Công Nghệ Vi Sinh Trong Nông Nghiệp Và Môi Trường - PGS TS.Nguyễn Xuân Thành phần 8

Nhiệm vụ của Vi sinh vật học: - Nghiên cứu các đặc điểm cơ bản về hình thái, cấu tạo, di truyền hoạt động sinh vật hóa học. - Sự phân bố của vi sinh vật trong tự nhiên và mới quan hệ giữa chúng với môi trường và các sinh vật khác.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Công Nghệ Vi Sinh Trong Nông Nghiệp Và Môi Trường - PGS TS.Nguyễn Xuân Thành phần 8 C H O N S Tro Thùc phÈm 48,0 6,4 37,6 2,6 0,4 5,0 Gi©y 43,5 6,0 44,0 0,3 0,2 6,0 Carton 44,0 5,9 44,6 0,3 0,2 5,0 ChÊt dÎo 60,0 7,2 22,8 - - 10,0 V¶i 55,0 6,6 31,2 1,6 0,15 - Cao su 78,0 10,0 - 2,0 - 10,0 Da 60,0 8,0 11,6 10,0 0,4 10,0 Gç 49,5 6,0 42,7 0,2 0,1 1,5 (*) Nguån : §Ò tµi cÊp Nhµ n−íc KHCN 02 - 04. Tõ b¶ng trªn cho thÊy: R¸c th¶i ®« thÞ nÕu ®Ó ph©n huû mét c¸ch v« tæ chøc th× m«i tr−êng, ®Æc biÖt lµ nguån n−íc sÏ bÞ « nhiÔm mét c¸ch trÇm träng. Ng−îc l¹i, nÕu ®−îc xö lý tèt sÏ t¹o ra nguån h÷u c¬ lµ nguån dinh d−ìng khæng lå tr¶ l¹i cho ®Êt, cung cÊp dinh d−ìng cho c©y, t¹o ra ®−îc sù c©n b»ng vÒ sinh th¸i. 1.1. Xenluloza trong r¸c th¶i sinh ho¹t, phÕ th¶i n«ng nghiÖp Xenlulo lµ thµnh phÇn chñ yÕu trong tÕ bµo thùc vËt, chiÕm tíi 50% tæng sè hydratcacbon trªn tr¸i ®Êt. Trong v¸ch tÕ bµo thùc vËt, xenlulo tån t¹i trong mèi liªn kÕt chÆt víi c¸c polisaccarit kh¸c: Hemixenluloza, pectin vµ lignin t¹o thµnh liªn kÕt bÒn v÷ng. Hµm l−îng xenluloza trong c¸c chÊt kh¸c nhau rÊt kh¸c nhau, trong giÊy lµ 61%, trÊu lµ 31%. Trong c¸c phÕ liÖu, xenluloza th−êng cã mÆt ë c¸c d¹ng sau: - PhÕ liÖu n«ng nghiÖp: r¬m r¹, l¸ c©y, vá l¹c, vá trÊu, lâi th©n ng«... - PhÕ liÖu c«ng nghiÖp thùc phÈm: vá vµ x¬ qu¶, b· mÝa, b· cµ phª, b· s¾n... - PhÕ liÖu trong c«ng nghiÖp chÕ biÕn gç: rÔ c©y, mïn c−a, gç vôn... - C¸c chÊt th¶i gia ®×nh: r¸c, giÊy lo¹i... C¬ chÕ ph©n huû xenluloza: N¨m 1950, Reese vµ Ctv. lÇn ®Çu tiªn ®· ®−a ra c¬ chÕ ph©n gi¶i xenluloza Xenluloza Xenluloza ®−êng hoµ ⎯⎯ → ⎯⎯→ ⎯⎯⎯⎯⎯ Glucoza → Cl Cx Xenlobioza tù nhiªn ho¹t ®éng tan Trong ®ã: Cx t−¬ng øng víi exoglucanza. C1 t−¬ng øng víi endogluanaza. Theo Reese th× C1 lµ “tiÒn nh©n tè thuû ph©n” hay lµ enzyme kh«ng ®Æc hiÖu, nã lµm tr−¬ng xenluloza tù nhiªn thµnh c¸c chuçi xenluloza ho¹t ®éng cã m¹ch ng¾n h¬n vµ bÞ enzyme Cx tiÕp tôc ph©n c¾t t¹o thµnh c¸c ®−êng tan vµ cuèi cïng thµnh glucoza. Nh÷ng VSV ph¸t triÓn trªn hîp chÊt chøa xenluloza ®· tiÕt ra c¸c lo¹i enzyme nµy ®Ó ph©n huû chuyÓn ho¸ xenluloza. 1.2. Hemixenluloza trong r¸c th¶i, phÕ th¶i n«ng nghiÖp Hemixenluloza cã khèi l−îng kh«ng nhá, chØ ®øng sau xenluloza trong tÕ bµo thùc vËt, chóng ®−îc ph©n bè ë v¸ch tÕ bµo. Hemixenluloza cã b¶n chÊt lµ polysacarit bao gåm kho¶ng 150 gèc ®−êng liªn kÕt víi nhau b»ng cÇu nèi β-1,4 glucozit; β-1,6 glucozit vµ th−êng t¹o thµnh m¹ch nh¸nh ng¾n cã ph©n nh¸nh. C¬ chÕ ph©n gi¶i hemixenluloza: PhÇn lín hemixenluloza cã tÝnh chÊt t−¬ng ®ång víi xenluloza, tuy nhiªn hemixenluloza cã ph©n tö l−îng nhá h¬n vµ cÊu tróc ®¬n gi¶n h¬n. Nh− vËy Hemixenluloza kÐm bÒn v÷ng h¬n do ®ã dÔ ph©n gi¶i h¬n xenluloza. Vi sinh vËt ph©n gi¶i hemixenluloza nhanh h¬n lµ xenluloza. 1.3. Lignin trong r¸c th¶i sinh ho¹t, phÕ th¶i n«ng nghiÖp Lignin lµ nh÷ng hîp chÊt cã thµnh phÇn cÊu tróc rÊt phøc t¹p, lµ chÊt cao ph©n tö ®−îc t¹o thµnh do ph¶n øng ng−ng tô tõ 3 lo¹i r−îu chñ yÕu lµ trans-P-cumarynic; trans-connyferynic; trans-cynapylic. Lignin kh¸c víi xenluloza vµ hemixenluloza ë chç hµm l−îng carbon t−¬ng ®èi nhiÒu, cÊu tróc cña lignin cßn cã nhãm methoxyl (− OCH3) liªn kÕt víi nhau b»ng liªn kÕt (C − C) hay (C − O) trong ®ã phæ biÕn lµ liªn kÕt aryl-glyxerin; aryl-aryl vµ diaryl ete. Lignin ®Ô bÞ ph©n gi¶i tõng phÇn d−íi t¸c dông cña Na2S2O3;, H2SO3, CaS2O3... C¬ chÕ ph©n gi¶i lignin: NhiÒu c«ng tr×nh kÕt luËn cã tíi 15 enzyme tham gia vµo qu¸ tr×nh ph©n gi¶i lignin. Ligninaza kh«ng thuû ph©n ligin thµnh c¸c tiÓu phÇn hoµ tan nh− qu¸ tr×nh ph©n gi¶i xenluloza. Nh−ng trong ®ã cã 3 enzyme chñ chèt lµ: + Lignin pezoxidaza. + Mangan pezoxidaza. + Laccaza. 2. Vi sinh vËt ph©n gi¶i r¸c th¶i sinh ho¹t, phÕ th¶i n«ng nghiÖp 2.1. Vi sinh vËt ph©n gi¶i hîp chÊt h÷u c¬ chøa xenluloza Trong tù nhiªn vi sinh vËt ph©n gi¶i xenluloza v« cïng phong phó bao gåm: Vi khuÈn; nÊm; x¹ khuÈn; nguyªn sinh ®éng vËt... + Vi khuÈn: Lµ nhãm vi sinh vËt lín nhÊt vµ còng ®−îc nghiªn cøu nhiÒu nhÊt. Tõ thÕ kû 19 c¸c nhµ khoa häc ®· ph¸t hiÖn thÊy mét sè lo¹i vi khuÈn kþ khÝ cã kh¶ n¨ng ph©n gi¶i xenluloza. Nh÷ng n¨m ®Çu thÕ kû 20 ng−êi ta l¹i ph©n lËp ®−îc c¸c vi khuÈn hiÕu khÝ còng cã kh¶ n¨ng nµy. Trong c¸c vi khuÈn hiÕu khÝ ph©n gi¶i xenluloza, th× niªm vi khuÈn cã vai trß lín nhÊt chñ yÕu lµ c¸c gièng Cytophaga, Sporocytophaga vµ Sorangium. Niªm vi khuÈn nhËn ®−îc n¨ng l−îng khi oxy ho¸ c¸c s¶n phÈm cña sù ph©n gi¶i xenluloza thµnh CO2 vµ H2O. Ngoµi ra cßn thÊy gièng Cellvibrio còng cã kh¶ n¨ng ph©n gi¶i xenluloza. Trong ®iÒu kiÖn kþ khÝ, c¸c vi sinh vËt −a Èm, −a nhiÖt thuéc gièng Clostridium vµ Bacillus tiÕn hµnh ph©n gi¶i xenluloza thµnh glucoza vµ xenlobioza, chóng sö dông n¨ng l−îng tõ c¸c lo¹i ®−êng ®¬n vµ nguån carbon còng th−êng kÌm theo viÖc t¹o nªn c¸c acid h÷u c¬, CO2 vµ H2. Trong d¹ dµy cña ®éng vËt ¨n cá tån t¹i hÖ vi sinh vËt ®Ó ph©n gi¶i xenluloza ®ã lµ: Ruminococcus; Flavefaciens; Butyrivibrio; Bacteroides. Ngoµi ra cßn cã: Cellulomonas; Bacillus; Acetobacter còng ph©n gi¶i m¹nh xenluloza. NhiÒu t¸c gi¶ cßn ph©n lËp tuyÓn chä ...