3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài
2.1. PHẠM VI, ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
- Thời gian: Đề tài được thực hiện từ tháng 11/2018 đến tháng 5/2019.
- Địa điểm: Phòng thí nghiệm khoa Cơ khí - Công Nghệ, khoa Chăn nuôi Thú y, Viện Nghiên cứu và Phát triển (trại Tứ Hạ) trực thuộc Trường Đại học Nông Lâm, Đại học Huế.
2.1.2. Đối tượng nghiên cứu
- Khô dầu lạc với bán kính khoảng 20 cm, loại khô dầu lạc sử dụng là loại bã sau khi ép dầu 01 ngày và được mua tại các cơ sở sản xuất dầu lạc trên địa bàn phường Hương Văn, thị xã Hương Trà, tỉnh Thừa Thiên Huế.
- Cá phế thải (các loại cá chất lượng kém, đã có hiện tượng hư hỏng) được mua từ các chợ trên địa bàn thành phố Huế (Đông Ba và Tây Lộc).
- Chế phẩm A. oryzae N2 được sản xuất tại khoa Cơ khí - Công nghệ, trường Đại học Nông Lâm, Đại học Huế. Chế phẩm A. oryzae N2 có độ ẩm 6,3% với hoạt độ protease đạt 802 (U/g) (Nguyễn Hiền Trang và cs, 2013).
- Rau xà lách: Sử dụng giống rau xà lách xoăn - Tango TN 518 do Công ty TNHH - TM Trang nông phân phối, được trồng tại Viện Nghiên cứu và Phát triển trực thuộc Trường Đại học Nông Lâm, Đại học Huế.
2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
2.2.1. Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân cá phế thải bằng chế phẩm A. oryzae N2 chế phẩm A. oryzae N2
- Xác định hàm lượng đạm tổng số ban đầu của cá phế thải.
- Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ chế phẩm A. oryzae N2 đến quá trình thủy phân cá phế thải.
- Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình thủy phân cá phế thải. - Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến quá trình thủy phân cá phế thải.
- Đề xuất quy trình sản xuất dịch thủy phân giàu đạm từ cá phế thải bằng chế phẩm A. oryzae N2.
2.2.2. Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân khô dầu lạc bằng chế phẩm A. oryzae N2 chế phẩm A. oryzae N2
- Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nước bổ sung đến khả năng thủy phân khô dầu lạc.
- Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ chế phẩm A. oryzae N2 đến quá trình thủy phân khô dầu lạc.
- Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình thủy phân khô dầu lạc. - Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến quá trình thủy phân khô dầu lạc.
- Đề xuất quy trình sản xuất dịch thủy phân giàu đạm từ khô dầu lạc bằng chế phẩm A. oryzae N2.
2.2.3. Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân hỗn hợp cá phế thải vàkhô dầu lạc bằng chế phẩm A. oryzae N2 thải vàkhô dầu lạc bằng chế phẩm A. oryzae N2
- Khảo sát chất lượng dịch thủy phân hỗn hợp cá phế thải và khô dầu lạcbằng chế phẩm A. oryzae N2 theo các tỷ lệ phối trộn cá và khô dầu lạc như sau: 0:1, 1:0, 1:1, 1:2 và 2:1.
- Đề xuất quy trình sản xuất dịch thủy phân giàu đạm từ hỗn hợp khô dầu lạc và cá phế thảibằng chế phẩm A. oryzae N2.
2.2.4. Bước đầu ứng dụng trong nông nghiệp
Sau khi xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân hỗn hợp khô dầu lạc và cá phế thải và tỷ lệ phối trộn thích hợp. Tiến hành sản xuất dịch thủy phân và ứng dụng vào trồng rau và đánh giá chất lượng thông qua một số chỉ sau:
- Hàm lượng chất xơ. - Hàm lượng vitamin C. - Hàm lượng đường khử. - Hàm lượng khoáng.
2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.3.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm 2.3.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm
2.3.1.1. Bố trí thí nghiệm khảo sát các yếu tốảnh hưởng đến quá trình thủy phân cá phế thải bằng chế phẩm A. oryzae N2
Dựa trên nghiên cứu của Ghaly và cs (2013), chúng tôi đề xuất quy trình sản xuất dịch thủy phân từ cá phế thải như hình 2.1.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ chế phẩm A. oryzae N2 đến khả năng thủy phân cá phế thải
Ở thí nghiệm này, chúng tôi sử dụng chế phẩm A. oryzae N2 được phối trộn với cá phế thải với các tỷ lệ 0%, 2%, 4% và 6% khối lượng, các thí nghiệm được thực hiện ở nhiệt độ và thời gian cố định. Thí nghiệm bố trí với 4 công thức, mỗi công
thức được lặp lại 3 lần như sau:
CT1: Bổ sung chế phẩm với tỷ lệ 0% so với lượng nguyên liệu ban đầu CT2: Bổ sung chế phẩm với tỷ lệ 2% so với lượng nguyên liệu ban đầu. CT3: Bổ sung chế phẩm với tỷ lệ 4% so với lượng nguyên liệu ban đầu. CT4: Bổ sung chế phẩm với tỷ lệ 6% so với lượng nguyên liệu ban đầu.
Sau khi kết thúc quá trình thủy phân, dịch chiết thu được ở các thí nghiệm với tỷ lệ chế phẩm khác nhau được xác định đạm tổng số, amino acid, tỷ lệ đạm thu hồi và sản lượng dịch thu được để chọn tỷ lệ chế phẩm thích hợp thực hiện các thí nghiệm tiếp theo.
Hình 2.1. Sơ đồ tổng quát bố trí thí nghiệm khảo sát các yếu tốảnh hưởng đến quá trình thủy phân cá phế thải bằng chế phẩm A. oryzae N2
- Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độđến khảnăng thủy phân cá phế thải
Sau khi đã xác định được tỷ lệ chế phẩm bổ sung tiến hành quá trình thủy phân cá phế thải với tỷ lệ chế phẩm và thời gian cố định với nhiệt độ thủy phân được thay đổi. Thí nghiệm bố trí với 4 công thức, mỗi công thức lặp lại 3 lần như sau:
CT1: Nhiệt độ thủy phân là 25oC. Chế phẩm A. oryzae N2 0%, 2%; 4% và 6% Cá phế thải Phối trộn Thủy phân: Nhiệt độ: 25, 30, 35 và 40oC Thời gian: 10, 20 và 30 ngày
Lọc loại bỏ bã Hàm lượng đạm tổng số Hàm lượng amino acid Tỷ lệ đạm thu hồi Dịch lọc Tỷ lệ sản lượng dịch thu được
CT2: Nhiệt độ thủy phân là 30oC. CT3: Nhiệt độ thủy phân là 35oC. CT4: Nhiệt độ thủy phân là 40oC.
Kết thúc quá trình thủy phân, dịch chiết thu được ở các thí nghiệm với các nhiệt độ khác nhau được phân tích các chỉ tiêu để chọn ra nhiệt độ thích hợp nhất.
-Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian đến khảnăng thủy phân cá phế thải
Sau khi đã xác định được tỷ lệ chế phẩm và nhiệt độ thủy phân tiến hành quá trình thủy phân cá phế thải với thời gian thay đổi. Thí nghiệm bố trí với 4 công thức, mỗi công thức lặp lại 3 lần.
CT1: Thời gian thủy phân là 10 ngày. CT2: Thời gian thủy phân là 20 ngày. CT3: Thời gian thủy phân là 30 ngày. CT4: Thời gian thủy phân là 40 ngày.
Kết thúc quá trình thủy phân, dịch chiết thu được ở các thí nghiệm với các thời gian khác nhau được xác định đạm tổng số, amino acid, sản lượng dịch thu được, tỷ lệ đạm thu hồi để chọn thời gian thích hợp.
2.3.1.2. Bố trí thí nghiệm khảo sát các yếu tốảnh hưởng đến quá trình thủy phân khô dầu lạc bằng chế phẩm A. oryzae N2
Dựa trên nghiên cứu của Zambare (2010) chúng tôi bố trí thí nghiệm sản xuất dịch thủy phân khô dầu lạc như hình 2.2.
Trên cơ sở quy trình đã được tham khảo, chúng tôi tiến hành bố trí một số thí nghiệm để đưa ra điều kiện tốt nhất cho quá trình sản xuất.
- Ảnh hưởng của tỷ lệnước bổsung đến khảnăng thủy phân của khô dầu lạc
Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của tỷ lệ nước bổ sung đến khả năng thủy phân của khô dầu lạc. Thí nghiệm bố trí với 4 công thức, mỗi công thức được lặp lại 3 lần. Các chỉ tiêu được cố định như: tỷ lệ chế phẩm A. oryzae N2 bổ sung là 6%, tiến hành thủy phân ở nhiệt độ 30oC và thời gian 20 ngày với các tỷ lệ nước bổ sung như sau:
CT1: Tỷ lệ nước và khô dầu lạc là 0:1. CT2: Tỷ lệ nước và khô dầu lạc là 1:1. CT3: Tỷ lệ nước và khô dầu lạc là 1:2. CT4: Tỷ lệ nước và khô dầu lạc là 2:1.
Sau khi kết thúc quá trình thủy phân tiến hành thu dịch lọc và phân tích các chỉ tiêu để chọn ra được tỷ lệ nước bổ sung tốt nhất.
Hình 2.2. Sơđồ tổng quát bố trí thí nghiệm khảo sát các yếu tốảnh hưởng đến quá trình thủy phân khô dầu lạc bằng chế phẩm A. oryzae N2
- Ảnh hưởng của tỷ lệ chế phẩm A. oryzae N2 bổ sung đến khảnăng thủy phân của khô dầu lạc
Tiến hành quá trình thủy phân khô dầu lạc với tỷ lệ nước đã chọn được ở thí nghiệm trên. Thí nghiệm bố trí với 4 công thức, mỗi công thức được lặp lại 3 lần. Các thí nghiệm được thực hiện ở nhiệt độ và thời gian cố định (30oC và 20 ngày) với các tỷ lệ chế phẩm bổ sung khác nhau theo công thức như sau:
CT1: Bổ sung chế phẩm với tỷ lệ 0% so với lượng nguyên liệu ban đầu.
Khô dầu lạc Nước
Phối trộn Tỷ lệ 0:1, 1:1, 1:2 và 2:1 Ngâm 1 giờ Phối trộn Thủy phân: Nhiệt độ: 25, 30, 35 và 40oC Thời gian: 10, 20 và 30 ngày Chế phẩm A. oryzae N2 0%, 2%; 4% và 6% Lọc loại bỏ bã Thanh trùng 121oC, 15 phút Hàm lượng đạm tổng số Hàm lượng amino acid Tỷ lệ đạm thu hồi Dịch lọc Tỷ lệ sản lượng dịch thu được Làm nguội
CT2: Bổ sung chế phẩm với tỷ lệ 2% so với lượng nguyên liệu ban đầu. CT3: Bổ sung chế phẩm với tỷ lệ 4% so với lượng nguyên liệu ban đầu. CT4: Bổ sung chế phẩm với tỷ lệ 6% so với lượng nguyên liệu ban đầu.
Kết thúc quá trình thủy phân tiến hành thu dịch lọc và phân tích các chỉ tiêu để chọn ra được tỷ lệ chế phẩm tốt nhất.
- Ảnh hưởng của nhiệt độđến khảnăng thủy phân của khô dầu lạc
Sau khi đã xác định được tỷ lệ nước và chế phẩm bổ sung, tiến hành quá trình thủy phân khô dầu lạc với nhiệt độ thủy phân thay đổi và thời gian cố định 20 ngày. Thí nghiệm bố trí với 4 công thức, mỗi công thức lặp lại 3 lần như sau:
CT1: Nhiệt độ thủy phân là 25oC. CT2: Nhiệt độ thủy phân là 30oC. CT3: Nhiệt độ thủy phân là 35oC. CT4: Nhiệt độ thủy phân là 40oC.
Kết thúc quá trình thủy phân tiến hành thu dịch lọc và phân tích các chỉ tiêu để chọn ra được nhiệt độ thủy phân tốt nhất.
- Ảnh hưởng của thời gian đến khảnăng thủy phân của khô dầu lạc
Thí nghiệm được thực hiện khi đã xác định được tỷ lệ nước, tỷ lệ chế phẩm bổ sung và nhiệt độ thủy phân tối ưu đã xác định được ở các thí nghiệm trên với thời gian thủy phân thay đổi. Thí nghiệm bố trí với 4 công thức, mỗi công thức lặp lại 3 lần:
CT1: Thời gian thủy phân là 10 ngày. CT2: Thời gian thủy phân là 20 ngày. CT3: Thời gian thủy phân là 30 ngày. CT4: Thời gian thủy phân là 40 ngày.
Kết thúc quá trình thủy phân tiến hành thu dịch lọc và phân tích các chỉ tiêu để chọn thời gian thủy phân tốt nhất. Từ đó chọn được các điều kiện tối ưu cho quá trình thủy phân khô dầu lạc bằng chế phẩm A. oryzae N2.
2.3.1.3. Bố trí thí nghiệm khảo sát tỷ lệ cá phế thải và khô dầu lạc khi thủy phân bằng chế phẩm A. oryzae N2
Sau khi đã xác định được tỷ lệ nước bổ sung vào thủy phân khô dầu lạc; tỷ lệ chế phẩm bổ sung, nhiệt độ và thời gian thủy phân cá phế thải và khô dầu lạc, tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn giữa cá phế thải và khô dầu lạc khi thủy phân bằng chế phẩm A. oryzae N2 đến chất lượng dịch thủy phân.
Hình 2.3. Sơ đồ tổng quát bố trí thí nghiệm khảo sát tỷ lệ phối trộn cá phế thải và khô dầu lạc khi thủy phân bằng chế phẩm A. oryzae N2
Thí nghiệm bố trí với 5 công thức, mỗi công thức lặp lại 3 lần như sau: CT1: Tỷ lệ cá và khô dầu lạc là 0:1 CT2: Tỷ lệ cá và khô dầu lạc là 1:0 CT3: Tỷ lệ cá và khô dầu lạc là 1:1 CT4: Tỷ lệ cá và khô dầu lạc là 1:2 CT5: Tỷ lệ cá và khô dầu lạc là 2:1 Cá phế phẩm
Khô dầu lạc Nước
Phối trộn theo tỷ lệ thích hợp theo khảo sát trên
Ngâm 1 giờ
Thanh trùng 121oC, 15 phút
Làm nguội
Phối trộn cá phế phẩm: khô dầu lạc (Tỷ lệ: 0:1, 1:0, 1:1, 1:2 và 2:1)
Thủy phân ở nhiệt độ, thời gian và tỷ lệ chế phẩm A. oryzae N2 thích hợp
theo khảo sát trên
Lọc loại bỏ bã Hàm lượng đạm tổng số Hàm lượng amino acid Tỷ lệ đạm thu hồi Dịch lọc Tỷ lệ sản lượng dịch thu được
Kết thúc quá trình thủy phân, dịch chiết thu được ở các thí nghiệm với các thời gian khác nhau được xác định đạm tổng số, amino acid, tỷ lệ đạm thu hồi, tỷ lệ sản lượng dịch thu được để chọn tỷ lệ phối trộn thích hợp.
2.3.1.4. Bước đầu ứng dụng dịch thủy phân vào sản xuất nông nghiệp
Các thí nghiệm ứng dụng dịch thủy phân vào trồng rau xà lách được trồng trong nhà màng theo phương pháp thủy canh tĩnh, nước và dịch thủy phân cho vào trong thùng xốp, phần bệ giữ cây là phần nắp thùng đục lỗ để bỏ các rọ cây, phần rễ cây ngập chìm trong nước có chứa dịch dinh dưỡng và được thực hiện tại Viện Nghiên cứu và Phát triển trực thuộc Trường Đại học Nông Lâm, Đại học Huế và đánh giá hiệu quả của dịch thủy phân đối với cây trồng.
Dịch thủy phân được sản xuất từ hỗn hợp cá phế thải và khô dầu lạc có chất lượng tốt nhất được sử dụng để bước đầu ứng dụng vào trồng rau xà lách. Thí nghiệm được bố trí gồm 4 công thức, mỗi công thức được lặp lại 3 lần trên cây rau xà lách trồng trong thùng xốp, mỗi thùng có 6 cây. Thí nghiệm được bố trí như sau:
CT0: Sử dụng dung dịch thủy canh NOVA ISA làm đối chứng. Dung dịch thủy canh NOVA ISA là phân bón chuyên dùng cho rau thủy canh, do công ty TNHH Sanova Việt Nam phân phối. Mỗi bộ NOVA ISA gồm 2 lọ (1 lọ Hydro Part A và 1 lọ Hydro Part B) sử dụng để trồng rau bằng cách cho 100 mL Part A và 100 mL Part B vào trong 20 lít nước.
CT1: Sử dụng dịch hỗn hợp dịch thủy phân tỷ lệ 1% so với lượng nước sử dụng để trồng rau.
CT2: Sử dụng dịch hỗn hợp dịch thủy phân tỷ lệ 2% so với lượng nước sử dụng để trồng rau.
CT3: Sử dụng dịch hỗn hợp dịch thủy phân tỷ lệ 3% so với lượng nước sử dụng để trồng rau.
Cách tiến hành: Rau xà lách được trồng trong thùng xốp cùng với các dung dịch dinh dưỡng đã chuẩn bị, các dung dịch này được cho vào thùng xốp theo tỷ lệ đã xác định như trên cùng với lượng nước sử dụng là 20 lít nước mỗi thùng. Trong quá trình trồng rau xà lách, nước và các dung dịch dinh dưỡng được kiểm tra và thay mới 10 ngày 1 lần.
Rau xà lách được trồng 40 ngày tại các thí nghiệm 1, 2 và 3 sau khi thu hoạch được xác định các chỉ tiêu sau:
- Hàm lượng chất xơ. - Hàm lượng đường khử. - Hàm lượng vitamin C.
- Hàm lượng khoáng.
2.3.2. Phương pháp vật lý
2.3.2.1. Xác định hàm lượng khoáng trong nguyên liệu
Nguyên tắc: Dùng nhiệt độ (530oC - 550oC) nung nóng hoàn toàn các chất hữu cơ có trong nguyên liệu. Phần tro còn lại chính là phần khoáng, đem cân trọng lượng sẽ xác định được hàm lượng tro (Nguyễn Văn Mùi, 2001).
Cách tiến hành: Trình bày ở mục 1.2.1, Phụ lục 1
2.3.2.2. Xác định độẩm
Nguyên tắc: Xác định độ ẩm bằng phương pháp sấy đến khối lượng không đổi, sấy mẫu ở nhiệt độ 105oC đến khối lượng không đổi. Chênh lệch khối lượng mẫu trước và sau khi sấy là lượng ẩm đã bay hơi (TCVN 1867:2001).