotus spp.; d) Thể quả Pleurotus spp ...................................... 10
Hình 2.4 : Sự xắp xếp các lớp mụn dừa trong ủ compost ........................................... 11
Hình 2.5 : Thiết kế các lỗ thơng khí cho hệ thống ủ compost..................................... 12
Hình 2.6 : Hệ thống ủ compost cãi tiến...................................................................... 12
Hình 2.7 : Một số nấm, xa khuẩn phân hủy cellulose A) Trichoderma sp., B) Aspergillus

spp, C) Penicillium spp, D) Streptomyces ............................................................ 12
Hình 2.8 : Các nấm phân hủy lignin tiềm năng : A) Nấm mục trắng Phanerochaete
chrysosporium, B) nấm rơm Volvariella volvacea, C) Nấm bào ngư Pleurotus spp.,
D) Nấm vân chi Trametes versicolor .................................................................. 14
Hình 2.9: Các đơn vị cơ bản của lignin .................................................................... 17
Hình 2.10 : Phân loại tannin ..................................................................................... 19
Hình 2.11 : Cơ chế thủy phân của enzyme tannase .................................................... 20
Hình 2.12 : Quá trình ủ compost (M. Tuomlela, M. Vikman, A. Hatakka, M. Itaevaara,
2000) ......................................................................................................................... 21
Hình 3.1: Sơ đồ nghiên cứu ....................................................................................... 25
Hình 3.2 : Cách chia bào tử nấm để cấy giống ........................................................... 29
Hình 3.3 : Bố trí thí nghiệm gieo hạt ........................................................................ 30
Hình 4.1 : Hoạt tính CMCase trên mơi trường lỏng .................................................. 32


vi

Hình 4.2 : Hoạt tính FPase trên mơi trường lỏng ....................................................... 32
Hình 4.3: Hoạt tính CMCase trên mơi trường mụn dừa ủ ......................................... 33
Hình 4.4: Hoạt tính FPase trên mơi trường mụn dừa ủ............................................... 33
Hình 4.5: Hoạt tính tannase trên mơi trường mụn dừa ủ ............................................ 36
Hình 4.6 : Đường kính vịng phân giải CMC ............................................................. 38
Hình 4.7 : a), b), c), d) N1 sau 1, 2, 3,4 ngày trên mơi trường khống và tannic acid ; e),
f), g) N2 sau 1 , 2, 3 sau 1, 2, 3 ngày ; h), i), k), l) SD4 sau 1, 2, 3, 4 ngày ; m) T40 sau 2
ngày. Hình ảnh test khả năng sinh enzyme ngoại bào phân giải tannic acid............... 40
Hình 4.8 : Đường kính trung bình vịng phân giải CMC ............................................ 42
Hình 4.9: Đồ thị hoạt tính CMCase sau thời gian ủ ................................................... 44
Hình 4.10 : Biểu đồ hoạt tính FPase theo thời gian .................................................... 45
Hình 4.11 : Biểu đồ độ giảm khối lượng mẫu ủ compost .......................................... 47
Hình 4.12: Đường kính vịng phân giải tannic acid ................................................... 49

Hình 4.13: Biểu đồ hoạt tính enzyme tannase theo thởi gian ..................................... 51
Hình 4.14 : Mụn dừa sau khi ủ .................................................................................. 53
Hình 4.15: Biểu đồ tỉ lệ nảy mầm hạt bắp ................................................................. 53
Hình 4.16 : Hình thái cây phát triển sau nảy mầm (sau 6 ngày) ................................. 55


1

TÓM TẮT
Việt Nam hàng năm thải khoảng 95,2 ngàn tấn mụn dừa. Với thành phần hóa học chủ yếu
là lignocellulose nên rất khó phân hủy, chất đống gây ơ nhiễm môi trường. Mụn dừa đã
được ứng dụng trong nhiều lãnh vực khác nhau, trong đó sử dụng mụn dừa làm giá thể
trồng trọt hoặc phân compost hiệu quả hơn cả để đáp ứng nhu cầu nơng nghiệp sạch vì
mụn dừa chứa nhiều nguyên tố cần thiết cho cây trồng như P, K, cũng như có độ xốp lớn,
khả năng giữ nước cao (Tejano EA. , 1985; Bindhu CJ. et al., 2002; Sluiter A. et al.,
2010). Tận dụng mụn dừa làm giá thể trồng trọt như đất sạch, phân bón địi hỏi phải tiền
xử lý mụn dừa bằng rửa nước hoặc dung dịch kiềm cũng gây ô nhiễm môi
trường đất và nước do tannin bị rửa trôi. Áp dụng tăng cường sinh học ủ compost mụn
dừa đã được nghiên cứu triển khai ở Ấn Độ đạt nhiều kết quả hứa hẹn. Để thích
ứng điều kiện Việt Nam, hỗn hợp vi sinh vật có khả năng tiết enzyme tannanse và
cellulase được sử dụng ủ compost mụn dừa. Tăng cường sinh học sữ dụng vi nấm
N1, N2, SD4, T40 với mật độ 107bào tử/g , bổ sung 1% NPK kết quả cho thấy hoạt tính
enzyme tannase và cellulase sinh ra trong q trình ủ compost của mẫu có tăng cường
sinh đều lớn hơn so với ĐC. Độ giảm khối lượng cao nhất sau 21 ngày là 30,32 %, giảm
tannin cao nhất là 85,75 % (đều có sự khác biệt có ý nghĩa so với đối chứng). Trồng cây
trên mẫu ủ cho thấy, mẫu tăng cường sinh học với N2 hoặc kết hợp SD4 – N2 cho tỉ lệ
nảy mầm và trạng thái cây phát triển tốt nhất. Kết quả cho thấy SD4 hoặc kết hợp SD4 N2 thích hợp được chọn để sản xuất giống khởi động.


2


1. Đặt vấn đề
Việt Nam sản xuất 680 triệu trái dừa/ năm cho sản phẩm phụ 40,8 ngàn tấn chỉ xơ
dừa và chất thải 95,2 ngàn tấn mụn dừa. Đây là một khối lượng lớn rác thải, nếu không
được xử lý sẽ gây ra vấn đề ô nhiễm môi trường rất lớn, nếu như đem đốt chôn lấp làm
cho đất bị bạc màu hoặc thải xuống kênh rạch gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước
sinh hoạt.
Trong công nghệ ủ compost mụn dừa ở Việt Nam người ta rửa trực tiếp bằng nước
sạch hoặc ngâm nước vôi, công nghệ này gây ra vấn đề ô nhiễm nguồn nước và ảnh
hưởng đến đất trồng nơng nghiệp gây đình trệ cho q trình tăng trưởng và phát triển của
thực vật. Trong những năm gần đây cơng trình nghiên cứu q trình composting của mụn
dừa nhưng chưa có nghiên cứu chú ý đến việc xử lý vấn đề ô nhiễm nước rửa tannin. Các
công nghệ sử dụng mụn dừa vẫn tiếp tục gây ra vấn đề ô nhiễm cho nước, đất, hệ vi sinh
vật trong trong tự nhiên cũng như hệ thống nước ngầm trong đất.
Trong mụn dừa có chứa hàm lượng lignin và cellulose rất cao vì vậy khả năng phân
hủy sinh học hạn chế và có tỉ lệ C:N cao 104:1, lignin (tối đa 55%), cellulose (tối đa
40%) và tannin cao (tối đa 12%). Tận dụng mụn dừa làm giá thể trồng trọt như đất sạch,
phân bón địi hỏi phải tiền xử lý mụn dừa bằng rửa nước và/hoặc dung dịch kiềm
cũng gây ô nhiễm môi trường đất và nước do tannin bị rửa trôi. Để giải quyết vấn đề
này một giải pháp được đưa ra là phân lập vi sinh vật phân hủy xơ và tannin vật trực tiếp
từ mụn bổ sung vào hệ vi sinh vật tự nhiên sẵn có trong quá trình ủ compost để thúc đẩy
quá trình ủ compost và xử lý hàm lượng tannin trong mụn dừa. Trên đây là một hướng
nhằm hoàn thiện kỹ thuật ủ compost đối với mụn dừa có tăng cường sinh học đồng thời
xử lý được vấn đề ô nhiễm tannin.
2. Tồng quan tài liệu
2.1. Phụ phế phẩm giàu xơ
Trong quá trình sản xuất nông nghiệp hay chế biến nông sản, bên cạnh những sản
phẩm chính cịn có nhiều sản phẩm phụ khác. Chẳng hạn khi trồng lúa, ngoài việc thu
hoạch hạt lúa, ta cịn có rơm, gốc rạ. Khi xay lúa, ngồi gạo, ta cịn có tấm, cám, trấu,
bụi….Chỉ ước tính riêng cho lúa và một số loại ngũ cốc khác như đậu đỗ thì hàng năm có



3

khoảng 20 triệu tấn sinh khối thực vật đuợc sản xuất ra ở Việt Nam. Phần lớn sinh khối
sau thu hoạch được đốt bỏ đi ngay trên đồng ruộng hoặc cày vùi xuống đất hay bị thối
rửa trên mặt. Trong sản xuất nơng nghiệp, phân bón có vai trị quan trọng quyết định chất
lượng và sản lượng thu hoạch. Nếu tận dụng phế liệu nơng nghiệp làm phân bón thì
chúng trở thành một nguồn tài nguyên có giá trị trong nông nghiệp vừa bảo vệ môi
trường vừa tiết kiệm được chi phí sản xuất. Các phụ phẩm giàu xơ chủ yếu gồm các
thành phần: lignin, hemicelluloses và cellulose.

Hình 2.1 : Cấu trúc phụ phế phầm giàu xơ
2.2. Thực trạng về mụn dừa
2.2.1.

Tình hình sản xuất và phát sinh mụn dừa

Theo số liệu của chuyên gia APCC (Asia Pacific Coconut Community), dừa
được trồng trên 93 quốc gia trên thế giới với diện tích 12,5 triệu ha cho sản lượng dừa
61,165 triệu trái dừa/năm (Arancon. R, 2008).


4

Bảng 2.1 : Tổng sản lượng dừa chỉ xơ dừa và mụn dừa (Arancon. R, 2008)
Tổng sản lượng
dừa

Vùng sản xuất


50% vỏ dừa được sử dụng (triệu tấn)
Chỉ xơ dừa

Mụn dừa

Thế giới

61,165

36,7

8,5

Châu Á Thái Bình
Dương

52,936

3.17

7.4

Hiệp hội các nước
Châu Á và Châu Á
Thái Bình Dương
xuất khẩu dừa

50,577


3.03

7.1

Châu Phi

2,187

0.13

0.30

Châu Mĩ

6,047

0.36

0.84

Tổng sản lượng chỉ xơ dừa toàn thế giới đạt khoảng 5-6 triệu tấn/ năm. Ngành sản
xuất chỉ xơ dừa phát triển không ngừng . Trong quy trình sản xuất xơ dừa thơng thường
1/3 thu được là xơ dừa còn 2/3 còn lại là mụn dừa.

Hình 2.2: a) Trái dừa, b) Chỉ xơ dừa, c) Mụn dừa
Vỏ trái dừa chiếm 35% khối lựơng trái. Chỉ xơ dừa chiếm 30% và mụn dừa chiếm
70% khối lượng khơ.(Hình 2.2)


5


Bảng 2.2 : Các quốc gia trồng dừa và sản xuất chỉ xơ dừa ở châu Á, Thái Bình Dương
(Arancon. R, 2008)

Quốc gia

Sản lượng dừa
(ngàn tấn)

50 % sản phẩm từ vỏ trái dừa xuất
khẩu
Chỉ xơ dừa
(ngàn tấn)

Mụn dừa (ngàn
tấn)

1. F.S. Micronesia

40

2.4

5.6

2. Fiji

50

9.0


21.0

3. Ấn Độ

12,160

729.6

1,702.4

4. Indonesia

19,537

1,172.2

2,735.2

5. Kiribati

53

3.2

7.4

6. Malaysia

400


24.0

56.0

7. Marshall Islands

41

2.5

5.7

8. Papua New Guinea

712

42.7

99.7

9. Philipin

12,456

747.4

1,743.8

10. Samoa


190

11.4

26.6

11. Solomon Islands

110

6.6

15.4

12. Sri Lanka

2,591

155.5

362.7

13. Thái Lan

1,199

71.9

167.9


14. Vanuatu

258

15.5

36.1

15. Việt Nam

680

40.8

95.2

50,577

3,034.7

7,070.8

Tổng cộng

Quá trình sản xuất chỉ xơ dừa tại tại Bến Tre, sẽ để lại một lượng phụ phẩm là mụn
dừa - chất thải rắn của việc sản xuất chỉ xơ dừa khoảng 95,2 ngàn tấn/năm,vấn đề xử lý
loại bỏ cịn gặp nhiều khó khăn. Đã có nghiều nghiên cứu tân dụng mụn dừa với nhiều
mục đích khác nhau nhưng vẫn không thể tiêu thụ hết lượng mụn dừa thải ra hàng ngày.
Thêm vào đó,việc xử lí rửa xã tannin mụn dừa cịn gây ra vấn đề ơ nhiễm môi trường đất



6

và nước. Do đó việc hồn thiện cơng nghệ xử lý mụn dừa làm phân bón hữu cơ sinh học
và giải quyết vấn đề ô nhiễm nước rửa tannin là cấp thiết.
2.2.2.

Thành phần hóa học
Bảng 2.3: Thành phần hóa học mụn dừa
Thành phần (%chất khô)

Các tác giả khác
nhau

A

Moisture

15. 38

Độ tro

6. 19

Cellulose

24 .25

Pentosan


27. 31

Furfural

17. 40

Lignin

B

54. 78

c

10. 4

33.3

N

0,3

CaO

0,4

P 2 O5

0,5


K2O

0,9

TOM total organic
matter

94-98(d)

OC organic cacbon

45(d)

Tannin

2,5-6,5 /12

(a/ Gonzales, B.P. (1970). b/ Joachim, A.W.R. (1930). c/ Cooke, (1949)/Vinodhini, S.et al.,
( 2006), d/ Israel, A.U.(2010, 2011)
Trong mụn dừa hàm lượng lignocellulose cao nên tính chất vật lý của mụn dừa
là rất bền dưới nước. Tại các cơ sở chế biến vỏ trái dừa, các đống phụ phẩm mụn dừa
có thể tồn tại đến hàng trăm năm (Meerow, 1994; Evans et al., 1996). Lignin và
cellulose là các biopolymer

chứa nhiều phenolic hydroxyl, carboxylic, amino,

sulphate groups, do đó dễ dàng tương tác với các kim loại nặng hoặc các chất gây ô
nhiễm khác trong nước thải (Veglio và Beolchini, 1997; Gballah et al., 1997). Ngoài



7

ra, mụn dừa là phụ phẩm rất nghèo protein, N tổng được công bố là 0,3 % (Joachim,
A.W.R., 1930) hay protein là 2,04% (Sjostrom, 1993). Thành phần khoáng đa vi
lượng trong mụn dừa được coi là phong phú, đặc biệt hàm lượng K và P cao.
Bảng 2.4 : Giá trị dinh dưỡng của mụn dừa trước và sau khi ủ compost
STT

Thơng số

Vật liệu thơ %

Vật liệu sau q
trình composting %

1

Lignin

30.00

4.80

2

Cellulose

26.00


10.10

3

Cacbone

26.00

24.00

4

Nitrogen

0.26

1.24

5

Phosphose

0.01

0.06

6

Kali


0.78

0.12

7

Canxi

0.40

0.50

8

Magie

0.36

0.48

9

Sắc (ppm)

0.07

0.09

10


Kẽm

7.50

15.80

11

Đổng

3.10

6.20

12

Mangan

12.50

25.00

13

Tỉ lệ C:N

121:1

24:1


(http:// agritech.tnau.ac.in/org_farm/ogrfarm_coircompost.html)
2.2.3.

Tính chất vật lí của mụn dừa

Mụn dừa có pH từ acid yếu đến trung tính có khả năng giữ nước cao do có hàm
lượng lignocellulose cao có thể liên kết huydro với nước, xốp (thống khí), độ dẫn điện
0,8-2,5 dS/m khá cao do hàm lượng muối cao, khả năng trao đổi ion.


8

Bảng 2.5 : Tính chất vật lí mụn dừa
Giá trị đo được
STT

Tính chất

A
6,5-7,0

b

1

pH

4.9-6.8

2


Kích thước

0.2-2.0 mm (75-90%)

3

Khả năng giữ nứơc
(water holding capacit y)

8-9 lần khối lượng
khô
79,8-81,7%

Độ xốp (total pososity) %

4

Độ dẫn điện EC (dS/m)
Khả năng trao đổi ion

5
6

2.39 mmol/g
(Cation exchange capacity)
a/
Gonzales, B.P. (1970). b/ Joachim, A.W.R. (1930).
2.2.4.


94-96%
0,8-2,5
60-130 meg/100 mg

Ứng dụng mụn dừa

-

Nguyên liệu sản xuất ván ép

-

Giá thể trồng nấm

-

Nguyên vật liệu thay thế trong trồng trọt, sản xuất đất sạch – đất sinh học

-

Nguyên liệu sản xuất phân hữu cơ sinh học

-

Nhiên liệu

2.3. Tình hình nghiên cứu ứng dụng mụn dừa
2.3.1.

Việt Nam


- Nguyễn Thị Lạc, 2006 Đại học Khoa học tự nghiên TP.HCM : mụn dừa ngâm
xả nước giảm tannin từ 2,6% xuống 0,5%, ngâm dung dịch kiềm yếu NaOH 5% 2
ngày lignin giảm từ 51,3% xuống 21,2%, điều chỉnh tỉ lệ C/N (từ 286 xuống
còn 37) bằng cách bổ sung 6% (NH4)2SO4 rồi ủ với men vi sinh chứa
Streptomyces, Trichoderma reesei và Aspergillus niger sau 28 ngày có thể đem sử
dụng.

- Trương Tú Uyên, 2007 Đại học Khoa học tự nghiên TP.HCM : sử dụng lại
mụn dừa sau khi xử lý trồng nấm bào ngư ủ với xạ khuẩn đạt kết quả rất tốt sau 60
ngày ủ, giảm đáng kể tỉ lệ C/N, hàm lượng lignin, hem icelluloses và cellulose.


9

- Võ Hoài Chân, 2008 Đại học Cần Thơ : xử lý mụn dừa với nước vôi rồi ủ với
Trichoderma spp.

- Tạ Thị Thảo, 2011 Đại học Bách Khoa Hà Nội : ngâm mụn dừa trong nước vôi
một tuần rửa bằng nước ứng dụng làm giá thể trồng trọt.
2.3.2.

Trên thế giới

Như đã nói ở trên, mụn dừa có hàm lượng tannin từ 2,5-6,5% (Cooke, 1949), 812% (Vinodhini, S.et al., 2006) và hàm lượng muối khá cao (độ dẫn điện cao) nên
không thể sử dụng trực tiếp làm giá thể trồng trọt. Muốn sử dụng được người ta cần
phải xử lý mụn dừa. Công nghệ thường dùng nhất là rửa mụn dừa với nước, cho đến
khi đạt pH và độ dẫn điện thích hợp (trung tính và <0,5 dS/m tương ứng). Tồn trữ mụn
dừa dưới trời mưa sẽ rửa trôi tannin, ngấm xuống đất, ức chế vi sinh vật đất.



Công nghệ xử lí mụn dừa Ấn Độ
Bảng 2.6 : Cơng nghệ xử lí mụn dừa Ấn Độ
A) Tồn trữ: mụn dừa được vận chuyển từ
nơi kéo sợi

A
B) Rửa: rửa bằng nước trên sàn rửa để rử
bớt muối và tannin đến khi pH và EC đạt
tiêu chuẩn, nước theo độ dốc trên sàn thốt
ra ngồi.
B
C) Phơi: chuyển sang sân phơi dưới ánh
sáng mặt trời.

C


10

D) Sàng: theo kích thước thích hợp, tương
ứng khả năng giữ nước.

D
E) Nén: tạo thành block có kích thước xác
định.

E




Cơng nghệ ủ compost mụn dừa ở Ấn độ

Công nghệ ủ compost mụn dừa của Ấn Độ sử dụng một tấn mụn dừa + 5 kg urea
+ 1,5 kg tơ nấm Pleurotus sajor caju ủ 45 ngày
- Sử dụng một diện tích dài 5 m, rộng 3 m ở nơi có bóng râm.
- Rải 100 kg mụn dừa, rải 300 sợi nấm Pleurotus sajor caju đều trên mặt
mụn dừa, rải tiếp 100 kg mụn dừa nữa, rải 1 kg urea
Lập lại trình tự cho hết 1 tấn mụn đừa, 1,5 kg tơ giống, 5 kg urea
-

Tưới nước để đạt độ ẩm 50% (giữ ở độ ẩm này)

-

Ủ 30 ngày, tưới nước nếu cần để giữ độ ẩm.

-

Thể tích giảm tới 40%. (Parthasarath y, V.A, 2008).

Hình 2.3 : Ủ phân compost mụn dừa ở Ấn Độ a) Khối ủ ngoài trời; b) Khối ủ thí
nghiệm; c) Tơ Pleurotus spp.; d) Thể quả Pleurotus spp


11

(http ://agritech.tn au .ac.in/org_farm/orgfarm _coircompost.html



Phương pháp mới đẩy nhanh quá trình composting của mụn dừa ở Ấn Độ

Hình 2.4 : Sự xắp xếp các lớp mụn dừa trong ủ compost
*Pith plus : Mụn dừa được tăng cường sinh học với nấm Pleurotus sajor caju
- Giữ độ ẩm tưới nước thường xun
- Q trình phân hủy hồn thành trong 30- 45 ngày
Nhược điểm : Tốn nhiều thời gian và diện tích
Nhược điểm này có thể khắc phụ bằng phương pháp cãi tiến sau:

- Cơ sở cho của việc cãi tiến là do trong q trình composting địi hỏi một lượng
oxy rất lớn cho vi sinh vật thiêu thụ cơ chất và tạo ra sản phẩm cuối cùng CO2 đồng
thời tạo ra một lượng nhiệt lớn.

- Thiết kế một hệ thống ủ hiếu khí sử dụng các ồng nhựa PVC đục lỗ với đường
kính lỗ là 100 mm, 2000 lỗ/ m2 diện tích ống, mỗi ống nhựa cách nhau 60 cm. Các ống
nhựa được lắp trên nền gạch trong khu vực khoảng 2 m2 được dọn dẹp sạch sẽ và
thơng thống, và thiết kế sao cho ống nhựa kéo dài khỏi bề mặt đống ủ khoảng 25 cm.
Tiến hành ủ compost với nhiều lớp tương tự như trên.

- Được che phủ bằng lá cho thống mát
- Kết quả cho thấy q trình composting diễn ranh nhanh trong 5 – 10 ngày. Sau 21
ngày đạt tỉ lệ C/N là 24 /1


12

Hình 2.5 : Thiết kế các lỗ thơng khí cho hệ thống ủ compost

Hình 2.6 : Hệ thống ủ compost cãi tiến
 Phương pháp cãi tiến này được ứng dụng cho đống thực tế lớn hơn

2.4. Quá trình phân hủy phụ phế phẩm giàu xơ
Quá trình phân hủy phụ phế phẩm giàu xơ có sự tham gia chủ yếu một số vi khuẩn,
vi nấm, và xạ khuẩn. Các vi sinh vật này có khả năng sinh enzyme ngoại bào để phân hủy
lignin, cellulose, tannin thành những những đơn phân. Từ đó chúng sử dụng chúng như
một cơ chất cần thiết cho quá trình sinh trưởng và phát triền, cung cấp năng lượng cho
các hoạt động tổng hợp tế bào đồng thời tiết enzyme ra mơi trường ngồi tiếp tục phân
hủy xơ. Nhiều nấm, x ạ kh u ẩn v à v i kh u ẩ n có thể tiết các enzyme phân hủy phụ
phế phẩm giàu xơ.

A

B

C

D

Hình 2.7 : Một số nấm, xa khuẩn phân hủy cellulose A) Trichoderma
sp., B) Aspergillus spp, C) Penicillium spp, D) Streptomyces


13

Bảng 2.7: Những vi sinh vật tổng hơp enzyme cellulase
Aspergillus niger
Aspergillus oryzae
Chi Aspergillus
A. flavus
A. terreus
F. solani

Chi Fusarium
F. oxysporum

Chi Humicola

H. insolens
H. grisea

Nấm
Chi Melanocapus
M. albomycea
Penicillium persicinum
P. brasilianum
Chi Penicilium
P. occitants
P. decumbans
Trichoderma reesei,
Trichodermar
T. haizianum
T. longibrachiatum
Streptomyces reticuli
Streptomyces
Xạ
khuẩn

S. drozdowiczii
S. lividans
Thermomonospora curvata

Thermomonospora

T. fusca
Vi
khuẩn

Bacillus Subtilis,
Bacillus
Bacillus pumilis


14

Clostridium acetobutylicum
Clostridium
C. thermocellum
Cellulomonas fimi
Cellulomonas

Cellulomonas flavigena
C. udai, C. bioazotea

Acidothermus

Acidothemus cellulobuticus,

Pseudomonas

Pseudomonas Fluoressens

Rhodothermus


R. marinus

Sự phân hủy lignin chủ yếu do nấm. Các nấm phân hủy lignin tiềm năng nhất
là nấm mục trắng Phanerochaete chrysosporium và các nấm lớn như Trametes
versicolor, Pleurotus spp., nấm rơm Volvariella volvacea phân hủy cellulose và
lignin cùng một lúc.

D
C
B
Hình 2.8 : Các nấm phân hủy lignin tiềm năng : A) Nấm mục trắng
Phanerochaete chrysosporium, B) nấm rơm Volvariella volvacea, C) Nấm bào
ngư Pleurotus spp., D) Nấm vân chi Trametes versicolor

A

Enzyme tannase từ lâu đã được sử dụng để giải quyết ô nhiễm môi trường do
nứơc thải ngành thuộc da và những vấn đề liên quan. Hiện nay người ta tiếp tục
nghiên cứu tuyển chọn các chủng vi sinh vật có khả năng phân giải tannin cao để sản
xuất tannase. Hướng sử dụng trực tiếp sinh khối vi sinh vật trong xử lý được quan
tâm nhằm giảm giá thành xử lý (K. Murugan và Saleh A. Al-Sohaibani, 2010).
Những nghiên cứu trong 140 năm qua kết quả đã khám phá ra một số lượng lớn
nguồn sản xuất tannase. Vi khuẩn, nấm mốc, nấm men được cho là những nguồn sản xuất
tannase nổi bật. Nấm sợi như Aspergillus spp. và Penicillium spp. được sử dụng rộng rãi
trong sản xuất tannase.


15

Bảng 2.8: Vi nấm phân giải tannin

Aspergillus flavus

Yamada et al. (1968)

Aspergillus awamori

Bradoo et al. (1996)

Aspergillus niger

Bradoo et al. (1996)

Aspergillus japonicus

Bradoo et al. (1997)

Aspergillus oryzae

Bradoo et al. (1996)

Aspergillus gallonyces

Belmares et al. (2004)

Aspergillus fumigatus

Batra and Saxena (2005)

Aspergillus caespitosum


Batra and Saxena (2005)

Aspergillus aculeatus

Banerjee et al.(2001)

Aspergillus terreus

Bajpai and Patil (1997)

Penicillium notatum

Ganga et al.(1977)

Penicillium chrysogenum

Bradoo et al. (1996)

Penicillium digitatum

Bradoo et al. (1996)

Penicillium citrinum

Bradoo et al. (1996)

Penicillium charlessi

Bradoo et al. (1996)


Penicillium variable

Batra and Saxena (2005)

Penicillium glaucum

Lekha and Lonsane (1997)

Penicillium restrictum

Batra and Saxena (2005)

Penicillium glabrum

Van de Lagemaat and Pyle (2006)

Trichoderma viride

Bradoo et al. (1996)

Trichoderma hamatum

Bradoo et al. (1996)

Fusarium solani

Bradoo et al. (1996)

Paecilomyces variotii


Mahendran et al.(2006)

Rhizopus oryzae

Purohit et al.(2006)


16

2.4.1.

Quá trình phân hủy cellulose

Cellulose là hợp chất hữu cơ có cơng thức cấu tạo (C6H10 O5 )n, và là thành
phần chủ yếu của thành tế bào thực vật, gồm nhiều cellobiose liên kết với nhau, 4-O(β- D-Glucopyranosyl)-D-glucop yranose. Cellulose được phân hủy bởi enzyme
cellulase
Bảng 2.9: Phân loại enzyme cellulase
Endoglucanase
(Cx)

Exoglucanase

β - glucosidase

Ci (cellodextrinase)

C1 (cellobiohydrolase )

1,4 - β - D- glucan


1,4-β- D –
glucanohydrolase

1,4-β- D – glucan
cellobiohydrolase

β - glucosid
glucohydrolase

(EC 3.2.1.4)

(EC 3.2.1.74)

(EC 3.2.1.91)

(EC 3.2.1.21)

Quá trình thủy phân cellulose tạo thành glucose được thực hiện nhờ sự tác dụng
hiệp đồng của 3 enzyme khác nhau :
-

Endo-β-1,4-glucanase hay CMCase (EC 3.2.1.4) thuộc nhóm enzyme thủy phân
liên kết β-1,4-glucoside bên trong phân tử cellulose tạo thành các mạch các cacbon
hydrat vơ định hình.

-

Exoglucanase,

gồm


β-1,4-D-glucan-4-glucanohydrolase

(giống

như

cello

dextrinase) (EC 3.2.1.74) enzyme này có tác dụng giải phóng D-glucose từ các
mạch olisaccharide (cắt ở đầu các mạch) và thủy phân chậm D cellobiose và β1,4-D-glucan cellobiohydrolase (cellobio hydrolase) (EC 3.2.1.91) enzyme này sẽ
giải phóng cellobiose từ mạch olisaccharide (cắt ở đầu các mạch).
-

β-D-glucosidase hay cịn gọi là β-D-glucoside glucohydrolase (EC 3.2.1.21) có tác
dụng tạo thành D-glucose từ celobiose là cellodextrin, cũng như các oligomer
thành glucose.


17

2.4.2.

Quá trình phân hủy lignin

Trong tự nhiên, lignin chủ yếu đóng vai trị chất liên kết trong thành tế bào thực
vật, liên kết chặt chẽ với mạng cellulose và hemicellulose để tạo nên màng tế bào giúp
thực vật cứng chắc và giịn, có chức năng vận chuyển nước trong cơ thể thực vật,
giúp cây phát triển và chống lại sự tấn cơng của cơn trùng và mầm bệnh.
Cấu trúc

-

Lignin có cấu trúc không gian 3 chiều, phức tạp, vô định hình, chiếm 17%

đến 33% thành phần của gỗ.
-

Lignin là một polyphenol có cấu trúc mở.

-

Lignin là polymer, được cấu thành từ các đơn vị phenylpropene, vài đơn

vị cấu trúc điển hình là: guaiacyl (G), trans-coniferyl alcohol; syringyl (S),
trans- sinapyl alcohol; p-hydroxylphenyl (H), trans-p-courmary alcohol (Hình 2.9).

Hình 2.9: Các đơn vị cơ bản của lignin
-

Ngồi ra, cả cấu trúc hóa học và cấu trúc không gian của lignin đều bị

ảnh hưởng bởi mạng polysaccharide.
Để phân hủy được hợp chất có cấu tạo hóa học phức tạp như lignin, một
loạt enzyme tham gia vào quá trình phân hủy lignin. (Bảng 2.10)


18

Bảng 2.10 : Các enzyme phân hủy lignin và các phản ứng chủ yếu


STT

1

Enzyme

Cofactor, cơ chất

Phản ứng cơ bản

H2O2 , veratryl

Vịng thơm bị oxy

alcohol

hóa thành gốc cation

Lignin peroxidase (LiP)

Mn2+ oxy hóa thành
Mn3+, Mn3+ (bị phức
2

Manganese

H2O2, Mn2+, acid

peroxidase, MnP


hữu cơ làm chelator

hóa)

oxy

phenol

hóa

thành

hợp
gốc

Phenol bị oxy hóa thành
3

Laccase

O2

gốc phenoxyl
Glyoxal oxy hóa

Glyoxal, methyl
4

glyoxilic acid, sinh ra


glyoxal

Glyoxal oxidase, GLOX

Oxy hóa rượu thơm
5

thành aldehyde, sinh ra

Aryl alcohol oxidase, AAO
Rượu thơm

H2 O2

Nhiều dạng hợp chất
6

O2 bị khử thành H2 O2

Enzyme khác
hữu cơ

2.4.3.

Quá trình phân hủy tannin

Tannins là một hợp chất polyphenol tự nhiên với trọng lượng phân tử khác nhau
hiện diện chủ yếu trong giới thực vật. Trong giới thực vật tannin được tìm thấy trong lá,
vỏ cây, gỗ. Tannins được xem như là một hợp chất trao đổi thứ cấp của thực vật bởi vì
chúng tạo ra nhằm bảo vệ thực vật trong điều kiện tồn tại tự nhiên. Tannin bảo vệ phần