Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật môi trường: Nghiên cứu khả năng kháng khuẩn của dịch chiết hạt quả bơ và ứng dụng trong xử lý nước thải chăn nuôi

Chia sẻ: Diệp Nhất Thiên | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:113

Thêm vào BST

Báo xấu

34
lượt xem 11
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là xây dựng quy trình công nghệ chiết suất chất có khả năng kháng khuẩn từ hạt trái bơ. Để hiểu rõ hơn, mời các bạn tham khảo chi tiết nội dung luận văn này.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật môi trường: Nghiên cứu khả năng kháng khuẩn của dịch chiết hạt quả bơ và ứng dụng trong xử lý nước thải chăn nuôi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN CỦA DỊCH CHIẾT HẠT QUẢ BƠ VÀ ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI Ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Giảng viên hướng dẫn : Th.S Lâm Vĩnh Sơn Sinh viên thực hiện : Võ Thị Vi MSSV: 1211090114 Lớp: 12DMT01 TP. Hồ Chí Minh, 2016
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của riêng Tôi. Các số liệu sử dụng phân tích trong đồ án có nguồn gốc rõ ràng, đã công bố theo đúng quy định. Các kết quả nghiên cứu trong đồ án do tôi tự tìm hiểu, phân tích một cách trung thực, khách quan và phù hợp với thực tiễn của Việt Nam. Sinh viên Võ Thị Vi
LỜI CẢM ƠN Là một sinh viên học xa quê nhà nên ngay khi bước vào giảng đường Đại Học trong tôi nhiều sự lo lắng, một chút rụt rè nhút nhát. Bao nhiêu suy nghĩ cực đoan hiện ra trong đầu Tôi, cứ nghĩ rằng môi trường học tập lớn như thế này liệu rằng mình có vượt qua được trong thời gian dài đằng đẵng hơn bốn năm hay không? Nhưng rồi trải qua thời gian được tiếp xúc với môi trường học tập tại trường Đại Học Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh, dần dần Tôi cảm nhận được sự nhiệt huyết của các Thầy Cô giáo, sự hăng say ham học của các bạn sinh viên, từng ngày Tôi dần dần như được tiếp thêm ngọn lửa để cố gắn bước tiếp trên con đường học tập. Để thực hiện được đề tài này, Tôi xin chân thành cảm ơn đến Ban Giám Hiệu nhà trường đã tạo điều kiện cho Tôi thực hiện được đề tài của mình. Đặc biệt, Tôi xin cảm ơn ngôi nhà chung của sinh viên khoa Tôi “Khoa Công nghệ sinh học – Thực phẩm – Môi trường” cảm ơn tất cả các Thầy Cô giáo trong khoa đã góp phần tạo ra động lực để cho sinh viên chúng tôi có được hành trang đến lớp và tiếp thu được nhiều kiến thức, để rồi khi bước ra ngoài xã hội, chúng tôi vẫn tự hào được là một thành viên của ngôi nhà chung này. Lời cảm ơn sâu sắc nhất Tôi xin được gửi đến Thầy hướng dẫn của mình là Thầy Lâm Vĩnh Sơn. Mang trong mình sự nhiệt huyết, yêu nghề, hết mực giúp đỡ với các sinh viên, Thầy đã giúp Tôi từng bước một hoàn thiện đồ án một cách tốt nhất. Được thầy hướng dẫn nhiệt tình, Tôi đã học được nhiều kiến thức, trâu dồi thêm nhiều kỹ năng thông qua đề tài này. Bên cạnh nhận được sự chỉ dẫn của Thầy hướng dẫn, Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến sự đóng góp về mặt tinh thần, luôn động viên của gia đình Tôi, cũng như được tiếp thêm sức mạnh của những người bạn trong lớp 12DMT01 luôn đồng hành cùng Tôi. Cuối cùng, Tôi xin gửi lời chúc sức khỏe đến toàn thể quý Thầy Cô cùng Ban Giám Hiệu nhà trường ngày càng gặt hái được nhiều thành công trong công tác giảng dạy. Xin chân thành cảm!
MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề ................................................................................................................... 1 2 Tính cấp thiết của đề tài ............................................................................................ 4 3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài ................................................................................. 6 4 Nội dung nghiên cứu .................................................................................................. 6 5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................................. 6 5.1 Đối tượng nghiên cứu ......................................................................................... 6 5.2 Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................ 7 6 Phương pháp nghiên cứu........................................................................................... 7 6.1 Phương pháp luận ............................................................................................... 7 6.2 Phương pháp thực nghiệm ................................................................................. 8 6.2.1 Phương pháp lấy mẫu: ............................................................................... 9 6.2.2 Phương pháp phân tích trọng lượng ........................................................................... 9 6.2.3 Phương pháp tách chất ............................................................................... 9 6.2.4 Phương pháp khảo sát ................................................................................ 9 6.2.5 Phương pháp vật lý ..................................................................................... 9 6.2.6 Phương pháp sinh học ................................................................................. 9 6.2.7 Phương pháp kiểm tra thống kê sinh học ................................................. 9 7 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của để tài ................................................................. 9 7.1 Ý nghĩa khoa học............................................................................................... 10 7.2 Ý nghĩa thực tiễn ............................................................................................... 10 8 Bố cục luận văn......................................................................................................... 10 i
Chương 1 TỔNG QUAN ............................................................................................ 11 1.1 Đại cương về cây bơ .............................................................................................. 11 1.1.1 Nguồn gốc và phân loại thực vật ................................................................... 11 1.1.2 Đặc tính sinh học ............................................................................................ 13 1.1.2.1 Nhiệt độ .................................................................................................... 13 1.1.2.2 Độ ẩm ....................................................................................................... 13 1.1.2.3Gió ............................................................................................................. 13 1.1.2.4 Đất trồng .................................................................................................. 13 1.1.3 Đặc điểm thực vật ........................................................................................... 14 1.1.4 Giá trị dinh dưỡng .......................................................................................... 15 1.2 Thành phần hóa học và các công dụng của hạt quả bơ ..................................... 16 1.3 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước trên đối tượng là quả bơ.............. 17 1.3.1 Các nghiên cứu trong nước............................................................................ 17 1.3.2 Các nghiên cứu trên thế giới .......................................................................... 18 1.4 Tình hình nghiên cứu tách chiết suất từ thực vật và ứng dụng ........................ 20 1.4.1 Các nghiên cứu trong nước............................................................................ 20 1.4.2 Các nghiên cứu trên thế giới .......................................................................... 20 1.5 Các phương pháp xác định hoạt tính kháng khuẩn của dịch chiết .................. 22 1.5.1 Phương pháp khoanh giấy kháng sinh khuếch tán ...................................... 22 1.5.2 Phương pháp pha loãng ................................................................................. 23 1.5.3 Phương pháp E - test ...................................................................................... 24 1.5.4 Phương pháp sử dụng hệ thống thử nghiệm kháng sinh đồ tự động (automated antimicrobial susceptibility testing systems) ............................................ 24 1.6 Hiện trạng ô nhiễm do nước thải chăn nuôi gây ra ........................................... 25 ii
1.7 Hiện trạng các phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi ................................... 27 Chương 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................ 29 2.1 Nguyên liệu ............................................................................................................ 29 2.1.1 Thu gom nguyên liệu ...................................................................................... 29 2.1.2 Xử lý nguyên liệu ............................................................................................ 29 2.2 Dụng cụ và hóa chất .............................................................................................. 29 2.2.1 Dụng cụ ........................................................................................................... 29 2.2.2 Môi trường và hóa chất .................................................................................. 29 2.3 Phương pháp nghiên cứu...................................................................................... 30 2.3.1 Phương pháp thu gom và xử lý mẫu.............................................................. 30 2.3.2 Phương pháp vật lý ......................................................................................... 30 2.3.3 Phương pháp khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách chiết. ..... 30 2.3.3.1 Khảo sát ảnh hưởng của các loại dung môi ............................................. 30 2.3.3.1 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian chiết .................................................. 31 2.3.4 Phương pháp chiết mẫu thực vật ................................................................... 31 2.3.4.1 Giới thiệu chung ....................................................................................... 31 2.3.4.2 Kỹ thuật chiết Soxhlet ............................................................................... 32 2.3.5 Phương pháp xác định thành phần hóa học của các dịch chiết hạt quả bơ .......................................................................................................................... 33 2.3.6 Phương pháp xác định hoạt tính kháng sinh ................................................ 35 2.3.6.1 Phương pháp thử hoạt tính kháng khuẩn của dịch chiết ......................... 35 2.3.6.2 Phương pháp test mẫu nước thải chăn nuôi ............................................ 37 2.3.6.2.1 Phương pháp đếm tổng số vi sinh vật hiếu khí ................................. 37 iii
2.3.6.2.2 Phương pháp định lượng Coliforms kỹ thuật lên men nhiều ống đếm số có xác suất lớn nhất MPN (Most Probable Number) ...................................... 38 2.3.6.2.3 Phân tích Escherichia Coli có trong mẫu nước thải chăn nuôi ..... 40 2.3.7 Phương pháp thử nghiệm dịch chiết trong xử lý nước thải chăn nuôi ....... 41 2.3.8 Phương pháp kiểm tra thống kê sinh học ..................................................... 42 2.4 Sơ đồ quy trình thực nghiệm................................................................................ 43 2.4.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát ................................................................... 43 2.4.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định độ ẩm ......................................................... 44 2.4.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm chọn dung môi và thời gian tối ưu cho quá trình tách chiết ..................................................................................................................... 45 2.4.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định hoạt tính kháng khuẩn có trong dịch chiết ..................................................................................................................... 46 Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ....................................... 47 3.1 Kết quả xác định một số chỉ tiêu hóa lý .............................................................. 47 3.1.1 Kết quả xác định độ ẩm .................................................................................. 47 3.1.2 Kết quả xác định hàm lượng tro .................................................................... 48 3.2 Kết quả khảo sát điều kiện tách chiết ................................................................ 49 3.2.1 Kết quả khảo sát thời gian chiết bằng dung môi n-hexan ............................ 49 3.2.2 Kết quả khảo sát thời gian chiết bằng dung môi metanol ............................ 51 3.2.3 Kết quả khảo sát thời gian chiết bằng dung môi etyl axetat ......................... 53 3.2.4 Kết quả khảo sát tỉ lệ khối lượng mẫu với thể tích dung môi ....................... 54 3.2.4.1 Trong dung môi n-hexan .......................................................................... 54 3.2.4.2 Trong dung môi metanol .......................................................................... 55 3.2.4.2 Trong dung môi etyl axetat ....................................................................... 57 iv
3.3 Kết quả nghiên cứu thành phần hóa học của dịch chiết methanol hạt quả bơ ..................................................................................................................... 59 3.4 Kết quả xác định hoạt tính kháng khuẩn ........................................................... 60 3.5 Kết quả kiểm tra mẫu nước thải chăn nuôi ........................................................ 67 3.5.1 Kết quả đếm tổng số vi khuẩn hiếu khí.......................................................... 67 3.5.2 Kết quả phân tích tổng số Coliform ............................................................... 68 3.5.3 Kết quả phân tích Escherichia Coli có trong mẫu nước thải ....................... 72 3.6 Kết quả thử nghiệm dịch chiết hạt quả bơ trong xử lý nước thải chăn nuôi ...... KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................... 80 Kết luận ..................................................................................................................... 80 Kiến nghị ..................................................................................................................... 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 81 PHỤ LỤC ....................................................................................................................... a v
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BGBL : Brilliant Green Bile Salt FAO : Food and Agriculture Organization of the United Nations (Tổ chức lương thực và nông nghiệp Liên Hợp Quốc) GC/MS : Gas Chromatography Mass Spectometry (sắc ký và khối phổ) GHG : Greenhouse Gas (khí hiệu ứng nhà kính) KH : Khoa học LB : Latose Broth MCP : Methylcyclopropene NA : Nutrient Agar NB : Nutrient Broth PCA : Plate count agar PW : Pepton Water TNHH : Trách nhiệm hữu hạn XH : Xã hội vi
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Đặc điểm phân biệt các chủng bơ ................................................................... 12 Bảng 1.2: So sánh một số trái cây về mặt chất lượng (trong 100g phần ăn được) .......... 15 Bảng 2.1: Thành phần dung dịch của các ống nghiệm trong thí nghiệm Mc Farland..... 36 Bảng 3.1: Kết quả khảo sát độ ẩm ................................................................................... 48 Bảng 3.2: Kết quả xác định hàm lượng tro ...................................................................... 49 Bảng 3.3: Kết quả khảo sát thời gian chiết bằng dung môi n-hexan ............................... 51 Bảng 3.4: Kết quả khảo sát thời gian chiết soxhlet trong dung môi metanol .................. 52 Bảng 3.5: Kết quả khảo sát thời gian chiết soxhlet trong dung môi EtOAc ................... 53 Bảng 3.6: Kết quả khảo sát tỉ lệ khối lượng chất chiết với thể tích dung môi ................ 55 n-hexan............................................................................................................................. 55 Bảng 3.7: Kết quả khảo sát tỉ lệ khối lượng chất chiết với thể tích dung môi ................ 56 metanol............................................................................................................................. 56 Bảng 3.8: Kết quả khảo sát tỉ lệ khối lượng chất chiết với thể tích dung môi ................ 57 EtOAc .............................................................................................................................. 57 Bảng 3.9: TPHH của dịch chiết methanol hạt quả bơ ..................................................... 59 Bảng 3.10: Kết quả quả đo vòng kháng khuẩn trung bình đối với các chuẩn vi khuẩn trong từng mẫu của dung dịch chiết từ hạt trái bơ ................................................ 64 Bảng 3.11: Kết quả đo vòng vô khuẩn trung bình đối với các chuẩn vi khuẩn khi xử lý bằng dịch chiết hạt trái bơ ...................................................................................... 65 Bảng 3.12: Kết quả tính trung bình số lượng vi khuẩn hiếu khí có trong 1ml mẫu nước thải (A) .................................................................................................................... 68 Bảng 3.12: kết quả sau 24h nuôi cấy và quan sát được hiện tượng ................................ 71 Bảng 3.13: Kết quả tính số lượng trung bình vi khuẩn hiếu khí trên các đĩa .................. 76 vii
DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1: Trình tự pha loãng ........................................................................................... 42 Hình 3.1: Mẫu sau khi sấy ............................................................................................... 47 Hình 3.2: Lắp ráp bộ chiết Soxhlet .................................................................................. 50 Hình 3.3: Chiết Soxhlet (bên trái) và lôi cuốn hơi nước để thu hồi dung môi (bên phải) ................................................................................................................................. 50 Hình 3.4: Kết quả thu được sau khi chiết (bên trái) và loại bỏ dung môi (bên phải) ...... 52 Hình 3.5: Bao gói dụng cụ, môi trường chuẩn bị thao tác hấp ........................................ 61 Hình 3.6: Tác dụng kháng Salmonella của dịch chiết hạt trái bơ (bên phải sau khi đổ dịch chiết vào lỗ thạch) ............................................................................................... 61 Hình 3.7: Tác dụng kháng Staphylococcus aureus của dịch chiết hạt trái bơ (bên phải sau khi đổ dịch chiết vào lỗ thạch) .......................................................................... 62 Hình 3.8: Tác dụng kháng Pseudomonas của dịch chiết hạt trái bơ (bên phải sau khi đổ dịch chiết vào lỗ thạch) ......................................................................................... 62 Hình 3.9: Tác dụng kháng E.Coli của dịch chiết hạt trái bơ (bên phải sau khi đổ dịch chiết vào lỗ thạch) .................................................................................................... 62 Hình 3.10: Vòng vô khuẩn tạo ra trên các chủng thí nghiệm khi xử lý với dịch chiết hạt trái bơ ......................................................................................................................... 63 Hình 3.11: Vi khuẩn hiếu khí mọc lên sau 24h nuôi cấy với các độ pha loãng 10-1, 10-2, 10-3 ........................................................................................................................... 68 Hình 3.12: Thử nghiệm xác định E.Coli bằng xét nghiệm sinh hóa ............................... 73 Hình 3.13: Khuẩn lạc mọc sau 24h nuôi cấy trên các môi trường khi xử lý với dịch chiết 20% và 40% được hòa trộn cùng với nước thải ...................................................... 76 viii
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ Sơ đồ 2.1: Bố trí thí nghiệm tổng quát ............................................................................ 43 Sơ đồ 2.2: Bố trí xác định độ ẩm ..................................................................................... 44 Sơ đồ 2.3: Bố trí thí nghiệm chọn dung môi và thời gian tối ưu cho quá trình tách chiết .................................................................................................................................. 45 Sơ đồ 2.4: Bố trí thí nghiệm xác định hoạt tính kháng khuẩn có trong dịch chiết .......... 46 DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 3.1: Biểu đồ thể hiện khối lượng dịch chiết của từng dung môi chiết với thời gian chiết khác nhau ................................................................................................. 54 Biểu đồ 3.2: Biểu đồ thể hiện tỷ lệ khối lượng cắn và thể tích dung môi ....................... 58 Biểu đồ 3.3: Biểu đồ thể hiện hiệu suất phần trăm dịch chiết khi xử lý và môi trường nuôi cấy ................................................................................................................ 78 ix
Nghiên cứu khả năng khángkhuẩn của dịch chiết hạt quả bơ và ứng dụng trong xử lý nước thải chăn nuôi MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề Chăn nuôi đã và đang là xu thế của nền nông nghiệp nước nhà, một trang trại chăn nuôi được xây dựng, tùy theo quy mô, sẽ xả ra môi trường một lượng chất thải gây ô nhiễm môi trường xung quanh, nếu không có hướng xử lý nước thải chăn nuôi này sẽ làm ô nhiễm môi trường ảnh hưởng đến sức khỏe con người và các động thực vật khác. Đặt biệt là các loại virut gây bệnh như lở mòm long móng, dịch tai xanh… Việc xử lý nước thải chăn nuôi nhằm giảm nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải đến một nồng độ cho phép mới được xả vào nguồn tiếp nhận. Ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi đang là vấn nạn nhức nhối không chỉ ở Việt Nam mà còn tồn tại ở nhiều nước trên thế giới. Phải xử lý chất thải của sản xuất chăn nuôi. Đúng vậy, nhưng xử lý bằng những công cụ, phương pháp, kỹ thuật, công nghệ, ….., thậm chí mẹo gì thì chưa có cơ quan nào hệ thống và hướng dẫn đầy đủ cho người chăn nuôi. Nên trên thực tế, ô nhiễm do chăn nuôi vẫn đang hiện hữu một cách thách thức. Trong những năm qua ngành chăn nuôi đã phát triển và đạt kết quả đáng ghi nhận, đáp ứng cơ bản nhu cầu thực phẩm trong nước ngày càng cao của xã hội. Ngày nay, ngành chăn nuôi nước ta đang có những dịch chuyển nhanh chóng từ chăn nuôi nông hộ sang chăn nuôi trang trại, công nghiệp; từ chăn nuôi nhỏ lẻ lên chăn nuôi quy mô lớn. Đảng và Chính phủ quan tâm tới ngành chăn nuôi để cùng với ngành trồng trọt, thủy sản đảm bảo an ninh lương thực, thức phẩm thông qua những chủ trương, chính sách nhằm định hướng và tạo ra những cơ chế khuyến khích để ngành chăn nuôi phát triển nhanh, mạnh và vững chắc. Tuy nhiên, mặt chưa được của chăn nuôi đó là vấn đề ô nhiễm môi trường. Cộng đồng khoa học trong và ngoài nước đã chỉ rõ gây ô nhiễm môi trường lớn nhất trong nông nghiệp ở Việt Nam là từ trồng trọt và chăn nuôi. Theo báo cáo của Tổ chức Nông Lương Thế giới (FAO), chất thải của gia súc toàn cầu tạo ra 65% lượng Nitơ oxit (N2O) trong khí quyển. Đây là loại khí có khả năng hấp thụ năng lượng mặt trời cao gấp 296 lần SVTH: Võ Thị Vi 1 GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn
Nghiên cứu khả năng khángkhuẩn của dịch chiết hạt quả bơ và ứng dụng trong xử lý nước thải chăn nuôi so với khí CO2. Cùng với các loại khí khác như CO2, CH4,… gây nên hiệu ứng nhà kính làm trái đất nóng lên. Theo số liệu của Tổng cục thống kê, năm 2014 đàn lợn nước ta có khoảng 26.76 triệu con, đàn trâu bò khoảng 7.75 triệu con, đàn gia cầm khoảng 327.69 triệu con. Trong đó chăn nuôi nông hộ hiện tại vẫn chiếm tỷ trọng khoảng 65-70% về số lượng và sản lượng. Từ số đầu gia súc, gia cầm đó có quy đổi được lượng chất thải rắn (phân chất độn chuồng, các loại thức ăn thừa hoặc rơi vãi) đàn gia súc, gia cầm thải ra khoảng trên 76 triệu tấn, và khoảng trên 30 triệu khối chất thải lỏng (nước tiểu, nước rửa chuồng, nước từ sân chơi, bãi vận động, bãi chăn). Phân của vật nuôi chứa nhiều chất chứa nitơ, phốt pho, kẽm, đồng, chì, Asen, Niken(kim loại nặng)… và các vi sinh vật gây hại khác không những gây ô nhiễm không khí mà còn làm ô nhiễm môi trường đất, làm rối loạn độ phì đất, mặt nước và còn cả nguồn nước ngầm. Đi kèm theo đó là gần 14.5 triệu tấn thức ăn chăn nuôi được sản xuất từ 203 nhà máy. Quá trình sản xuất thức ăn chăn nuôi từ các nhà máy đã thải ra môi trường lượng rất lớn chất khí gây hiệu ứng nhà khí kính (GHG) và các chất thải khác gây ô nhiễm môi trường. Ngoài ra, ô nhiễm môi trường còn có thể xảy ra trong quá trình giết mổ, sơ chế sản phẩm động vật; Trong các cơ sở sản xuất thuốc thú y, chẩn đoán xét nghiệm bệnh động vật; Trong quá trình xử lý các ổ dịch và xử lý xác động vật bị dịch bệnh…là không nhỏ. Quá trình sinh sống của gia súc, gia cầm ngoài thải ra chất thải như nói trên thì còn bài thải các loại khí hình thành từ quá trình hô hấp của vật nuôi và thải ra các loại mầm bệnh, ký sinh trùng, các vi sinh vật có thể gây hại trực tiếp hoặc gián tiếp đến sức khỏe con người và môi trường sinh thái như: E. Coli, Salmonella, Streptococcus fecalis, Enterobacteriae,... Sức khỏe con người, hệ vi khuẩn ở ruột và bệnh tật là những vấn đề đang được quan tâm đến. Các nghiên cứu gần đây cũng đã chỉ rõ vi khuẩn chính là thủ phạm thường xuyên gây ngộ độc thực phẩm. Trong số các loại vi khuẩn đáng kể đến là vi khuẩn gây bệnh đường ruột “Escherichia” Vi khuẩn này hiện diện một cách tự SVTH: Võ Thị Vi 2 GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn
Nghiên cứu khả năng khángkhuẩn của dịch chiết hạt quả bơ và ứng dụng trong xử lý nước thải chăn nuôi nhiên trong ruột của chúng ta cũng như của động vật. Có cả hằng trăm chủng E.coli có thể được tìm thấy trong ruột và trong phân của các loài gia súc, đặc biệt là trong phân bò... “Staphylococcus aureus” được tìm thấy nhiều trong nước thải từ các phân của các loại gia súc, gia cầm, vi khuẩn có thể nhiễm vào thức ăn lúc chúng được chế biến, hoặc lây truyền từ người này sang người khác lúc họ tiếp xúc với nhau. Staphylococcus aureus gây bệnh bằng độc tố. Đau bụng, tiêu chảy và nôn mửa dữ dội là những biểu hiện chính. Tóm lại, chăn nuôi phát triển có thể cũng sẽ tạo ra những rủi ro cho môi trường sinh thái và là một trong những nguyên nhân làm trái đất nóng lên nếu vấn đề môi trường chăn nuôi không được quản lý hiệu quả. Tuy nhiên, trong điều kiện kinh tế xã hội ở nước ta hiện nay phát triển chăn nuôi sẽ vẫn là sinh kế quan trọng của nhiều triệu nông dân, cung cấp thực phẩm bổ dưỡng cho con người, tạo việc làm, tăng thu nhập và cải thiện điều kiện sống cho hầu hết người lao động. Nếu các chất thải chăn nuôi đặc biệt phân chuồng không được xử lý hiệu quả sẽ là một trong những nguồn gây ô nhiễm lớn cho môi trường, ảnh hưởng xấu đến đời sống, sức khoẻ của cộng đồng dân cư trước mắt cũng như lâu dài. Trong các kỹ thuật xử lý chất thải chăn nuôi hiện mới chỉ thường được nhắc đến công nghệ Biogas nhưng thực tế thì không phải chỉ có công nghệ khí sinh học là tối ưu, là thay thế được tất cả các phương pháp khác, giải quyết triệt để vấn đề ô nhiễm môi trường do chăn nuôi gây ra, còn chưa kể đến giá thành đắt, công nghệ nhập từ nhiều nguồn khác nhau hiện còn chưa thống nhất, đòi hỏi người sử dụng phải có hiểu biết kỹ thuật, ….Tuy nhiên, một vài nghiên cứu gần đây đã thông báo rằng nước từ hệ thống biogas vẫn chứa nhiều vi khuẩn, ấu trùng giun sán và các kim loại nặng. Nhưng nếu ngành chăn nuôi tập trung hơn vào phát huy nội lực, hoàn thiện và nâng cao nhiều giải pháp truyền thống để sử dụng hiệu quả hơn, phát huy tối đa kinh nghiệm, kế thừa kết quả nghiên cứu của nhiều ngành khác,… thì cũng đã có khá nhiều phương pháp hữu hiệu sử dụng được ngay cho công tác giảm thiểu ô SVTH: Võ Thị Vi 3 GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn
Nghiên cứu khả năng khángkhuẩn của dịch chiết hạt quả bơ và ứng dụng trong xử lý nước thải chăn nuôi nhiễm môi trường do chăn nuôi gây ra mà giá thành lại rẻ, dễ sử dụng. Nhưng vấn đề đặt ra là phát triển chăn nuôi nhưng phải bền vững để hạn chế tối đa mức độ gây ô nhiễm và bảo vệ được môi trường sinh thái. Hơn thế nửa, hiện nay việc lạm dụng các chất kháng sinh quá nhiều vào trong việc xử lý. Mặc dù việc làm kiềm hãm hay tiêu diệt các chủng vi khuẩn có hại là rất quan trọng tuy nhiên vẫn còn phải xem xét đến hậu quả và những ảnh hưởng bất lợi đối với các thế hệ tương lai. Để đem lại hiệu quả cao, các giải pháp về chất kháng sinh cần có sự thay đổi về liều lượng và đặc tính của kháng sinh đó. Vậy câu hỏi đặt ra là “Liệu có chất nào có thể khắc phục được tình trạng ô nhiễm nước thải chăn nuôi trên, mà lại có sẵn, đồng thời còn tận dụng được phế phẩm hay không?” hay “Trong tự nhiên có chiết suất nào từ thực vật có thể sử dụng như một chất kháng sinh thay thế cho các hợp chất kháng sinh hóa học đắt tiền mà còn ảnh hưởng đến sức khỏe con người hay không?” Nhằm giải quyết những mối lo ngại trên, đề tài “Nghiên cứu khả năng kháng khuẩn từ hạt trái bơ và ứng dụng trong xử lý nước thải chăn nuôi” sẽ tập trung nghiên cứu chiết suất chất có khả năng kháng khuẩn từ loại trái này, từ đó ứng dụng trong quy trình xử lý nước thải chăn nuôi nhằm khắc phục được các điểm yếu của các phương pháp xử lý trước kia, vừa đảm bảo môi trường sinh thái lại vừa xử lý hiệu quả các vi sinh vật gây mầm bệnh có trong nước thải chăn nuôi. Việc nghiên cứu đề tài này mang ý nghĩa hết sức quan trọng bởi đây là vấn đề tận dụng phế phẩm từ nguồn thực phẩm mà chúng ta đều tiêu thụ hằng ngày. Kỳ vọng nghiên cứu này sẽ đạt được kết quả như mong muốn, thì loại phế phẩm này hứa hẹn sẽ là mang lại sự thành công trong công tác nghiên cứu chiết suất chất có khả năng kháng khuẩn và ứng dụng để xử lý nước thải chăn nuôi. 2 Tính cấp thiết của đề tài Đất nước Việt Nam ta với nguồn tài nguyên thiên nhiên dồi dào, phong phú là một thuận lợi trong việc nghiên cứu và điều chế ra những loại thuốc có nguồn gốc từ tự nhiên để phục vụ cho sức khỏe con người cũng như chống lại sự xâm nhập của SVTH: Võ Thị Vi 4 GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn
Nghiên cứu khả năng khángkhuẩn của dịch chiết hạt quả bơ và ứng dụng trong xử lý nước thải chăn nuôi các côn trùng gây hại mùa màn. Với điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa, nước ta được xem là mảnh đất màu mỡ cho sự phát triển của các chủng loại hoa màu, trong đó có không ít loại cây được sử dụng với nhiều mục đích. Trong số vô vàn loài thực vật ở Việt Nam, Bơ là loại trái cây có giá trị sử dụng cao, là loại thực phẩm mang lại nguồn dinh dưỡng cao, không chỉ thế, bơ còn được sử dụng như một vị thuốc bổ dưỡng, chữa được nhiều loại bệnh, giúp chị em phụ nữ trong việc chăm sóc sức khỏe và làm đẹp nhờ tinh dầu bơ, hay các vitamin khác có trong thịt bơ. Tuy nhiên, việc nghiên cứu chỉ mới sử dụng phần thịt trái bơ, trong khi đó, phần hạt chiếm thể tích lớn nhất trong trái bơ, nhưng lại ít được quan tâm, chú ý đến thành phần hóa học, cũng như hoạt tính sinh học của nó. Trong hạt trái bơ có nhiều các axit amin và có một số chất có khả năng ngăn cản một số tác nhân gây hại (vi khuẩn, vi rus, côn trùng, ). Đặc biệt trong hạt quả bơ có còn chứa các hợp chất của Flavonoid ( thuộc nhóm chất của phenol phức tạp). Đây là nhóm chất oxy hóa chậm. Ngoài ra, Các flavonoid có hoạt tính kháng khuẩn cao do chúng có khả năng tạo phức với các protein ngoại bào và thành tế bào của vi khuẩn. Trên thị trường hiện nay, đã có các dòng chế phẩm chứa các chủng vi sinh vật đặc hiệu chuyên xử lý mùi hôi hầm cầu, hầm tự hoại, nhà vệ sinh , cải thiện hệ thống xử lý nước thải, rác thải…; bổ sung hàm lượng vi sinh vật hữu ích vào nước thải, nhằm cạnh tranh dinh dưỡng và ức chế các vi khuẩn gây bệnh. Tuy nhiên, những chế phẩm này bán với giá rất đắt, muốn xử lý triệt để thì phải tốn chi phí khá cao, trong khi đó, việc duy trì bổ sung hàm lượng chất chỉ mang tính chất tạm thời. Đáng quan tâm và quan trọng hơn cả chính là sức khỏe của những con người đang hằng ngày tiếp xúc với loại nước thải có chứa nhiều thành phần vi khuẩn gây bệnh, những người làm công tác cấp thoát nước liên quan nhiều nhất và trực tiếp đến đường bệnh qua nước và có trách nhiệm diệt trùng gây bệnh trên đường truyền bệnh này. Chính vì thế mà đề tài này cần phải được thực hiện, với mong muốn phát huy hết khả năng kháng khuẩn của dịch chiết từ loại hạt bỏ đi này, và tìm ra loại chất ức SVTH: Võ Thị Vi 5 GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn
Nghiên cứu khả năng khángkhuẩn của dịch chiết hạt quả bơ và ứng dụng trong xử lý nước thải chăn nuôi chế được sự sinh trưởng của vi khuẩn, làm giảm số lượng vi khuẩn hiếu khí và yếm khí trong nước thải trực tiếp từ các trang trại chăn nuôi. Đồng thời giảm chi phí xử lý cho các khu trang trại hay các hộ gia đình có quy mô chăn nuôi lớn. 3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Mục tiêu ngắn hạn: Xây dựng quy trình công nghệ chiết suất chất có khả năng kháng khuẩn từ hạt trái bơ. Mục tiêu dài hạn: Sử dụng dịch chiết và ứng dụng vào trong xử lý nước thải chăn nuôi 4 Nội dung nghiên cứu − Nghiên cứu, khảo sát nguyên liệu hạt trái bơ − Nghiên cứu lựa chọn loại hóa chất trung gian nhằm gia tăng hiệu suất thu hồi − Nghiên cứu công nghệ tách chất có hoạt tính sinh học cao và khảo sát các chỉ tiêu hóa lý. − Nghiên cứu ứng dụng chất chiết suất vào trong xử lý nước thải chăn nuôi. − Nghiên cứu khả năng kháng khuẩn của dịch chiết đối với một số vi khuẩn: E.coli, Salmonnella, Staphylococcus aureus, Pseudomonas có trong nước thải chăn nuôi. − Môi trường nghiên cứu dịch chiết là nước thải trực tiếp của chuồng nuôi và sau hầm biogas. Nước thải chuồng nuôi và nước sau hầm biogas được lấy từ Trang Trại Chăn Nuôi Heo Phước Long (xã Nguyễn Văn Cội, huyện Củ Chi, Tp Hồ Chí Minh). 5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 5.1 Đối tượng nghiên cứu − Nghiên cứu trên đối tượng là hạt trái bơ được chiết suất. − Môi trường nghiên cứu dịch chiết là nước thải trực tiếp của chuồng nuôi và sau hầm biogas. Nước thải chuồng nuôi và nước sau hầm biogas được lấy từ SVTH: Võ Thị Vi 6 GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn
Nghiên cứu khả năng khángkhuẩn của dịch chiết hạt quả bơ và ứng dụng trong xử lý nước thải chăn nuôi Trang Trại Chăn Nuôi Heo Phước Long (xã Nguyễn Văn Cội, huyện Củ Chi, Tp Hồ Chí Minh). − Sử dụng các chủng vi khuẩn do phòng thí nghiệm bộ môn sinh học ĐH Công Nghệ Tp HCM cung cấp. 5.2 Phạm vi nghiên cứu − Xác định thành phần hóa học có trong dịch chiết hạt trái bơ − Thử nghiệm hoạt tính sinh học của dịch chiết trong hạt trái bơ và khảo sát khả năng kháng khuẩn đối với một số vi sinh vật có trong nước thải chăn nuôi. − Sử dụng các chủng vi khuẩn: E.Coli, Samolnelle, Staphylococcus nhằm thử hoạt tính kháng khuẩn của dịch chiết đối với những loại vi khuẩn trên. 6 Phương pháp nghiên cứu 6.1 Phương pháp luận Nước thải chăn nuôi chứa nhiều vi khuẩn và ấu trùng gây bệnh. Nếu như không được xử lý một cách hợp lý thì sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe con người và làm ô nhiễm môi trường một cách rất nặng nề. Các phương pháp xử lý hóa học hay dùng các chế phẩm có thành phần hóa học cũng không thể giải quyết triệt để vấn đề ô nhiễm do nước thải chăn nuôi gây ra cho môi trường cách bấp hiện nay, một phần phải tính toán về kinh phí, phần khác là ảnh hưởng trực tiếp đến những con người đang trực tiếp phải tiếp xúc hàng ngày với những loại hóa chất có nguy cơ về tình trạng sức khỏe ngày càng suy giảm. SVTH: Võ Thị Vi 7 GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn
Nghiên cứu khả năng khángkhuẩn của dịch chiết hạt quả bơ và ứng dụng trong xử lý nước thải chăn nuôi Đề tài dựa trên phương pháp thu thập thông tin khoa học trên cơ sở nghiên cứu các thông tin. Trên cơ sở đó, đề tài lập ra khung nghiên cứu cho phương pháp luận cụ thể như sau: Tình hình ô nhiễm nước thải chăn nuôi hiện nay Các biện pháp xử lý Thu thập dữ liệu Tìm phế phẩm môi trường Xử lý vi khuẩn có hại trong nước thải chăn nuôi: Phân tích số liệu E.Coli, Salmonelle, Staphyloccocus, Pseudomonas lựa chọn phương pháp xử lý Xử lý bằng chất có sẵn trong tự nhiên: Hạt quả bơ Thành phần hóa học: axit Hoạt tính kháng khuẩn: có khả amin, hợp chất Flavonoid năng kháng khuẩn nhờ những Thu gom nguyên (Phenol phức tạp) cùng một nhóm chất của Phenol phức tạp liệu: Hạt quả bơ số ester của acid béo tạo phức với protein ngoại bào và thành tế bào của vi khuẩn Xử lý nguyên liệu Xử lý mẫu thành dạng bột Chiết mẫu dưới dạng dung Phương pháp dịch (thí nghiệm trên mẫu chiết Soxhlet nước thải) Mẫu sau xử lý Xác định Độ ẩm (dạng bột) Sơ đồ 2.2 Hàm lượng tro Mẫu sau xử lý Khảo sát Thời gian chiết tối ưu (với 3 loại dung môi: (dạng dung dịch) n-hexan, metanol, etyl axetat Sơ đồ 2.3 Thể tích chiết tối ưu đối với 3 loại dung môi Thành phần hóa học có trong dịch chiết Phân tích Mẫu tối ưu Khả năng kháng khuẩn với 4 chủng: E.Coli, Salmonelle, Staphyloccocus, Pseudomonas Sơ đồ 2.4 khảPhương Đánh giá6.2 pháp năng kháng thực nghiệm khuẩn Thử nghiệm trên mẫu nước thải chăn nuôi của dịch chiết và hiệu suất xử với dung dịch chiết 20% và 40% VKHK trong nước thải chăn nuôi SVTH: Võ Thị Vi 8 GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn