SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ NỘI
TRƯỜNG THPT chuyên Nguyễn Huệ - Quận Hà Đông
**************
ĐỀ TÀI DỰ THI KHOA HỌC, KỸ THUẬT
DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC CẤP THÀNH PHỐ
LẦN THỨ TƯ (NĂM HỌC 2014 - 2015).
Tên đề tài:
Nghiên cứu xử lý chất thải từ các cơ sở chế biến tinh bột nhằm
giảm ô nhiễm môi trường và ứng dụng làm thức ăn chăn nuôi
Lĩnh vực: Sinh học môi trường
NGƯỜI HƯỚNG DẪN
- TS. Vũ Văn Hạnh – Viện
Công nghệ sinh học, Viện
Hàn Lâm Khoa học và Công
nghệ Việt Nam
- ThS. Nguyễn Thị Hiên-
Trường THPT chuyên
Nguyễn Huệ
TÁC GIẢ:
1 Đinh Quang Minh
Lớp:11 Sinh
Trường THPT chuyên Nguyễn Huệ
2. Nguyễn Phương Anh
Lớp: 11 Sinh
Trường THPT chuyên Nguyễn Huệ
Hà Nội, tháng 12 năm 2014
LỜI CÁM ƠN
Nhóm khoa học thuộc đề tài: “Nghiên cứu xử lý chất thải từ các cơ sở
chế biến tinh bột nhằm giảm ô nhiễm môi trường và ứng dụng làm thức ăn
chăn nuôi” xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến BGH trường THPT chuyên
Nguyễn Huệ đã tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ chúng em trong thời gian thực

enzyme………………………………………………………………………8
3. 3. 2. Phương pháp lên men……………………………………………8
3. 3. 3. Phương pháp sinh hóa………………………………………… 12
3. 4. 4. Kết quả nghiên cứu…………………………………………… 12
IV. Kết luận và kiến nghị………………………………………………15
V. Tài liệu tham khảo………………………………………………….16
3
I. MỞ ĐẦU
1.1 . Lý do chọn đề tài
Hiện nay, lượng chất thải từ chế biến tinh bột của các làng nghề rất lớn, một
phần nhỏ được tái sử dụng làm thức ăn chăn nuôi, một phần ủ làm phân bón, phần
lớn thải trực tiếp ra môi trường qua kênh mương, ao hồ, nó gây ra các chỉ số cao
gấp rất nhiều lần cho phép, gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước và không khí.
Trong khi đó tinh bột là nguồn thức ăn quan trọng cung cấp dinh dưỡng
trong chăn nuôi. Ở nông thôn việc chế biến thức ăn chăn nuôi vẫn theo con đường
truyền thống: nấu chín các sản phẩm ngũ cốc, rau, sau đó cho lợn, gia súc ăn. Do
vậy, giá trị dinh dưỡng của loại thức ăn này chưa cao, hàm lượng đạm, chất béo
thấp, động vật tăng cân chậm, sức chống chọi với dịch bệnh không cao, lãi ít, nếu
dịch bệnh xảy người chăn nuôi bị nỗ là chắc chắn. Cách chăn nuôi này, chi phí
nhân lực cao, tốn nhiều năng lượng để đun (củi, than). Cho nên nhiều vùng nông
thôn, mặc dù sản phẩm phụ nông nghiệp dư thừa, lao động phổ thông nhàn dỗi
nhiều, nhưng họ không quan tâm đến chăn nuôi do chăn nuôi không có lãi.
Bên cạnh đó thức ăn công nghiệp giàu dinh dưỡng, dễ sử dụng, vật nuôi
mau lớn. Tuy nhiên, nguyên liệu để tạo thức ăn công nghiệp hiện nay phải nhập
khẩu từ nước ngoài, giá thành cao, không ổn định, cho nên lợi nhuận đem lại từ
chăn nuôi chưa cao, nhất là đối với chăn nuôi nhỏ lẻ, số lượng ít. Do đó, chưa
khuyến khích được chăn nuôi đại trà phát triển.
Các nghiên cứu cho thấy một số loại nấm sợi và nấm men có khả năng sinh
enzyme này với hoạt tính cao. Enzyme thủy phân tinh bột sống (RSDE) bao gồm 2
loại enzyme chính gluco-amylase và α- amylase có khả năng thủy phân tinh bột

phân hủy tinh bột sống và lợi khuẩn để xử lý các nguồn nguyên liệu giàu
tinh bột và xơ.
- Xử lý nguồn chất thải chứa tinh bột sống và chất xơ từ các cơ sở chế biến
tinh bột để làm thức ăn chăn nuôi mà không cần qua giai đoạn hồ hóa (tiết
kiệm năng lượng) và giảm ô nhiễm môi trường.
1.4. Lợi ích của đề tài:
• Về mặt kinh tế: Sản xuất thức ăn chăn nuôi từ bã chế biến tinh bột bằng
đa enzyme phân hủy tinh bột sống và chủng lợi khuẩn sẽ giảm chi phí lao
động và năng lượng (điện, than) đáp ứng nhu cầu về thức ăn chăn nuôi
hiện nay, tăng thu nhập cho người chăn nuôi, thúc đẩy ngành chăn nuôi
gia súc gia cầm hiện đang là một trong những vấn đề quan trọng, cấp bách
ở Việt Nam.
• Về mặt sức khỏe con người: Góp phần làm giảm lượng chất thải đổ ra
môi trường, giảm nguy cơ nhiễm nguồn nước ngầm và không khí, hạn chế
một số bệnh dịch bùng phát. Góp phần tạo cảnh quan môi trường thân
thiện ở làng nghề chế biến tinh bột.
• Về mặt môi trường: Giảm nguy cơ ô nhiễm môi trường cao.
• Về mặt nghiên cứu khoa học: Góp phần tái sử dụng chất thải từ chế biến
tinh bột, giúp cho các cơ sở chế biến tinh bột thực hiện tốt cam kết bảo vệ
môi trường với địa phương
5
Chương II. TỔNG QUAN
2.1. Thực trạng xử lý chất thải từ các làng nghề chế biến tinh bột hiện nay
Hiện nay, tình trạng chất thải từ các làng nghề chế biến tinh bột trên địa
bàn Hà Nội đã và đang gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng (hình 1).
Hình 1. Hoạt động chế biến tinh bột và bã thải từ chế biến tinh bột
Bảng 1. Hoạt động chế biến tinh bột trên địa bàn Hà Nội và các tỉnh
6
Một số xã Dương Liễu, xã Cát quế, …(Hoài Đức) có nghề chế biến tinh
bột thu hút 80-90% lao động, mỗi xã tiêu thụ lớn hơn 200 ngàn tấn sắn tươi/vụ

kiện thường, giảm chi phí năng lượng từ 40-50%, thiết bị sử dụng đơn giản
không đắt tiền, độ bền của thiết bị lâu hơn, tạo ra các sản phẩm chất lượng cao
hơn, hiệu quả năng lượng hơn, môi trường làm việc an toàn, thân thiện với môi
trường (Matsumoto et al., 1982) (Hình 2).
Các chủng nấm sợi như Aspergillus sp., A. usami, Rhizopus sp. sinh tổng
hợp enzyme α-amylases, α-glucoamylase, vv… với hoạt tính thủy phân tinh bột
sống mạnh ở giải nhiệt độ rộng (30-60
o
C), hoạt tính mạnh nhất ở nhiệt độ tối ưu
55
o
C, enzyme này đã được sử dụng nhiều trong chế biến thực phẩm, và đồ uống
như sản xuất rượu bằng con đường đường hóa và lên men đồng thời, sản xuất
maltose, glucose, vv…
Hơn nữa, các chủng vi khuẩn thuộc chi Lactobacillus, Bacillus có khả
năng ức chế mạnh các vi khuẩn gây bệnh và hỗ trợ, tăng khả năng xúc tác của
enzyme tiêu hóa.
Chủng Saccharomyces cung cấp hàm lượng protein, acid amin và ß-glucan
cao, giúp vật nuôi mau lớn và tăng khả năng miễn dịch. Do đó, việc bổ sung
Lactobacillus, Bacillus, Saccharomyces vào trong chế phẩm sinh học để xử lý
nguồn nguyên liệu giàu tinh bột làm thức ăn cho gia súc mang lợi ích kinh tế cao.
Việc nghiên cứu sản xuất glucoamylases (GA), α-amylase trên môi
trường xốp bởi chủng Aspergillus awamori, Aspergillus usamii, Aspergillus
8
oryzae được sử dụng phổ biến trong công nghiệp từ trước đến nay. Sử dụng một
số cơ chất là sản phẩm phụ của nông nghiệp như cám lúa mì, cám gạo, trấu, bột
đậu xanh, bột mì, bột ngô, bã trà, chất thải dầu dừa vv…
Hình 3. Thức ăn chăn nuôi các dạng so với sản phẩm của đề tài
9
CHƯƠNG III. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

và để sản xuất đa enzyme.
Phương pháp lên men lỏng trong tạo giống các chủng lợi khuẩn. Lên men
lỏng dịch sau đường hóa bã thải từ chế biến tinh bột bởi các chủng lợi khuẩn.
3.3-2. Phương pháp lên men:
Sản xuất enzyme thủy phân tinh bột sống (α-amylases, α-glucoamylase),
cellulase qua 2 giai đoạn: lên men lỏng (submerged fementation) và lên men rắn
(solid fermentation)
10
Lên men lỏng: Trong nghiên cứu này lên men lỏng được dùng cho sản
xuất giống cấp 1 và cấp 2 (bào tử và sợi nấm-mycelium), hoặc giống probiotic
trong môi trường lỏng có chứa những cơ chất công nghiệp, hoặc sản phẩm phụ
của nông nghiệp (cám, cám gạo) đã được cấp ẩm (80-90%) để phù hợp với từng
chủng nấm vi sinh vật, được khử trùng ở 121
o
C trong 30 phút, trộn đều với
giống (từ môi trường lên men lỏng) với tỷ lệ là 10% (giống/cơ chất). Sau khi
được ủ với giống, lên men được thực hiện ở nhiệt độ khoảng 25-30
o
C, thời gian
lên men 72 giờ.
Lên men lỏng có nhiều điểm không được thuận lợi như:
+ Yêu cầu thiết bị lên men gia công đắt tiền, công nghệ sản xuất phức tạp (yêu
cầu các thiết bị đi kèm đắt tiền như điều chỉnh pH, khuấy, phá bọt, cấp khí).
+ Chi phí về tiền bạc và thời gian, nước thải sau các mẻ lên men khá lớn yêu cầu
thiết bị để xử lí phức tạp hơn.
+ Yêu cầu cán bộ vận hành hệ thống lên men lỏng phải có trình độ (phải được
đào tạo công phu hơn, mất nhiều thời gian hơn), khó kiểm soát tạp nhiễm trong
quá trình sản xuất.
Tuy nhiên, lên men lỏng cũng có nhiều lợi ích như sau mẻ lên men lỏng
sản phẩm dễ dàng phân tách, tinh sạch hơn. Đặc biệt sinh khối thu được sau lên

Kết quả về sản xuất enzyme phân hủy tinh bột sống chúng tôi trình bày ở
sơ đồ Hình 4 và Bảng 1. Hoạt tính enzyme phân hủy tinh bột sống (Hình 5A), và
phân hủy chất xơ (5B).
Hình 4. Sơ đồ sản xuất enzyme phân hủy tinh bột sống
12
(A) (B)
Hình 5. Hoạt tính enzyme: Chế phẩm enzyme thô sau lên men 3 ngày Trong
khay (A); Hoạt tính enzyme (RSDE) thủy phân tinh bột sống và phân hủy
cellulose trên đĩa thạch (B).
Nhận xét: dựa vào vòng phân giải chúng ta thấy hoạt tính của đa enzyme
được sinh ra từ Aspergillus usami đều tốt trong môi trường chứa tinh bột sống
và xenlulozơ.
Bảng 2. Hoạt tính enzyme phân hủy tinh bột sống của chủng nấm A.usamii
A: kí hiệu của enzyme từ chủng nấm sợi A.usamii
Nhận xét: qua kết quả thu được thì hoạt tính của enzim phân giải tinh bột
sống cao hơn so với tinh bột chín.
Từ đó chúng em nghiên cứu vào xây dựng sơ đồ sản xuất chế phẩm probioics
như sau:
13
Hình 6. Sơ đồ sản xuất chế phẩm probiotics
A. B. C.
Hình 7. Chế phẩm sinh học chứa enzyme và chủng lợi khuẩn trong xử lí bã
thải tinh bột. Thủy phân bã thải chứa tinh bột bởi enzyme phân hủy tinh bột
sống và lợi khuẩn (A); Sau lên men 3 ngày, lắc không có nhiều cặn. Do tinh bột
đã được thủy phân mạnh (B); Đối chứng: bã tinh bột không được xử lí bởi
enzyme và lợi khuẩn, cặn còn nhiều (C).
Nhận xét: khi bổ sung enzyme và lợi khuẩn (A) thì tinh bột đã được phân hủy
rất nhiều, quá trình này còn diễn ra giai đoạn lên men tạo mùi thơm và chứa
nhiều chất khoáng và có giá trị dinh dưỡng đối với động vật. Hình (B) đang bắt
đầu lên men và hình (C) khi không bổ sung enzyme và lợi khuẩn thì tinh bột

7. Tài liệu giáo khoa chuyên Sinh học THPT Vi sinh vật học.
8. Tài liệu giáo khoa chuyên Sinh học THPT Sinh thái học.
II. Tài liệu tiếng anh
1. Vu VH and Kkim. 2013. Ethanol production from rice winery wasted rice
wine cake by silmutaneous sacchification and fermentation.

For
International Workshop on Agricultural Engineering and Post-harvest
Technology for Asia Sustainability(AEPAS) December 5-6; Hoa Binh
Hotel, Hanoi, Vietnam.
2. Vu, VH,, K. Kim. 2012a. Hyper-production of raw-starch-digesting
enzyme by mutant fungal strain and optimization of solid by-products.
3(2) 66-70. J. Viet. Env., Germany.
3. Vu VH., Kim K. 2012b. Improvement of Cellulase Activity using Error-
Prone Rolling Circle Amplification and Site-Directed Mutagenesis.
22(5), 607–613. Journal of Microbiology and Biotechtechnology.
4. VH Vu, K Kim. 2012c. Improvement of cellulase using erro-prone rolling
circle amplification and site directed mutagenesis. P.27-28. Int’l
meeting report, Indonesia. ISBN 978-602-98400-1-8.
5. Vu VH., Kim K. 2012b. Improvement of Cellulase Activity using Error-
Prone Rolling Circle Amplification and Site-Directed Mutagenesis.
22(5), 607–613. Journal of Microbiology and Biotechtechnology.
6. Vu VH, Quyen DT, et al. 2011c. Improvement of β-Galactosidase activity
by error prone rolling circle amplification. June 22-24, Gyeongju, Korea.
P365. Int’l Symp. Ann. Meeting, Korea.
7. Vu VH., Pham TA, Kim K. 2011a. Improvement of fungal cellulase
production by mutation and optimization of solid state fermentation.
39(1). 20-25. Mycobiology.
16