Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 32 _ 2010 Trường Đại học Cần Thơ
PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ
Việt Nam là một nước nông nghiệp, trong thời gian vừa qua, để nâng cao năng
suất thu hoạch người nông dân đã không ngừng sử dụng các loại phân bón hóa học. Sự
canh tác liên tục đã trực tiếp làm cho đất trồng thiếu chất dinh dưỡng nghiêm trọng,
đất bị chai cứng, giảm độ phì nhiêu, tính chất vật lí, hóa học và sinh học của đất trồng
bị thay đổi. Để bù đắp phần chất dinh dưỡng bị mất đi, hàng triệu tấn phân hóa học
được bón xuống đất trồng mỗi năm. Tuy nhiên người ta ước tính lượng phân bón mà
cây hấp thụ chỉ khoảng 40-50% lượng phân bón cho cây trồng. Như vậy lượng phân
bón còn lại sẽ hòa vào không khí, thấm vào đất hoặc theo dòng nước đổ ra sông, suối
và làm ô nhiễm môi trường, điều này gây lãng phí cả về tiền của, sức lao động, làm
tăng cao giá thành sản phẩm, giảm tính cạnh tranh trên thị trường. Bên cạnh đó sự hoạt
động hết công suất của các nhà máy sản xuất phân hóa học, lượng phân bón mà cây
không hấp thụ đã gây ảnh hưởng nặng nề đến môi trường sống và làm ảnh hưởng đến
sức khỏe của con người.
Dân số thế giới gia tăng đòi hỏi lượng lương thực thực phẩm sản xuất ra cũng
tăng, tức là phải tăng năng suất cây trồng. Muốn giải quyết vấn đề này, bên cạnh việc
tạo ra nhiều giống cây trồng mới có năng suất cao còn cần phải bón các loại phân hợp
lý để cải tạo đất, làm cho đất không bị kiệt quệ (Chu Thị Thơm et al., 2006).
Sự xuất hiện và sử dụng phân hóa học từ giữa thế kỉ XX đã được phổ biến trên
khắp thế giới vì những lợi ích thực tế vô cùng to lớn mà nó mang lại. Tuy nhiên, người
ta đã nhận ra nhiều khuyết điểm khi sản xuất và sử dụng loại phân này. Quá trình sản
xuất phân hóa học đòi hỏi chi phí đầu tư lớn, nguyên liệu sản xuất có thể làm kiệt quệ
nguồn tài nguyên không phục hồi được (dầu mỏ). Mặt khác, khi sử dụng phân hóa học
trong một thời gian dài có thể làm độ phì nhiêu của đất giảm, ô nhiễm tầng nước mặt,
nhiễm độc đất (Nguyễn Phú Thọ, 2006), ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm, có
thể gây hại đến sức khỏe con người (Lê Văn Tri, 2001).… và ảnh hưởng đến môi
trường không khí của trái đất…
Để cải tạo đất và khắc phục những hậu quả do việc sản xuất và sử dụng phân
bón hóa học, người ta sử dụng phân hữu cơ để thay thế một phần và có thể tiến tới
thay thế hoàn toàn lượng phân hóa học. Nhưng phân hữu cơ truyền thống (phân xanh,

Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 32 _ 2010 Trường Đại học Cần Thơ
PHẦN II: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1. Phân vi sinh.
2.1.1. Giới thiệu về phân vi sinh.
2.1.1.1. Khái niệm
Theo TCVN 6169:1996, phân bón vi sinh vật (gọi tắt là phân vi sinh) là sản
phẩm chứa một hay nhiều dòng vi sinh vật sống, đã được tuyển chọn có mật độ đạt
theo tiêu chuẩn hiện hành. Thông qua các hoạt động của chúng sau quá trình bón vào
đất tạo nên các chất dinh dưỡng mà cây trồng sử dụng được (N, P ,K, . . .) hay các hoạt
chất sinh học, góp phần nâng cao năng xuất và (hoặc) chất lượng nông sản. Phân vi
sinh bảo đảm không gây ảnh hưởng xấu đến người, động thực vật, môi trường sinh
thái và chất lượng nông sản.
2.1.1.2. Phân loại
o Phân bón vi sinh vật cố định nitơ
Phân bón vi sinh vật cố định nitơ (tên thường gọi: phân đạm vi sinh) là sản phẩm
chứa một hay nhiều dòng vi sinh vật sống, đã được tuyển chọn với mật độ đạt theo tiêu
chuẩn hiện hành, có khả năng cố định nitơ từ không khí cung cấp các hợp chất chứa
nitơ cho đất và cây trồng, tạo điều kiện nâng cao năng suất và (hoặc) chất lượng nông
sản, tăng độ màu mỡ của đất. Phân vi sinh vật cố định nitơ và các dòng vi sinh vật này
không gây ảnh hưởng xấu đến người, động thực vật, môi trường sinh thái và chất
lượng nông sản.
Vi sinh vật cố định nitơ là vi sinh vật sống cộng sinh hay hội sinh với cây trồng,
hoặc vi sinh vật sống tự do trong đất, nước, không khí, có khả năng tạo khuẩn lạc đặc
trưng trên môi trường nuôi cấy không chứa hợp chất nitơ (môi trường NfM, YMA,
Ashby…).
Các vi khuẩn cố định Nitơ: vi khuẩn có định nitơ không thuộc cây họ đậu thuộc
các giống Achromobacter, Acetobacter, Alcaliganes, Arthrobacter, Azomonas,
Bacillus, Beijesinekia, Clostridium, Camplylobacter, corynebacterium, Decxia,
Desulfporibrio, Enterobacter, Herbaspirium, Lignobacter, Mycobacterium,
Methyllosinys, Pseudomonas, Rhodopspirillum, Rhodopseudomonas và Xanthobacter

cellulose) là sản phẩm chứa một hay nhiều dòng vi sinh vật sống, đã được tuyển chọn
với mật độ đạt theo tiêu chuẩn hiện hành có khả năng phân giải cellulose , để cung cấp
chất dinh dưỡng cho đất và cây trồng, tạo điều kiện nâng cao năng suất và (hoặc) chất
lượng nông sản, tăng độ màu mỡ của đất. Phân vi sinh vật phân giải cellulose và các
dòng vi sinh vật này không ảnh hưởng xấu đến người, động thực vật, môi trường sinh
thái và chất lượng nông sản.
( />tacn=techologystandar&type=first&num=1).
Chuyên ngành công nghệ sinh học 4 Viện NC&PT Công nghệ Sinh Học
Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 32 _ 2010 Trường Đại học Cần Thơ
o Phân vi sinh vật kích thích tăng trưởng cây
Phân vi sinh loại này chứa một nhóm nhiều loài vi sinh vật khác nhau, trong đó
có vi khuẩn, nấm, xạ khuẩn Nhóm này được các nhà khoa học phân lập ra từ tập
đoàn vi sinh vật đất. Vi khuẩn tổng hợp kích thích tố tăng trưởng thực vật thường sống
trong vùng rễ của thực vật có ảnh hưởng đến sự tăng trưởng của cây gọi là vi khuẩn
vùng rễ kích thích tăng trưởng thực vật (PGPR= Plant Growth Promoting Rhizobacter)
(Schoroth và Hancock, 1981). PGPR bao gồm các giống Actinoplanes,Agrobacterium,
Alcaligenes, Amorphosporangium, Arthobacter, Azotobacter, Bacillus,
Brandyrhizobium, cellulomonas, Enterobacter, Pseudomonas, Rhizobium (Weller,
1988).
Nấm rễ dạng bụi (VAM= Vesicular Arbuscular Mycorrhizae): các nấm có
khuẩn ty ăn sâu vào bên trong tế bào nhu mô rễ cây, chúng hút nhiều dưỡng chất từ đất
cung cấp trực tiếp cho thực vật. Ngoài ra nấm còn có khả năng giúp cây chịu hạn trong
vùng đất sa mạc, giúp cây kháng lại các loại nấm gây hại khác (Mosse et al, 1981).
Nấm rễ bao gồm các giống Endogone, Glomus, Entrophosphora, Gigaspora,
Acaulospora, Scutellispora.
Người ta sử dụng những chế phẩm gồm tập đoàn vi sinh vật được chọn lọc để
phun lên cây hoặc bón vào đất làm cho cây sinh trưởng và phát triển tốt, ít sâu bệnh,
tăng năng suất. Chế phẩm này còn làm tăng khả năng nảy mầm của hạt, tăng trọng
lượng hạt, thúc đẩy bộ rễ cây phát triển mạnh. Như vậy, chế phẩm này có tác động
tương đối tổng hợp lên cây trồng.

khác cũng không kém phần quan trọng:
Giống có hoạt tính (cố định nitơ hoặc phân giải photpho) mạnh.
Phân vi sinh thay được ít nhất 50% lượng phân hóa học.
Không gây bệnh cho cây và tăng năng suất cây trồng từ 10% trở lên.
2.1.3. Tầm quan trọng của việc sử dụng phân vi sinh
2.1.3.1. Khuyết điểm của phân hóa học
o Đối với phân đạm (nitơ)
Hàng năm chi phí cho phân đạm trong nông nghiệp trên thế giới khoảng 45 tỉ
USD, và tăng với một tỉ lệ tương đương với dân số thế giới (2%) (Shenoy et al., 2001).
Hầu hết đạm hóa học được sản suất theo quy trình Haber – Bosch, đòi hỏi một lượng
Chuyên ngành công nghệ sinh học 6 Viện NC&PT Công nghệ Sinh Học
Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 32 _ 2010 Trường Đại học Cần Thơ
lớn khí tự nhiên, than đá, hoặc dầu mỏ. Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng để sản xuất 1
tấn phân đạm hóa học cần 1,3 tấn dầu, để sản xuất 80 triệu tấn phân đạm hóa học cần
100 triệu tấn dầu, bằng 1,4% số dầu sử dụng trên toàn cầu. Dầu cần cho sản xuất công
nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải… Khai thác quá mức thì nguồn tài nguyên
này cũng sẽ cạn kiệt, không còn cho các thế hệ sau. Thêm vào đó việc sản xuất đạm
sinh học sẽ sinh ra một lượng lớn CO
2
– một trong những nguyên nhân gây ra hiệu ứng
nhà kính mà cả thế giới đang tìm cách khắc phục. Hơn nữa, chỉ có khoảng 1/3 lượng
phân bón vào đất cây trồng có thể sử dụng, lượng đạm còn thừa sẽ thất thoát ra môi
trường bên ngoài gây ô nhiễm nguồn nước ngầm và ảnh hưởng đến sức khỏe con
người. Việc sử dụng quá mức lượng đạm hóa học sẽ dẫn đến sự sản sinh N
2
O cũng gây
ra hiện tượng nóng lên toàn cầu.
Ngoài ra, chưa kể đến chất lượng nông sản khi sử dụng đạm hóa học không
đúng cách. Nếu bón phân đạm vào lúc thời tiết không thuận lợi (trời rét đậm, nắng gắt,
sương nhiều đọng trên lá) chẳng những cây không hấp thu hiệu quả mà còn có thể gây

Bón phân vi sinh, chi phí cho sản xuất giảm, do giảm được phân hóa học và
giá phân vi sinh rẻ, ít nhất giảm được 16%. Với chế độ bón phân hợp lý, chi phí còn
giảm được nhiều hơn.
Bón phân vi sinh năng suất tăng, với chế độ bón bình thường (khoảng
300kg/ ha), năng suất tăng trung bình 10%. Nếu kết hợp với phân hóa học đúng cách,
năng suất còn có thể tăng cao hơn.
Bón phân vi sinh đất tốt hơn, cây khỏe hơn, giảm sâu bệnh, do vậy giảm chi
phí cho thuốc bảo vệ thực vật.
o Đối với địa phương
Nếu công nghệ sản xuất phân vi sinh được chuyển giao cho địa phương và
sản phẩm làm ra cung ứng cho chính nông dân của địa phương đó thì chắc chắn phân
vi sinh góp phần phát triển kinh tế của địa phương.
o Đối với nhà nước
Hiện nay, hầu hết các nước đang phát triển phải nhập khẩu phân bón vì vậy
nếu sản xuất được phân vi sinh tại chổ thì sẽ giảm được một lượng lớn ngoại tệ cho
việc nhập phân bón. Ngoài ra, tiêu hao nguyên liệu để sản xuất phân vi sinh không
đáng kể so với sản xuất phân hóa học.
o Lợi ích cho môi trường
Những lợi ích phân vi sinh mang lại cho môi trường còn lớn hơn nhiều so với
lợi ích kinh tế. Những lợi ích cho môi trường là:
Chuyên ngành công nghệ sinh học 8 Viện NC&PT Công nghệ Sinh Học
Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 32 _ 2010 Trường Đại học Cần Thơ
Sử dụng hiệu quả hơn các chất dinh dưỡng trong đất (lân); trong không khí
(đạm).
Giảm sự rửa trôi phân đạm hóa học, gây nên sự ô nhiễm nguồn nước do
NO
3
-
.
Giảm đáng kể quá trình denitrit hóa, sinh ra khí N

trình 52b-01-03 (1987), quy trình sản xuất Nitragin trên nền đất than bùn đã được hoàn
Chuyên ngành công nghệ sinh học 9 Viện NC&PT Công nghệ Sinh Học
Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 32 _ 2010 Trường Đại học Cần Thơ
thiện (Lê Văn Tri, 2002). Từ những năm 1989 – 1991 đã có rất nhiều sản phẩm sinh
học, sinh hóa được sản xuất với nhiều tên gọi khác nhau như: Komix (của công ty
Donall); Biomix (công ty phân bón hóa chất Kiên Giang); Biomix C (xí nghiệp than
bùn Củ Chi, Tp. Hồ Chí Minh); Biomix P (xí nghiệp phân Chư Sê Playku); Biofer A
(Trung tâm khuyến nông tỉnh Sông Bé)…(Nguyễn Đăng Diệp, 2000).
Nhu cầu sử dụng phân sinh học hiện nay rất lớn, đặc biệt là phân chuyên dùng
và tận dụng được chế phẩm sẵn có như: phân Komix chuyên dùng cho mía, cà phê,
cacao,… Các xí nghiệp phân sinh học, phân vi sinh được xây dựng ở nhiều nơi như:
La Ngà (Đồng Nai), Nha Trang (Khánh Hòa), Vĩnh Phúc, Hà Tây, Tây Ninh, Long
An… Để tận dụng nguồn phế thải ở địa phương và đáp ứng nhu cầu phân bón hiện
nay.
Trong năm 2003 – 2004 cả nước đã có 34/42 nhà máy đường tận dụng bã bùn
mía để sản xuất phân vi sinh, sản lượng phân vi sinh đạt 200.000 tấn và chỉ mới đáp
ứng 50% nhu cầu cho vùng nguyên liệu của các nhà máy (Bộ Nông nghiệp và Phát
triển Nông thôn Việt Nam, 2004).
2.1.4.2. Thế giới
Phân bón vi sinh đầu tiên do Noble Hiltner sản xuất tại Đức năm 1896 và được
đặt tên là Nitragin (Nitragin là loại phân được chế tạo bởi vi khuẩn Rhizobium do
Beijerink phân lập năm 1888 và được Fred đặt tên vào năm 1889 dùng để bón cho các
loại cây thích hợp của họ đậu). Năm 1900 – 1914 nhiều nước trên thế giới triển khai
sản xuất chế phẩm vi sinh vật: Canada, Tân Tây Lan, Áo (Nguyễn Xuân Thành, 2003).
Ngày nay, phân vi sinh vật cố định đạm đã được sử dụng nhiều nơi trên thế giới
với nhiều tên gọi khác nhau như: Rizonit (Hungary), Nitrobacterin (Anh), Estrasol
(Nga), Mana (Nhật, Philippin), Tian-li-bao (Trung Quốc, Hồng Kong)… (Lê Văn Tri,
2002).
Bên cạnh đó đã có nhiều công trình nghiên cứu nhằm ứng dụng và mở rộng việc
sản xuất các loại phân bón vi sinh cố định nitơ mà thành phần còn được phối hợp thêm

môi trường mà còn mang lại nhiều lợi ích cho các nhà máy đường và người dân. Bã
bùn mía là nguồn nguyên liệu tốt cho sản xuất phân sinh học vì sinh khối bã bùn mía
cung cấp cung cấp nguồn carbon hữu ích cho vi sinh vật phát triển (Malik et., al 2001).
Bảng 2.2. Thành phần lý hóa tính của bã bùn mía
Chuyên ngành công nghệ sinh học 11 Viện NC&PT Công nghệ Sinh Học
Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 32 _ 2010 Trường Đại học Cần Thơ
Thành phần
Carbon tổng số (%) 50,797
Đạm tổng số (%) 2,322
P
2
O
5
(%) 5,287
K
2
O (%) 1,789
pH 6,7
Nguồn: Bộ môn Khoa học đất, khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng, Trường Đại học Cần Thơ
2.1.6. Một số chất mang khác
2.1.6.1. Than bùn
Than bùn được tạo thành từ xác các loài thực vật khác nhau. Xác thực vật được
tích tụ lại, được đất vùi lấp và chịu tác động của điều kiện ngập nước trong nhiều năm.
Với điều kiện phân huỷ yếm khí các xác thực vật được chuyển thành than bùn. Màu
sắc của than bùn thay đổi theo thành phần cấu tạo, tuổi của than và các điều kiện
khống chế khi hình thành.
Trong than bùn có hàm lượng chất vô cơ là 18 – 24%, phần còn lại là các chất
hữu cơ (Cục Trồng trọt, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn Việt Nam). Khoa
học về than bùn đã xác định được 5 nhóm hợp chất hữu cơ căn bản sau:
Các hợp chất hữu cơ hòa tan trong nước.

O (%) 0,02
Axit humic (%) 1,4
Carbon tổng số (%) 12,4
pH 3,0 – 4,6
Nguồn: Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Sinh học, Trường Đại học Cần Thơ
Trong than bùn có axid humic, có tác dụng kích thích tăng trưởng của cây. Hàm
lượng đạm tổng số trong than bùn cao hơn trong phân chuồng gấp 2 – 7 lần, nhưng
chủ yếu ở dưới dạng hữu cơ. Các chất đạm này cần được phân huỷ thành đạm vô cơ
cây mới sử dụng được.
Chế biến than bùn thành các dạng phân bón khác nhau được thực hiện trong các
xưởng. Thông thường quá trình chế biến thông qua các công đoạn sau đây:
Chuyên ngành công nghệ sinh học 13 Viện NC&PT Công nghệ Sinh Học
% chất dinh dưỡng
Địa điểm lấy than bùn
Tây Ninh Củ Chi Mộc Hoá Duyên Hải
N (%) 0,38 0,09 0,16 – 0,91 0,64
P
2
O
5
(%) 0,03 0,1 – 0,3 0,16 0,11
K
2
O (%) 0,37 0,1 – 0,5 0,31 0,42
pH 3,4 3,5 3,2 2,6
Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 32 _ 2010 Trường Đại học Cần Thơ
Dùng tác động của nhiệt để khử bitumic trong than bùn. Có thể phơi nắng một
thời gian để Ôxy hoá bitumic. Có thể hun nóng than bùn ở nhiệt độ 70
o
C.

–25g ( />Phân chuồng có thể được bón trực tiếp nhưng trong phân có thể chứa những vi
sinh vật gây hại hoặc trứng giun sán gây nhiễm cho rau màu và ảnh hưởng trực tiếp
đến người tiêu dùng. Vì vậy, người ta thường xử lý phân chuồng trước khi đưa vào sử
dụng. Có thể thêm vào những tập đoàn vi sinh vật phù hợp để sản xuất phân vi sinh
vừa tăng thành phần dinh dưỡng của phân vừa có thể tiêu diệt được các mầm bệnh.
Chuyên ngành công nghệ sinh học 14 Viện NC&PT Công nghệ Sinh Học
Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 32 _ 2010 Trường Đại học Cần Thơ
Theo nghiên cứu của các chuyên gia thuộc Viện Sinh học Nhiệt đới, phân lợn,
gà sau khi được thải ra sẽ được xử lý ẩm độ, sau đó ủ với chế phẩm BIO-F, chế phẩm
chứa các vi sinh vật đã được phân lập và tuyển chọn gồm: xạ khuẩn Streptomyces sp.,
nấm mốc Trichoderma sp. và vi khuẩn Bacillus sp. Sau ba ngày, các vi sinh vật hữu
ích nói trên bắt đầu phát triển, phân giải và làm mất mùi phân. Nhiệt độ trong khối ủ
cũng tăng lên tới 60 - 70
o
C, tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh và trứng giun, sán trong
phân. Sau 7 - 10 ngày, giai đoạn kết thúc và sản phẩm thu được là phân bón hữu cơ vi
sinh chất lượng cao, có tác dụng phòng chống nấm hại cây trồng.
2.1.6.3. Rác thải hữu cơ
Thành phần của rác thải hữu cơ gồm các dạng protein (thịt, cá, trứng…); tinh
bột (cơm, các loại vỏ củ quả, một số loại hạt…); cellulose (rau các loại, gỗ, lá…); lipit
(mỡ động vật, dừa, xác bã đậu phộng…); lignin…) là môi trường thuận lợi cho nhiều
vi sinh vật phát triển, các vi sinh vật này sử dụng chất hữu cơ làm nguồn cung cấp
năng lượng và đưa chúng trở lại chu trình vật chất, do vậy chất thải sẽ bị phân hủy
nhanh chóng tạo thành phân hữu cơ (Nguyễn Đức Lượng, 2004).
Quy trình xử lí rác thải hữu cơ bằng công nghệ sinh học bắt đầu được ứng dụng
ở nước ta cách đây khoảng hai thập kỉ. Tuy nhiên, chỉ đến mấy năm gần đây, công
nghệ này mới thật sự được chú trọng. Nhờ sự đầu tư của nhà nước kết hợp với những
dự án đầu tư, sự giúp đỡ của một số nước như: Đức, Hà Lan, Đan Mạch… Chúng ta đã
xây dựng được một số nhà máy chuyên sản xuất phân vi sinh và khí sinh học từ rác
như: Nhà máy Xử lí rác Thanh Trì, Nhà máy Xử lí rác Cầu Diễn, Nhà máy Xử lí rác

hàm lượng protein (10,1%). Lượng hữu cơ trong đó cũng rất cao, hàm lượng cellulose
trong vỏ cà phê là 63,2% và lignin là 17,7% - hai thành phần nếu được phân hủy sẽ tạo
mùn. Ngoài ra, còn có hàm lượng protein là 11,2% cùng các loại khoáng vi lượng
khác Đó quả là nguồn nguyên liệu lý tưởng để làm ra phân vi sinh có hàm lượng hữu
cơ cao, dinh dưỡng khoáng đầy đủ và cân đối.
( />2.2. Một số chỉ tiêu quan trọng trong việc khảo sát chất lượng bã bùn mía
2.2.1. Độ ẩm
Ảnh hưởng đến khả năng sống sót của các vi sinh vật. Độ ẩm cao hoặc thấp quá
đều có thể gây bất lợi cho các vi sinh vật. Ngoài ra, độ ẩm còn ảnh hưởng tới mức độ
bám dính, độ bền của viên phân khi thành phẩm.
Chuyên ngành công nghệ sinh học 16 Viện NC&PT Công nghệ Sinh Học
Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 32 _ 2010 Trường Đại học Cần Thơ
2.2.2. pH
pH = -lg aH
+
, là đại lượng biểu thị hoạt độ H
+
trong môi trường. Đó là chỉ tiêu
đơn giản đầu tiên về độ chua thường được xác định nhất, nó có ý nghĩa rất lớn trong
việc đánh giá tính chất của bã bùn mía.
2.2.3. Hàm lượng nitơ
Vi sinh vật sử dụng carbon như nguồn năng lượng cần thiết, chúng còn cần nitơ
để tổng hợp protein cho tế bào của chúng. Nguồn nitơ dễ hấp thụ nhất đối với vi sinh
vật là NH
3
và NH
4
+
. Muối nitrat (NO
3

quá trình tổng hợp một số vitamin (như tiamin…) và có những ảnh hưởng đáng kể đến
quá trình hô hấp của tế bào vi sinh vật (Lê Xuân Phương, 2005).
Canxi (Ca) mặc dầu là nguyên tố ít tham gia vào việc xây dựng nên các hợp
chất hữu cơ nhưng nó có vai trò đáng kể trong việc xây dựng các cấu trúc tinh vi của tế
bào. Canxi đóng vai trò là cầu nối trung gian của nhiều thành phần quan trọng trong tế
bào (DNA với protein trong nhân, nucleocid này với nucleocid khác, RNA với protein
trong ribosom…)
Là nguyên tố được vi sinh vật đòi hỏi cũng với lượng khá cao (10
-3
– 10
-4
M).
Magie (Mg) mang tính chất một cofactor, chúng tham gia vào nhiều phản ứng enzyme
có liên quan đến các quá trình photphoryl hóa. Mg
2+
có thể làm hoạt hóa các
hexokinaza, ATPaza, các men trao đổi protein, các men oxi hóa khử của chu trình
Krebs… Hàm lượng kali tổng số phụ thuộc vào nguồn gốc phát sinh. Khoáng vật chủ
yếu chứa kali ở dạng alumino silicat và nhiều nhất là fenpat. Trong đất, canxi có phổ
biến ở các dạng carbonat, photphat, silicat, florua và sunfat. Nguồn quan trọng nhất là
carbonat, kế đó là photphat và sunfat. Magie có trong các khoáng sét thường gặp như
mica, vecmiculit, clorit và đôi khi tìm thấy ở dạng carbonat. Cùng với canxi, magie có
ý nghĩa về lý hóa tính của đất và dinh dưỡng của cây trồng (Nguyễn Lân Dũng et al.,
2008).
2.3. Quá trình cố định đạm của các vi sinh vật tham gia cố định đạm.
2.3.1. Quá trình cố định đạm (quá trình cố định nitơ phân tử)
Quá trình cố định nitơ phân tử (N) là quá trình đồng hóa nitơ của không khí
thành đạm amon dưới tác dụng của một số vi sinh vật có hoạt tính nitrogenase. Nguồn
nitơ dự trữ nhiều nhất trong tự nhiên là nguồn khí nitơ tự do (N
2

Các vi khuẩn cố định nitơ bằng cộng sinh được gọi chung là Rhizobium (số
nhiều: Rhizobia), chúng thuộc bộ Rhizobiales, bao gồm 12 chi và 57 loài. Có 5 chi
quan trọng trong nông nghiệp nhờ đặc tính cộng sinh trên cây (Phạm Văn Kim, 2000):
Rhizobium (họ Rhizobiaceae): Các loài quan trọng gồm R. arachis (cộng sinh
trên đậu phọng); R. etli (cộng sinh trên các loại đậu); R. gallicum (cộng sinh trên các
loại đậu); R. hainanense (cộng sinh trên các loài đậu nhiệt đới); R. huautlense (cộng
sinh trên điền thanh); R. indigoferae (cộng sinh trên cây chàm indigo); R.
leguminosarum (cộng sinh trên các loại đậu); R. phaseoli (cộng sinh trên các loại đậu
ve, đậu xanh); R. tropici (Rhizobium leguminosarum biovar phaseoli).
Bradyrhizobium (họ Bradyrhizobiaceae): Các loài quan trọng gồm B. betae
(cộng sinh trên củ cải đường); B. canariense (cộng sinh trên các cây họ đậu, chịu được
đất chua); B. japonicum (cộng sinh trên đậu nành); B. lupine (cộng sinh trên đậu
lupin).
Mesorhizobium (họ Phyllobacteriaceae): Các loài quan trọng gồm M. huakuii,
M. septentrionale và M. temperatum (cộng sinh trên các loại đậu đồng cỏ); M. loti
(cộng sinh trên sen); M. amorphae, M. mediterraneum và M. tianshanense (cộng sinh
trên đậu chickpea); M. plurifarium (cộng sinh trên các loài keo).
Chuyên ngành công nghệ sinh học 19 Viện NC&PT Công nghệ Sinh Học
Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 32 _ 2010 Trường Đại học Cần Thơ
Sinorhizobium (họ Rhizobiaceae): Các loài quan trọng gồm S. abri (cộng sinh
trên các loại đậu nhiệt đới, điên điển); S. americanus và S. terangae (cộng sinh trên
các loài keo); S. aroris (cộng sinh trên các loại đậu của Phi châu); S. medicae và S.
meliloti (cộng sinh trên cỏ alfalfa); S. saheli (cộng sinh trên thân điên điển, điền
thanh); S. xinjiangense (cộng sinh trên các loại đậu ở Trung Quốc).
Azorhizobium (họ Hyphomicrobiaceae): Các loài quan trọng gồm A. caulinodans
(cộng sinh trên rễ và thân điền thanh, điên điển); A. johannae (cộng sinh trên đậu, điền
thanh, điên điển).
• Vi sinh vật cố định đạm không cộng sinh
Vi khuẩn Azospirillum là một loại vi khuẩn cố định đạm hiện diện trong rễ,
vùng đất quanh rễ, thân và lá cây. Chúng sống trong đất hay cộng sinh với rễ của các

H
9
NO)
n
; khối lượng
phân tử từ 2.500 - 2.5000.000 g·mol
−1
, màu sắc trắng hoặc vàng nhạt, khối lượng riêng
1.2g/cm
3
, nhiệt độ nóng chảy 110 - 180 °C (theo Wikipedia).
Là một polymer tan trong nước và trong các dung môi hữu cơ phân cực như:
alcolhol, acid, amide,lactam, amine, chlorinate hydrocarbon.
( />rrolidone.html(22/12/09).
Trong dung dịch nó hình thành một màng mỏng. Lớp màng này tạo một lớp áo
tốt giúp cho vi khuẩn có khả năng sống ở dạng tiềm sinh. Nó có tính hút ẩm, tạo màng
và khả năng tương thích sinh học tốt. PVP được tạo thành từ các đơn phân n-vinyl
pyrrolidone. Những đơn phân này là những carcinogenic và là chất cực độc trong môi
trường sống nhưng polymer của nó thì lại rất an toàn.
Chuyên ngành công nghệ sinh học 21 Viện NC&PT Công nghệ Sinh Học
Hình 2.1: Công thức hóa học của PVP
Nguồn: Wikipedia
n
Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 32 _ 2010 Trường Đại học Cần Thơ
PVP lần đầu tiên được tổng hợp bởi Gs. Walter Reppe và một bằng sáng chế đã
được nộp vào năm 1939 với một trong các dẫn xuất thú vị nhất của hóa học axetylen.
PVP bước đầu đã được sử dụng như một chất thay thế huyết tương và sau này trong
nhiều ứng dụng trong y học, dược phẩm, mỹ phẩm và sản xuất công nghiệp.
Công dụng:
PVP cũng được sử dụng trong nhiều ứng dụng kỹ thuật:

từ 1 - 2
µ
m . Tế bào của chúng có thể được
quan sát dưới kính hiển vi ở dạng đơn,
dạng cặp, hay dạng cấu trúc hình chuỗi.
nhưng không có nội bào tử.
2.6.3. Dinh dưỡng - tăng trưởng.
Vi khuẩn này có thể phát triển trong môi trường có nồng độ đường cao (10%)
và ở pH rất thấp (pH=3.0) và có khả năng cố định nitơ trong điều kiện vi hiếu khí.
Nguồn carbon cung cấp là điều kiện tốt nhất cho sự phát triển của vi khuẩn là ở nồng
độ 10%, tuy nhiên vi khuẩn này có thể phát triển tốt ở nồng độ đường 30%. Nguồn
sucrose không thể được vận chuyển hay hô hấp bởi G. diazotrophicus, nó sinh trưởng
bởi sự tiết ra các enzmye ngoại bào, levansucrase - enzyme này có thể cắt sucrose
thành fructose và glucose. Một vài nguồn dinh dưỡng tốt khác chứa gluconate,
glucose, fructose, mannitol, arabinose, meso-inositol, sorbitol, glycerol, galactose,
jaggery và sodium gluconate. Một số aminoacid như Glutamate, serine, alanine và
histidine cũng có thể được sử dụng như nguồn carbon và N cho sự phát triển của
G.diazotrophicus. Tuy nhiên, cellobiose, tinh bột, meso-erythritol và methanol (1%)
thì không thích hợp cho sự phát triển của chúng. Không có acid hữu cơ phổ biến nào
như acid succinate hay dicarboxylic khác hỗ trợ cho sự phát triển của chúng trừ acid 2-
keto gluconic hiện diện trong thân cây mía. Theo báo cáo gần đây, vi khuẩn tận dụng
nó như nguồn carbon để cung cấp cho quá trình cố định N. pH tối ưu cho sự phát triển
là pH=5.5. G. diazotrophicus là vi sinh vật hiếu khí bắt buộc, vì thế oxy là phương tiện
để sản sinh ra một lượng lớn ATP cung cấp cho quá trình cố định đạm. Sự oxi hóa
ngoại bào gluconate đóng một vai trò quan trọng trong bước đầu chuyển hóa glucose
bởi G. diazotrophicus. Pyrroloquinoline quinone (PQQ) liên kết với gluconase
dehyrogenase mang lại sự chuyển hóa glucose thành gluconate. Theo Mería F. Luna et
Chuyên ngành công nghệ sinh học 23 Viện NC&PT Công nghệ Sinh Học
Hình 2.2: G.diazotrophicus
Nguồn: sugarcane-breeding.tn.nic.inagronomy.htm

Nguồn: CURRENT SCIENCE, VOL.83, NO.2,25 JULY 2002
Chuyên ngành công nghệ sinh học 24 Viện NC&PT Công nghệ Sinh Học
Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 32 _ 2010 Trường Đại học Cần Thơ
PHẦN III. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. Địa điểm nghiên cứu.
Phòng vi sinh vật đất- Viện nghiên cứu và phát triển công nghệ sinh học- Trường Đại
học Cần Thơ.
3.2. Thời gian nghiên cứu.
Đề tài được thực hiện từ tháng 8/2009- tháng 1/2010.
3.3. Phương tiện nghiên cứu.
3.3.1. Nguyên vật liệu nghiên cứu.
• Chất mang: bã bùn mía (do nhà máy Mía đường Vị Thanh – Hậu Giang cung
cấp).
• Vi khuẩn: Gluconacetobacter diazotrophicus do Viện Nghiên Cứu và Phát
Triển Công Nghệ Sinh Học – Trường Đại học Cần Thơ cung cấp.
3.3.2. Thiết bị và hóa chất.
3.3.2.1.Thiết bị
• Máy ép viên, máy ép bọc.
• Cân điện tử, cân đồng hồ.
• pH kế.
• Tủ sấy, tủ ủ, nồi khử trùng, máy lắc.
• Bình tam giác, ống nghiệm, đĩa petri.
• Pipet, Micropipet.
• Tủ cấy.
• Máy vortex.
3.3.2.2. Hóa chất
Đường cát (sucrose), Bromothymol blue, Acid acetic, yeast extract, agar, khoáng
LGI, Fecl
3
, Chất bảo quản PVP(polyvinyl pyrrolidone).