MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Nấm là thực phẩm giàu chất dinh dƣỡng, chứa nhiều protein, nhiều loại vitamin nhƣ vitamin B1, B2, PP,… và các axit amin thiết yếu, không gây xơ cứng động mạch và không làm tăng lƣợng cholesterol trong máu. Nấm còn có nhiều tác dụng dƣợc lý khá phong phú nhƣ: tăng cƣờng khả năng miễn dịch của cơ thể, kháng ung thƣ và kháng virus, ngăn ngừa và trị liệu các bệnh tim mạch, hạ đƣờng máu, chống phóng xạ, chống oxy hóa, giải độc và bảo vệ tế bào gan, an thần, rất có lợi cho việc điều chỉnh hoạt động của hệ thần kinh trung ƣơng. Trên thế giới có khoảng 2.000 loài nấm ăn đƣợc, trong đó có 80 loại nấm ăn ngon và đƣợc nuôi trồng nhân tạo.
Ở Việt Nam, ngành nấm đang ngày càng phát triển, các loại nấm đƣợc trồng phổ biến là: mộc nhĩ, nấm rơm, nấm mỡ, nấm bào ngƣ, nấm linh chi các loại. Nƣớc ta có tiềm năng lớn về sản xuất nấm ăn và nấm dƣợc liệu do có nguồn nguyên liệu trồng nấm phong phú, nguồn lao động nông thôn dồi dào, điều kiện thời tiết thuận lợi cho phát triển nhiều chủng loại nấm và có thể trồng nấm quanh năm. Chúng ta đã cơ bản làm chủ đƣợc công nghệ nhân giống và sản xuất nấm đối với các loại nấm chủ lực, thị trƣờng tiêu thụ nấm ngày càng rộng mở. Chính vì vậy, ngày 16/ 4/ 2012, Thủ tƣớng Chính phủ đã ban hành Quyết định 439/QĐ- TTg, đƣa nấm ăn, nấm dƣợc liệu vào Danh mục sản phẩm quốc gia đƣợc ƣu tiên đầu tƣ phát triển.
(Cổng Thông Tin Điện Tử Chính Phủ Nƣớc Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam) Nƣớc ta sản xuất khoảng 16 loại nấm, các tỉnh phía Nam chủ yếu trồng nấm rơm, nấm mộc nhĩ. Các tỉnh phía Bắc chủ yếu trồng nấm hƣơng, nấm sò, nấm linh chi với Sản lƣợng nấm khoảng 250.000 tấn, kim ngạch xuất khẩu 25 - 30 triệu USD (không tính xuất khẩu tiểu ngạch), trong đó: nấm mộc nhĩ 120.000 tấn, nấm mỡ 5.000 tấn, nấm linh chi 300 tấn, các loại nấm khác nhƣ nấm vân chi, nấm đầu khỉ, nấm kim châm, nấm ngọc châm khoảng 700 tấn. Một trong những loài nấm phổ biến và dễ trồng ở Việt Nam đó là nấm sò là một loài nấm ăn đƣợc có giá trị dinh dƣỡng cao, có vị ngọt, thơm, dai, có giá trị dinh dƣỡng cao, cung cấp các chất cần thiết cho cơ thể. Nấm bào ngƣ chứa nhiều protein, gluxit, vitamin và các acid amin có nguồn gốc từ thực vật, dễ hấp thụ bởi cơ thể con ngƣời.
Hàm lƣợng protein có trong nấm sò từ 33 - 34%. Nấm sò hoàn toàn có thể thay thế lƣợng đạm từ thịt, cá… có nguồn gốc từ động vật. Do đó, nấm sò còn đƣợc gọi là “rau sạch”, “thịt sạch” khi đƣợc sử dụng nhƣ nguồn cung cấp protein chủ yếu qua các bữa ăn. Do đặc tính sinh học, các chất dinh dƣỡng và vi chất có lợi cho sức khỏe con ngƣời dễ dàng 1 đƣợc chuyển hóa thành năng lƣợng cho cơ thể, phù hợp với các giải pháp “ăn kiêng” dành cho các bệnh nhân tiểu đƣờng, gút, mỡ máu… cũng nhƣ ngƣời có thói quen ăn chay.
Đối với ngƣời suy nhƣợc cơ thể, các món ăn chế biến từ nấm giúp phục hồi sinh lực nhanh chóng. Việc chế biến các món ăn cũng không đòi hỏi cầu kì mà vẫn rất ngon miệng nhƣ nấu cháo, xào, nấu canh, luộc… vừa có tác dụng bổ dƣỡng, vừa có tác dụng trị bệnh nhờ Gluxit trong nấm sò có đƣợc xem là thành phần quan trọng có vai trò tích trữ và vận chuyển năng lƣợng và các thành phần cấu trúc khác trong các cơ thể sống. Ngoài ra chúng có vai trò chính trong hệ miễn dịch, thụ tinh, và sinh học phát triển. Bên cạnh đó khoảng một nửa hợp chất carbon trong sinh khối (biomass) trên mặt đất là cellulose, chiếm tới 35 – 50% khối lƣợng khô sinh khối thực vật.
Tất cả sản phẩm sinh khối sẽ đƣợc khoáng hóa nhờ hệ thống enzyme đƣợc cung cấp bởi vi sinh vật. Hệ thống enzyme phân giải cellulose thƣờng chậm và không hoàn toàn. Tuy nhiên, trong khoảng thời gian ngắn (48 giờ) hệ vi sinh vật trong dạ cỏ bò có thể phân giải 60 – 65% cellulose. Việc sử dụng vi sinh vật phân giải cellulose đã và đang đƣợc các nhà khoa học trên thế giới và ở Việt Nam nghiên cứu.
Ở Ấn Độ, Behera và cs. (2014) đã phân lập đƣợc vi khuẩn phân giải cellulose từ đất rừng Đƣớc và xác định đó là các loài Micrococcus spp., và Pseudomonas spp.; ở Trung Quốc, Yang Ling Liang và cs. (2011) đã phân lập đƣợc 22 dòng vi khuẩn phân lập cellulose. Ở Việt Nam Hà Thanh Toàn và cs.
(2011), Võ Văn Phƣớc Quệ và Cao Ngọc Điệp (2011), Lê Phạm Tƣờng Anh (2012) cũng đã nghiên cứu vi sinh vật phân giải cellulose. Mặt khác, Việt Nam là một nƣớc nông nghiệp và giàu tiềm năng về lâm nghiệp, do đó nguồn phế thải nông – lâm nghiệp nhƣ bã mía, rơm rạ, mạt cƣa rất dồi dào, đây là nguồn nguyên liệu thích hợp cho việc trồng nấm. Hiện nay việc xử lý nguyên liệu trồng nấm vẫn còn rất thô sơ, thông thƣờng ngƣời dân vẫn ủ mạt cƣa với vôi cho hiệu quả không cao và thời gian ủ kéo dài. Từ những vấn đề cấp thiết trên chúng tôi quyết định thực hiện đề tài “Nghiên cứu tạo chế phẩm sinh học ứng dụng xử lý mùn cƣa tràm làm cơ chất trồng nấm sò tím”.
MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI: Tuyển chọn đƣợc các chủng vi khuẩn Bacillus sp., xạ khuẩn Streptomyces sp., nấm mục trắng Phanerochaete chrysosporium. Có hoạt tính phân giải cellulose cao đƣợc phân lập trên cây gỗ tràm mục. Từ đó ứng dụng vào sản xuất chế phẩm vi sinh nhằm xử lý cơ chất gỗ tràm trong trồng nấm sò tím. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI: 3.
Ý nghĩa khoa học: Kết quả của đề tài góp phần tuyển chọn đƣợc các chủng vi khuẩn Bacillus sp., xạ khuẩn Streptomyces sp., nấm mục trắng, có khả năng phân giải cellulose mạnh, từ đó tạo chế phẩm vi sinh xử lí mùn cƣa tràm trƣớc khi trồng nấm sò là vấn đề cấp thiết và có ý nghĩa khoa học hiện nay. Ý nghĩa thực tiễn: Sản phẩm của đề tài có thể ứng dụng trong việc trồng nấm sò tím nhằm nâng cao năng suất và chất lƣợng trong sản xuất nấm sò tím. Giúp xóa đói giảm nghèo và cải thiện đời sống nhân dân. Đề tài hoàn hợp với xu hƣớng hiện nay là ứng dụng công nghệ sinh học trong nông nghiệp.
TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. TỔNG QUAN VỀ VI SINH VẬT 1. Tổng quan về vi khuẩn Bacillus Vi khuẩn Bacillus là những vi khuẩn Gram dƣơng, thuộc chi Bacillaceae, nội bào tử hình ovan có khuynh hƣớng phình ra ở một đầu. Bacillus đƣợc phân biệt với các loài vi khuẩn sinh nội bào tử khác bằng hình dạng tế bào hình que, sinh trƣởng dƣới điều kiện hiếu khí hoặc kỵ khí không bắt buộc.
Tế bào Bacillus có thể đơn hoặc chuỗi và chuyển động bằng tiêm mao. Nhờ khả năng sinh bào tử nên vi khuẩn Bacillus có thể tồn tại trong thời gian rất dài dƣới các điều kiện khác nhau và rất phổ biến trong tự nhiên. Chúng có thể đƣợc phân lập từ rất nhiều nguồn khác nhau nhƣ đất, nƣớc, trầm tích biển, thức ăn, sữa,. nhƣng chủ yếu là từ đất nơi đóng vai trò quan trọng trong chu kỳ C và N [1].
Tất cả các loài thuộc chi Bacillus đều có khả năng dị dƣỡng theo kiểu hoại sinh nhờ khả năng phân giải nhiều loại hợp chất hữu cơ đa dạng nhƣ đƣờng, acid amin, acid hữu cơ. Một vài loài có thể lên men carbonhydrate tạo thành glycerol và butanediol; một vài loài nhƣ Bacillus megaterium thì không cần chất hữu cơ để sinh trƣởng, một vài loài khác thì cần acid amin, vitamin B. Hầu hết đều là loài ƣa nhiệt trung bình, sống ở nhiệt độ tối ƣu là 30 – 45oC, nhƣng cũng có nhiều loài ƣa nhiệt với nhiệt độ ƣa thích là 65 oC [13, 18]. Đa số Bacillus sinh trƣởng ở pH = 7, một số phù hợp với pH = 9 – 10 nhƣ Bacillus alcalophillus, hay có loại phù hợp với pH = 2 – 6 nhƣ Bacillus acidocaldrius.
Bacillus có khả năng sản sinh nhiều enzyme ngoại bào (amylase, protease, cellulase…), do đó chúng đƣợc ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp, trong bảo vệ môi trƣờng… Một số loài Bacillus thƣờng gặp trong tự nhiên: Bacillus subtilis, Bacillus megaterium, Bacillus mensentericus, Bacillus pumilus…[11]. Hình ảnh nhuộm Gram một số chủng Bacillus 4 1.Tổng quan về xa khuẩn Streptomyces Xạ khuẩn là nhóm lớn vi khuẩn gram dƣơng, hiếu khí, sống hoại sinh và có cấu tạo dạng sợi phân nhánh. Xạ khuẩn phân bố rất rộng rãi trong môi trƣờng đất, tham gia vào quá trình chuyển hoá tự nhiên của nhiều hợp chất trong đất. Xạ khuẩn cùng nhóm với vi khuẩn có nhân nguyên thủy (prokaryota) thuộc giới khởi sinh (Monera).
Xạ khuẩn có nhiều đặc điểm giống vi khuẩn và khác nấm mốc nhƣ sau: - Kích thƣớc của xạ khuẩn nhỏ bé tƣơng tự kích thƣớc của vi khuẩn. - Nhân của xạ khuẩn là nhân nguyên thủy chƣa có dạng nhân phân hóa hình thái. - Thành tế bào của xạ khuẩn không chứa cellulose hay chitin mà có glucopeptit. - Sự phân chia tế bào của xạ khuẩn theo kiểu amytoz là tính chất đặc trƣng thấy ở vi khuẩn.
- Xạ khuẩn không có giới tính đực cái hoặc chƣa rõ giới tính [3]. Xạ khuẩn có thể sinh tổng hợp nhiều sản phẩm trao đổi chất quan trọng, đặc biệt có ý nghĩa là các chất kháng sinh. Khoảng 80% thuốc kháng sinh đã biết có đến có nguồn gốc từ xạ khuẩn. Trong đó quan trọng nhất là kháng sinh thuộc nhóm tetracyclines, macrolides và aminoglycosides.
Xạ khuẩn còn có khả năng sinh ra các enzyme, một số vitamin thuộc nhóm B và axit hữa cơ. Hai nhóm xạ khuẩn quan trọng là tác nhân gây bệnh ở ngƣời là Mycobacterium tuberculosis gây bệnh lao và Corynebacterium diphtheriae gây bệnh bạch hầu. Một số xạ khuẩn thuộc nhóm Mycobacteria và Corynebacteria sống cộng sinh ở động vật. Trƣớc đây xạ khuẩn đƣợc xếp chung nhóm với nấm do chúng có hình thức phát triển dạng sợi phân nhánh.
Ngày nay xạ khẩn đƣợc xếp vào nhóm vi khuẩn thật do chúng có nhiều đặc điểm giống với vi khuẩn và khác với nấm nhƣ sau: - Có giai đoạn đa bào và đơn bào; - Kích thƣớc rất nhỏ; - Thể nhân là nhân nguyên thủy; - Vách tế bào không chứa celluloze hoặc kitin; - Không có giới tính; - Sống hoại sinh hoặc ký sinh [8]. Xạ khuẩn phân bố rộng rãi trong tự nhiên, có trong đất, nƣớc, rác, bùn, thậm chí có trong cả những cơ chất mà vi khuẩn và nấm mốc không phát triển đƣợc.