Luận án tiến sĩ công nghệ sinh học nghiên cứu cố định vi khuẩn cố định đạm trong

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HO CHI MINH TRUONG DAI HOC BACH KHOA NGUYEN THUY QUY TU NGHIÊN CỨU CO ĐỊNH VI KHUAN CO ĐỊNH DAM TRONG HAT POLYTER VA UNG DUNG TREN CAY DAU TAY LUAN AN TIEN SI KY THUAT TP. HO CHI MINH NAM 2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYEN THUY QUY TÚ NGHIÊN CỨU CÓ ĐỊNH VI KHUAN CO ĐỊNH DAM TRONG HẠT POLYTER VA UNG DỤNG TREN CAY DAU TAY Chuyén nganh: Công nghệ sinh hoc Mã số chuyên ngành: 62420201 Phản biện độc lập 1: GS.

Nguyễn Hồng Sơn Phản biện độc lập 2: PGS. Nguyễn Văn Kết Phản biện 1: PGS. Nguyễn Đức Hoàng Phản biện 2: PGS. Phạm Văn Hiển Phản biện 3: PGS.

Lê Thị Thủy Tiên NGƯỜI HUONG DAN KHOA HỌC: 1. Nguyén Thuy Huong LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án này là trung thực, không sao chép từ bat ky một nguôn nao và dưới bat kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tai liệu (nếu có) đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguôn tài liệu tham khảo đúng quy định.

Tác giả luận án Chit ký Nguyễn Thuỳ Quý Tú TÓM TAT Luận án nghiên cứu một số tính chất của chất giữ âm nông nghiệp polyter và các chủng Azotobacter do Bộ môn Công nghệ Sinh học, Trường Đại học Bách khoa TP.HCM cung cấp từ bộ sưu tập giỗng của Bộ môn nhằm kết hợp tạo chế phẩm Biopolyter-Azotobacter. Các chủng Azotobacter đã được sử dụng dé tiến hành lên men trên môi trường bán răn với giá thể là polyter. Kết quả cho thấy hai chủng A2 (Azotobacter chroococcum ATCC 4412) và A3 (Azotobacter vinelandii ATCC 12337) trong tong số các chủng đã khảo sát có mật độ tế bào sau lên men khá cao, đạt 3. Hai chủng này có kha năng tổng hợp nito và IAA cao, đạt 7,1 - 7,5 ml nitơ tổng/100ml và 70.08 - 78,15 peg [AA/ml sau 9 ngày nuôi cay.

Kết quả khảo sát cũng cho thay hai chủng này phát triển tốt trong khoảng biến thiên khá rộng về nhiệt độ (20 - 40°C), pH của môi trường (4,0 - 8,5). Tuy nhiên, chúng phát triển tối ưu ở nhiệt độ 25 - 30°C và pH 6,5 - 7,5. Tiếp theo, sử dụng phương pháp đáp ứng bé mặt (RSM), phương án cau trúc có tâm (CCD) dé tiễn hành tối ưu hóa quá trình tạo chế phẩm cố định vi khuẩn Azotobacter bằng lên men bán ran trên giá thé hạt polyter. Các yếu tố được chon lựa để khảo sát là hàm lượng sucrose, nhiệt độ, pH, độ âm va tỉ lệ giống.

Kết qua đã chỉ ra giá trị tối ưu của môi trường lên men bán rắn trên giá thể hạt polyter để nuôi cay Azotobacter thu sinh khối cực dai đạt 4,12x10° CFU/g ở giá trị hàm lượng sucrose 2,9%; nhiệt độ 31,5°C; pH là 6,44; độ âm là 61.04%; tỉ lệ giống là 1,05%. Các giá trị tối ưu nhận được băng tính toán này đã được kiểm chứng bởi thực nghiệm với kết quả cho thấy số liệu tối ưu mà chúng tôi nhận được ở trên hoàn toàn tương thích với dữ liệu thực nghiệm (97%). Nghiên cứu chế phẩm trong quá trình ứng dụng trên cây dâu tây, mật độ vi khuẩn Azotobacter trong chế phẩm duy trì ở mức 3,20 - 3.92x10” CFU/g trong suốt 6 tháng theo dõi. Khi bố sung chế phẩm Biopolyter - Azotobacter trong giá thé trồng dâu tây thì cây sinh trưởng, phát triển tốt, ra hoa sớm hơn 8 - 9 ngày, năng suất cao 11 - 17%, độ Brix của trái tăng 3 - 4%, chất lượng trái dâu tươi được tăng lên thé hiện qua các chỉ tiêu chất khô hoà tan, hàm lượng đường tổng va vitamin C.

Các khảo sát về đại thé, vi thé, tinh chất co bản và mật số Azotobacter cỗ định trong chế phẩm Biopolyter - Azotobacter cho thấy: chế phẩm tạo thành vẫn giữ được các tính chất cơ bản của polyter - một chất giữ âm trong nông nghiệp, chế phẩm tạo thành bảo tôn số lượng vi khuẩn Azotobacter trong thời gian dài 15 tháng với mật độ 0,30x10° CFU/g ở chế độ nhiệt độ phòng (28 - 32°C) và 1,28x10° CFU/g ở chế độ nhiệt độ mát (15 - 20°C). ABSTRACT This thesis studies some properties of polyter and some strains of Azotobacter by the Department of Biotechnology, Ho Chi Minh City Polytechnical University to create preparations of Buiopolyter-Azotobacter to use in microbiology fertilizer production. Azotobacter strains have been used to conduct fermentation in semi-solid state medium with polyter as polymeric substrate. The results indicate that A2 and A3 strains in 4 strains surveyed to have high cell density after fermented, reach 3.

These two strains have high ability to synthesize nitrogen and IAA, reach 7.5 mg of total nitrogen per 100ml and 70.15 pg IAA/ml after 9 days of fermentation. The survey result also show that two products develop well in wide-range changes of temperature, pH and nutrition supplied of media. Specifically, optimum development temperature is 20 - 40°C, pH 4. Target of the study is optimization of some parameters for Biopolyter - Azotobacter production to using in biofertilizer production.

These selected factors are sucrose content, temperature, pH, moisture and inoculum’s size. These factors have been subsequently optimized using the Response Surface Methodology (RSM) - Central Composite Designs (CCD). Calculations show that optimal levels are as follows: sucrose content (2.05%) and the value of maximum biomass is 4. The optimum values just found by calculations have been checked by the experiments and we find that calculations are in good agreement with the experiments (97%).

By applying BioPA on strawberries, density of Azotobacter bacteria in polyter always maintain at 3.92x10° CFU/g over 6 months monitoring period. The strawberries grow, develop well, flowering earlier 8 - 9 days, productivity higher at 11 - 17%, the Brix ratio the berries increase 3 - 4%, the quality of fresh berries increase by adding Biopolyter-Azotobacter in cultivation substract due to critera on soluble dry matter, total sugar content, and vitamin C. Based on the appearance, structure (SEM _ images), properties, and concentrations of the immobilized Azotobacter in Biopolyter-Azotobacter, it was found that the properties of polyter as a supper absorbent polymer maintained in this bio product. Additionally, the high concentrations of Azotobacter were preserved in the product such as 030x10° CFU/g at 28 - 32°C (room temperature) and 1 ,28x10° CFU/g at 15 - 20°C.

LOI CAM ON Công trình nghiên cứu của tôi được hoàn thành với sự ủng hộ của nhiều tập thé, cá nhân trong thời gian qua. Trước tiên, tôi xin tỏ long biết on sâu sắc tới tap thể thầy cô hướng dẫn khoa học: TS Phạm S, PGS.TS Nguyễn Thuý Huong đã truyền đạt kiến thức, những định hướng nghiên cứu. phương pháp luận, ý tưởng, nội dung nghiên cứu, chỉnh sửa văn phong, phương pháp trong báo cáo khoa học. và tôi thiết nghĩ nếu không có sự tận tâm hướng dẫn của hai thay cô thì tôi không thé hoàn thành tốt công trình nghiên cứu của mình.

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn tới Trường Đại học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh và đặc biệt là Bộ môn Công nghệ Sinh học — Khoa Kỹ thuật Hoá học, Sở Nông nghiệp & PTNT Lâm Dong, Trung tâm phân tích — Viện Nghiên cứu Hat nhân Đà Lạt, Trung tâm Nghiên cứu Khoai tây, rau và hoa Đà Lạt, Công ty TNHH Organik Da Lat đã có những giúp đỡ tích cực, tạo điều kiện để tôi có thể thực hiện tốt các thí nghiệm, các nghiên cứu quan trọng trong luận án. Cuỗi cùng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới bố me, gia đình, tat cả những ban bè, đồng nghiệp và người thân đã luôn thương yêu, động viên, khích lệ tôi trong thời gian qua. Những tình cảm thân thương này là nguồn động lực lớn lao giúp tôi hoàn thành tốt chương trình học tap, nghiên cứu của mình.

TÁC GIÁ NGUYEN THUY QUY TU MỤC LỤC DANH MỤC HINH. 5 5° << 5% 9 e2 2g cư mg g0 exeseeeoeesore xii DANH MỤC BẢNG. 7A3 RA 7A3 E84 7A3nkeerkserkseresrrkseeteserrsee xiii DANH MỤC CAC TU VIET TAT uccccscsssssssssssssssssscsssssssscssssssssssesssscsesssscsssessssssssesessssssesees xiv 000100077. Tinh cAp thiét 6c nh 6.

Mục tiêu và nội dung của dé fài. Mục tiêu tổng quát. 2 PIN Muc ti@u na na. Các nội dung ChíÍnh.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. Y nghia thu tin 07777. Di tượng và phạm Vi nghiên CUWU. Đối tượng nghiên CỨU:.

Pham vi nghién CUU 0 0117. Những đóng góp mới của dé tai.ccscsscssssosesssscssssesesssssssssssescessssssssesssssssssssssessssesessssesessssesees 4 CHƯƠNG 1 TONG QUAN TÀI LIEU. Nghiên cứu về chất giữ 4m trong nông nghiệp và hạt poÌyf€F.-°-ss- 5 <scses<esesesse 5 1. Chất giữ âm trong nông nghiỆp.

Polymer và phương pháp tong hợp.------- ¿+52 ©s+SE+x+EE+xvEEEkEEEEEEEErkererkrkerkrkerrrrerkeree 6 1. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng chất giữ 4m trong canh tác nông nghiệp. Nguyên lý tao DOÏVẨ©T. nọ To nọ net 14 1.

Cơ chế trương nước của DOÏf©f. Các loại sản phẩm polyter trên thị tường. Vai trò của polyter trong canh tác nông nghiỆp. Nghiên cứu cải tạo vai trò chất giữ ẩm nông nghiệp bằng phương pháp lên men bán rắn C6 inh Vi Simh 07 777.

Vi sinh vật sử dụng trong san xuất phân bón Vi sinh.------ + 2 5s+s+sscx+xezszxczee 18 Ni 7. Lên men bán rắn và Kỹ thuật cố định vi sinh vật.---- + +55 22s cxexersrrereee 22 Thiết bị nuôi cấy vi sinh vật trên môi trường bán rắn. Phương pháp nhốt tế bào trong cấu trúc gel. Một số chat mang sử dụng trong phương pháp nhốt tế bảo.

Cố định tế bao vi sinh vật và ứng dụng trong nông nghiệp. Anh hưởng cua polymer siêu hap thụ nước (SAP) lên hẹL vi sinh vạt ]t đất. Vai trò sử dụng polymer siêu hấp thụ nước là chất mang cô định vi sinh vật trong nông nghiỆp. Cây dâu tây và tình hình sản xuất đâu tÂy.

Nhận xét chung và những vấn để quan tâm.--° s5 < s2 < se s se eEseseEsesesessesesse 37 CHUONG 2 VAT LIEU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Địa điểm và thời gian nghiên Cwru .- -s- << s£ < << se E94 se 9 s£EeEsEseSeEsesessesese 39 2. ch HH nà Hà nà HH Hàn nàn ng 39 2. --G SE SH HH HH 39 2.

Vật liệu và thiết bị nghiên €ỨU. Vat liệu và thiết bị nghiên cứu trong phòng. Vat liệu, dụng cụ nghiên cứu ngoài đồng.-------+-5- 252222 SxxeE2EE xerrrkerereee 4] 2. Sơ đồ tổng quát nội dung luận AN.

Thuyết minh chỉ tiết sơ đồ nội dung luận án. 2 2° ° << se 5£ ssess seseseesesessesese43 2. _ Giai đoạn nghiên cứu tiỀn để. Khao sát một số tính chất cơ bản của hạt pOÏyfer.

Đánh giá và tuyên chọn các chủng ÁzØfOđCf€F.-2-5c-52 S252 St Se+EeEvEerekerrrerrrrreerees 45 2. Nghiên cứu tạo chế phẩm Biopolyter-AzØfOCfeF. Bước dau tạo chế phâm Biopolyter-AZOtoDacters. Tối ưu hoá các thông số của quá trình tạo chế phẩm Biopolyter-Azofobacfer.

Đánh giá kết quả tối ưu hoá.-- ¿+ ¿5552595 SE+E£EE+EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErkrErkrrerkrrereereee 47 2. Đánh giá chất lượng chế phẩm Biopolyter-Azofob4Cf€F. Các khảo sát đại thé, vi thé va mật độ Azotobacter của chế pham ở giai đoạn ban đầu. Một số tinh chất cơ bản của chế phẩm Biopolyter-4zØfObacfer.