Đặt vấn đề Việt Nam là nước có nền nông nghiệp khá phát triển bên cạnh đó là nước nhiệt đới gió mùa là thuận lợi phát triển các loại cây ăn quả. Với sự phát triển mạnh mẽ về nông nghiệp, sự tăng trưởng sản lượng của các loại cây ăn quả dẫn tới một lượng lớn phế phụ phẩm của nên nồng nghiệp chưa xử lý triệt để còn tồn động khá lớn. Vậy nên việc cấp thiết là tìm các phương pháp nhằm xử lý phế phụ phẩm nông nghiệp một cách hiệu quả nhất. Giải pháp được đưa ra hiện nay là sử dụng các chế phẩm vi sinh chứa các vi sinh vật hữu ích đến từ các nguồn khác nhau nhằm phân hủy lượng lớn phế phẩm tái chế làm phân bón hữu cơ.
Cellulose và lignin là chất hữu cơ có thành phần lớn trong phế phẩm nông nghiệp, là các hợp chất hữu cơ không tan trong nước, bền vững nhưng dễ bị thuỷ phân bởi enzyme cellulase do vi sinh vật tiết ra. Trong tự nhiên, hệ vi sinh vật có khả năng phân giải cellulose và lignin vô cùng phong phú bao gồm vi khuẩn, nấm và xạ khuẩn. Các vi khuẩn có khả năng phân huỷ mạnh cellulose đã được chỉ ra là Bacillus, Cellulomonas, Vibrio, Archomobacter. Vi khuẩn có mặt và chiếm ưu thế ở trong các đống ủ phế phẩm, chúng hoạt động mạnh hơn nhiều so với xạ khuẩn và nấm.
Sử dụng các chế phẩm vi sinh rất an toàn cho con người và môi trường sống, xử lý phế phẩm nhanh chóng tiết kiệm, tránh cho môi trường bị ô nhiễm hơn nữa cỏ thể tăng khả năng cải tạo cho đất do các hệ sinh vật có ích hoạt động mạnh là tiền đề cho sự phát triển mạnh của cây, cây sẽ lấy được nhiều chất dinh dưỡng hơn. Xuất phát từ những yêu cầu khoa học thực tiễn, được sự đồng tình và chấp thuận của bộ môn đề tài " Xác định thành phần vi sinh vật và đánh giá khả năng xử lý phế phụ phẩm vải, nhãn của chế phẩm SPS CLEAN và chế phẩm EMUNIV” được nghiên cứu và thực hiện.2 Mục tiêu - Xác định được thành phần chính của các vi sinh vật của chế phẩm SPS CLEAN, EMUNIV và đánh giá khả năng xử lý phế phụ phẩm nhãn, vải của hai chế phẩm này.3 Yêu cầu đề tài - Phân lập được các chủng vi sinh vật của chế phẩm SPS CLEAN, EMUNIV. - Đánh giá hoạt tính phân hủy cellulose và lignin của các chủng phân lập được. - Xác định được một số đặc điểm sinh học của chủng vi sinh vật ( hình thái khuẩn lạc, hình thái tế bào,.
- Xác định thành phần cenlulose và lignin có trong mẫu ( lá, hạt, cành,vỏ). - Bước đầu đánh giá khả năng xử lý phế phụ phẩm nhãn của hai chế phẩm. 2 PHẦN II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Thực trạng phụ phẩm sau khi thu hoạch nhãn, vải 2.
Sản lượng và thực trạng phụ phẩm nông nghiệp Nước ta là một nước nông nghiệp, hằng năm lượng phế thải trong quá trình sản xuất nông nghiệp là rất lớn.Với tiềm năng dồi dào như vậy, nếu biết tận dụng và tái chế thì không những tạo thêm nhiều điều kiện việc làm cho nhiều lao động nông thôn mà còn góp phần nâng cao giá trị sản phẩm, bảo vệ môi trường. Tuy nhiên, việc tận thu và tái chế các phế phụ phẩm nông nghiệp còn nhiều hạn chế. Nguồn phế phẩm cần tái chế chủ yếu tập trung ở nông thôn, nơi trực tiếp sản xuất ra những phế phẩm này trong khi đó nguồn thu mua chủ yếu chủ yếu tập trung ở khu công nghiệp, thành phố hay khu đông dân cư. Sản xuất nông nghiệp ở nước ta mang tính nhỏ lẻ, phân tán nên việc thu gom, phân loại và tái chế còn nhiều khóa khăn.
Các cơ sở sản xuất, chế biến chủ yếu tập trung vào dây chuyền sản xuất, ít quan tâm tới các khâu khác. Do đó, những cơ sở này không chỉ gây ô nhiễm môi trường mà còn gây ra tình trạng lãng phí. Nhiều nơi còn xử lý bằng biện pháp chôn lấp, đốt bỏ, đổ xuống ao hồ. Ở nước ta phế phụ phẩm nông nghiệp chủ yêu là từ phụ phẩm từ lúa và ngô vì đây là hai loài cây lương thực được sản xuất chính ở nước ta.
Ngoài ra còn có một số loại phụ phẩm khác từ cây mía, lạc, cà phê, nhãn, vải…. Tại hội thảo đánh giá về hiện trạng phụ phẩm nông, lâm, thủy sản ở vùng Nam Bộ do Bộ NNPTNT tổ chức ngày 10/9, Tổ công tác 970 cho biết, tổng khối lượng phụ phẩm cả nước năm 2020 là trên 156,8 triệu tấn. Hiện nay việc sử dụng lượng phế phụ phẩm nông nghiệp ở nước ta còn ít do quy mô sản xuất nông nghiệp ở nước ta theo mô hình nhỏ lẻ thêm vào đấy là chi phí vận chuyển và xử lý phế phụ phẩm khi thu gom còn khá cao dân tới việc tái chế phế phụ phẩm ở nước ta còn ít. Sản lượng và phụ phẩm sau thu hoạch nhãn, vải Cây vải (tên khoa học là Nephelium litch hay Litchisinensis) là cây ăn quả quý, thuộc họ bồ hòn (Sapindaceae) , quả chín ăn ngon, bổ, đặc biệt là bổ não, 3 có tác dụng chữa bệnh đường ruột.
Trồng vải còn là nguồn cung cấp nhiều mật tốt cho nghề nuôi ong và cho gỗ tốt. Vải khô, vải hộp là hàng xuất khẩu có giá trị. Vải là loại cây ăn quả thân gỗ vùng nhiệt đới, có nguồn gốc từ Giao Chỉ (miền Bắc nước ta hiện nay), phân bố trải dài về phía nam tới Indonẽia và về phía đông tới Phillippins (tại đây người ta gọi nó là alupag). Hiện nay diện tích trồng vải ở Việt Nam khoảng 76.000 ha, tổng sản lượng đạt 362.200 tấn, trong đó Bắc Giang là tỉnh có diện tích trồng vải thiều lớn nhất cả nước, chiếm tới 32.
Thời gian thu hoạch quả vải ngắn (tháng 6 - 7) với sản lượng lớn dấn tới phế phụ phẩm sau thu hoạch quả vải hiện nay được xử lý đơn giản bằng cách đổ ra vườn, lề đường, bờ ruộng và đốt. Lượng phụ phẩm có thể chiếm khoảng 1/4 - 1/3 so với khối lượng quả đem bán; gồm cành quả, cuống quả, lá, quả bị loại và các quả bị hỏng trong quá trình vận chuyển, tiêu thụ. Thành phần chính của loại phụ phẩm này là cellulose và lignin nên cần từ 9-12 tháng mới hoai mục trong môi trường tự nhiên, khi đốt gây ô nhiễm môi trường và làm mất đi lượng lớn dinh dưỡng có trong nguồn phụ phẩm (Đinh Hồng Duyên và ctv., 2015) Cây nhãn còn được gọi là quế viên có Tên khoa học: Dimocarpus longan thuộc loại bồ hòn – Sapindaceae. Có nguồn gốc từ miền Nam Trung Quốc.
Cây nhãn thuộc loại cây ăn quả thân gỗ, nhiều cành nhánh, sống lâu năm, có chiều cao khoảng 3-10m.Thân cây nhãn có vỏ cây xù xì, màu nâu xám. Lá nhãn màu xanh đậm, thuôn dài, mép nguyên, mọc so le, rộng 2,5–5 cm,dài khoảng 7-20 cm. Hoa nhãn màu vàng nhạt, với các hoa nhỏ mọc dày đặc thành chùm kẽ lá hoặc đầu cành, hoa nở vào tháng 2,3,4 hàng năm. Quả nhãn hình tròn, vỏ màu vàng xám, ra quả vào tháng 7-8 hàng năm, có cùi thịt màu trắng trong bọc lấy hạt đen láy.
Nhãn có rất nhiều loại : nhãn xuồng, nhãn trơ cùi, nhãn tiêu da bò, nhãn nước, nhãn lồng… 4 2. Các thành phần có trong nhãn và vải Cellulose Cellulose là hợp chất cao phân tử được cấu tạo từ các liên kết các mắt xích β-D-Glucose, có công thức cấu tạo là (C 6 H 10 O 5 ) n hay [C 6 H 7 O 2 (OH) 3 ] n trong đó n có thể nằm trong khoảng 5000-14000, là thành phần chủ yếu cấu tạo nên vách tế bào thực vật. Trong lỗ cây lá kim, cellulose chiếm khoảng 41-49%, trong gỗ cây lá rộng nó chiếm 44-50% thể tích. Là thành phần chính tạo nên lớp thành tế bào thực vật, giúp cho các mô thực vật có độ bền cơ học và tính đàn hồi.
Cellulose có nhiều trong bông (95- 98%), đay, gai, tre, nứa, gỗ. Cellulose được tạo thành trong cây xanh nhờ quá trình quang hợp của cây qua công thức: 6nCO 2 +5nH 2 O-Clorophin,as->(C 6 H 10 O 5 ) n +6nO 2 Hemicellulose Một hemicellulose là một trong một số heteropolymers (polysaccharides ma trận), chẳng hạn như arabinoxylans , hiện tại cùng với cellulose trong hầu hết các thực vật trên cạn vách tế bào. Trong khi xenluloza là dạng tinh thể, bền và có khả năng chống thủy phân , các hemixenluloza có cấu trúc ngẫu nhiên, vô định hình với độ bền thấp. Chúng dễ dàng bị thủy phân bởi axit hoặc bazơ loãng cũng như vô số enzym hemicellulase.
Dựa trên sự khác biệt về cấu trúc, như liên kết xương sống và các nhóm bên, cũng như các yếu tố khác, như sự phong phú và phân bố ở thực vật, hemicelluloses có thể được phân loại thành bốn nhóm như sau: xylans, mannans ; liên kết hỗn hợp β-glucans; xyloglucans. Xylans Xylan thường bao gồm xương sống của các gốc xylose liên kết β- (1 → 4). Và nó có thể được chia thành homoxylans và heteroxylans. Homoxylans có xương sống là các gốc D-xylopyranose được liên kết bởi liên kết β (1 → 3) hoặc hỗn hợp, β (1 → 3, 1 → 4) -glycosidic.
Homoxylans chủ yếu mang chức năng 5 cấu trúc. Heteroxylans như glucuronoxylans, glucuronoarabinoxylans, và các heteroxylans phức tạp, có xương sống là D-xylopyranose và các nhánh carbohydrate ngắn. Ví dụ, glucuronoxylan có sự thay thế bằng các gốc glucuronosyl liên kết α- (1 → 2) và 4-O-metyl glucuronosyl. Còn arabinoxylans và glucuronoarabinoxylans chứa các gốc arabinose gắn vào xương sống.
Mannans Hemicellulose loại mannan có thể được phân loại thành hai loại dựa trên sự khác biệt về chuỗi chính của chúng, galactomannans và glucomannans. Galactomannans chỉ có gốc D-mannopyranose liên kết β- (1 → 4) trong chuỗi thẳng. Glucomannans bao gồm cả β- (1 → 4) liên kết D-mannopyranose và β- (1 → 4) liên kết D-glucopyranose dư trong chuỗi chính. Đối với các chuỗi bên, dư lượng D-galactopyranose có xu hướng liên kết 6 với cả hai loại như các chuỗi bên đơn với số lượng khác nhau.
Liên kết hỗn hợp β-glucans Cấu trúc của chuỗi glucan liên kết hỗn hợp thường chứa các khối β- (1 → 4) D-Glucopyranose được phân tách bởi β- (1 → 3) D-Glucopyranose đơn. Dân số của β- (1 → 4) và β- (1 → 3) là khoảng 70% và 30%. Những glucan này chủ yếu bao gồm các phân đoạn cellotriosyl (C 18 H 32 O 16 ) và cellotraosyl (C 24 H 42 O 21 ) theo thứ tự ngẫu nhiên. Có một số nghiên cứu cho thấy tỷ lệ mol của cellotriosyl / cellotraosyl đối với yến mạch (2,1-2,4), lúa mạch (2,8-3,3) và lúa mì (4,2-4,5).
Xyloglucans Xyloglucan có xương sống tương tự như xenluloza với gốc α-D- xylopyranose ở vị trí 6.