Đặt vấn đề Nước ta có hệ thống sông ngòi dày đặc và có đường biển dài 3.260 km rất thuận lợi cho hoạt động khai thác và nuôi trồng thủy sản. Ngành chế biến thủy sản của nước ta phát triển thành một ngành kinh tế mũi nhọn, ngành sản xuất hàng hóa lớn, đi đầu trong hội nhập kinh tế quốc tế, cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp là lượng chất thải phát sinh tăng theo ngày. Bên cạnh đó, ngành công nghiệp chế biến các sản phẩm nông nghiệp tạo ra rất nhiều chất thải sinh học (rau, củ, quả, hạt, phế phẩm thủy sản,…) làm ảnh hưởng đến môi trường sinh thái và xã hội con người. Khô dầu lạc là sản phẩm phụ chủ yếu trong sản xuất dầu lạc, giàu protein với số lượng amino acid thiết yếu lớn (Basha và cs, 1982), tuy nhiên, chất lượng khô dầu lạc sau quá trình ép dầu dễ bị suy giảm dẫn đến độ hòa tan protein kém, màu tối, hương vị khó chịu và giá trị dinh dưỡng thấp.
Ngoài ra, các loại nguyên liệu thủy sản không đáp ứng được yêu cầu chế biến cũng là nguồn nguyên liệu giàu protein, amino acid. Để giảm thiểu ô nhiễm môi trường, công nghệ tái chế và làm sạch được áp dụng ngày càng nhiều. Các phế phụ phẩm này được nghiên cứu tái chế cho việc sản xuất enzyme, các chất có hoạt tính sinh học, phân bón hữu cơ,. như: Đặng Thị Mộng Quyên và cs (2006) đã tiến hành thủy phân cá phèn và cá ngân phế liệu bằng phương pháp thủy phân kết hợp enzyme protease và acid thu được dịch thủy phân có hàm lượng đạm tổng số 39 g/L, đạm amin 21,6 g/L, đạm amoniac 3,95 g/L.
Trần Thanh Dũng (2009) sử dụng chế phẩm vi khuẩn B. subtilis thủy phân phụ phẩm cá tra, thu được hàm lượng đạm amin đạt cao nhất (49,88 g/kg chất khô), đạm amoniac thấp nhất (5,0 g/kg chất khô) vào ngày thủy phân thứ 10. Năm 2011, Su và cs đã nghiên cứu sử dụng protease thô từ Aspergillus oryzae HN 3,042 (CPE) để thủy phân khô dầu lạc, hiệu quả thu hồi protein là 80,6%; mức độ thủy phân bởi protease thô cao hơn so với các protease thương mại. Chế phẩm nấm mốc A.
oryzae được ứng dụng phổ biến trong quá trình sản xuất nước chấm lên men từ đậu nành, cá hoặc thịt nhằm thúc đẩy quá trình lên men, tăng chất lượng sản phẩm và đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm (Chancharoonpong và cs, 2012). Nghiên cứu của Nguyễn Hiền Trang và cs (2014), cho thấy chủng A. oryzae N2 được nuôi cấy trên môi trường bán rắn (cám gạo và trấu) có hoạt độ protease khá cao. Với những tiềm năng ứng dụng ở trên, chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu sản xuất dịch thủy phân giàu đạm từ các phụ phẩm bằng chế phẩm Aspergillus oryzae N2 và bước đầu ứng dụng trong nông nghiệp”.
Mục tiêu của đề tài - Xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân cá phế thải bằng chế phẩm A. oryzae N2 - Xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân khô dầu lạc bằng chế phẩm A. oryzae N2 - Xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân hỗn hợp khô dầu lạc và cá phế thải bằng chế phẩm A. - Bước đầu ứng dụng sản phẩm dịch thủy phân trong nông nghiệp.
Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài 3. Ý nghĩa khoa học Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ góp phần cung cấp những thông tin khoa học liên quan đến việc sản xuất chế phẩm sinh học từ dịch thủy phân từ các phụ phẩm giàu đạm (khô dầu lạc và cá phế thải) bằng chế phẩm A. oryzae N2 và áp dụng thành tựu khoa học này trong sản xuất nông nghiệp. Ý nghĩa thực tiễn - Góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường, nâng cao giá trị sản phẩm phụ trong ngành chế biến thực phẩm, tạo ra sản phẩm có giá trị kinh tế cao.
- Sản xuất dịch thủy phân hữu cơ từ các phế phụ phẩm giàu đạm ứng dụng vào sản xuất rau, hạn chế sử dụng phân bón hóa học. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. TỔNG QUAN VỀ A. Tổng quan về nấm mốc Nấm mốc là một vi nấm có cấu tạo đa bào, tế bào đã có nhân chuẩn, có hình thái dạng sợi phân nhánh hay không phân nhánh, phân bố rộng rãi trong tự nhiên: đất, nước, không khí, rác thải,.
Nấm mốc góp phần quan trọng trong việc đảm bảo các vòng tuần hoàn vật chất trong tự nhiên, chúng có khả năng phân giải mạnh mẽ các hợp chất hữu cơ phức tạp, sử dụng để sản xuất tương, đậu phụ, sản xuất các chế phẩm enzyme như amylase, protease,. Nhiều loại nấm mốc có khả năng tích lũy vitamin, các chất sinh trưởng và nhiều loại ankaloit có giá trị chữa bệnh. Nấm mốc có khả năng tiết chất kháng sinh có giá trị như: penicillin, fucidin, fumagilin,… Bên cạnh đó, nấm mốc cũng là nguyên nhân gây ra tổn thất to lớn cho việc bảo vệ mùa màng, lương thực, thực phẩm, hàng hóa, vải vóc, dụng cụ quang học, phim ảnh, sách vở,… Nhiều loại gây nên những bệnh khác phổ biến và khó điều trị ở người, gia súc, cây trồng. Một số loài tiết độc tố gây ngộ độc thức ăn như Aspergillus, gây tổn thất lớn trong chăn nuôi (Hoàng Hải và cs, 2008).
Tổng quan về Aspergillus 1. Lịch sử nghiên cứu và phân loại Aspergillus Aspergillus là tên của một loại nấm mốc được đặt bởi Micheli năm 1729, nhưng đến giữa thế kỷ 19, Aspergilli mới bắt đầu được công nhận là tác nhân tích cực trong nhiều quá trình phân hủy, là nguyên nhân thỉnh thoảng gây bệnh cho người và động vật và là tác nhân lên men có khả năng tạo ra các sản phẩm sinh hóa có giá trị (Charles và cs, 1945). Trong lịch sử, Aspergilli được xem là một phần của sự mốc meo, là một yếu tố môi trường của con người nhưng bị loại bỏ như nấm mốc trắng, vàng, xanh lục, đỏ hoặc đen, có hoặc không có bất kỳ giải thích nào về điều này. Sau khi kính hiển vi ra đời, người ta bắt đầu nhìn thấy cấu trúc của nấm mốc.
Micheli (1729), đã phân biệt giữa cọng bào tử và phần bọng. Ông lưu ý rằng, những phần bọng thô, chuỗi bào tử hoặc cột tạo ra một bề mặt không bằng phẳng, do đó ông đặt tên là Aspergillus (rough head - bọng/đầu thô). Sau đó, ông đã đánh dấu bằng các cụm từ Latin trong bản phát thảo của mình về các nấm mốc có màu khác nhau, ví như Aspergillus capitatus ochroleuces có thể là một số chủng Aspergillus ochraceus; Aspergillus capitulo pulla có màu đen… (Charles và cs, 1945). Năm 1809, Link đã mô tả loài Aspergillus glaucus và loài Nấm túi Eurotium herbariorum phát hiện thấy trên cùng một tiêu bản mẫu cây khô (Bùi Xuân Đồng và cs, 2000).
Giai đoạn bào tử trần của Eurotium herbariorum chính là Aspergillus 4 glaucus được phát hiện bởi De Bary năm 1850 (Bùi Xuân Đồng và cs, 2000; Charles và cs, 1945). Các nghiên cứu tiếp theo của Fresenius, Cramer, Wilhelm và Brefeld ở Đức, Raulin và Van Tieghem ở Pháp đã phát triển quá trình lên men của tannin trong hạt mật thành acid gallic vào những năm 1860 với nghiên cứu so sánh các loại nấm mốc khác nhau. Năm 1880, tại Paris, Bainier bắt đầu xuất bản các nghiên cứu về nấm mốc khi chúng xuất hiện trong các sản phẩm dược phẩm (Charles và cs, 1945). Từ giữa thế kỷ thứ 20, một số nhà nấm học đã nghiên cứu các đặc điểm khác như các đặc điểm hóa sinh, hóa tế bào,… dùng làm đặc điểm phân loại cho chi Aspergillus.
Cho đến nay, hệ thống phân loại chi Aspergillus của Raper và Fennell (1965) gồm 18 nhóm loài vẫn ổn định và được sử dụng rộng rãi, không sửa đổi về cơ bản, mặc dù từ chuyên luận phân loại về chi Aspergillus của Raper và Fennell (1965) đến nay, một số loài mới thuộc chi nấm này đã được công bố ở một số nước (Bùi Xuân Đồng và cs, 2000). Vị trí chi Aspergillus trong hệ thống phân loại nấm Theo Bennett (2009), Aspergillus có hơn 200 loài, chúng được phân vào chung nhóm vì có cấu trúc sinh sản vô tính tương tự nhau. Các loài Aspergillus có khả năng tạo ra số lượng lớn bào tử đính, các bào tử này là vô tính. Hiện nay, có hai quan điểm khác nhau về phân loại chi Aspergillus cùng tồn tại: - Quan điểm thứ nhất: chỉ dùng một tên chi (tên Aspergillus) cho tất cả các loài tạo thành bộ máy mang bào tử trần có các đặc điểm của chi nấm này, dù các loài đó có hoặc không có giai đoạn bào tử túi (giai đoạn hữu tính).
Chi Aspergillus như vậy có 2 vị trí phân loại: Vị trí phân loại trong Nấm bất toàn: Lớp: Fungi Imperfecti Bộ: Hyphomycetes Họ: Mucedinaseae Lớp phụ: Aspergilleae Chi: Aspergillus Vị trí phân loại trong Nấm túi: Lớp: Ascomycetes Bộ: Cúc khuẩn Plectascineae Họ: Aspergillaceae Chi: Aspergillus (Charles và cs, 1945; Bùi Xuân Đồng và cs, 2000). 5 - Quan điểm thứ hai: Một khuynh hướng khác không coi chi Aspergillus là một trường hợp ngoại lệ của Luật quốc tế về Danh pháp thực vật. Tên Aspergillus chỉ dùng cho các loài nấm bất toàn, dù các loài đó có hay không tạo thành bào tử túi. Mặt khác, những loài nấm có giai đoạn bào tử trần thuộc chi Aspergillus và tạo thành bào tử túi được tập hợp riêng trong các chi Nấm túi.
Các chi Nấm túi này được thành lập căn cứ chủ yếu vào các đặc điểm phân loại của bộ máy sinh bào tử túi. Như vậy, một loài Nấm túi có giai đoạn bào tử trần thuộc chi Aspergillus, mang 2 tên: một tên thuộc chi Aspergillus, một tên loài thuộc chi Nấm túi (Bùi Xuân Đồng và cs, 2000). Đặc điểm hình thái Aspergillus Hình 1. Khuẩn ty và sự hình thành cọng mang túi bào tử của Aspergillus Chú thích: Foot cell: tế bào chân, sterigmta = phialide: thể bình, conidiophore: cọng bào tử, vesicle: túi, cytoplasm: tế bào chất (Nguyễn Văn Bá và cs, 2005).
Theo Bùi Xuân Đồng (2000), hệ sợi nấm chi Aspergillus gồm các sợi ngăn vách, phân nhánh, không màu, màu nhạt hoặc trong một số trường hợp trở thành nâu hay màu sẫm khác ở các vùng nhất định của khuẩn lạc. Bộ máy mang bào tử trần phát triển từ một tế bào có đường kính lớn hơn, màng dày hơn các đoạn lân cận của sợi nấm (tế bào chân - foot cell). Giá bào tử trần phát triển từ tế bào chân, như là một nhánh của sợi nấm, gần thẳng góc với trục của nhánh, không có hoặc có ít vách nang, có phần đỉnh to ra thành bọng hình chùy, hình elip, hình nửa cầu hoặc hình cầu. Bọng hữu thụ này (bọng đỉnh giá) mang các thể bình (sterigmata).