..

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CỐ ĐỊNH VI KHUẨN
BACILLUS VELEZENSIS VÀO BIOCHAR CÓ
NGUỒN GỐC TỪ VỎ TRẤU
Ngành

: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Chuyên ngành

: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

GVHD

: ThS. Phạm Minh Nhựt

SVTH

: Phan Thị Kim Soa

MSSV: 1611100158 Lớp: 16DSHA2

TP. Hồ Chí Minh, 2020

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CỐ ĐỊNH VI KHUẨN
BACILLUS VELEZENSIS VÀO BIOCHAR CÓ
NGUỒN GỐC TỪ VỎ TRẤU
Ngành

: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Chuyên ngành

: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

GVHD

: ThS. Phạm Minh Nhựt

SVTH

: Phan Thị Kim Soa

MSSV: 1611100158 Lớp: 16DSHA2

TP. Hồ Chí Minh, 2020


Đồ án tốt nghiệp


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi và được sự
hướng dẫn của ThS. Phạm Minh Nhựt. Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong đề
tài này là trung thực và chưa công bố dưới bất kỳ hình thức nào trước đây. Mọi sự
giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn và các thơng tin trích dẫn trong luận văn đã
được chỉ rõ nguồn gốc rõ ràng và được phép công bố.
Người hướng dẫn

Sinh viên thực hiện

Th.S Phạm Minh Nhựt

Phan Thị Kim Soa


Đồ án tốt nghiệp

LỜI CẢM ƠN
Trước hết, m xin chân thành cảm n Ban lãnh đạo nhà trường đã tạo điều
kiện thuận lợi nhất cho chúng m trong quá trình nghiên cứu.
Bên cạnh đó, để hồn thành được bài báo cáo này, m xin chân thành cảm
n ThS. Phạm Minh Nhựt đã luôn bên cạnh m, cảm n thầy đã tận tình chỉ dạy
m, cho m thêm động lực và niềm tin để phấn đấu hoàn thành tốt nhất đề tài của
mình.
m xin chân thành cảm n các Thầy, Cơ giáo, và các anh (chị) phụ trách
phịng thí nghiệm của Viện Khoa học và Ứng dụng Hut ch đã tạo điều kiện thuận

lợi cho m trong suốt thời gian học tập và thực hiện nghiên cứu này.
Cuối cùng m xin bày tỏ lịng biết n đối với gia đình, người thân và các
bạn bè m, đã quan tâm sâu sắc, chia sẻ khó khăn trong q trình thực tập và hồn
thành báo cáo thật tốt.
Vì thời gian hạn h楘p và trình độ hiểu biết cịn hạn chế, nên nghiên cứu của
m cịn nhiều điều thiếu sót.

m rất mong nhận được sự thơng cảm, đóng góp

kiến của qu Thầy Cơ.
m xin chân thành cảm n!
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2020
Sinh viên thực hiện
Phan Thị Kim Soa


Đồ án tốt nghiệp
MỤC LỤC
MỤC LỤC..........................................................................................................i
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT.......................................................................... v
DANH MỤC BẢNG....................................................................................... vi
DANH MỤC HÌNH ...................................................................................... vii
LỜI MỞ ĐẦU...................................................................................................1
1. Đặt vấn đề.................................................................................................1
2. Mục đích của nghiên cứu......................................................................... 2
3. Nhiệm vụ nghiên cứu............................................................................... 2
4. Phạm vi nghiên cứu..................................................................................2
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU........................................................ 3
1.1 Giới thiệu về ngành nuôi trồng thủy sản và những khó khăn trong
ni trồng thủy sản..................................................................................... 3

1.1.1 Ngành ni trồng thủy sản hiện nay................................................ 3
1.1.2 Khó khăn của ngành nuôi trồng thủy sản........................................ 3
1.1.2.1 Ảnh hưởng của dịch bệnh...........................................................4
1.1.2.2 Ảnh hưởng của môi trường nước............................................... 4
a. Ô nhiễm từ lớp bùn hình thành...........................................................4
b. Ô nhiễm từ mơi trường tự nhiên.........................................................5
1.2 Vai trị của vi sinh vật trong ni trồng thủy sản.................................. 5
1.3 Vai trị của chế phẩm vi sinh trong nuôi trồng thủy sản........................5
1.3.1 Khái niệm ........................................................................................ 5
1.3.2 Thành phần của chế phẩm vi sinh ...................................................6
1.3.2.1 Vi khuẩn Gram dư ng................................................................6
1.3.2.2 Vi khuẩn Gram âm..................................................................... 6
1.3.2.3 Nấm m n.....................................................................................6
1.3.3 Vai trò của chế phẩm vi sinh trong ni trồng thủy sản .................6
1.3.3.1 Cạnh tranh vị trí gắn kết............................................................. 6
1.3.3.2 Sản xuất các chất ức chế.............................................................7

i


Đồ án tốt nghiệp
1.3.3.3 Cạnh tranh các nguồn năng lượng..............................................7
1.3.3.4 Tăng cường sự hấp thu dinh dưỡng........................................... 7
1.3.3.5 Ảnh hưởng đến hệ thống nước xanh.......................................... 8
1.3.3.6 Nâng cao đáp ứng miễn dịch......................................................8
1.4 Tổng quan về biochar.............................................................................8
1.4.1 Khái niệm......................................................................................... 8
1.4.2 Lịch sử phát hiện về biochar.......................................................... 11
1.4.3 Nguyên liệu sản xuất biochar.........................................................12
1.4.4 Sản xuất biochar............................................................................. 14

1.4.5 Tiềm năng sản xuất biochar ở Việt Nam....................................... 17
1.4.6 Vai trò của biochar..........................................................................18
1.4.7 Ưu và nhược điểm của biochar...................................................... 19
1.4.7.1 Ưu điểm.................................................................................... 20
1.4.7.2 Nhược điểm.............................................................................. 20
1.4.8 Đặc điểm của biochar khi bón vào đất..........................................20
1.4.8.1 Đặc tính vật l ...........................................................................20
1.4.8.2 Đặc tính hóa học....................................................................... 20
1.4.8.3 Đặc tính cải thiện sinh học....................................................... 21
1.4.8.4 Đặc tính lưu trữ dinh dưỡng.....................................................21
1.4.9 Tính chất hóa - l của biochar.......................................................21
1.4.9.1 Thành phần cấu tạo..................................................................21
1.4.9.2 Thành phần hóa học và bề mặt hóa học.................................. 22
1.4.9.3 Sự phân bố kích thước lỗ.........................................................23
1.4.10 Ứng dụng của biochar................................................................. 23
1.5 Tổng quan về vi khuẩn Bacillus velezensis.........................................24
1.5.1 Giới thiệu về vi khuẩn Bacillus velezensis................................... 24
1.5.2 Lịch sử phát hiện........................................................................... 26
1.5.3 Phân loại........................................................................................ 27
1.5.4 Đặc điểm nuôi cấy......................................................................... 27

ii


Đồ án tốt nghiệp
1.5.5 Thành tế bào của chi Bacillus....................................................... 27
1.5.6 Sự xuất hiện của Bacillus velezensis từ tổ hợp loài Bacillus subtilis
.................................................................................................................... 28
CHƯƠNG II: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...........29
2.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu.......................................................29

2.1.1 Thời gian........................................................................................29
2.1.2 Địa điểm........................................................................................ 29
2.1.2.1 Địa điểm phân tích thí nghiệm................................................. 29
2.2 Vật liệu, hóa chất, dụng cụ và thiết bị.................................................29
2.2.1 Vật liệu.......................................................................................... 29
2.2.2 Hóa chất.........................................................................................29
2.2.3 Dụng cụ và thiết bị........................................................................ 29
2.3 Phư ng pháp nghiên cứu.....................................................................30
2.3.1 Phư ng pháp nhuộm Gram........................................................... 30
2.3.2 Phư ng pháp nhuộm bào tử.......................................................... 31
2.3.3 Phư ng pháp bảo quản và giữ giống vi sinh vật...........................31
2.3.4 Phư ng pháp tăng sinh và xác định mật độ vi khuẩn................... 32
a. Mục đích........................................................................................... 32
b. Nguyên tắc........................................................................................ 32
c. Cách tiến hành...................................................................................32
d. Cơng thức tính tốn xác định mật độ tế bào.................................... 32
2.3.5 Phư ng pháp bảo quản lạnh sâu....................................................32
2.3.6 Phư ng pháp pha loãng.................................................................33
2.3.7 Phư ng pháp xử l số liệu.............................................................33
2.4 Bố trí thí nghiệm..................................................................................33
2.4.1 S đồ bố trí thí nghiệm..................................................................33
2.4.2 Khảo sát các đặc điểm, tính chất và các chỉ tiêu hóa học của
biochar ................................................................................................... 34
2.4.2.1 Đặc điểm và tính chất của biochar..........................................34

iii


Đồ án tốt nghiệp
2.4.2.2 Chỉ tiêu hóa học.......................................................................35

2.4.3 Xác định các đặc điểm, hình thái của B. velezensis......................35
2.4.4 Xử l biochar.................................................................................35
2.4.5 Khảo sát ảnh hưởng pH của biochar đến khả năng cố định vi khuẩn
B. velezensis................................................................................................36
2.4.6 Khảo sát ảnh hưởng của mật độ vi khuẩn B. velezensis đến khả
năng cố định vào biochar........................................................................... 36
2.4.7 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn vi khuẩn B. velezensis đối
với biochar (w/v)........................................................................................ 36
2.4.8 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian lắc đến khả năng cố định vi
khuẩn B. velezensis vào biochar.................................................................37
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN............................................ 38
3.1 Kết quả xác định đặc điểm, hình thái khuẩn lạc của vi khuẩn
B.velezensis.................................................................................................38
3.2 Kết quả khảo sát của biochar............................................................... 39
3.2.1 Đặc điểm và tinh chất của biochar................................................39
3.2.2 Chỉ tiêu hóa học.............................................................................40
3.3 Kết quả khảo sát ảnh hưởng pH của biochar đến khả năng cố định vi
khuẩn B. velezensis.....................................................................................41
3.4 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của mật độ vi khuẩn B. velezensis đến khả
năng cố định vào biochar........................................................................... 43
3.5 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn vi khuẩn B. velezensis
đối với biochar (w/v)..................................................................................45
3.6 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian lắc đến khả năng cố định vi
khuẩn B. velezensis vào biochar.................................................................46
CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ................................................ 50
4.1 Kết luận................................................................................................ 50
4.2 Kiến nghị.............................................................................................. 50

iv



Đồ án tốt nghiệp
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................51
PHỤ LỤC..........................................................................................................1

v


Đồ án tốt nghiệp

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
BHI

Brain H art Infusion

CFU

Colony Forming Unit

CO

Carbon monoxid

ĐBSCL

Đồng bằng sông Cửu Long

ĐBSH

Đồng bằng Sơng Hồng


GHG

Khí nhà kính

I

Chỉ tiêu được chỉ định của bộ y tế

LOD

Giới hạn phát hiện

NaCl

Natriclorua

OD

Optical D nsity

vi


Đồ án tốt nghiệp

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Một số thành phần chính trong các loại nguyên liệu.....................13
Bảng 1.2: Tỷ lệ tư ng đối bốn thành phần chính của biochar ( phần trăm tỷ
trọng lượng)......................................................................................................22

Bảng 3.1: Phản ứng sinh hóa của vi B. velezensis..........................................39
Bảng 3.2: Kết quả phân tích thành phần của biochar..................................... 41

vii


Đồ án tốt nghiệp

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Biochar từ vỏ trấu............................................................................. 9
Hình 1.2: S đồ quy trình điều chế biochar từ vỏ trấu...................................11
Hình 1.3: Đất đã qua cải bạo biochar............................................................. 11
Hình 1.4: Cấu trúc lị làm thủ cơng và sản phẩm của nó .............................. 15
Hình 1.5: Lị thủ cơng bằng thép và lị làm bằng gạch ................................. 15
Hình 1.6: Máy sản xuất biochar loại nhỏ và nhà máy sản xuất biochar........ 16
Hình 1.7: Vi khuẩn Bacillus velezensis.......................................................... 25
Hình 2.1: S đồ bố trí thí nghiệm tổng qt...................................................34
Hình 2.2: Mẫu biochar sử dụng trong nghiên cứu......................................... 35
Hình 3.1: Hình dạng khuẩn lạc B. velezensis................................................. 38
Hình 3.2: Kích thước và cấu trúc của biochar ...............................................40
Hình 3.3: Mật độ của vi khuẩn B. velezensis ở các giá trị pH khảo sát......... 42
Hình 3.4: B. velezensis ở các mật độ khảo sát khác nhau.............................. 44
Hình 3.5: B. velezensis ở các tỷ lệ phối trộn.................................................. 45
Hình 3.6: Mật độ B. velezensis ở các thời gian lắc khảo sát ......................... 47
Hình 3.7: S đồ cố định vi khuẩn B. velezensis............................................. 48

viii


Đồ án tốt nghiệp


LỜI MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Việt Nam là một nước nông nghiệp và ngành nuôi trồng thủy sản đã trở
thành ngành kinh tế mũi nhọn trong chiến lược phát triển kinh tế của Việt Nam. Tuy
nhiên trong những năm gần đây, người nuôi thủy sản đang phải "oằn mình" ra
chống đỡ với các đợt đại dịch xảy ra trên cá, tôm nuôi. Nguyên nhân chủ yếu do
người ni sử dụng thuốc, hóa chất tràn lan dẫn đến động vật ni kháng thuốc, mơi
trường bị suy thối và ô nhiễm nguồn nước nuôi. Có nhiều nguyên nhân gây ô
nhiễm trong đó có nguồn nước thải từ các ao nuôi trồng thủy sản, nước sau khi nuôi
thường bị thải ra môi trường tự nhiên không qua xử l nước sau khi nuôi.
Bên cạnh những thành quả đạt được, nghề ni tơm Việt Nam đang phải đối
mặt với nhiều khó khăn. Đầu tư ban đầu cho nghề nuôi tôm là rất lớn, nhưng người
dân cũng gặp phải khơng ít rủi ro do bệnh dịch làm chết tôm hàng loạt, chất lượng
và số lượng sản phẩm đạt được thấp, gây tổn thất lớn cho người dân. Nguyên nhân
của tình trạng trên là:
Một là, do người nuôi chạy th o lợi nhuận đã lạm dụng nhiều loại thuốc,
hóa chất… làm ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng kháng dịch bệnh và khả năng hấp
thu của tôm, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến năng suất thu hoạch.
Hai là, việc gia tăng diện tích nuôi do sự phát triển không đồng bộ và tự
phát, các ao nuôi tôm truyền thống đã dần chuyển đổi thành ao nuôi công nghiệp.
Mặt khác, hệ thống cấp và thốt nước cho các vùng ni tơm vẫn chưa được quy
hoạch rõ ràng, không phân biệt được kênh nước sạch, kênh thải. Chính vì vậy,
lượng chất thải từ các ao ni được thải ra ngồi mơi trường sau mỗi vụ nuôi ngày
càng tăng, làm cho môi trường nước ngày càng ô nhiễm nặng, dịch bệnh xảy ra và
lây lan khó kiểm soát.
Trong mối quan hệ tư ng quan giữa nguồn nước và môi trường, mầm bệnh
và tôm, yếu tố môi trường giữ vai trò hết sức quan trọng, gây tác động lên mối quan
hệ giữa tôm và mầm bệnh. Do vậy, việc giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường nước,


1


Đồ án tốt nghiệp
tạo điều kiện phát triển bền vững cho các vùng nuôi tôm là việc làm hết sức cần
thiết và cấp bách.
Đã có rất nhiều phư ng pháp được đưa ra để xử l nước ao nuôi, trong đó
phư ng pháp dùng vi khuẩn có lợi để xử l môi trường nước ao nuôi rất hiệu quả.
Để hạn chế các tác động đó thì việc nghiên cứu các ứng dụng về vi sinh vật trong
nuôi trồng thủy sản là rất cần thiết.
Với

nghĩa khoa học và

nghĩa thực tiễn như trên, chúng tôi tiến hành thực

hiện đề tài “ Nghiên cứu quy trình cố định vi khuẩn Bacillus velezensis vào
biochar có nguồn gốc từ vỏ trấu”.
2. Mục đích của nghiên cứu
Xác định khả năng ảnh hưởng của pH, mật độ vi khuẩn, tỷ lệ phối trộn và
thời gian lắc đến việc cố định vào biochar có nguồn gốc từ vỏ trấu.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
Xác định các yếu tố ảnh hưởng của vi khuẩn Bacillus velezensis khi cố định
vào biochar như: pH, mật độ vi khuẩn, tỷ lệ phối trộn, thời gian lắc, nhiệt độ sấy.
4.Phạm vi nghiên cứu
Tiến hành đánh giá khả năng cố định của vi khuẩn Bacillus velezensis đối
với biochar từ vỏ trấu.

2



Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 Giới thiệu về ngành ni trồng thủy sản và những khó khăn trong nuôi
trồng thủy sản
1.1.1 Ngành nuôi trồng thủy sản hiện nay
Việt Nam được thiên nhiên ưu đãi với hệ thống sơng ngịi dày đặc và có
đường biển dài rất thuận lợi cho phát triển hoạt động khai thác và nuôi trồng thủy
hải sản. Sản lượng thủy sản Việt Nam luôn giữ mức tăng trưởng liên tục trong nhiều
năm qua với mức tăng bình quân là 9,07%/năm. Với chủ trư ng thúc đẩy phát triển
của chính phủ, hoạt động ni trồng thủy sản đã có những bước phát triển mạnh,
sản lượng liên tục tăng cao trong các năm qua, bình quân đạt 12,77%/năm, đóng
góp đáng kể vào tăng trưởng tổng sản lượng thủy sản của cả nước. Sản lượng nuôi
trồng thủy sản năm 2017 ước đạt 3.858 ngàn tấn, tăng 5,5% so với năm 2016. Trong
những năm gần đây, diện tích và sản lượng tơm ni khơng ngừng tăng, đến năm
2017, diện tích ni tơm nước ta đạt 721.100 ha với sản lượng 683.400 tấn.
1.1.2 Khó khăn của ngành ni trồng thủy sản
Tuy nhiên ngành ni trồng thủy sản cịn gặp nhiều khó khăn do ảnh hưởng
thời tiết và biến đổi khí hậu, mưa đến sớm nên độ mặn thấp, môi trường nuôi bị ô
nhiễm nên dịch bệnh dễ xảy ra và khó khống chế như một số loại bệnh như: bệnh
tơm chết sớm hay cịn gọi là hội chứng hoại tử gan tụy cấp, bệnh đốm trắng, bệnh
đuôi đỏ hay hội chứng Taura, bệnh phân trắng. Mặt khác, người ni cịn mua con
giống trơi nổi khơng qua kiểm dịch, tính cộng đồng chưa cao, cịn sử dụng thuốc
bảo vệ thực vật đánh bắt thủy sản ngồi sơng, rạch, làm ảnh hưởng đến năng suất và
chất lượng sản phẩm. Người ni cịn sử dụng rất nhiều loại kháng sinh trong nuôi
tôm như: Chloramph nicol, oxyt tracylin , nroxacin ,... Gần đây, người ni cịn
sử dụng kháng sinh C fotaxim , điều này ảnh hưởng đến con tơm, vì tồn dư lượng
kháng sinh,...
Nguồn nước đang là vấn đề đặt ra hàng đầu trong nghành nuôi trồng thủy

sản. Nước nuôi trồng thủy sản mang th o chất thải của vật nuôi nếu không được xử
l s gây ra ô nhiễm nhiêm trọng cho môi trường.

3


Đồ án tốt nghiệp
Chất thải bắt nguồn từ thức ăn không ăn hết của vật nuôi, phân, xác vật nuôi,
xác tảo, mùn bã hữu c và chuyển hoá dinh dưỡng là nguồn gốc chủ yếu của các
chất gây ô nhiễm ở các trại nuôi trồng thủy sản hiện nay ở nước ta.
Môi trường nước càng ô nhiễm, tôm cá càng dễ mắc bệnh, người dân càng
dùng nhiều thuốc, hoá chất. Liều lượng tăng th o mức độ “nhờn thuốc” của thuỷ
sản đồng hành với việc môi trường nước bị huỷ hoại nặng nề. Hậu quả của vịng
luẩn quẩn đó là sự hủy hoại nghiêm trọng môi trường nước vùng nuôi song hành
với lãng phí tiền bạc của dân..
1.1.2.1 Ảnh hưởng của dịch bệnh
Trong năm 2017, tình hình dịch bệnh trên thủy sản nuôi cũng khá phức tạp,
khoảng 190 ha nuôi tôm bị bệnh. Dịch bệnh trên tôm nuôi vẫn chưa được khống chế
triệt để, tình hình bệnh xảy ra rải rác suốt vụ nuôi, ở hầu hết vùng nuôi, gây thiệt hại
lớn cho người nuôi, chủ yếu các bệnh do virus gây ra như: WSSV (Whit r Spot
Syndrom Virus, bệnh đốm trắng), YHV (Y llow H ad Virus, lây th o chiều dọc và
chiều ngang, chiều dọc là từ bố m楘 sang con thông qua trứng, chiều ngang là từ thức
ăn có nhiễm YHV), hay bệnh do vi khuẩn: bệnh phát sáng...
1.1.2.2 Ảnh hưởng của môi trường nước
Những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nước trong nuôi tôm như:
nguồn đạm từ thức ăn thừa, phân tôm, xác tảo chết, tơm chết, các hóa chất tích tụ ở
đáy ao ni tạo thành một lớp bùn hoặc do ô nhiễm nước mưa, lũ lụt... cuốn th o
các chất thải hữu c từ chăn nuôi, sinh hoạt cùng một số nguyên nhân khác.
a. Ơ nhiễm từ lớp bùn hình thành
Hầu hết các chất trong nước nuôi tôm lắng đọng dưới đáy tạo thành một lớp

bùn ô nhiễm. Thành phần lớp bùn chủ yếu là các chất hữu c như prot in, lipid, các
chất khống và vitamin, vỏ tơm lột xác,… Lớp bùn này ln ở trong tình trạng ngập
nước yếm khí làm các vi sinh vật yếm khí phát triển mạnh, phân hủy các hợp chất
trên tạo thành các sản phẩm như H2S, NH3, CH4… ảnh hưởng đến độ pH của nước
và kìm hãm sự phát triển của tơm.

4


Đồ án tốt nghiệp
H n nữa tơm ln có xu hướng tránh khỏi vùng này và tập trung vào những
khu vực sạch s h n. Do việc tập trung vào một vùng s làm giảm bớt diện tích cho
ăn, cũng như tăng tính cạnh tranh trong khi ăn. Nếu như tồn bộ đáy ao bị d bẩn
thì tơm bắt buộc phải sống trong môi trường ô nhiễm. Lớp bùn d bẩn cịn tác động
lên nước trong ao ni làm giảm chất lượng nước.
b. Ơ nhiễm từ mơi trường tự nhiên
Khi mưa xuống nước chảy qua mặt đất dồng thời với dòng chảy đã hòa tan
và cuốn th o các chất gây ô nhiễm như chất rắn, kim loại nặng, dầu mỡ, phân bón,
thuốc trừ sâu,...cùng với các nước thải sinh hoạt từ các hộ dân cư, bệnh viện...hay
do các sản phẩm của hoạt động sống của vi sinh vật và kể cả xác chết của chúng đã
gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng nước nuôi thủy sản và sức khỏ của vật ni.
1.2 Vai trị của vi sinh vật trong ni trồng thủy sản
Vi sinh vật là mắt xích quan trọng trong các chu trình chuyển hóa vật chất
và năng lượng trong tự nhiên, chúng tham gia vào việc gìn giữ tính bền vững của hệ
sinh thái và bảo vệ mơi trường, là đối tượng lí tưởng trong cơng nghệ di truyền,
cơng nghệ sinh học…vi sinh vật tham gia tích cực vào q trình phân giải các phế
thải nơng nghiệp, phế thải công nghiệp, rác sinh hoạt…và được sử dụng làm phân
bón, thuốc trừ sâu vi sinh và các chế phẩm vi sinh dùng trong chăn ni. Chúng cịn
tham gia vào quá trình tạo mùn, quá trình phân giải xác hữu c thành dạng đ n giản
và chuyển hóa chất hữu c thành cồn, gas…Hiện nay đã có một số nghiên cứu ứng

dụng các chủng vi sinh vật có lợi vào nuôi trồng thủy sản nhằm cải tạo môi trường
nuôi, hạn chế dịch bệnh…
1.3 Vai trò của chế phẩm vi sinh trong nuôi trồng thủy sản
1.3.1 Khái niệm
Chế phẩm vi sinh hay probiotics là hỗn hợp vi sinh vật có lợi cho tôm bằng
cách biến đổi hệ vi sinh vật xung quanh hoặc liên quan đến vật chủ, bằng cách nâng
cao khả năng sử dụng thức ăn hay nâng cao giá trị dinh dưỡng của thức ăn, nâng
cao đáp ứng của vật nuôi với mầm bệnh hay cải thiện chất lượng môi trường xung

5


Đồ án tốt nghiệp
quanh thơng qua q trình phân hủy các chất hữu c trong nước nhan h n (Moriaty,
1999; Tinh et al, 2007).
1.3.2 Thành phần của các chế phẩm vi sinh
1.3.2.1 Vi khuẩn Gram dương
Các vi sinh vật Gram dư ng, hiếu khí, và sinh bào tử được sử dụng nhằm
mục đích nâng cao chất lượn nước ni do ức chế hệ vi sinh vật gây hại trong nước
và làm giảm số mầm bệnh. Một lợi ích trực tiếp trong việc sử dụng trực khuẩn này
là làm giảm số mầm bệnh. Một lợi tiếp trong việc sử dụng trực khuẩn này là làm
giảm việc sử dụng kháng sinh, hóa chất trong việc nuôi trồng thủy sản và nâng cao
tỷ lệ sống của các lồi ni trồng (Irrianto và Austin, 2002).
1.3.2.2 Vi khuẩn Gram âm
Có khả năng ức chế Saprolenia và A. Salmocinida trên các lồi cá có vây và
ngăn chặn các mầm bệnh trên tôm từ Vibrio spp, đồng thời có tác dụng làm giảm tỷ
lệ chết trên cá hồi ( Irianto và Austin, 2002 ), cải thiện chất lượng của ấu trùng cua,
hàu và cá b n, cải thiện q trình tiêu hóa prot in ở cá b n khi được cung cấp qua
con đường cho ăn, làm tăng tỷ lệ sống của ấu trùng Pacific oyster( Irianto và Austin,
2002 ).

1.3.2.3 Nấm men
Nấm m n được ứng dụng phổ biến nhất với sự hiện diện của nấm m n, nó
s bám dính vào ruột, làm nâng cao sự tiết nzym amylas và kích thích các
nzym màng ở ấu trùng sau 27 ngày tuổi ( Irianto và Austin, 2002 ).
1.3.3 Vai trị của chế phẩm vi sinh trong ni trồng thủy sản
1.3.3.1 Cạnh tranh vị trí gắn kết
Một trong những c chế ngăn ngừa sự hình thành tập đồn vi khuẩn gây
bệnh là sự cạnh tranh vị trí gắn kết trên ruột hay trên bề mặt các mô khác
(V rschu r et al, 2000; Gullian et al, 2003; Tinh et al, 2007 ). Nên nhớ rằng khả
năng gắn kết trên ruột và bề mặt thành ruột là một quá trình rất cần thiết cho vi
khuẩn cư trú trên ruột và chính là giai đoạn đầu của q trình xâm nhiễm của vi
khuẩn khác (V rschu r et al, 2000 ). Do đó, việc cạnh tranh vị trí gắn kết có thể

6


Đồ án tốt nghiệp
được x m như là một hàng rào đầu tiên của hệ thống phòng chống lại sự xâm nhiễm
của vi khuẩn gây bệnh ( Tinh et al, 2007 ).
1.3.3.2 Sản xuất các chất ức chế
Một quần thể vi sinh vật đều có thể tạo ra c chế hóa học có khả năng tiêu
diệt hoặc ức chế các quần thể vi sinh vật khác. Chính sự hiện diện của các vi khuẩn
có khả năng sản xuất ra các chất ức chế trong ruột của vật chủ tạo nên một hàng rào
bảo vệ chống lại các bệnh c hội ( V rschu r et al, 2000; Tinh et al, 2007 ).
Các nhân tố ức chế được các vi khuẩn probiotic sản xuất ra bao gồm: kháng
sinh, bact riocin, sid rophon , lysozym , prot as , hydrop roxid , thay đổi giá trị
pH bằng cách tạo ra các acid hữu c ( V rschu r et al, 2000 ).
1.3.3.3 Cạnh tranh các nguồn năng lượng
Sự cạnh tranh diễn ra giữa vi sinh vật probiotic và các vi khuẫn gây bệnh
chủ yếu là sự cạnh tranh các ion sắt vì hầu như tất cả các vi sinh vật đều cần sắt để

phát triển (V rschu r et al, 2000). Sid rophor là một tác nhân giữ ion sắt chuyên
biệt có trọng lượng phân tử thấp có khả năng phân hủy sắt kết tủa và biến nó thành
sắt mà vi sinh vật có thể sử dụng được. Do đó, các chũng vi khuẩn vơ hại có thể sản
xuất sid rophor được sử dụng như probiotic cạnh tranh với các vi khuẩn gây bệnh
có thể sản xuất sid rophor đồng thời cạnh tranh các ion sắt trong môi trường ion
sắt hiện diện hạn chế ( V rschu r et al, 2000; Tinh et al, 2007 ). Hiệu quả của các
vi sinh vật probiotic này làm tăng tính kháng Vibrio đã được kiểm chứng trên ấu
trùng cá b n ( V rschu r et al, 2000 ).
1.3.3.4 Tăng cường sự hấp thu dinh dưỡng
Hệ vi sinh vật đường ruột đóng vai trị rất quan trọng đối với khả năng hấp
thu chất dinh dưỡng của vật chủ. Do đó, để tăng cường khả năng hấp thu chất dinh
dưỡng ở vật chủ đòi hỏi hệ vi sinh vật đường ruột phải hoạt dộng tích cực. Trong
một số nghiên cứu về tác dụng tăng cường hấp thu chất dinh dưỡng của vi sinh vật
probiotic trong ruột của vật chủ, nấm m n nâng cao sự ổn định của hệ vi sinh vật
đường ruột vì chúng hoạt động như một nhà sản xuất polyamin (Tinh et al, 2007 ).

7


Đồ án tốt nghiệp
1.3.3.5 Ảnh hưởng đến hệ thống nước xanh
Sự bổ sung chế phẩm probiotic trong đó có sự hiện diện của vi nấm, như bổ
sung vi nấm Isochrysis galbana vào mơi trường nước trong q trình ni cá ch m
có thể làm giảm tỷ lệ chết của ấu trùng cá ch m. Ở ấu trùng của tôm, vi nấm có khả
năng kháng khuẩn nhất là hoạt tính chống lại các chủng Vibrio spp gây bệnh trên
tôm
1.3.3.6 Nâng cao đáp ứng miễn dịch
Các chất kích thích miễn dịch là các hợp chất hóa học hoạt hóa hệ thống
miễn dịch của vật nuôi để chống lại sự xâm nhiễm của virus, vi khuẩn, nấm và can
thiệp vào hệ thống quorum s nsing ở vi khuẩn gây bệnh và nâng cao chất lượng

nước ao nuôi.
1.4 Tổng quan về biochar
1.4.1 Khái niệm
Biochar còn được gọi là than sinh học được dùng cho những mục đích
chuyên biệt, đặc biệt như là chất cải tạo đất. Giống với hầu hết các loại than khác,
biochar được sản xuất từ quá trình nhiệt phân sinh khối và được ứng dụng để cố
định carbon nhằm giảm thiểu khí CO2 thải vào khí quyển (L an, 2008). Thêm vào
đó, biochar cịn là một chất rắn bền, giàu carbon và có thể tồn tại trong đất hàng
nghìn năm (L an, 2008).
Sản phẩm tạo bởi sự nhiệt phân của nguyên liệu sinh học trong điều kiện
nồng độ khí O2 thấp hoặc hồn tồn khơng có. Thơng thường q trình nhiệt phân
sinh khối cho ra 20% biochar, 20% khí tổng hợp dùng làm nhiên liệu và 60% dầu
sinh học thay thế dầu mỏ trong sản xuất các vật dụng như đồ nhựa. Nhưng khi cần
khối lượng lớn để cải tạo đất, nguời ta thay đổi cách đốt chậm h n để có tỷ lệ
biochar lên trên 50%. Điều khác biệt giữa biochar với than củi là mục đích chính sử
dụng của nó, nó được sản xuất như một chất phụ gia cho đất, chủ yếu để cải thiện
lưu giữ chất dinh dưỡng và lưu trữ carbon. Biochar là chất ổn định vững chắc và
giàu carbon, do đó, có thể được sử dụng để khóa carbon trong đất. Sự quan tâm về
biochar ngày càng tăng vì những lo ngại về biến đổi khí hậu gây ra bởi lượng khí

8


Đồ án tốt nghiệp
thải carbon dioxid (CO2) và các khí nhà kính khác (GHG). Mặc dù lịch sử của
biochar đã kéo dài hàng ngàn năm song khoa học vẫn còn tư ng đối chưa được thấu
đáo về biochar.

Hình 1.1: Biochar từ vỏ trấu
Than sinh học có hàm lượng carbon cao và đặc tính xốp giúp đất giữ nước,

dưỡng chất và bảo vệ vi khuẩn có lợi cho đất.
Biochar là một tên khác của than củi, được sản xuất bằng cách đốt gỗ hoặc
các vật liệu thực vật khác trong buồng hạn chế oxy. Bộ khung carbon tinh khiết để
lại sau q trình này có diện tích bề mặt rộng với khả năng trao đổi cation rất cao,
do vậy khi được thêm vào đất, đặc biệt là loại đất bị thoái do hạn hán và nhiệt độ
cao, nó có thể nhanh chóng cải thiện khả năng lưu giữ và sau đó giải phóng các chất
dinh dưỡng.
Biochar được sản xuất từ bất kỳ vật liệu thực vật nào (ví dụ như cành cây,
vỏ trấu, r m) có hàm lượng carbon cao. Nó được tạo ra bởi quá trình nhiệt phân –
nghĩa là được đốt trong buồng chứa có lượng oxy hạn chế. Việc sản xuất than sinh
học có thể thực hiện bằng cách ủ trong các đống đất th o kiểu truyền thống, hoặc

9


Đồ án tốt nghiệp
hiệu quả h n trong các thùng kim loại hoặc trong các hệ thống nhiệt phân được thiết
kế đặc biệt. Khi bị đốt nóng, các chất khơ của cây bắt đầu tạo ra khí tổng hợp dễ
cháy (hỗn hợp H2 và CO), có thể vận chuyển được nhằm duy trì lượng nhiệt cần
thiết để làm giảm tối đa diện tích bề mặt sản phẩm cuối cùng. Biochar có diện tích
bề mặt rất lớn và có khả năng trao đổi cation cao, do đó nó có khả năng lưu giữ các
chất dinh dưỡng của thực vật như N +, K +, Ca ++ vv. Tính chất xốp của vật liệu
cũng có nghĩa là nó chứa được nước và khơng khí. Do đó nó cung cấp tất cả các nhu
cầu chính cho sự tồn tại của vi sinh vật trong đất, đóng một vai trị quan trọng trong
dinh dưỡng thực vật. Biochar có thể giúp cải thiện các loại đất có độ màu mỡ thấp.
Đất màu mỡ với hàm lượng chất hữu c cao có diện tích bề mặt lớn chứa nhiều vi
khuẩn, các chất dinh dưỡng và các phân tử nước. Khi chất hữu c giảm, đất bị mất
đi tính chất này, do đó việc đảo ngược quy trình này có thể giúp đất đai trở nên màu
mỡ h n. Biochar cũng rất ổn định vì vậy nó trở thành một thành phần tồn tại lâu dài
trong đất có khả năng làm giảm đáng kể lượng khí nhà kính trong khí quyển, đồng

thời sự hiện diện của nó trong lịng đất có thể cải thiện chất lượng nước, tăng độ phì
đất, nâng cao năng suất nơng nghiệp, các nghiên cứu khảo cổ học ở Amazon đã phát
hiện ra các trầm tích ‘đất đ n’ có tuổi trên 500 năm vẫn giữ được độ màu mỡ.
Hiện tại các dự án về biochar chỉ trên quy mô nhỏ và không tác động đáng
kể vào hàm lượng carbon tổng thể toàn cầu. Tháng năm, 2009, Quỹ biochar (th
Biochar Fund) nhận được tài trợ từ Quỹ rừng tại các lưu vực sông Congo (th
Congo Basin For st Fund) để thực hiện

tưởng của mình ở Trung Phi. Trong dự án

này, biochar là một công cụ được sử dụng để đồng thời làm chậm nạn phá rừng,
tăng cường an ninh lư ng thực của các cộng đồng nông thôn, cung cấp năng lượng
tái tạo cho họ và carbon cô lập.
Bên cạnh những ứng dụng trên, biochar còn được dùng làm vật liệu chất
mang để chủng vi sinh vật có lợi cho cây trồng và môi trường vào trong đất rất hiệu
quả, thay thế cho những vật liệu chất mang khác đã được sử dụng phổ biến trước
đây như than bùn và lignit vì những vật liệu chất mang được sử dụng trước đây là
nguồn tài nguyên không tái tạo và chúng thải ra một lượng lớn CO2 vào khí quyển

10


Đồ án tốt nghiệp
gây ra hiệu ứng nhà kính. Bản thân biochar chứa những kẻ hở và những lỗ hỏng
giúp cho tiến trình hấp thu, cầm giữ nước, dinh dưỡng cũng như những chất ô
nhiễm hữu c hoặc vô c của biochar diễn ra một cách nhanh chóng. Thêm vào đó,
biochar cịn có chức năng như là một giá thể của sự sống nhằm bảo vệ vi sinh vật
khỏi sự tấn công của các vi sinh vật khác (Pl asant, 2000).

Hình 1.2: S đồ quy trình điều chế biochar từ vỏ trấu

1.4.2 Lịch sử phát hiện về biochar
Người bản xứ Amazon được cho là đã sử dụng biochar để nâng cao chất
lượng đất và sản xuất nó bằng cách đốt cháy chất thải nơng nghiệp. Người Châu Âu
gọi đất đó là đất đ n (có màu ngạ quỷ). Trong tồn bộ lưu vực Amazon chiều sâu
đất đ n có vùng lên đến 2m, đây là loại đất màu mỡ rất tốt canh tác nơng nghiệp cho
người dân vùng Amazon.

Hình 1.3: Trái - đất đỏ nhiệt đới (oxisols) nghèo dinh dưỡng,
Phải - đất đã qua cải tạo bởi biochar

11


Đồ án tốt nghiệp
Phân tích đất đ n cho thấy nồng độ cao của các biochar và vật chất hữu c ,
chẳng hạn như thực vật và động vật vẫn còn (phân hữu c , xư ng và cá). Chất
lượng của đất đ n là do lưu giữ chất dinh dưỡng tốt và độ pH trung tính. Và một
điều thú vị là đất đ n chỉ tồn tại trong khu vực có người ở, điều đó cho thấy rằng
con người có tác động đến đất thơng qua việc đưa biochar vào đất và tạo ra loại đất
đặc biệt đó.
1.4.3 Nguyên liệu sản xuất biochar
Sản xuất biochar được mơ hình hóa sau khi tìm hiểu các quá trình bắt đầu từ
hàng nghìn năm trước ở lưu vực sơng Amazon. Người ta cho rằng lửa từ việc nấu
ăn và đống rác bếp cùng với việc cố

đặt than vào đất dẫn đến các loại đất có độ

màu mỡ và hàm lượng cacbon cao. Các loại đất này tiếp tục “giữ” lại carbon và vẫn
cịn rất giàu dinh dưỡng, thậm chí cịn được đào lên và bán dưới hình thức các chậu
đất tại thị trường Brazil.

Do lợi ích mà biochar mang lại mà từ đó đến nay các nhà khoa học đã
khơng ngừng nghiên cứu và tìm ra rất nhiều các nguồn nguyên liệu để sử dụng
trong sản xuất biochar.
Ngày nay, người ta thể sử dụng bất kỳ vật liệu sinh khối thực vật, đ m đi
nhiệt phân trong điều kiện thiếu hoặc không có oxy để tạo ra biochar, sinh khối đó
có thể là dư lượng cây trồng, gỗ và chất thải gỗ, hoặc các vật liệu hữu c khác nhau.
Tuy nhiên, một số vật liệu có nguồn cung cấp rất phong phú cũng như giá thành rẻ
đã được đề xuất làm nguyên liệu sinh khối cho biochar, bao gồm vỏ trấu, vỏ hạt, dư
lượng phân bón và dư lượng cây trồng, những nguyên liệu này được sử dụng rộng
rãi h n. Cũng có nhiều nguyên liệu khác có tiềm năng sẵn có để sản xuất biochar,
trong đó có biowast (ví dụ như bùn thải, rác thải đô thị, phân gia cầm) và phân
compost. Tuy nhiên, sử dụng những loại nguyên liệu này có sự nguy hiểm do có sự
tồn tại các thành phần nguy hại (ví dụ như các chất hữu c ô nhiễm, kim loại
nặng,…).
Về nguyên tắc, bất kỳ vật chất hữu c nào cũng có thể nhiệt phân, tuy nhiên
mỗi loại nguyên liệu khác nhau thì cho tỷ lệ sản phẩm chất rắn (than) và sản phẩm

12


Đồ án tốt nghiệp
chất lỏng, chất khí cùng với đặc tính l hóa của biochar là khác nhau. Do thành
phần hóa học cấu tạo nên sinh khối vật chất hữu c là thành phần quan trọng trong
sản xuất biochar. Dưới đây là một số thành phần chính trong những nguyên liệu
chính thường dùng để sản xuất biochar.
Bảng 1.1: Một số thành phần chính trong các loại ngun liệu
Tro

Lignin


Cellulose

Rơm lúa mì

11.2

14

38

Dư lượng ngô

2.6 - 6.8

15

30

Cỏ

6

18

32

Gỗ (cây dương, sồi, liễu)

0.27 - 1


26 - 30

38 - 45

C llulos và lignin qua bị nhiệt phân ở các nhiệt độ khác nhau, tư ng ứng từ
240-350°C đến 280-500°C, tỷ lệ tư ng đối của mỗi thành phần s xác định cấu trúc
sinh khối được giữ lại sau thời gian nhiệt phân, ở nhiệt độ nhất định và trong một
thời gian nhiệt phân nhất định. Nguyên liệu có hàm lượng lignin cao, thường cho
sản lượng biochar cao h n.
Mặt khác, lignoc llulosic là nguyên liệu hữu c phong phú nhất trên trái đất
chiếm 50% tổng số sinh khối thực vật và giới thiệu sản xuất ước tính hàng năm là
50×109 tấn (Rajarathnam and Bano, 1989). Phần lớn các chất thải lignoc llulos
trước đây thường chỉ được xử l bằng cách đốt sinh khối, điều này gây lãng phí tài
ngun và ơ nhiễm mơi trường bởi lượng khí phát thải ra.
Hiện nay, người ta chú

tới việc sử dụng vỏ trấu làm nguyên liệu sản xuất

biochar. Cùng với sản lư ng thóc gạo ngày càng tăng thì lượng trấu thải ra cũng
ngày càng cao, nhất là ở những vựa lúa lớn như Thái Lan, Ấn Độ, Trung Quốc hay
như ĐBSCL và ĐBSH ở nước ta. Ngay chỉ ở huyện Cờ Đỏ, trực thuộc thành phố
Cần Th , lượng trấu thải ra hàng năm lên đến 500.000 tấn. Lượng trấu này nhiều
khi không được sử dụng mà được xử l bằng hai phư ng pháp là đốt trực tiếp, hoặc
đổ thẳng ra sơng. Việc này có thể gây ơ nhiễm mơi trường trầm trọng. Trong khi đó,
sử dụng vỏ trấu nhiệt phân thành biochar đ m lại nguồn lợi lớn. Biochar sản xuất từ

13