Phân lập, tuyển chọn và ứng dụng vi khuẩn phân giải keratin trong chăn nuôi

LỜI CÁM ƠN

1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

1.1. Lý do chọn đề tài, lĩnh vực nghiên cứu

1.2. Mục tiêu của đề tài

1.3. Nội dung nghiên cứu

1.4. Những đóng góp mới của đề tài

2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1. Sơ lược về chất thải lông

2.2. Sơ lược về keratin

2.3. Các phương pháp phân giải keratin

2.3.1. Phương pháp lý hóa

2.3.2. Phương pháp sinh học

2.5. Cơ chế phân giải keratin của vi khuẩn

2.6. Vi khuẩn phân giải keratin

2.6.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới

2.6.2. Tình hình nghiên cứu trong nước

2.7. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng phân giải keratin, sự tạo keratinase và mật số của vi khuẩn phân giải keratin

2.7.1. Ảnh hưởng của chất dinh dưỡng trong môi trường nuôi cấy

2.7.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH

2.7.3. Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy

2.8. Nhu cầu dinh dưỡng của gia cầm

2.8.1. Nhu cầu về protein

2.8.2. Nhu cầu về năng lượng

2.8.3. Nhu cầu về chất xơ

2.8.4. Ảnh hưởng của các khẩu phần protein lên năng suất sinh trưởng và chất lượng thân thịt của gà

2.9. Bột lông gia cầm (bột lông vũ)

3. CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1. Sơ đồ khối tổng quát nội dung luận án

3.2. Nội dung 1: Khảo sát thực trạng chất thải lông ở các cơ sở giết mổ gia súc gia cầm tại thành phố Cần Thơ, Vĩnh Long và Đồng Tháp

3.3. Nội dung 2: Phân lập, tuyển chọn và nhận diện vi khuẩn hiếu khí phân giải keratin mạnh từ chất thải chăn nuôi và chế biến gia súc, gia cầm

3.3.1. Phương pháp nghiên cứu

3.3.2. Phân tích thống kê ở nội dung nghiên cứu 2

3.4. Nội dung 3: Ảnh hưởng của các điều kiện môi trường nuôi cấy đến sự phát triển, khả năng phân giải keratin và hàm lượng protein của chủng sàng được tuyển từ Thí nghiệm 1 và Thí nghiệm 2

3.4.1. Phương pháp nghiên cứu

3.4.2. Phân tích thống kê ở nội dung nghiên cứu 3

3.5. Ủ lông gia cầm với chủng vi khuẩn Bacillus megaterium K79

3.6. Nội dung 4: Nghiên cứu ứng dụng chủng vi khuẩn phân hủy mạnh lông gia cầm được tuyển chọn để chế biến lông gà thành thức ăn bổ sung protein cho gà thả vườn

3.6.1. Vật liệu thí nghiệm

3.6.2. Phương pháp thí nghiệm

3.6.3. Các chỉ tiêu theo dõi

3.6.4. Phân tích hóa học

3.6.5. Phân tích thống kê nội dung 4

4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1. Nội dung 1: Khảo sát hiện trạng chất thải lông gia súc, gia cầm tại Thành phố Cần Thơ, Vĩnh Long và Đồng Tháp

4.1.1. Kết quả khảo sát

4.1.2. Cách xử lý chất thải lông ở các cơ sở giết mổ

4.2. Nội dung 2: Phân lập, tuyển chọn và nhận diện vi khuẩn hiếu khí phân giải keratin mạnh từ chất thải chăn nuôi và chế biến gia súc, gia cầm

4.2.1. Kết quả phân lập, tuyển chọn và nhận diện một số chủng vi khuẩn có khả năng phân giải keratin của lông gia cầm từ chất thải chăn nuôi và chế biến gia cầm

4.2.2. Kết quả phân lập, tuyển chọn và nhận diện một số chủng vi khuẩn có khả năng phân giải keratin của lông gia súc từ chất thải chăn nuôi và chế biến gia súc

4.2.3. Kết quả phân lập một số chủng vi khuẩn chịu nhiệt có khả năng phân giải keratin

4.2.4. Kết quả định danh các chủng vi khuẩn phân giải keratin mạnh

4.2.5. Phân tích phát sinh loài và mối tương quan trình tự 16S rRNA của vi khuẩn phân giải keratin

4.3. Nội dung 3: Kết quả ảnh hưởng của các điều kiện môi trường nuôi cấy đến sự phát triển và khả năng phân giải keratin của một số chủng vi khuẩn

4.3.1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến sự phát triển và khả năng phân hủy lông của 2 chủng vi khuẩn phân giải keratin mạnh nhất

4.3.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dịch vi khuẩn đưa vào đến sự phát triển và khả năng phân hủy lông của chủng vi khuẩn Bacillus megaterium K79 và chủng vi khuẩn Brevibacillus parabrevis Kr110

4.3.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nguồn dinh dưỡng chứa carbon đến sự phát triển và khả năng phân hủy lông của chủng vi khuẩn Bacillus megaterium K79 và chủng vi khuẩn Brevibacillus parabrevis Kr110

4.3.4. Ảnh hưởng của nguồn dinh dưỡng chứa nitơ đến sự phát triển, khả năng phân hủy lông gia súc và hàm lượng protein hòa tan của chủng vi khuẩn Bacillus megaterium K79 và chủng vi khuẩn Brevibacillus parabrevis Kr110

4.3.5. Ảnh hưởng của thời gian đến sự phân hủy sợi lông nguyên của 2 chủng vi khuẩn Bacillus megaterium K79 và Brevibacillus parabrevis Kr110

4.3.6. Tiềm năng ứng dụng của chủng vi khuẩn phân giải keratin trong luận án

4.3.7. Phương thức bảo quản bộ giống – các chủng vi khuẩn phân giải keratin

4.3.8. Kiểm tra tính ổn định hoạt tính sinh học của các chủng vi khuẩn đã định danh

4.4. Nội dung 4: Nghiên cứu ứng dụng dòng vi khuẩn phân hủy mạnh lông gia cầm được tuyển chọn để chế biến lông gia cầm thành thức ăn bổ sung protein cho gà thả vườn

4.4.1. Tính an toàn sinh học của chủng Bacillus megaterium K79

4.4.2. Sử dụng chủng Bacillus megaterium K79 để ủ lông gia cầm thành thức ăn bổ sung protein cho gà ta thả vườn

4.4.3. Kết quả kiểm tra Salmonella, Coliforms và E.coli trong bột lông sinh học thu được từ lông gia cầm phân hủy bởi chủng vi khuẩn K79

4.4.4. Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của bột lông sinh học thu được từ lông gia cầm được phân hủy bởi chủng vi khuẩn K79

4.4.5. Kết quả thí nghiệm nuôi gà

5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC 1

PHỤ LỤC 2

PHỤ LỤC 3

PHỤ LỤC 4

PHỤ LỤC 5

PHỤ LỤC 6

PHỤ LỤC 7

PHỤ LỤC 8

PHỤ LỤC 9

I. Phân lập vi khuẩn phân giải keratin

Nghiên cứu tập trung vào việc phân lập vi khuẩn có khả năng phân giải keratin từ các mẫu chất thải chăn nuôi. Tổng cộng 429 chủng vi khuẩn hiếu khí bản địa đã được phân lập, trong đó 115 chủng có khả năng phân giải keratin hiệu quả. Các mẫu được thu thập từ đất, nước và lông gia cầm tại các cơ sở giết mổ ở Cần Thơ, Vĩnh Long và Đồng Tháp. Kết quả cho thấy các chủng vi khuẩn này có khả năng giảm khối lượng bột lông gia cầm từ 20,87% đến 84,31% sau một tuần ủ ở 37°C. Điều này khẳng định tiềm năng ứng dụng của vi khuẩn phân giải keratin trong xử lý chất thải chăn nuôi.

1.1. Phương pháp phân lập

Các mẫu được thu thập từ môi trường tự nhiên và nuôi cấy trên môi trường chứa bột lông gia cầm làm nguồn carbon và nitơ duy nhất. Quá trình phân lập bao gồm việc sàng lọc các chủng vi khuẩn có hoạt tính keratinase trên môi trường azokeratin. Kết quả phân tích cho thấy 115 chủng vi khuẩn có khả năng phân hủy keratin hiệu quả, được chọn để tiếp tục nghiên cứu.

1.2. Đánh giá hiệu quả phân hủy

Các chủng vi khuẩn được đánh giá dựa trên khả năng giảm khối lượng bột lông gia cầm. Kết quả cho thấy, sau một tuần ủ, khối lượng bột lông giảm đáng kể, từ 20,87% đến 84,31%. Điều này chứng minh hiệu quả của vi khuẩn phân giải keratin trong xử lý chất thải chăn nuôi.

II. Tuyển chọn vi khuẩn phân giải keratin

Từ 429 chủng vi khuẩn phân lập, 26 chủng có khả năng phân hủy keratin hiệu quả nhất được tuyển chọn. Các chủng này được định danh bằng hệ thống phân loại Bergey và giải trình tự gen 16S rRNA. Kết quả cho thấy phần lớn các chủng thuộc lớp Bacilli (73,08%), trong đó Bacillus megaterium K79 và Brevibacillus parabrevis Kr110 là hai chủng có khả năng phân hủy keratin tốt nhất. Hai chủng này được chọn để nghiên cứu sâu hơn về điều kiện nuôi cấy và ứng dụng thực tế.

2.1. Định danh vi khuẩn

Các chủng vi khuẩn được định danh bằng hệ thống phân loại Bergey và giải trình tự gen 16S rRNA. Kết quả cho thấy phần lớn các chủng thuộc lớp Bacilli, với Bacillus megaterium K79 và Brevibacillus parabrevis Kr110 là hai chủng có khả năng phân hủy keratin tốt nhất.

2.2. Phân tích phát sinh loài

Phân tích phát sinh loài dựa trên trình tự gen 16S rRNA cho thấy mối liên hệ di truyền giữa các chủng vi khuẩn được tuyển chọn. Kết quả này giúp xác định rõ hơn về nguồn gốc và đặc điểm của các chủng vi khuẩn phân giải keratin.

III. Ứng dụng vi khuẩn phân giải keratin trong chăn nuôi

Nghiên cứu ứng dụng vi khuẩn phân giải keratin trong chăn nuôi tập trung vào việc sản xuất bột lông sinh học từ lông gia cầm. Bacillus megaterium K79 được sử dụng để ủ lông gia cầm trong 10 tuần, tạo ra sản phẩm bột lông sinh học an toàn vi sinh. Sản phẩm này được bổ sung vào khẩu phần ăn của gà thả vườn với tỷ lệ 2%, 5% và 8%. Kết quả cho thấy, tỷ lệ bổ sung 5% giúp gà sinh trưởng tốt, tỷ lệ nuôi sống đạt 100% và các chỉ tiêu thân thịt tương đương với nhóm đối chứng.

3.1. Sản xuất bột lông sinh học

Bacillus megaterium K79 được sử dụng để ủ lông gia cầm trong 10 tuần, tạo ra sản phẩm bột lông sinh học an toàn vi sinh. Sản phẩm này có giá trị dinh dưỡng cao và được sử dụng làm thức ăn bổ sung protein cho gà thả vườn.

3.2. Hiệu quả trong chăn nuôi

Bột lông sinh học được bổ sung vào khẩu phần ăn của gà thả vườn với tỷ lệ 2%, 5% và 8%. Kết quả cho thấy, tỷ lệ bổ sung 5% giúp gà sinh trưởng tốt, tỷ lệ nuôi sống đạt 100% và các chỉ tiêu thân thịt tương đương với nhóm đối chứng.

Luận án tiến sĩ: Phân lập, tuyển chọn và ứng dụng vi khuẩn phân giải keratin trong chăn nuôi