Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT
HOÀNG THỊ DUNG ĐỀ TÀI:
“NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MỘT SỐ CHỦNG VI SINH VẬT HỮU ÍCH ĐỂ XỬ LÝ CHẤT
LÓT CHUỒNG NUÔI GIA CẦM LÀM GIẢM Ô NHIỄM MÔI TRƢỜNG TỪ CÁC TRẠI
CHĂN NUÔI”

CHUYÊN NGÀNH: ĐỘNG VẬT (VI SINH VẬT)
MÃ SỐ: 60 42 01 03
LUẬN VĂN THẠC SỸ SINH HỌC
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. TĂNG THỊ CHÍNH
Hà Nội - 2013
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/


gà ………………………………………………………………………… 18
1.5. Hiện trạng môi trường chăn nuôi ở tỉnh Vĩnh Phúc 19
Chƣơng II. PHƢƠNG PHÁP VÀ VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU 21
2.1. Vật liệu 22
2.2. Phương pháp nghiên cứu 22
2.2.1. Phương pháp tuyển chọn vi sinh vật có hoạt tính sinh học 22
2.2.2. Phương pháp phân tích vi sinh vật 23
2.2.3. Phương pháp cấy truyền và bảo quản chủng vi sinh vật 24
2.2.4. Phương pháp xác định hoạt tính phân giải các hợp chất hữu cơ của
các chủng vi sinh vật 24
2.2.4.1. Xác định hoạt tính amylaza 24
2.2.4.2. Xác định hoạt tính proteaza 24
2.2.4.3. Xác định hoạt tính xenlulaza 25
2.2.5. Phương pháp xác định hoạt tính bacterioxin của các chủng vi khuẩn
lactic 25
2.2.6. Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện và môi trường nuôi cấy lên sinh
trưởng và sinh tổng hợp enzym của các chủng vi sinh vật…………………… 25
2.2.7. Phương pháp thu mẫu khí và phân tích các khí NH
3
và H
2
S……….26
2.2.7.1. Phương pháp lấy mẫu không khí ……………………………… 26
2.2.7.2. Phương pháp phân tích ………………………………………… 27
2.2.8. Quy trình bổ sung chế phẩm vi sinh vật vào chất lót chuồng nuôi gia
cầm …………………………………………………………………………….30
2.2.9. Bố trí thí nghiệm đánh giá hiệu quả xử lý chất lót chuồng nuôi gia
cầm của chế phẩm Sagi Bio-1 ……………………………………………… 31
Chƣơng III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32
3.1. Tuyển chọn một số chủng vi sinh vật có khả năng phân giải các hợp chất

lót chuồng nuôi gia cầm …………………………………………………50
3.5.2.2. Đánh giá hiệu quả xử lý phân gia cầm của chế phẩm vi sinh vật
thông qua các chỉ tiêu vi sinh vật …………………………………………… 51
Chƣơng IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 56
4.1. Kết luận……………………………………………………………….56
4.2. Kiến nghị, đề xuất…………………………………………………….57
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN
VĂN 58
TÀI LIỆU THAM KHẢO 59
PHỤ LỤC 66
LỜI CAM ĐOAN
Tên tôi là: Hoàng Thị Dung – Học viên cao học K15 Viện Sinh thái và tài
nguyên sinh vật. Tôi xin cam đoan những kết quả nghiên cứu trong luận văn tốt
nghiệp là kết quả do tôi thực hiện tại phòng Vi sinh vật môi trường - Viện Công
nghệ môi trường – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam dưới sự
hướng dẫn của PGS. TS. Tăng Thị Chính. Kết quả không sao chép từ bất kỳ
công trình nghiên cứu khoa học đã công bố.
Bảng 1.1. Phân bố số lượng gia súc, gia cầm trên thế giới năm 2009 4
Bảng 1.2. Thành phần hóa học của phân gia súc, gia cầm 6
Bảng 1.3. Khả năng khử một số hợp chất mang mùi của ozone 17
Bảng 1.4. Phân bổ số lượng gia súc, gia cầm tại huyện Tam Dương 20
Bảng 3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên sinh trưởng của các chủng vi sinh vật
tuyển chọn 33
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên khả năng sinh tổng hợp enzym của các
chủng vi sinh vật tuyển chọn 33
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của pH lên sinh trưởng của các chủng vi sinh vật tuyển
chọn 35
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của pH lên khả năng sinh tổng hợp enzym của các chủng
vi sinh vật tuyển chọn 36
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của nguồn cacbon lên sinh trưởng của các chủng vi sinh
vật tuyển chọn 38
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của nguồn cacbon lên khả năng sinh tổng hợp enzym của
các chủng vi sinh vật tuyển chọn 38
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của nguồn nitơ lên sinh trưởng của các chủng vi sinh vật
tuyển chọn 40
Bảng 3.8. Ảnh hưởng của nguồn nitơ lên khả năng sinh tổng hợp enzym của các
chủng vi sinh vật tuyển chọn 41
Bảng 3.9. Khả năng đối kháng vi sinh vật gây bệnh của chủng vi khuẩn
Lactobacillus LB1 43
Bảng 3.10. Điều kiện thích hợp nhân sinh khối của các chủng vi sinh vật tuyển
chọn 46
Bảng 3.11. Sự sinh trưởng của hỗn hợp VK và XK trong bình lên men 10 lít 47
Bảng 3.12. Kết quả phân tích mẫu khảo sát tại các hộ gia đình ở thị trấn Hợp
Hòa, huyện Tam
Dương 529
Bảng 3.13. Kết quả phân tích mẫu khí và VSV trong mẫu chất thải chăn nuôi sau
55 ngày bổ sung chế phẩm VSV 54

Hình 3.13. Nồng độ khí NH
3
trong khu vực chăn nuôi gia cầm 51
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/

Hình 3.14. Nồng độ khí H
2
S trong khu vực chăn nuôi gia cầm 51
Hình 3.15. Mật độ nấm mốc trong chất thải chăn nuôi gia cầm 52
Hình 3.16. Mật độ Salmonella trong chất thải chăn nuôi gia cầm 52
Hình 3.17. Mật độ nấm mốc trong chất thải chăn nuôi gia cầm ở mẫu thí nghiệm
và mẫu đối chứng 52
Hình 3.18. Mật độ Coliform trong chất thải chăn nuôi gia cầm 53
Hình 3.19. Mật độ E.coli trong chất thải chăn nuôi gia cầm 53
Hình 3.20. Mật độ Xạ khuẩn trong chất thải chăn nuôi gia cầm 53
Hình 3.21. Mật độ vi khuẩn Lactobacillus trong chất thải chăn nuôi gia cầm 54

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
BOD (Biochemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxy hóa sinh học.
COD (chemical oxygen demand): Nhu cầu oxy hóa học.
FAO (Food and Agriculture organization of the un): Tổ chức Liên Hợp Quốc về
lương thực và nông nghiệp.
EM (Effective Microorganisms): Vi sinh vật hữu hiệu.
KH & CN: Khoa học và Công nghệ.
VK: Vi khuẩn
VSV: Vi sinh vật
XK: Xạ khuẩn
.

gây khó chịu cho sinh hoạt của người dân thường ngày, nguyên nhân chủ yếu là
do các khí NH
3
, H
2
S phát sinh trong quá trình chăn nuôi, kéo theo đó là lượng
ruồi nhặng cũng xuất hiện ngày càng nhiều. Một thực tế nữa là chất thải chăn
nuôi là nguồn vi sinh vật gây bệnh cho người và vật nuôi như: E.coli, Coliform,
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/

Salmonella, Nấm mốc … nhưng chưa được quan tâm xử lý. Đây là nguyên nhân
gây ra các bệnh dịch cho người và vật nuôi khi đổ thải vào môi trường [8]. Vấn
đề đặt ra ở đây là chúng ta phải tìm ra giải pháp làm giảm thiểu ô nhiễm môi
trường do chăn nuôi gia cầm gây ra mà không ảnh hưởng đến vật nuôi, không
làm xáo trộn gà đang đẻ. Phương pháp phải đơn giản, dễ áp dụng cho bà con
nông dân và chi phí rẻ hơn so với các phương pháp mà các hộ chăn nuôi đang áp
dụng. Đứng trước những yêu cầu bức thiết trên chúng tôi tiến hành nghiên cứu
đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng một số chủng vi sinh vật hữu ích để xử lý chất lót
chuồng nuôi gia cầm làm giảm ô nhiễm môi trường từ các trại chăn nuôi” với
các nội dung sau:
- Tuyển chọn một số chủng vi sinh vật có khả năng phân giải các hợp chất
hữu cơ và sinh chất ức chế một số vi sinh vật gây bệnh.
- Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng và sinh
enzym của các chủng vi sinh vật tuyển chọn.
- Nghiên cứu, tuyển chọn chủng vi khuẩn Lactobacillus có khả năng ức
chế vi sinh vật gây bệnh.
- Nghiên cứu sản xuất chế phẩm vi sinh vật xử lý chất thải trong chăn
nuôi gia cầm.
- Đánh giá hiệu quả của chế phẩm vi sinh vật trong xử lý chất thải chăn
nuôi gia cầm tại huyện Tam Dương, tỉnh Vĩnh Phúc.

ii) Chăn nuôi trang trại bán thâm canh và iii) Chăn nuôi nông hộ quy mô nhỏ và
quảng canh.
Chăn nuôi thế giới đang từng bước chuyển dịch từ các nước đã phát triển sang
các nước đang phát triển. Các nước đã phát triển xây dựng kế hoạch chiến lược
phát triển ngành chăn nuôi duy trì ở mức ổn định, nâng cao quá trình thâm canh,
các biện pháp an toàn sinh học, chất lượng và vệ sinh an toàn thực phẩm. Các
nước đang phát triển ở châu Á và châu Nam Mỹ được nhận định sẽ trở thành
khu vực chăn nuôi chính và cũng đồng thời là khu vực tiêu thụ nhiều các sản
phẩm chăn nuôi. Các nước đã phát triển chỉ duy trì ổn định sản lượng chăn nuôi
của họ để đảm bảo an toàn thực phẩm, phần thiếu hụt sẽ được nhập khẩu từ các
nước xuất khẩu vượt qua được hàng rào kỹ thuật về chất lượng vệ sinh an toàn
thực phẩm của họ. Đây là cách tiếp cận để giảm thiểu rủi ro về dịch bệnh ở động
vật, đặc biệt là các bệnh dịch có khả năng lây nhiễm sang người (như dịch cúm
gia cầm).
Bảng 1.1. Phân bố số lƣợng gia súc, gia cầm trên thế giới năm 2009
Nguồn: FAO, 2010
1.1.2. Hiện trạng chăn nuôi gia cầm ở Việt Nam [12], [21]
Chăn nuôi gia cầm là nghề chăn nuôi truyền thống ở Việt Nam, sản phẩm
gia cầm, đặc biệt là thịt gà không chỉ là nguồn cung cấp thực phẩm có giá trị mà
còn in đậm trong đời sống xã hội bởi một nền văn hóa ẩm thực với cả yếu tố tâm
linh, nó được sử dụng nhiều trong những ngày giỗ, ngày tết và lễ hội. Với những Trâu (Con)
Bò (Con)
Dê (Con)
Cừu (Con)
Lợn (Con)
Gà
(1000 con)

199.832.226
5.858.898
708.019
10
Châu Mỹ
1.160.000
430.340.339
22.925.369
66.707.744
151.705.814
2.374.152
3.512
Châu Úc
-
37.879.559
94.829
105.123.283
2.624.502
112.056
1.473
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/

lý do đó sản phẩm gia cầm luôn có vị trí trên thị trường tiêu thụ, đã góp phần
thúc đẩy chăn nuôi phát triển, tạo thêm việc làm, tăng thu nhập cho người chăn
nuôi.
Trong 20 năm qua, chăn nuôi gia cầm có sự phát triển khá nhanh, tốc độ
tăng trưởng bình quân hàng năm qua các giai đoạn có xu hướng tăng lên rõ rệt.
Trong các loại gia cầm, gà là loại chính chiếm trên 75% tổng gia cầm. Bên cạnh
đó, trong những năm qua một số loại gia cầm khác cũng khá phát triển như
ngan, vịt. Nhu cầu tiêu thụ các sản phẩm này khá lớn và là yếu tố thúc đẩy sản

qua
đường tiêu hóa. Chính vì vậy phân gia súc, gia cầm là
sản phẩm dinh dưỡng tốt cho cây trồng hay
các
loại sinh vật khác như cá,
giun…. Thành phần hoá học của phân bao
gồm:

- Các chất hữu cơ gồm các chất protein, carbonhydrate, chất béo và
các sản phẩm trao
đổi
của
chúng.

- Các chất vô cơ bao gồm các hợp chất khoáng (đa lượng, vi
lượng).

- Nước: là thành phần chiếm tỷ trọng lớn nhất, chiếm 65 – 80% khối
lượng của phân. Do
hàm
lượng nước cao, giàu chất hữu cơ cho nên phân là
môi trường tốt cho các vi sinh vật phát
triển
và phân hủy các chât hữu cơ tạo
nên các sản phẩm có thể gây độc cho môi
trường.

- Dư lượng của thức ăn bổ sung cho gia súc, gồm các thuốc kích thích
tăng trưởng, các hormone hay dư lượng kháng
sinh…

0,10
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/

Bò thịt
0,70
0,20
Cừu
1,00
0,30
Gia cầm (gà)
1,20
1,20
Ngựa
0,86
0,13
Nguồn: Ngô Kế Sương và Nguyễn Lân Dũng,
1997

- Trong phân còn chứa nhiều loại vi sinh vật và ký sinh trùng kể cả có lợi
và có hại. Trong đó, các
vi
khuẩn thuộc loại Enterobacteriacea chiếm đa số với
các loài điển hình như E.coli, Samonella,
Shigella,
Proteus,…
Nước
tiểu

Nước tiểu gia súc, gia cầm là sản phẩm bài tiết của con vật, chứa
đựng nhiều độc tố, là sản phẩm

chế
biến và
trong giai đọan sử dụng chất thải. Tuy nhiên nếu nước tiểu gia súc, gia cầm
được sử dụng hợp
lý
hay bón cho cây trồng thì chúng là nguồn cung cấp dinh
dưỡng giàu nitơ, photpho và các yếu tố
khác
ở dạng dễ hấp thu cho cây
trồng.

Thành phần nước tiểu thay đổi tùy thuộc loại gia súc, gia cầm, tuổi,
chế độ dinh dưỡng
và
điều kiện khí
hậu.

Nước
thải

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/

Nước thải chăn nuôi là hỗn hợp bao gồm cả nước tiểu, nước tắm gia súc,
rửa chuồng. Nước
thải
chăn nuôi còn có thể chứa một phần hay toàn bộ lượng
phân được gia súc, gia cầm thải
ra.
Nước thải là dạng chất thải chiếm khối
lượng lớn nhất trong chăn nuôi.

tố có thể được lưu giữ trong đất trong thời gian dài hay lan truyền trong môi
trường
nước và không khí, gây nguy hiểm cho người, vật nuôi và khu hệ sinh
vật trên cạn hay dưới
nước.
Gia súc, gia cầm chết có thể do nhiều nguyên
nhân khác nhau. Việc xử lý phải được tiến
hành
nghiêm túc. Gia súc, gia cầm
bị bệnh hay chết do bị bệnh phải được thiêu hủy hay chôn lấp theo
các
quy
định về thú y. Chuồng nuôi gia súc bị bệnh, chết phải được khử trùng bằng
vôi hay hóa
chất
chuyên dùng trước khi dùng để nuôi tiếp gia súc. Trong
điều kiện chăn nuôi phân tán, nhiều hộ
gia
đình vứt xác chết vật nuôi bị chết
do bị dịch ra hồ ao, cống rãnh, kênh mương… đây là nguồn
phát
tán dịch
bệnh rất nguy
hiểm.

Thức ăn thừa, đệm lót chuồng và các chất thải
khác

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/


của gia súc
và sức khỏe con
người.

Vật dụng chăn nuôi, bệnh phẩm thú
y

Các vật dụng chăn nuôi hay thú y bị loại bỏ như bao bì, kim tiêm, chai
lọ đựng thức ăn,
thuốc
thú y,… cũng là một nguồn quan trọng dễ gây ô nhiễm
môi trường. Đặc biệt các bệnh phẩm thú
y,
thuốc khử trùng, bao bì đựng thuốc
có thể xếp vào các chất thải nguy hại cần phải có biện pháp xử
lý
như chất thải
nguy
hại.

Khí
th
ải

Chăn nuôi là một ngành sản xuất tạo ra nhiều loại khí thải nhất. Theo
Hobbs và cộng sự (1995), có tới trên 170 chất khí có thể sinh ra từ chăn nuôi,
điển hình là các khí CO
2
, CH
4

lữu trữ và
xử lý hợp quy cách, ở điều kiện bình thường, các chất bài tiết từ gia súc, gia
cầm
như
phân và nước tiểu nhanh chóng bị phân giải tạo ra hàng lọat chất
khí có khả năng gây độc
cho

người
và vật nuôi nhất là các bệnh về đường hô
hấp, bệnh về mắt, tổn thương các niêm mạc, gây
ngạt
thở, xẩy thai và ở trường
hợp nặng có thể gây tử
vong.

Tiếng
ồn

Tiếng ồn trong chăn nuôi thường gây nên bởi hoạt động của gia súc,
gia cầm hay tiếng ồn sinh ra từ hoạt động của các máy công cụ sử dụng trong
chăn nuôi. Trong chăn nuôi, tiếng ồn
chỉ
xảy ra ở một số thời điểm nhất định
(thường là ở thời gian cho gia súc, gia cầm ăn). Tuy
nhiên
tiếng ồn từ gia súc
gia cầm là những âm thanh chói tai, rất khó chịu, đặc biệt là trong những
khu



hôi của thức ăn và phân gà toả ra môi trường bên ngoài gây tình trạng hôi thối,
mất vệ sinh. Nghiêm trọng nhất là nạn ruồi, nhặng phát sinh từ trang trại gà ảnh
hưởng đến sức khoẻ của con người. Việc thải phân và nước rửa chuồng trực tiếp
ra môi trường gây ra mùi hôi thối cũng gây ảnh hưởng đến sức khoẻ con người
[6].
1.3. Vai trò của vi sinh vật trong khắc phục ô nhiễm môi trƣờng chăn nuôi
gia cầm
Hệ vi sinh vật trong chất thải chăn nuôi gồm nhiều nhóm VSV có hoạt
tính sinh học khác nhau giữ vai trò hết sức quan trọng trong chu trình chuyển
hóa các hợp chất hữu cơ thành các chất mùn mà cây trồng có thể sử dụng
được. Ở đây chúng tôi chỉ đề cập các nhóm VSV có khả năng phân huỷ các
hợp chất phổ biến, là thành phần chính trong chất thải chăn nuôi gồm
xenluloza, tinh bột, protein và VSV có khả năng ức chế các vi khuẩn gây bệnh
đường ruột, vi khuẩn gây thối.
1.3.1. Vi sinh vật phân giải xenluloza [8], [14], [16], [20], [23], [24], [30]
Xenluloza là thành phần chủ yếu của thành tế bào thực vật. Về cấu trúc
hoá học, xenluloza là một polime mạch thẳng do các - D - gluco - pyranora
liên kết với nhau bằng liên kết 1 - 4 - glucozit. Xenluloza có cấu tạo sợi, các sợi
xenluloza thiên nhiên thường chứa khoảng 10 - 12 nghìn gốc gluco pyranoza.
Các sợi này liên kết lại thành từng bó nhỏ gọi là các microfibrin. Microfibrin có
cấu trúc không đồng đều, những phần đặc (phần kết tinh) và những phần xốp
(phần vô định hình). Vùng vô định hình của xenluloza có thể hấp thu nước và
trương lên. Trong khi đó các mạng lưới liên kết hydrogen ở vùng kết tinh lại
ngăn cản sự trương này, nên enzym chỉ tác động lên bề mặt các sợi. Xenluloza
có cấu trúc đặc, bền chắc cùng với sự có mặt của lớp vỏ hemixenluloza-lignin
khiến cho sự xâm nhập của enzym vào cấu trúc hết sức khó khăn. Do vậy, trong
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/

tự nhiên xenluloza được phân giải kém, cần có sự tác động và vi sinh vật đóng

Nhiều loại nấm, vi khuẩn và xạ khuẩn có khả năng phân giải xenluloza.
Các nghiên cứu cho thấy trong điều kiện hiếu khí, nấm thường chiếm ưu thế và
ngược lại trong điều kiện yếm khí vi khuẩn và xạ khuẩn chiếm ưu thế. Các loại
vi sinh vật có khả năng phân giải xenluloza mạnh mẽ thường thuộc về các chi
sau: Achromobacter, P.Seudomonas, Vibrio, Cellvibrio, Bacillus, Cytophaga,
Anginococcus, Micromonospora, Actinomyces, Streptomyces,
Streptospotangium, Fusarium, Aspergillus.
1.3.2. Vi sinh vật phân giải tinh bột
Đại phân tử tinh bột bao gồm hai cấu tử là amiloza và amilopectin,
thường tỷ lệ amiloza/amilopectin ~ 1/4. Trong phân tử amiloza các gốc D-
glucoza được gắn với nhau bằng liên kết α-1,4 glucozit tạo nên chuỗi dài khoảng
200-1000 gốc glucoza và phân tử amyloza có một đầu khử. Trong phân tử
amilopectin các gốc glucoza được gắn với nhau không chỉ bằng liên kết α-1,4
glucozit mà còn bằng liên kết α-1,6 glucozit. Vì vậy phân tử amilopectin có cấu
trúc nhánh, có một đầu khử. Tinh bột không tan trong nước lạnh nhưng bị hồ
hóa ở nhiệt độ 60 – 80
o
C.
Tinh bột bị thủy phân duới tác dụng của enzym amylaza hoặc acid tạo
thành phân tử có trọng lượng thấp hơn gọi là dextrin. Quá trình thủy phân tinh
bột này có sự tham gia của nhiều loại enzym khác nhau và mỗi enzym có một
phương thức tác dụng đặc hiệu riêng. Amylaza là hệ enzym rất phổ biến đối với
VSV. Theo tính chất và cách tác dụng lên tinh bột, phân biệt amylaza thành
các loại: α-amylaza, -amylaza, glucoamylaza và oligo 1-6 glucozidaza [1],
[28].
Nhiều nhóm vi sinh vật có khả năng sinh amylaza như vi khuẩn, nấm
mốc, xạ khuẩn và nấm men.
Các vi khuẩn gram dương đặc biệt là Bacillus thường tạo ra nhiều -
amylaza hơn các vi khuẩn gram âm (Forgarty & Kelly, 1990). Ngoài -amylaza