Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Phân lập, tuyển chọn những chủng nấm mốc có khả năng sinh tổng hợp enzyme cellul...

Tài liệu Phân lập, tuyển chọn những chủng nấm mốc có khả năng sinh tổng hợp enzyme cellulase cao ứng dụng vào quá trình ủ phân hữu cơ từ vỏ trái ca cao

.PDF
88
27
71

Mô tả:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA – VŨNG TÀU KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ------------ ĐỀ TÀI KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG PHÂN LẬP, TUYỂN CHỌN NHỮNG CHỦNG NẤM MỐC CÓ KHẢ NĂNG SINH TỔNG HỢP ENZYME CELLULASE CAO ỨNG DỤNG VÀO QUÁ TRÌNH Ủ PHÂN HỮU CƠ TỪ VỎ TRÁI CA CAO Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Văn Tới GVHD: ThS. Trần Thị Duyên ThS. Phạm Thị Hữu Hạnh BÀ RỊA – VŨNG TÀU, 7/2013 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU KHOA HÓA HỌC VÀ CNTP Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Văn Tới GVHD: ThS. Trần Thị Duyên ThS. Phạm Thị Hữu Hạnh Xác nhận đã chỉnh sửa theo ý kiến hội đồng Cán bộ phản biện 1 Cán bộ phản biện 2 BÀ RỊA-VŨNG TÀU - 7/2013 Chủ tịch Hội đồng Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường ĐHBRVT LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đề tài nghiên cứu này tôi xin chân thành cảm ơn: - Ban giám hiệu nhà trường, chú Trịnh Văn Thành Giám đốc Cty TNHH Ca Cao Thành Đạt, PGS. TS Nguyễn Văn Thông Trưởng Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm, đã quan tâm và tạo điều kiện tốt nhất cho tôi hoàn thành đề tài. - ThS. Trần Thị Duyên, ThS. Phạm Thị Hữu Hạnh đã nhiệt tình hướng dẫn, định hướng cho tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành đề tài này. - Thầy Đỗ Xuân Tâm, các cán bộ phòng thí nghiệm, đã tạo điều kiện tốt nhất về trang thiết bị trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Cuối cùng, tôi muốn gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè tôi đã luôn ủng hộ tinh thần, động viên, giúp tôi vượt qua những khó khăn trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Bà Rịa - Vũng Tàu, ngày 12 tháng 7 năm 2013 Sinh Viên Nguyễn Văn Tới Sv Nguyễn Văn Tới – Lớp DH09H1 i Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường ĐHBRVT LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan rằng tất cả những kết quả nghiên cứu được nêu trong đề tài này là do tôi thực hiện, các ý tưởng tham khảo và những kết quả trích dẫn từ các công trình khác đều được nêu rõ trong đề tài. Bà Rịa - Vũng Tàu, ngày 12 tháng 7 năm 2013 Sinh Viên Nguyễn Văn Tới Sv Nguyễn Văn Tới – Lớp DH09H1 ii Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường ĐHBRVT MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. i MỤC LỤC ................................................................................................................. iii DANH MỤC BẢNG.................................................................................................. vi DANH MỤC HÌNH ................................................................................................. vii TỪ VIẾT TẮT ........................................................................................................ viii CHƯƠNG I. GIỚI THIỆU........................................................................................ 1 1.1. Đặt vấn đề.................................................................................................. 1 1.2. Mục tiêu của đề tài .................................................................................... 2 1.3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................. 2 CHƯƠNG II. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU .................................................................. 4 2.1. Giới thiệu cây ca cao ................................................................................. 4 2.1.1. Nguồn gốc cây ca cao [11]........................................................................ 4 2.1.2. Đặc điểm của cây ca cao [11].................................................................... 5 2.2. Thành phần hóa học của vỏ trái ca cao [11, 27] ...................................... 6 2.3. Một số loại nấm bệnh ký sinh trên vỏ ca cao [11, 24] .............................. 7 2.4. Tổng quan về phân hữu cơ [18]................................................................ 8 2.4.1. Khái niệm phân hữu cơ [18] ..................................................................... 8 2.4.2. Ưu nhược điểm của phân hữu cơ [18] ....................................................... 9 2.4.3. Tình hình ứng dụng vi sinh vật xử lí rác thải [14] ..................................... 9 2.4.4. Một số mô hình ủ phân hữu cơ tại Việt Nam ........................................... 11 2.4.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ phân ............................................ 12 2.5. Các chỉ tiêu xác định chất lượng phân thành phẩm .............................. 20 2.6. Chế phẩm sinh học [19] .......................................................................... 21 2.6.1. Chế phẩm GEM ...................................................................................... 21 2.6.2. Chế phẩm Trichoderma .......................................................................... 22 2.7. Hai chủng nấm mốc được tuyển chọn ứng dụng thực nghiệm ............. 23 2.7.1. Trichoderma viride [3]............................................................................ 23 2.7.2. Aspergillus niger [3] ............................................................................... 24 CHƯƠNG III. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................ 25 3.1. Phương tiện nghiên cứu .......................................................................... 25 Sv Nguyễn Văn Tới – Lớp DH09H1 iii Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường ĐHBRVT 3.1.1. Thời gian và địa điểm ............................................................................. 25 3.1.2. Nguyên vật liệu....................................................................................... 25 3.1.3. Hóa chất ................................................................................................. 25 3.1.4. Môi trường nghiên cứu phân lập ............................................................. 25 3.1.5. Dụng cụ thí nghiệm ................................................................................ 26 3.1.6. Thiết bị sử dụng ...................................................................................... 27 3.2. Bố trí thí nghiệm ..................................................................................... 27 3.2.1. Thí nghiệm 1: phân lập, tuyển chọn một số chủng nấm mốc có khả năng sinh tổng hợp cellulase cao ................................................................................ 27 3.2.2. Thí nghiệm 2: Phương pháp xác định ảnh hưởng của pH đến khả năng sinh tổng hợp enzyme cellulase ......................................................................... 29 3.2.4. Thí nghiệm 4: Xác định thời gian thu nhận bào tử nấm mốc thích hợp.... 32 3.2.5. Thí nghiệm 5: khảo sát sự biến đổi của các nhân tố chính trong quá trình ủ phân hữu cơ từ vỏ trái ca cao ............................................................................. 33 3.3. Phương pháp thống kê và xử lí số liệu....................................................... 38 CHƯƠNG IV. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................... 39 4.1. Kết quả phân lập và tuyển chọn một số chủng nấm mốc có khả năng sinh tổng hợp cellulase cao [3, 4] ..................................................................... 39 4.1.1. Đặc điểm hình thái M1 ........................................................................... 39 4.1.2. Đặc điểm hình thái chủng M2 [4, 26]...................................................... 40 4.1.3. Đặc điểm hình thái chủng M3 [4, 26]...................................................... 41 4.1.4. Kết quả xác định sơ bộ khả năng phân giải của M1, M2,M3 ................... 42 4.1.5. Kết quả định danh các chủng giống nấm mốc đã phân lập ....................... 44 4.1.6. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình sinh tổng hợp enzyme cellulase ............................................................................................................ 44 4.1.7. Kết quả hoạt độ enzyme cellulase của T.viride và A.niger bằng phương pháp đo đường khử............................................................................................ 46 4.1.8. Kết quả xác định môi trường thích hợp cho khả năng sinh tổng enzyme cellulase của hai chủng nấm mốc....................................................................... 48 4.1.9. Kết quả khảo sát khả năng phát triển bào tử của hai chủng nấm mốc trên môi trường bán rắn ............................................................................................ 49 4.2. Kết quả thực nghiệm quá trình ủ phân ................................................. 50 4.2.1. Kết quả phân tích một số thành phần nguyên liệu vỏ ca cao .................... 50 4.2.2. Biến thiên nhiệt độ theo thời gian ........................................................... 52 4.2.3. Biến thiên độ ẩm trong thời gian ủ .......................................................... 54 Sv Nguyễn Văn Tới – Lớp DH09H1 iv Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường ĐHBRVT 4.2.4. Biến thiên pH trong các đống ủ ............................................................... 55 4.2.5. Biến thiên hàm lượng cellulose trong đống ủ .......................................... 57 4.2.6. Biến thiên hàm lượng carbon trong đống ủ ............................................. 58 4.2.7. Biến thiên hàm lượng nitơ trong quá trình ủ............................................ 60 4.2.8. Biến thiên tỷ lệ C:N trong quá trình ủ ..................................................... 62 CHƯƠNG V.KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ................................................................ 64 5.1. Kết luận............................................................................................................ 64 5.2. Kiến nghị.......................................................................................................... 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 65 PHỤ LỤC Sv Nguyễn Văn Tới – Lớp DH09H1 v Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường ĐHBRVT DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1. Thành phần vỏ ca cao – Lớp vỏ cứng ........................................................... 7 Bảng 2.2. Hàm lượng N và tỷ lệ C:N có trong một số phế phẩm ................................ 13 Bảng 2.3. Chủng vi sinh vật sinh enzyme cellulase ngoại bào ................................... 14 Bảng 2.4. Các chỉ tiêu phân hữu cơ ............................................................................ 21 Bảng 3.1. Dụng cụ cần sử dụng.................................................................................. 27 Bảng 3.2. Thành phần nguyên liệu cần chuẩn bị ........................................................ 35 Bảng 4.1. Đường kính vòng phân giải theo thời gian của M1, M2, M3 ...................... 43 Bảng 4.2. Đường kính vòng phân giải trung bình theo thời gian của M1, M2, M3 ..... 43 Bảng 4.3. Kết quả định danh các chủng nấm mốc ...................................................... 44 Bảng 4.4. Đường kính vòng phân giải theo thời gian tại các giá trị pH khác nhau ...... 45 Bảng 4.5. Đường kính vòng phân giải theo thời gian của T.viride và A.niger ............. 45 Bảng 4.6. Hoạt tính enzyme cellulase của T. viride và A.niger ................................... 47 Bảng 4.7. Hoạt tính enzyme cellulase của T. viride và A.niger .................................. 47 Bảng 4.8. Ảnh hưởng của nguồn cellulose đến khả năng sinh tổng hợp enzyme cellulase..................................................................................................................... 48 Bảng 4.9. Số lượng bào tử đếm được theo thời gian ................................................... 50 Bảng 4.10. Các chỉ tiêu đầu vào của vỏ ca cao ........................................................... 51 Bảng 4.11. Các thông số nguyên liệu ......................................................................... 51 Bảng 4.12. Biến thiên nhiệt độ (0C) theo thời gian ..................................................... 52 Bảng 4.13. Biến thiên độ ẩm trong quá trình ủ phân................................................... 54 Bảng 4.14. Biến thiên giá trị pH theo thời gian ủ ....................................................... 56 Bảng 4.15. Biến thiên hàm lượng cellulose trong đống ủ ........................................... 57 Bảng 4.16. Biến thiên hàm lượng carbon trong quá trình ủ phân ................................ 59 Bảng 4.17. Biến thiên hàm lượng nitơ trong quá trình ủ phân .................................... 60 Bảng 4.18. Biến thiên tỷ lệ C:N trong quá trình ủ ...................................................... 62 Bảng 4.19. Đặc tính sản phẩm.................................................................................... 63 Sv Nguyễn Văn Tới – Lớp DH09H1 vi Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường ĐHBRVT DANH MỤC HÌNH Hình 2.1. Cây ca cao .................................................................................................... 5 Hình 2.2. Cấu tạo quả ca cao........................................................................................ 7 Hình 3.1. Sơ đồ khối bố trí thí nghiệm 1 .................................................................... 28 Hình 3.2. Sơ đồ khối bố trí thí nghiệm 2 .................................................................... 30 Hình 3.3. Sơ đồ khối bố trí thí nghiệm 3 .................................................................... 31 Hình 3.4. Sơ đồ khối bố trí thí nghiệm 4 .................................................................... 32 Hình 3.5. Mô hình thí nghiệm .................................................................................... 33 Hình 3.6. Sơ đồ khối bố trí quá trình ủ phân hữu cơ từ vỏ trái ca cao ......................... 34 Hình 3.7: Mô hình đống ủ .......................................................................................... 37 Hình 4.2. Sợi chủng M1 ............................................................................................. 39 Hình 4.1. Khuẩn lạc M1 ............................................................................................. 39 Hình 4.3. Bào tử chủng M1 ........................................................................................ 40 Hình 4.4. Cuống sinh bào tử chủng M1 ...................................................................... 40 Hình 4.5. Khuẩn lạc M2 ............................................................................................. 40 Hình 4.6. Cuống sinh bào tử và hệ sợi chủng M2 ....................................................... 41 Hình 4.7. Bào tử chủng M2 ........................................................................................ 41 Hình 4.8. Mặt trước và sau khuẩn lạc M3 .................................................................. 42 Hình 4.9. Hệ sợi - bào tử - cuống sinh bào tử M3....................................................... 42 Hình 4.10. Đồ thị biểu diễn tương quan giữa đường kính vòng phân giải và thời gian của M1, M2, M3 ........................................................................................................ 43 Hình 4.11. Đường kính vòng phân giải trên môi trường thạch................................... 44 Hình 4.12. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến hoạt độ enzyme cellulase của T.viride ...................................................................................................................... 45 Hình 4.13. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến hoạt độ enzyme cellulase của A.niger ....................................................................................................................... 46 Hình 4.14. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến hoạt độ enzyme cellulase theo thời gian của A.niger ......................................................................................................... 47 Hình 4.15. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến hoạt độ enzyme cellulase theo thời gian của T.viride ........................................................................................................ 48 Hình 4.16. Hoạt độ enzyme cellulase của T.viride trên môi trường bán rắn ................ 49 Hình 4.17. Hoạt độ enzyme cellulase của A.niger trên môi trường bán rắn.............. 49 Hình 4.18. Đồ thị biễu diễn lượng bào tử tạo thành trên môi trường ca cao ................ 50 Hình 4.19. Biến thiên nhiệt độ (0C) theo thời gian...................................................... 53 Hình 4.20. Biến thiên độ ẩm trong quá trình ủ phân .................................................. 55 Hình 4.21. Biến thiên giá pH trong quá trình ủ phân .................................................. 56 Hình 4.22. Biến thiên hàm lượng cellulose trong đống ủ ............................................ 57 Hình 4.23. Biến thiên hàm lượng carbon trong quá trình ủ phân ................................ 58 Hình 4.24. Biến thiên hàm lượng nitơ trong quá trình ủ phân ..................................... 60 Hình 4.25. Biến thiên tỷ lệ C:N trong quá trình ủ ....................................................... 62 Sv Nguyễn Văn Tới – Lớp DH09H1 vii Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường ĐHBRVT TỪ VIẾT TẮT A.flavus: Aspergillus flavus A.niger: Aspergillus niger CMC : Cacboxylmetyl cellulose CMcase: Enzyme carboxylmethyl cellulase DNS: Acid 2 hydoxy-3,5-Dinitrosalicylic T.viride: Trichoderma viride TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam VSV: Vi sinh vật Sv Nguyễn Văn Tới – Lớp DH09H1 viii Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường ĐHBRVT CHƯƠNG I GIỚI THIỆU 1.1. Đặt vấn đề Chỉ tính riêng Tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu theo thống kê của trung tâm thu mua hạt ca cao lên men Cargill năm 2012 có hơn 3.200 hecta trồng ca cao. Mỗi vụ thu hoạch ước tính sản lượng 70.400 tấn ca cao tươi, trung bình 11 kg trái tươi sẽ cho 1 kg hạt khô. Như vậy, mỗi vụ thu hoạch và chế biến có khoảng hơn 6.400 tấn vỏ trái ca cao thải ra môi trường. Nếu không xử lí nguồn phế phẩm này sẽ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng vì thành phần vỏ trái ca cao khá giàu dinh dưỡng và nước tự do tạo điều kiện thuận cho vi sinh vật phát triển mạnh. Bên cạnh đó một số loài nấm bệnh bám trên vỏ ca cao, hoặc từ những trái ca cao thối rụng như Phytophthora, Fusarium... hay ấu trùng bọ xít muỗi có khả năng sẽ phát tán gây nhiễm cho vườn ca cao và các loại cây trồng khác [24]. Mặt khác đất canh tác hiện nay đang được khai thác triệt để, đa số là chưa đúng kỹ thuật nên đã làm suy thoái sức sản xuất của đất, làm sụt giảm hàm lượng chất hữu cơ trong đất, giảm độ phì, cấu trúc đất cũng bị sụt giảm theo. Thực tế sản xuất đã khẳng định vai trò thiết yếu của phân hữu cơ trong việc duy trì độ phì nhiêu của đất, ổn định năng suất cây trồng, góp phần vào sản xuất nông nghiệp bền vững. Tuy nhiên, hiện nay nguồn phân hữu cơ từ chất thải của gia súc ngày càng khan hiếm không đủ để đáp ứng cho canh tác nông nghiệp của tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu nói riêng và cả nước nói chung. Trong khi đó, vỏ quả ca cao là một nguồn nguyên liệu hữu cơ tốt, có sẵn, có thể sản xuất thành phân hữu cơ để thay thế một phần hay toàn bộ phân chuồng. Tăng giá trị sử dụng của trái ca cao, giúp người nông dân giảm chi phí phân bón cho vườn ca cao và vườn cây trồng khác. Ngoài ra, nấm Trichoderma còn có khả năng ức chế sự phát triển của nấm Phytophthora, Fusarium đang là nỗi lo của những người trồng ca cao [24, 25, 26]. Gần đây ở một số địa phương đã xuất hiện một số cơ sở sản xuất phân bón hữu cơ dựa trên nguyên tắc phối trộn giữa than bùn với các phế thải của nông nghiệp và phân chuồng, thêm một tỷ lệ thấp phân hóa học đạm, lân, kali. Các quy trình ủ và phối trộn này phụ thuộc vào bản chất của hệ vi sinh vật có sẵn trong phân, rác và một phần do tác dụng của acid mùn: acid humic, fulvic… có sẵn trong than bùn. Tuy nhiên hầu hết các quy trình ủ trên đều sử dụng chế phẩm vi sinh vật thương mại, theo Sv Nguyễn Văn Tới – Lớp DH09H1 1 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường ĐHBRVT TS. Nguyễn Đăng Nghĩa - Viện Thổ Nhưỡng Nông Hóa Việt Nam và ThS. Nguyễn Thu Hà Trưởng bộ môn Vi sinh vật - Trưởng phòng chủ nghiệm nông nghiệp số 12, các chủng VSV trong các sản phẩm thương mại rất khó hoạt hóa, khả năng thích ứng với môi trường kém. Dẫn đến thời gian ủ trộn kéo dài và chất lượng không ổn định. Mặt khác, vấn đề an toàn các sản phẩm nông nghiệp trong những thập kỷ tới đang được xếp là một trong những hạng mục ưu tiên hàng đầu, cần thiết phải đảm bảo an toàn về sử dụng phân bón. Vấn đề an toàn trong lĩnh vực này phải đảm bảo an toàn về số lượng, chủng loại và chất lượng phân bón. Nông dân từ lâu đã biết sử dụng nguồn phân bón hữu cơ trong quá trình canh tác. Hơn nữa, mục tiêu của tỉnh là mở rộng phát triển diện tích trồng cây ca cao, vì vậy nhu cầu phân bón cho cây ca cao ngày một tăng. Cùng với diện tích trồng tăng, khối lượng vỏ ca cao sau thu hoạch ngày một tăng, do đó việc xử lý và tận dụng nguồn hữu cơ giàu dinh dưỡng này như thế nào cho hợp lý là một vấn đề cần được quan tâm. 1.2. Mục tiêu của đề tài Phân lập, tuyển chọn được một số chủng nấm mốc từ môi trường tự nhiên có khả năng phân giải tốt cellulose trong vỏ ca cao. Rút ngắn thời gian ủ. Xác định tỷ lệ phối trộn thích hợp để phân nhanh hoai mục. Kiểm soát và điều chỉnh các yếu tố trong quá trình ủ. Xây dựng quy trình đơn giản có thể chuyển giao cho nông dân nhưng vẫn đảm bảo chất lượng phân thành phẩm. Kiểm tra, đánh giá chất lượng phân thành phẩm. 1.3. Nội dung nghiên cứu - Phân tích một số chỉ tiêu của vỏ ca cao: độ ẩm, hàm lượng carbon, hàm lượng nitơ, hàm lượng cellulose, hàm lượng phospho. - Phân lập và tuyển chọn những chủng nấm mốc có khả năng sinh tổng hợp enzyme cellulase tốt từ mẫu đất ở Xà Bang, Châu Đức; Bông Trang, Xuyên Mộc và TP.Vũng Tàu. - Xác định công thức phối trộn các thành phần cho đống ủ. - So sánh tốc độ hoai mục và sự biến đổi của các yếu tố trong quá trình ủ ở 3 nghiệm thức A1, A2, A3:  A1- Nghiệm thức 1: bổ sung chế phẩm nấm Trichoderma thương mại Sv Nguyễn Văn Tới – Lớp DH09H1 2 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường ĐHBRVT  A2 - Nghiệm thức 2: bổ sung nấm mốc được phân lập và tuyển chọn tại phòng thí nghiệm  A3 - Nghiệm thức 3: không bổ sung nấm mốc - Đánh giá một số chỉ tiêu chất lượng của phân thành phẩm. Sv Nguyễn Văn Tới – Lớp DH09H1 3 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường ĐHBRVT CHƯƠNG II LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1. Giới thiệu cây ca cao 2.1.1. Nguồn gốc cây ca cao [11] Nguồn gốc của cây ca cao ở lưu vực sông Amazon, Nam Mỹ. Từ đó cây ca cao phát tiển sang các nước khác ở Trung và Nam Mỹ với hai loài chính là Criollo và Forastero. Criollo có hạt dạng tròn, có hương vị nhẹ nhưng tương đối dễ nhiễm bệnh. Forastestero có dạng cây cao, khỏe, hạt to hơn Criollo nhưng hương vị nhạt hơn. Hạt Foratestero dạng dẹp, lá mầm bên trong màu tím, chứa nhiều loại chất béo hơn Criollo. Do vậy, hầu hết các vùng trồng ca cao lớn trên thế giới hiện nay đều trồng dạng Foratestero. Thổ dân Nam Mĩ dùng ca cao làm đồ uống. Hạt ca cao được rang lên, nghiền nhỏ, trộn thêm bột ngô, vanilla và đôi khi cả ớt. Ngày nay, ở một số nước như Colombia, Philippin, dạng đồ uống đặc sệt như vậy còn tồn tại, mặc dù có thay đổi chút ít như thêm đường, vanilla hoặc tinh dầu quế. Ở Nicaragua, hạt ca cao có lúc được dùng như một thứ tiền tệ trong trao đổi mua bán. Ca cao được sử dụng rộng rãi từ thế kỉ thứ 6 ở các bộ tộc Maya và đến thế kỉ thứ 16 lưu hành rộng rãi ở Trung Mỹ. Từ thế kỉ thứ 16, ca cao bắt đầu phát triển rộng ra các nước khác trên thế giới, trước hết là các nước Nam Mỹ và vùng biển Caribe như Venezuela, Haiti, Jamaica. Ca cao vượt Thái Bình Dương và được trồng ở Philippin vào đầu thế kỉ 17, sau đó tiếp tục mở rộng qua Ấn Độ và Scrilanca vài chục năm sau. Cho đến thời gian này loại phụ Criollo vẫn chiếm diện tích chủ yếu. Brazil và Ecurador là những nước đầu tiên phát triển loại phụ Foratestero và đầu thế kỉ 19 ca cao bắt đầu được xuất khẩu với quy mô 2000-5000 tấn từ các nước Nam Mỹ. Cuối thế kỉ 19 ca cao mới được trồng tại các nước Tây Phi, trước hết là Ghana và Nigieria. Ngày nay, ca cao phát triển rất nhanh do có thị trường ở Châu Âu. Năm 1900 Châu Phi chỉ chiếm 17 % tổng sản lượng ca cao thế giới nhưng đến năm 1960, tỷ lệ này đã lên đến 73 %. Từ năm 1985 trở lại đây, các nước Châu Á bắt đầu phát triển mạnh cây ca cao, trước hết là ở các nước Malaysia, Indonesia, Ấn Độ, SriLanka…. Vào đầu thế kỷ 20, người Pháp đã đưa cây ca cao vào miền nam Việt Nam, tuy nhiên do một số yếu tố cây ca cao thời điểm đó chưa thật sự phát triển. Khoảng năm 1994, một dự án về trồng cây ca cao với quy mô 10.000 ha được thực hiện, chủ yếu ở Sv Nguyễn Văn Tới – Lớp DH09H1 4 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường ĐHBRVT tỉnh Quảng Ngãi tuy nhiên vẫn thất bại không thể phát triển mạnh như cây cao su và cây cà phê. Những năm gần đây, cây ca cao đã được trồng nhiều hơn và bắt đầu gia nhập thị trường thế giới. Từ năm 2005, Bộ NN&PTNT đã thành lập Ban điều phối ca cao Việt Nam (VCCC) nhằm hỗ trợ việc xây dựng các chính sách liên quan đến ngành sản xuất ca cao Việt Nam. Năm 2005, công ty TNHH Cargill Việt Nam, doanh nghiệp 100 % vốn của Mỹ ở Đồng Nai đã chi ra cả tỷ đồng để lập trạm thu mua ca cao ở Bến Tre, sau đó mở tiếp trạm thu mua ở Đaklak, những địa phương có diện tích trồng ca cao lớn hiện nay. Hệ thống tiêu chuẩn cho cây ca cao và sản phẩm ca cao cũng được xây dựng vào năm 2006. Để thúc đẩy ngành sản xuất ca cao phát triển, 14/9/2007 Bộ NN&PTNT đã ban hành Quyết định 2678/2007/QĐ-BNN-KH đề ra mục tiêu đến năm 2015 phải đạt 60.000 ha ca cao và đến năm 2020 diện tích trồng ca cao ở Việt Nam sẽ đạt 80.000 ha. Năm 2002, tổ chức Success Alliance có dự án phát triển cây ca cao mà khởi đầu từ tỉnh Bến Tre, sau đó là các tỉnh Tiền Giang, Bình Phước, Bà Rịa Vũng Tàu, Đaklak và 01 bộ giống ca cao gồm 8 dòng thương mại đã được công nhận để nhân giống phục vụ sản xuất. Vào thời điểm hiện tại, tính riêng tại địa bàn tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu đã có đến hơn 3.200 ha trồng ca cao, dự án phát triển ca cao đang được đẩy mạnh phát triển. Trong tương lai tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu cũng như các tỉnh ĐBSCL, Đaklak sẽ trở thành khu vực có ngành sản xuất ca cao phát triển mạnh. Hình 2.1. Cây ca cao 2.1.2. Đặc điểm của cây ca cao [11] Ca cao là loài thân gỗ nhỏ có thể cao đến 10-20 m nếu mọc tự nhiên trong rừng. Trong sản xuất người ta thường xén bớt để việc thu hoạch có thể dễ dàng hơn và độ Sv Nguyễn Văn Tới – Lớp DH09H1 5 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường ĐHBRVT cao của cây khi đã trưởng thành không quá 7,5 m, đường kính thân cây từ 10-15 cm. Cây ca cao sinh trưởng tốt dưới bóng che, do đó cây ca cao cần được che chắn để tránh bớt tia nắng mặt trời và gió, đặc biệt là trong những giai đoạn đầu của thời kì phát triển và có thể trồng xen canh cây ca cao với một số loài cây kinh tế khác. Thời kì kinh doanh hiệu quả có thể kéo dài từ 25-40 năm. Mỗi năm cây ca cao cho đến hàng nghìn hoa ở thân chính và cành to nhưng chỉ có 1-3 % thành trái. Sau khi thụ phấn trái tăng trưởng chậm trong khoảng 40 ngày đầu và đạt tốc độ tối đa sau 75 ngày. Sau khi thụ phấn 85 ngày sự tăng trưởng của trái chậm lại, trong khi hạt bên trong trái bắt đầu tăng trưởng nhanh, đây cũng là thời kì hạt tích lũy chất béo. Lớp cơm nhầy hình thành khoảng 140 ngày sau khi thụ phấn đến khi trái chín kéo dài từ 5-6 tháng. Trái ca cao có thể đạt chiều dài từ 15-20 cm, khối lượng trung bình từ 200g-1kg. Tùy theo từng loài, hình dạng của trái thay đổi từ hình cầu, hình dài nhọn, hình trứng hoặc hình ống. Màu sắc của trái khá đa dạng: màu xanh, màu vàng, màu đỏ. Mỗi trái chứa khoảng 20-40 hạt. Lớp cơm nhầy chiếm khoảng 15-20 % trọng lượng của hạt ca cao tươi và chứa một trữ lượng đường cao, có thể sử dụng lớp cơm nhầy này làm nước sinh tố, kem hoặc cô đặc làm nước cốt trái cây, hay sử dụng chế biến rượu vang... Vỏ quả ca cao chứa 3-4 % kali trên trọng lượng chất khô, là nguồn phân bón giàu kali. Tro đốt từ vỏ đã từng được sử dụng để làm xà phòng. Vỏ quả ca cao khô, xay nhỏ có thể độn vào thức ăn cho bò, cừu, dê. Bò có thể ăn trực tiếp vỏ tươi thay thế được cho khẩu phần cỏ voi. 2.2. Thành phần hóa học của vỏ trái ca cao [11, 27] Nước, chất béo, cacbohydrate, nitrogen, acid hữu cơ, muối khoáng,…các thành phần này sẽ có các hàm lượng khác nhau ở chất nhầy, vỏ hạt và thịt hạt.  Chất nhầy (thịt quả) có hàm lượng nước và đường cao nhất, ngoài ra còn có acid citric làm cho pH của thịt quả luôn ở 3,5.  Vỏ hạt có hàm lượng cacbohydrates cao. Hàm lượng khoáng trung bình có trong vỏ quả ca cao vào khoảng 8,2 % trọng lượng vỏ. Trong đó đa số là Fe, K, Mg…. Sv Nguyễn Văn Tới – Lớp DH09H1 6 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường ĐHBRVT Hình 2.2. Cấu tạo quả ca cao Bảng 2.1. Thành phần vỏ ca cao – Lớp vỏ cứng [27] Hàm lượng, % Thành phần Acid hữu cơ 0,7 Pentose 6 Cellulose 22,58 Protein 18 Glucid 46 Cafein 0,3 Theobromide 0,75 2.3. Một số loại nấm bệnh ký sinh trên vỏ ca cao [11, 24] Cây ca cao thích hợp trồng ở Việt Nam và có thể trồng xen canh trong vườn dừa, nhãn, sầu riêng…tuy nhiên với điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa tại Việt Nam rất thích hợp cho sự phát triển của các loại bệnh gây hại cây ca cao ảnh hưởng đến năng suất thu hoạch rất lớn. Ngoài các loại bệnh do bọ xít, rầy gây nên, bệnh thối thân, cháy lá, thối trái do Phytophthora gây ra đang là mối lo ngại lớn nhất của nông dân hiện nay. Bệnh xuất hiện ở mọi nơi, mọi bộ phận, qua mọi giai đoạn trong quá trình sinh trưởng của cây ca cao đến khi thu hoạch. Bệnh phát tán từ hai nguồn chính là đất và trái bệnh. Sv Nguyễn Văn Tới – Lớp DH09H1 7 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường ĐHBRVT  Từ đất: nước mưa làm đất có mầm bệnh văng lên cây, lá; kiến và mối tha đất có mầm bệnh làm tổ trên thân cây.  Từ trái bệnh: bào tử phát tán do gió, nước mưa, côn trùng. Biện pháp phòng trừ: - Sử dụng nấm đối kháng; - Hái bỏ ngay những trái bệnh đem chôn để tránh bào tử phát tán; - Tỉa cành hợp lí tạo thông thoáng, giảm độ ẩm dưới tán lá trong vùng mang trái; - Sử dụng thuốc hóa học…. Một trong những biện pháp trên, hiện nay biện pháp sử dụng nấm đối kháng đang được chú trọng nghiên cứu. Trong các giống nấm đối kháng đó một giống nấm đang được chú trọng nghiên cứu về khả năng đối kháng chống Phytophthora là giống Trichoderma. 2.4. Tổng quan về phân hữu cơ [18] 2.4.1. Khái niệm phân hữu cơ [18] Phân hữu cơ là tên gọi chung của các loại phân được sản xuất từ các vật liệu như: phế phẩm trong nông nghiệp, phân chuồng, phân xanh (bèo, cây họ đậu…), than bùn… Phân hữu cơ chủ yếu gồm hai loại: phân hữu cơ sinh học, phân hữu cơ vi sinh. - Phân hữu cơ sinh học: là loại phân có nguồn gốc hữu cơ được sản xuất bằng công nghệ sinh học (như lên men vi sinh) và phối trộn thêm một số hoạt chất khác để làm tăng độ hữu hiệu của phân, hoặc khi bón vào đất sẽ tạo môi trường cho các quá trình sinh học trong đất diễn ra thuận lợi góp phần làm tăng năng suất cây trồng. - Phân hữu cơ vi sinh: là chế phẩm phân bón được sản xuất bằng cách dùng các loại vi sinh vật hữu ích cấy vào môi trường là chất hữu cơ (như bột than bùn). Khi bón cho đất các chủng loại vi sinh vật sẽ phát huy vai trò của nó phân giải chất dinh dưỡng khó tiêu thành dễ tiêu cho cây hấp thụ, hoặc hút đạm khí trời để bổ sung cho đất và cây. Sản phẩm phân hữu cơ là quá trình phân huỷ mà trong đó cơ chất liên tục bị phân hủy bởi các quần thể vi sinh vật kế tục nhau. Sản phẩm của sự phân hủy của quần thể vi sinh vật này sẽ làm cơ chất cho quần thể vi sinh vật tiếp theo. Các quá trình nối tiếp Sv Nguyễn Văn Tới – Lớp DH09H1 8 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường ĐHBRVT nhau bắt đầu bằng cách phân hủy những phân tử phức tạp trong cơ chất thô thành các dạng đơn giản hơn bởi các vi sinh vật có sẵn trong cơ chất. 2.4.2. Ưu nhược điểm của phân hữu cơ [18]  Ưu điểm: - Giảm thiểu ô nhiễm; - Diệt các mầm bệnh nguy hiểm do trong quá trình phân hủy sinh học, nhiệt độ có khi lên đến 70-80°C làm tiêu hủy trứng, ấu trùng, nấm bệnh trong chất thải. Phân sau khi ủ có thể được sử dụng an toàn hơn phân tươi; - Tăng độ ẩm cần thiết cho đất trồng, giảm thiểu sự rửa trôi khoáng chất do các thành phần vô cơ không hòa tan trong phân; - Phân khô ráo, thể tích nhỏ thuận lợi vận chuyển, thu gom.  Nhược điểm: - Phần lớn vi khuẩn bị tiêu diệt nhưng không phải hoàn toàn, đặc biệt khi ủ phân hữu cơ không đồng đều về thời gian, phương pháp, lượng ủ…. Một số mầm bệnh tồn tại có thể gây nguy hiểm cho người dùng; - Thành phần phân ủ thường không ổn định về chất lượng do thành phần nguyên liệu đưa vào không đồng đều; - Phải tốn thêm công ủ và diện tích, việc ủ phân thường ở dạng thủ công và lộ thiên tạo sự phản cảm về mỹ quan và phát tán mùi hôi. 2.4.3. Tình hình ứng dụng vi sinh vật xử lí rác thải [14] 2.4.3.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới [14] Hiện nay rác thải sinh hoạt và phế phẩm nông nghiệp là một thảm họa khó lường trong sự phát triển mạnh mẽ của quá trình sản xuất, chế biến nông nghiệp. Phế thải nông nghiệp không chỉ làm ô nhiễm môi trường sinh thái, ô nhiễm nguồn nước, ô nhiễm đất, gây độc hại đến sức khỏe con người, vật nuôi và cây trồng mà còn làm mất đi cảnh quan văn hóa đô thị và nông thôn. Ở các nước phát triển như EU - Mỹ - Úc - Nhật Bản - Singapo đều có hệ thống thu gom và phân loại rác thải gia đình, nơi công cộng ngay cả ở các vùng nông thôn. Sau đó tái chế phần rác thải hữu cơ thành phân bón hữu cơ bón cho cây trồng. Tại nhiều nước đang phát triển của Châu Á như: Thái Lan, Indonesia, Malaysia cũng đã có nhiều chương trình giáo dục và nghiên cứu khoa học về thu gom rác thải hữu cơ góp Sv Nguyễn Văn Tới – Lớp DH09H1 9 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan