Hoàn thiện công nghệ sản xuất chế phẩm vi sinh vật đa chức năng có bổ sung Biochar

84
Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 10(83)/2017
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Nghiên cứu ứng dụng các chế phẩm VSV hữu ích 
trong sản xuất nông nghiệp bao gồm các loại như: 
Chế phẩm VSV, phân VSV, phân hữu cơ vi sinh và 
hữu cơ sinh học đang là xu hướng tích cực trong 
chiến lược phát triển một nền nông nghiệp theo 
hướng hữu cơ bền vững và hiệu quả. Trên cơ sở các 
kết quả nghiên cứu của đề tài khoa học công nghệ 
cấp Nhà nước “Nghiên cứu công nghệ sản xuất phân 
bón VSV chức năng phục vụ chăm sóc cây trồng 
cho một số vùng sinh thái” đã được Bộ Khoa học và 
Công nghệ công nhận và cho áp dụng trong sản xuất 
theo quyết định số 2421/QĐ/BNN-KHCN ngày 17 
tháng 8 năm 2004. Sản phẩm của đề tài là quy trình 
công nghệ sản xuất chế phẩm VSV chức năng đã 
được áp dụng ở Bình Định nhưng mới dừng lại quy 
mô nhỏ và sử dụng các nguồn nguyên liệu truyền 
thống như than bùn và các phụ phẩm nông nghiệp. 
Sản phẩm tạo ra mới chỉ đáp ứng phần nhỏ nhu cầu 
ngày càng cao trong sản xuất nông nghiệp ở vùng 
Duyên hải Nam Trung bộ và Tây Nguyên. 
Trước tình hình thực tế trên, để nâng cao chất 
lượng chế phẩm, tận dụng nguyên vật liệu tại chỗ, 
việc nghiên cứu hoàn thiện công nghệ và bổ sung 
biochar trong quy trình sản xuất chế phẩm vi sinh đa 
chức năng quy mô công nghiệp là cần thiết. 
II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Vật liệu nghiên cứu
- Các chủng VSV: Bacillus subtilis SHV 06 có 
hoạt tính phân giải hợp chất photpho khó tan, 
Pseudomonas chlororaphis SHV 2.2 đối kháng VSV 
gây bệnh vùng rễ cây trồng cạn và Azotobacter 
beijerinckii SHV 19 cố định nitơ tự do.
- Các hóa chất, dụng cụ nuôi cấy: NaCl, CaCO3, 
MgSO4.7H2O, K2HPO4, Na2CO3, casein, glyxerol, 
FeSO4.7H2O, MnSO4, Ca3(PO4)2, (NH4)2SO4, 
CH3COONa.3H2O, NaNO2, KOH...; máy lắc, nồi lên 
men, tủ sấy, tủ ấm, nồi hấp tiệt trùng, tủ cấy, cân 
kỹ thuật...
- Nguyên liệu sản xuất: Biochar có nguồn gốc từ 
vỏ cà phê, than bùn, vôi bột
2.2. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp xác định mật độ VSV: Theo 
TCVN 4884:2005. 
- Phương pháp xác định độ ẩm chế phẩm: Theo 
TCVN 9297:2012.
- Lựa chọn môi trường sản xuất: Trên cơ sở 
thành phần môi trường cơ bản King B, SPA, Ashby 
lần lượt sử dụng trong nuôi cấy các chủng SHV 06, 
SHV 2.2 và SHV 19, tiến hành thử nghiệm các môi 
trường thay thế với nguồn dinh dưỡng cacbon là 
rỉ đường, nguồn dinh dưỡng nitơ là bột thủy phân 
nấm men, nước chiết đậu. Các chủng được nhân 
sinh khối trong các môi trường khác nhau trong 
điều kiện 28-300C, tốc độ lắc 150 vòng/phút, dựa 
vào mật độ tế bào các chủng để lựa chọn môi trường 
nuôi cấy thích hợp.
- Hiệu chỉnh tỷ lệ tiếp giống VSV: Các chủng 
VSV được nuôi cấy cấp I trong môi trường thích hợp 
pH = 7,0; nhiệt độ 28 - 300C. Sau 24 - 48 giờ nuôi cấy, 
vi khuẩn được cấy truyền sang nuôi sinh khối cấpII 
trong thiết bị lên men 15 lít trong môi trường thay 
thế có pH = 7,0, nhiệt độ 28 - 300C với các tỷ lệ tiếp 
giống thay đổi trong khoảng từ 3 - 10%. Dựa vào mật 
độ tế bào các chủng ở các tỷ lệ bổ sung giống khác 
nhau để lựa chọn tỷ lệ tiếp các giống VSV thích hợp 
cho nhân sinh khối.
1 Công ty Cổ phần Phân bón và DVTH Bình Định; 2 Viện Môi trường Nông nghiệp 
HOÀN THIỆN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHẾ PHẨM VI SINH VẬT 
ĐA CHỨC NĂNG CÓ BỔ SUNG BIOCHAR
Trần Tiến Dũng1, Võ Tuấn Toàn1, Đào Văn Thông2, Võ Chí Hiếu1
TÓM TẮT
Nghiên cứu đã hoàn thiện được các công đoạn trong quy trình sản xuất chế phẩm vi sinh vật (VSV) chức năng 
có bổ sung than sinh học (biochar). Kết quả đã xây dựng được quy trình nhân sinh khối 03 chủng VSV hữu ích (cố 
định đạm, phân giải hợp chất photpho khó tan và đối kháng VSV gây bệnh vùng rễ cây trồng cạn). Đã lựa chọn được 
môi trường sản xuất phù hợp với 03 chủng VSV sử dụng trong sản xuất là các môi trường AB04; PC01 và BS03. Xác 
định được tỷ lệ tiếp giống VSV trong công đoạn nhân sinh khối cấp II với 2 chủng SHV06 và SHV 2.2 là 5,0% và 
chủng SHV 19 là 7,0%. Hiệu chỉnh được liều lượng cấp khí phù hợp cho quá trình nhân sinh khối cấp II đối với cả 
03 chủng VSV trong sản xuất là 0,5 lít không khí/lít môi trường/phút. Đã hoàn thiện quy trình tạo chế phẩm dạng 
bột từ nguồn nguyên liệu là sinh khối VSV, than bùn và biochar. 
Từ khóa: Chế phẩm VSV, phân bón, vi sinh vật, chức năng, than sinh học
85
Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 10(83)/2017
- Hiệu chỉnh điều kiện cấp khí: Các chủng VSV 
được nuôi cấy trong môi trường với tỷ lệ tiếp giống 
thích hợp đã lựa chọn, pH = 7,0; nhiệt độ 28 - 300C 
trong thiết bị lên men 15 lít có kiểm soát lượng 
không khí sục vào dao động trong khoảng từ 0,3 - 
0,7 lít không khí/lít môi trường/phút. Dựa vào mật 
độ tế bào của các chủng với các lượng cấp khí khác 
nhau để lựa chọn lượng cấp khí thích hợp cho từng 
chủng VSV.
- Hiệu chỉnh điều kiện nhân sinh khối: 
Thời gian nuôi cấy: Các chủng VSV được nuôi 
cấy trong môi trường, tỷ lệ tiếp giống, chế độ cấp 
không khí thích hợp đã lựa chọn, pH = 7, nhiệt độ 
28 - 300C trong thiết bị lên men 15 lít. Kiểm tra mật 
độ tế bào các chủng liên tục trong vòng 92 giờ để lựa 
chọn thời điểm mật độ tế bào các chủng cực đại.
pH môi trường: Các chủng VSV được nuôi cấy 
trong môi trường, tỷ lệ tiếp giống, chế độ cấp không 
khí, thời gian nuôi cấy thích hợp đã lựa chọn, nhiệt 
độ 28 - 300C trong thiết bị lên men 15 lít. pH môi 
trường được điều chỉnh trong khoảng từ 5,0 - 8,0, 
xác định mật độ VSV để lựa chọn pH môi trường 
nhân sinh khối thích hợp.
Nhiệt độ nuôi cấy: Các chủng VSV được nuôi cấy 
trong môi trường, tỷ lệ tiếp giống, chế độ cấp không 
khí, thời gian nuôi cấy, pH môi trường đã lựa chọn 
trong thiết bị lên men 15 lít. Nhiệt độ nuôi cấy được 
điều chỉnh trong khoảng từ 20 - 340C, xác định mật 
VSV để lựa chọn nhiệt độ nhân sinh khối thích hợp.
- Lựa chọn chất mang và tỷ lệ thành phần tham 
gia: Chất mang được xử lý đảm bảo độ mịn, pH 
trung tính, khử trùng vô khuẩn. Sau đó phối trộn 
VSV với chất mang với mật độ tế bào ban đầu mỗi 
chủng là 4,0.1010 CFU/g, bảo quản ở điều kiện nhiệt 
độ phòng. Kiểm tra mật độ tế bào các chủng sau 7 
ngày, 3 tháng và 6 tháng, lựa chọn tỷ lệ thành phần 
chất mang có mật độ tế bào các chủng VSV cao nhất 
và ổn định.
- Hiệu chỉnh tỷ lệ dịch cấp II bổ sung và thời gian 
lên men: Tiến hành bổ sung dịch theo các tỷ lệ 5%, 
10%, 15%, đồng thời, đánh giá ảnh hưởng thời gian 
ủ lên men đối với các chủng liên tục trong 4 ngày. 
Từ mật độ tế bào các chủng, xác định tỷ lệ cũng như 
thời gian ủ lên men tối ưu nhất.
- Lựa chọn nhiệt độ và thời gian sấy: Chế phẩm 
đã kiểm tra và đảm bảo về mật độ tế bào VSV được 
sấy ở các mức nhiệt khác nhau: 300C, 400C, 500C 
trong các khoảng thời gian khác nhau: 6 giờ, 12 giờ, 
18 giờ. Từ mật độ tế bào, độ ẩm đầu ra, chọn điều 
kiện nhiệt độ, thời gian sấy phù hợp.
- Lựa chọn bao bì đóng gói sản phẩm: Chế phẩm 
VSV có mật độ tế bào các chủng đảm bảo 109 CFU/g 
chế phẩm được đóng trong túi nilon đen dán kín, 
lồng nhãn, bao ngoài bằng túi nilon trắng, dán kín 
và túi thiếc, dán kín, dán nhãn được bảo quản ở điều 
kiện thường, nơi thoáng mát, tránh ánh nắng trực 
tiếp, không gần nơi có hóa chất. Kiểm tra mật độ tế 
bào các chủng VSV trong chế phẩm sau 1 tháng, 3 
tháng, 6 tháng.
2.3. Thời gian và địa điểm nghiên cứu 
Nghiên cứu được thực hiện từ tháng 10/2016 đến 
tháng 6/2017 tại thôn Diêm Tiêu, thị trấn Phù Mỹ, 
huyện Phù Mỹ, tỉnh Bình Định.
III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Hoàn thiện quy trình sản xuất sinh khối VSV
3.1.1. Lựa chọn môi trường sản xuất
Thành phần môi trường dinh dưỡng là yếu tố 
quan trọng ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động sống 
cũng như khả năng duy trì hoạt tính sinh học của 
VSV. Trong sản xuất công nghiệp, môi trường dinh 
dưỡng chuẩn thường không được sử dụng vì giá 
thành cao. Các nhà sản xuất đã phải tìm ra môi 
trường thay thế từ các nguồn nguyên liệu sẵn có (Lê 
Văn Nhương và ctv., 2009). Tiến hành thí nghiệm 
nghiên cứu khả năng tồn tại của các chủng VSV trên 
các môi trường sản xuất, thành phần các môi trường 
sản xuất thể hiện trong bảng 1. 
Bảng 1. Môi trường sản xuất cho chủng 
Azotobacter beijerinckii SHV 19
Môi trường AB01 AB02 AB03 AB04
Rỉ đường (g/l) 30 30
Bột thủy phân nấm 
men (g/l) 5 5
Nước chiết đậu (g/l) 50
Glucose (g/l) 5
Saccharose (g/l) 5
KH2PO 2 (g/l) 0,2 0,2 0,2 0,2
MgSO4.7H2O (g/l) 0,2 0,2 0,2 0,2
NaCl (g/l) 0,2 0,2 0,2 0,2
K2SO4 (g/l) 0,1 0,1 0,1 0,1
CaCO3 (g/l) 5 5 5 5
Nước cất (ml) 1.000 1.000 1.000 1.000
86
Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 10(83)/2017
Bảng 2. Môi trường sản xuất cho 
Bacillus subtilis SHV 06
Bảng 3. Môi trường sản xuất cho 
Pseudomonas chlororaphis SHV 2.2
Kết quả kiểm tra mật độ tế bào các chủng VSV 
trong các môi trường nghiên cứu cho thấy, đối với 
chủng SHV 06, mật độ tế bào đạt cao nhất sau 48 
giờ nuôi cấy, đạt 3,3.109 CFU/ml trên môi trường 
King B và đạt 7,2.109 CFU/ml trên môi trường sản 
xuất BS03. Đối với chủng SHV 2.2, mật độ tế bào 
cũng đạt cao nhất sau 48 giờ nuôi cấy, đạt 3,8.109 
CFU/ml trên môi trường SPA và đạt 7,5.109 CFU/ml 
trên môi trường sản xuất PC01. Riêng chủng SHV 
19, mật độ tế bào đạt cao nhất sau 60 giờ nuôi cấy, 
đạt 8,9.109 CFU/ml trên môi trường Ashby và chỉ 
có môi trường AB04 là môi trường sản xuất có mật 
độ tế bào 6,7.109 CFU/ml cực đại đạt gần bằng môi 
trường cơ bản. Như vậy, để đảm bảo hiệu quả kinh 
tế và khả năng ứng dụng vào sản xuất, lựa chọn môi 
trường BS03, PC01 và AB04 là môi trường sản xuất 
lần lượt cho các chủng SHV 06, SHV 2.2 và SHV 19.
3.1.2. Hiệu chỉnh tỷ lệ tiếp giống VSV
Lượng giống cấy thích hợp quyết định đến chất 
lượng và giá thành sản phẩm. Trong quá trình nhân 
giống, thường khi giống phát triển đến nửa sau hoặc 
nửa cuối sau của giai đoạn phát triển lũy thừa thì 
sẽ được cấy chuyển sang môi trường nhân giống kế 
tiếp với tỷ lệ cấy chuyển khoảng 1 - 10% (Kiều Hữu 
Ảnh và ctv., 1999). Tùy thuộc quy mô sản xuất, quá 
trình nhân giống có thể kéo dài qua nhiều chu kỳ 
cấy chuyển cho đến khi đủ lượng giống cung cấp 
cho cho mỗi mẻ lên men (Nguyễn Lân Dũng và ctv., 
2008). Kết quả đánh giá ảnh hưởng của tỷ lệ giống 
đến quá trình nhân sinh khối của các chủng VSV sau 
48 - 66 giờ được tập hợp tại bảng 4.
Bảng 4. Ảnh hưởng tỷ lệ giống cấy đến sinh khối 
của các chủng VSV nghiên cứu
Kết quả tập hợp tại bảng 4 cho thấy, tăng tỷ lệ tiếp 
giống từ 3,0% tới 5,0% mật độ tế bào nhận được tăng 
rất lớn đối với hai chủng SHV06 và SHV 2.2 (2,5.108 
so với 5,7.109 và 3,7.108 so với 5,5.109 CFU/ml), 
nhưng nếu tăng tỷ lệ tiếp giống lên cao hơn nữa thì 
mật độ tế bào tăng rất chậm và có xu hướng giảm đi 
khi tỷ lệ tiếp giống là 10%. Riêng chủng SHV 19, mật 
độ tế bào của chủng này tăng mạnh chỉ khi tăng tỷ lệ 
tiếp giống lên 7%, nhưng khi tăng tiếp tỷ lệ giống lên 
10% thì mật độ tế bào hầu như không tăng nữa. Như 
vậy, khả năng sinh trưởng và phát triển của chủng 
SHV 19 yếu hơn, do đó đòi hỏi tỷ lệ tiếp giống khởi 
động ban đầu phải lớn hơn. Kết quả trên là cơ sở lựa 
chọn tỷ lệ tiếp giống phù hợp với hai 2 chủng SHV06 
và SHV 2.2 là 5,0%, đối với chủng là SHV 19 là 7,0%, 
trong khi ở quy trình cũ trước hiệu chỉnh, tỷ lệ tiếp 
giống đối với cả 3 chủng đều là 3%.
3.1.3. Hiệu chỉnh điều kiện cấp khí
Trong quá trình sinh trưởng, các chủng VSV 
nghiên cứu có nhu cầu sử dụng oxy khác nhau. Xác 
định nhu cầu oxy trong quá trình nhân sinh khối 
thông qua mối quan hệ giữa khả năng sinh trưởng 
của các chủng VSV và lượng không khí cấp vào.
Kết quả tại bảng 5 cho thấy, mật độ tế bào của 
cả 3 chủng VSV chỉ thực sự tăng rõ rệt khi tăng 
lượng không khí tới 0,5 lít không khí/lít môi trường/
phút nhưng tăng lượng cấp không khí lên cao hơn 
nữa dường như sự tăng trưởng của các chủng VSV 
không được cải thiện nhiều.
Môi trường PC01 PC02 PC03 PC04
Rỉ đường (g/l) 20 20
Bột thủy phân nấm 
men (g/l) 5 5
Nước chiết đậu (g/l) 50 50
Glucose (g/l) 5 5
Saccharose (g/l) 5 5
(NH4)2SO4 (g/l) 1 1 1 1
MgSO4.7H2O (g/l) 0,1 0,1 0,1 0,1
Ca3(PO4)2 (g/l) 5 5 5
Dung dịch vi lượng 
(ml/l) 2 2 2 2
Nước cất (ml) 1.000 1.000 1.000 1.000
Môi trường BS01 BS02 BS03 BS04
Rỉ đường (g/l) 20 20 20 20
Bột thủy phân nấm 
men (g/l) 20 10
Nước chiết đậu (g/l) 50 20
Pepton (g/l) 10
K2HPO4 (g/l) 1,5 1,5 1,5 1,5
MgSO4.7H2O (g/l) 1,5 1,5 1,5 1,5
Nước cất (ml) 1.000 1.000 1.000 1.000
Tỷ lệ giống 
(%)
Mật độ tế bào (CFU/ml)
SHV06 SHV 2.2 SHV 19
3,0 2,5.108 3,7.108 3,5.108
5,0 5,7.109 5,5.109 8,5.108
7,0 8,3.109 7,7.109 4,3.109
10,0 7,0.109 3,5.109 4,5.109
87
Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 10(83)/2017
Bảng 5. Ảnh hưởng của lượng khí cấp
đến sinh khối của các chủng VSV nghiên cứu
Như vậy, so với quy trình chưa hiệu chỉnh với 
lưu lượng không khí cấp cho cả 3 chủng VSV là 0,7 
lít không khí/lít môi trường/phút thì sau khi hiệu 
chỉnh lượng không khí cấp được lựa chọn cho cả 3 
chủng là 0,5 lít không khí/lít môi trường/phút.
3.1.4. Hiệu chỉnh điều kiện nhân sinh khối
Kết quả tại bảng 6 cho thấy, các chủng SHV 06 
và chủng SHV 2.2 có khả năng sinh trưởng và phát 
triển mạnh. Pha tiềm phát kết thúc ngay sau 6 giờ 
đầu nuôi cấy, trong khi đó chủng SHV 19 phải chờ 
tới 12 giờ. Mật độ tế bào cực đại của các chủng VSV 
đạt được gần bằng nhau, nhưng thời điểm nhận được 
lượng sinh khối tối đa lại khác nhau, mật độ tế bào 
cực đại của chủng SHV 06, SHV 2.2 nhận được sau 
48 giờ nuôi cấy lần lượt là 8,7.109 CFU/ml và 7,1.109 
CFU/ml, mật độ tế bào cực đại của chủng SHV 19 
nhận được sau 66 giờ nuôi cấy là 9,5.109 CFU/ml. 
Như vậy, so với quy trình chưa hiệu chỉnh, thời điểm 
thu sinh khối của chủng SHV 06 và chủng SHV 2.2 
vẫn được lựa chọn là 48 giờ, riêng thời điểm thu sinh 
khối của chủng SHV 19 được lựa chọn kéo dài hơn 
từ 48 giờ lên 66 giờ.
Bảng 6. Khảo sát thời gian sinh trưởng 
của các chủng VSV
pH của môi trường nuôi cấy là một chỉ số quan 
trọng có ảnh hưởng lớn đến quá trình sinh trưởng 
và phát triển của chủng VSV, pH phù hợp sẽ tạo điều 
kiện thu nhận sinh khối cao. Kết quả biểu thị ảnh 
hưởng của pH tới lượng sinh khối VSV nhận được 
tập hợp trong bảng 7.
Bảng 7. Khảo sát điều kiện pH của các chủng 
VSV lựa chọn
Kết quả ở bảng 7 cho thấy, pH môi trường nuôi 
cấy có ảnh hưởng khá rõ rệt tới sinh trưởng và phát 
triển của các chủng VSV. Giá trị pH thích hợp của 
chủng SHV 06 là 7,0 với mật độ tế bào đạt cao nhất 
là 7,6.109 CFU/ml, chủng SHV 2.2 là 7,5 với mật độ 
tế bào đạt cao nhất là 7,2.109 CFU/ml và chủng SHV 
19 là 7,0 với mật độ tế bào đạt cao nhất là 7,8.109 
CFU/ml. So với quy trình chưa hiệu chỉnh, pH môi 
trường nuôi cấy thích hợp với chủng SHV 06, SHV 
19 không thay đổi và đều là 7,0, riêng chủng SHV 
2.2, pH thích hợp từ 7,0 được hiệu chỉnh thay đổi 
lên 7,5.
Bảng 8. Khảo sát nhiệt độ nuôi cấy 
các chủng VSV lựa chọn
Kết quả trong bảng 8 cho thấy, ảnh hưởng nhiệt 
độ nuôi cấy tới sinh trưởng và phát triển của các 
chủng VSV tương đối rõ rệt. Cả 03 chủng VSV đều 
có khả năng sinh trưởng và phát triển trong khoảng 
nhiệt độ từ 20 - 340C nhưng với mức độ rất khác 
Lưu lượng không 
khí (lít không khí/
lít môi trường/phút)
Mật độ tế bào (CFU/ml)
SHV 06 SHV 2.2 SHV 19
0,3 3,5.108 2,7.108 5,4.108
0,4 8,7.108 3,5.109 6,3.108
0,5 5,4.109 6,4.109 3,8.109
0,6 6,0.109 6,5.109 5,3.109
0,7 7,1.109 6,2.109 6,3.109
Thời gian nuôi 
cấy (giờ)
Mật độ tế bào (CFU/ml)
SHV06 SHV 2.2 SHV 19
0 5,0.105 5,0.106 5,0.106
6 9,0.106 9,0.106 6,0.106
12 2,5.107 2,5.107 9,0.106
18 8,9.107 8,9.107 3,1.107
24 2,5.108 3,7.108 8,8.107
30 2,1.109 7,5.108 1,5.108
36 4,1.109 5,3.109 4,6.108
42 6,7.109 6,2.109 6,1.108
48 8,7.109 7,1.109 7,5.108
54 1,2.108 1,2.108 3,5.109
60 - - 7,8.109
66 - - 9,5.109
72 - - 1,6.108
pH
Mật độ tế bào (CFU/ml)
SHV06 SHV 2.2 SHV 19
5,0 1,5.107 3,5.107 2,0.107
5,5 8,3.107 2,5.108 2,0.108
6,0 8,7.108 8,5.108 8,5.108
6,5 4,5.109 5,5.109 4,6.109
7,0 7,6.109 6,5.109 7,8.109
7,5 9,5.108 7,2.109 1,9.108
8,0 5,5.108 6,6.107 8,5.107
Nhiệt độ 
(0C)
Mật độ tế bào (CFU/ml)
SHV 06 SHV 2.2 SHV 19
20 6,6.107 5,7.107 1,3.107
22 9,5.107 6,5.107 9,5.107
24 4,5.108 5,6.108 7,3.108
26 8,5.108 7,3.108 1,8.109
28 4,6.109 3,2.109 5,3.109
30 7,5.109 8,6.109 8,4.109
32 8,7.109 2,2.109 1,1.109
34 1,1.108 9,5.108 9,5.108
88
Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 10(83)/2017
nhau. Như vậy, so với quy trình chưa hiệu chỉnh, 
khoảng nhiệt độ thích hợp của cả 3 chủng đều là 
300C thì sau khi hiệu chỉnh, riêng chủng SHV06 đạt 
mật độ tế bào cao nhất là 8,7.109 CFU/ml ở 320C, 
còn 2 chủng SHV 2.2 và SHV 19 đạt mật độ tế bào 
cao nhất là 8,6.109 CFU/ml và 8,4.109 CFU/ml đều 
cùng ở 300C.
3.2. Hoàn thiện quy trình sản xuất chế phẩm
3.2.1. Lựa chọn chất mang và tỷ lệ thành phần 
tham gia
Mật độ VSV và thời gian sống của VSV là 2 
chỉ tiêu chất lượng quan trọng của chế phẩm. Do 
đó, nghiên cứu lựa chọn chất mang nhằm bảo vệ 
được VSV trong quá trình hoàn thiện sản phẩm và 
bảo quản duy trì ổn định hoạt lực của sản phẩm. 
Nguyên liệu lựa chọn làm chất mang cho sản xuất 
chế phẩm VSV phải đảm bảo các đặc điểm như: 
Không độc hại với VSV, thực vật; khả năng hấp thụ 
độ ẩm tốt; có khả năng bám dính tốt; có sẵn với 
số lượng đầy đủ; rẻ tiền (FNCA, 2006). Chất mang 
dạng bột được lựa chọn trong nghiên cứu là than 
bùn, than sinh học (biochar) được phối trộn với các 
tỷ lệ khác nhau. Việc sản xuất và sử dụng biochar 
tạo điều kiện cho việc tái sử dụng chất thải, phụ 
phẩm nông nghiệp, tạo sinh khối và các nguồn tự 
nhiên khác, đó là một công việc thân thiện với môi 
trường (Warnock et al., 2007).
Kết quả ở bảng 9 cho thấy, với tỷ lệ chất mang 
than bùn: biochar là 9: 1, mật độ tế bào các chủng 
VSV đều đạt mật độ cao nhất và cao hơn so với các tỷ 
lệ phối trộn khác. Như vậy, với quy mô sản xuất công 
nghiệp, tỷ lệ chất mang than bùn : biochar là 9 : 1
là phù hợp nhất.
3.2.2. Hiệu chỉnh tỷ lệ dịch cấp II bổ sung và thời 
gian lên men
Việc lựa chọn được tỷ lệ dịch cấp II bổ sung và 
thời gian lên men thích hợp, đảm bảo mật độ tế bào 
VSV đạt tiêu chuẩn sau bảo quản, đồng thời tiết 
kiệm thời gian và chi phí sản xuất có vai trò quan 
trọng trong sản xuất chế phẩm VSV quy mô lớn. Kết 
quả nghiên cứu tỉ lệ dịch cấp II bổ sung và thời gian 
ủ lên men được thể hiện qua bảng 10.
Bảng 9. Ảnh hưởng của chất mang đến mật độ VSV trong quá trình bảo quản
Đơn vị: CFU/g
Bảng 10. Ảnh hưởng của tỷ lệ dịch cấp II bổ sung và thời gian ủ lên men đến mật độ tế bào các chủng VSV 
 Đơn vị tính: CFU/g 
Chủng VSV Thời gian bảo quản
Tỷ lệ phối trộn than bùn: biochar
9 : 1 8 : 2 7 : 3 6 : 4 5 : 5
SHV 06 
7 ngày 3,8.109 4,1.108 1,9.107 2,8.107 3,2.107
3 tháng 5,7.108 6,9.107 - - -
6 tháng 1,5.108 6,5.106 - - -
SHV 2.2 
7 ngày 3,3.109 3,1.108 2,6.107 3,2.107 4,9.107
3 tháng 7,3.108 5,2.107 - - -
6 tháng 2,1.108 1,0.106 - - -
SHV 19
7 ngày 1,3.109 2,6.108 2,8.107 5,3.107 3,2.107
3 tháng 5,0.108 5,0.107 - - - 
6 tháng 3,0.108 3,2.106 - - -
Thời 
gian 
Tỷ lệ dịch cấp II bổ sung
5% 10% 15%
SHV 19 SHV2.2 SHV 06 SHV 19 SHV2.2 SHV 06 SHV 19 SHV2.2 SHV 06
1 ngày 2,1.106 5,1.106 9,1.105 4,5.106 2,3.106 2,2.107 6,7.106 4,5.106 5,2.107
2 ngày 5,4.107 2,7.107 1,3.106 4,8.107 5,3.107 2,1.107 5,2.107 6,7.107 1,0.107
3 ngày 2,2.108 3,5.108 6,0.108 5,2.109 2,3.109 3,2.109 6,0.109 1,3.109 1,4.109
4 ngày 8,4.107 6,2.107 1,5.108 2,6.109 1,4.109 8,6.108 4,3.109 9,1.108 8,2.108
89
Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 10(83)/2017
Bảng 11. Ảnh hưởng của nhiệt độ, thời gian sấy đến độ ẩm và mật độ tế bào VSV
Bảng 12. Ảnh hưởng của bao bì đến mật độ VSV trong chế phẩm 
Số liệu ở bảng 10 cho thấy, ở công thức bổ sung 
10% và 15% dịch cấp II, sau 3 ngày ủ, mật độ tế bào 
các chủng đều đạt mức cao nhất ≥109 CFU/g, đến 
ngày thứ 4, mật độ tế bào các chủng VSV đều có xu 
hướng giảm. Để tiết kiệm chi phí cho sản xuất, lựa 
chọn tỷ lệ phối trộn là 10% và thời gian ủ là 3 ngày 
cho cả 3 chủng VSV nhằm đảm bảo mật độ tế bào 
VSV đạt cao nhất.
3.2.3. Lựa chọn nhiệt độ và thời gian sấy
Trong quá trình sấy, yếu tố thời gian sấy và nhiệt 
độ sấy là một trong những yếu tố quyết định đến 
chất lượng và giá thành sản phẩm. Kết quả đánh 
giá ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian sấy tới mật 
độ tế bào VSV trong chế phẩm được trình bày ở 
bảng 11.
Kết quả ở bảng 11 cho thấy, khi sấy ở nhiệt độ 
300C, thời gian sấy 6 - 18 giờ, mật độ tế bào của các 
chủng đạt 3,0.109 - 3,5.109 CFU/g, tuy nhiên độ ẩm 
của chế phẩm còn quá cao ≥ 30%. Khi sấy ở nhiệt độ 
400C, thời gian sấy 6 - 12 giờ, mật độ tế bào của các 
chủng đạt 3,0.109 - 3,4.109 CFU/g, đồng thời độ ẩm 
chế phẩm sau 6 giờ đạt cao 27%, sau 12 giờ đạt yêu 
cầu 20%. Sau sấy 18 giờ, mật độ tế bào của các chủng 
VSV trong chế phẩm giảm mạnh, đặc biệt chủng 
SHV 2.2 và SHV 19 (mật độ tế bào <109 CFU/g) và 
độ ẩm của chế phẩm thấp chỉ đạt 18%. Khi sấy ở 
nhiệt độ 500C, thời gian sấy 6 - 18 giờ, mật độ tế bào 
của các chủng giảm mạnh, chỉ đạt ở mức 108 CFU/g. 
Từ kết quả trên, lựa chọn nhiệt độ sấy là 40oC, thời 
gian sấy là 12 giờ để chế phẩm đảm bảo về mật độ tế 
bào VSV và độ ẩm.
3.2.3. Lựa chọn bao bì đóng gói sản phẩm
Chế phẩm VSV được đóng gói trong các loại bao 
bì khác nhau sẽ ảnh hưởng đến sự sai khác về mật độ 
tế bào của các chủng VSV trong chế phẩm. Để đảm 
bảo yêu cầu chất lượng chế phẩm, mật độ VSV hữu 
ích ≥ 108 CFU/g sau 6 tháng bảo quản, việc nghiên 
cứu lựa chọn bao gói thích hợp cho chế phẩm VSV là 
việc làm cần thiết. Kết quả bảo quản chế phẩm VSV 
với 2 loại bao gói gồm bao bì 2 lớp túi nilon và bao bì 
bằng túi thiếc được trình bày ở bảng 12.
Các kết quả ở bảng 12 cho thấy, sử dụng bao bì 
bằng túi thiếc và túi nilon đều cho mật độ tế bào các 
chủng VSV bảo quản trong các loại vật liệu đều đạt 
yêu cầu sau 6 tháng bảo quản. Tuy nhiên, bảo quản 
chế phẩm trong túi thiếc đảm bảo độ bền chắc thuận 
lợi trong vận chuyển, phân phối và tính thẩm mỹ 
của sản phẩm, đáp ứng tốt hơn với yêu cầu của thị 
trường. Như vậy, có thể sử dụng bao bì túi thiếc và 
túi nilong cho bảo quản chế phẩm VSV, khuyến cáo 
sử dụng bao bì túi thiếc.
Thời điểm Nhiệt độ (oC)
Thời gian 
(giờ)
Độ ẩm 
(%)
Mật độ tế bào (CFU/g)
SHV 06 SHV 2.2 SHV 19
Trước sấy 40 3,6.109 3,4.109 3,5.109
Sau sấy
30
6 38 3,5.109 3,2.109 3,2.109
12 35 3,4.109 3,1.109 3,3.109
18 30 3,3.109 3,0.109 3,0.109
40
6 27 3,4.109 3,3.109 3,3.109
12 20 3,2.109 3,0.109 3,2.109
18 18 1,0.109 5,3.108 2,8.108
50
6 22 3,2.108 1,6.108 4,7.108
12 19 1,8.108 4,7.108 2,8.108
18 17 1,6.108 1,6.108 5,1.107
Thời gian
Mật độ VSV (CFU/g)
2 lớp túi nilon Túi thiếc
SHV 19 SHV 2.2 SHV 16 SHV 19 SHV 2.2 SHV 16
0 giờ 5,0.109 1,2.109 3,0.109 4,3.109 9,1.109 2,2.109
3 tháng 7,8.108 8,2.108 8,7.108 7,3.108 6,9.108 9,0.108
6 tháng 3,6.108 4,2.108 1,5.108 7,9.108 9,5.108 5,3.108
90
Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 10(83)/2017
3.3. Quy trình công nghệ sản xuất chế phẩm VSV 
chức năng có bổ sung biochar hoàn thiện
Tổng hợp các kết quả đạt được, tiến hành xây 
dựng quy trình sản xuất chế phẩm VSV chức năng 
có bổ sung biochar, các bước thực hiện và các thông 
số kỹ thuật được mô tả cụ thể ở hình 1. 
IV. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
4.1. Kết luận
- Đã lựa chọn được các môi trường AB04, PC01 
và BS03 để sản xuất sinh khối lần lượt cho chủng 
SHV 19, SHV 2.2 và SHV 06, trong đó sử dụng rỉ 
đường, bột thủy phân nấm men làm nguồn dinh 
dưỡng chính.
- Đã hiệu chỉnh được liều lượng cấp khí trong 
quá trình nhân sinh khối cấp 2 đối với cả 03 chủng 
là 0,5 lít không khí/lít môi trường/phút, nhiệt độ, 
pH và thời gian đối với 3 chủng VSV. Quy trình sản 
xuất chế phẩm từ chất mang là than bùn và biochar 
với tỷ lệ là 9 : 1, lượng sinh khối VSV cấp 2 bổ sung 
trong quá trình lên men xốp là 10%, thời gian lên 
men xốp là 3 ngày, nhiệt độ sấy chế phẩm phù hợp 
là 400C trong thời gian 12 giờ, chế phẩm được đóng 
gói trong túi thiếc.
4.2. Đề nghị
Cần bổ sung thí nghiệm xác định mối tương 
quan giữa biochar với mật độ và hoạt tính của các 
chủng VSV trong chế phẩm. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Kiều Hữu Ảnh, Biền Văn Minh, Phạm Ngọc Lan, Đỗ 
Bích Ngọc, 1999. Giáo trình vi sinh vật công nghiệp. 
Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.
Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Đình Quyến, Phạm Văn 
Ty, 2008. Vi sinh vật học. Nhà xuất bản Giáo dục. 
Hà Nội.
Lê Văn Nhương, Nguyễn Văn Cách, Quản Lê Hà, 
Trần Liên Hà, Nguyễn Thanh Hằng, Hoàng Đình 
Hòa, Nguyễn Lan Hương, Ngô Thị Mai, Đinh Kim 
Nhung, Khuất Hữu Thanh, Nguyễn Quang Thảo, 
Phạm Thị Thúy, Phạm Văn Toản, 2009. Cơ sở công 
nghệ sinh học. Tập 4 - Công nghệ vi sinh. Nhà xuất 
bản Giáo dục. Hà Nội.
Forum for nuclear cooporation in Asia (FNCA), 2006. 
Biofertilizer manual.
Warnock DD, Lehmann J, Kuyper TW and Rillig MC, 
2007. Mycorrhizal responses to biochar in soil - 
concepts and mechanisms. Plant Soil 300: 9-20.
Hình 1. Sơ đồ quy trình sản xuất chế phẩm VSV chức năng có bổ sung biochar
A. beijerinckii 
SHV 19 
P. chlororaphis 
SHV 2.2 
B. subtilis 
SHV 06 
Nhân giống cấp I trên 
Ashby, 60 giờ, 30oC, 
nhân nuôi trên máy lắc 
150 vòng/phút, pH 7,0 
Nhân giống cấp I trên 
PSA, 48 giờ, 30oC, 
nhân nuôi trên máy lắc 
150 vòng/phút, pH 7,0 
Nhân giống cấp I trên 
King B, 48 giờ, 30oC, 
nhân nuôi trên máy lắc 
150 vòng/phút, pH 7,0 
Nhân giống cấp II trên 
AB04, 7% giống gốc, 
300C, 0,50 lít KK/lít 
MT/phút, 66 giờ, pH 
7,0 
Nhân giống cấp II trên 
PC01, 5% giống gốc, 
300C, 0,50 lít KK/lít 
MT/phút, 48 giờ, pH 
7,5 
Nhân giống cấp II trên 
BS03, 5% giống gốc, 
320C, 0,50 lít KK/lít 
MT/phút, 48 giờ, pH 
7,0 
Lên men xốp 
 50% độ ẩm, bổ sung 
10% dịch VSV, 3 ngày 
Cơ chất 
90% than bùn + 10% 
biochar, kích thước hạt 
0,1mm, pH 7,0, độ ẩm 15% 
Khử trùng 
Hơi nóng, thời gian 1 giờ 15 
phút 
Sấy ở nhiệt độ 400C 
trong 12 giờ, độ ẩm 
20% 
Đóng gói 
Túi thiếc, bảo quản 6 tháng 
Chế phẩm VSV chức 
 năng có bổ sung than
sinh học (biochar)