Nhóm NCM Công nghệ sinh học Môi trường và Nông nghiệp VNUA

Nhóm Nghiên cứu mạnh "Công nghệ sinh học Môi trường và Nông nghiệp" tham gia Hội thảo Khoa học Quốc gia với chủ đề: "Môi trường Nông nghiệp, Nông thôn và Phát triển bền vững" do Khoa Tài nguyên và Môi trường tổ chức tại Hội trường Nguyệt Quế vào ngày 4/6 vừa qua ạ!

https://tapchimoitruong.vn/su-kien-hoat-dong-27/xay-dung-nen-nong-nghiep-xanh-thong-minh-than-thien-voi-moi-truong-va-dam-bao-phat-trien-ben-vung-32161

Nhóm nghiên cứu mạnh Công nghệ sinh học Môi trường và Nông nghiệp gồm 10 nhà khoa học công tác tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam, nghiên cứu các lĩnh vực sinh-hóa Môi trường và phát triển bền vững. Thông tin cụ thể như ảnh:

Bản tin khoa học của nhóm:
PHÂN LẬP VÀ TUYỂN CHỌN VI SINH VẬT CÓ KHẢ NĂNG SINH ENZYME GELATINASE ĐỂ THỦY PHÂN PHẾ PHỤ PHẨM NGÀNH CHẾ BIẾN THỊT LỢN
THS. Lê Minh Nguyệt
Bộ môn QLCL&ATTP, Khoa Công nghệ Thực phẩm
Nhóm nghiên cứu mạnh Công nghệ sinh học nông nghiệp và Môi trường
Nghiên cứu được thực hiện nhằm phân lập, tuyển chọn các chủng vi sinh vật có khả năng thuỷ phân những phần phế phụ phẩm còn lại trong ngành chế biến thịt lợn. Tiến hành phân lập trên môi trường chuyên tính bán rắn; sau đó, tuyển chọn và đánh giá các đặc tính sinh học của các chủng vi sinh vật có khả năng sinh enzyme gelatinase cao.
Từ 5 mẫu thịt lợn phân lập trên 5 môi trường cho kết quả 62 chủng vi sinh vật, trong đó có 59 chủng vi khuẩn , 2 chủng xạ khuẩn, 1 chủng nấm mốc . 91,30% chủng có thời gian hình thành khuẩn lạc nhanh trước 72h, kích thước khuẩn lạc dao động trong khoảng 0,5 – 1cm đối với vi khuẩn, xạ khuẩn và kích thước sợi 3,0 – 4μm với nấm mốc.
Đã tuyển chọn được 6 chủng để sản xuất chế phẩm: B5, B10, B13, G1, M9, M11 có hoạt tính enzyme gelatinase tốt nhất, đồng thời có khoảng thích ứng nhiệt độ rộng (30°C đến 60°C) và pH từ 4 – 8, khả năng kháng kháng sinh cao 1000mg/l . Kết quả phân loại sơ bộ có 1 chủng thuộc chi Bacillus: Bacillus. sp B13, 1 chủng thuộc Steptococcus: Steptococcus.sp.B5 và 4 chủng thuộc chi Micrococcus: Micrococcus sp.B10, Micrococcus sp.G1, Micrococcus sp.M9, Micrococcussp.M11.
Sử dụng chế phẩm sinh học có vi sinh vật sinh enzyme thuỷ phân có tác dụng làm tăng chất lượng sản phẩm tạo thành. Nhiệt độ thuỷ phân thích hợp là 40 - 47℃, độ ẩm thích hợp là 60-70%, pH thích hợp là 7-8.
CT 1: Đối chứng không sử dụng chế phẩm
CT2: Sử dụng vi sinh vật thủy phân với tỉ lệ 0,2%
CT3: Sử dụng vi sinh vật thủy phân với tỉ lệ 0,5%
CT4: Sử dụng vi sinh vật thủy phân với tỉ lệ 1,0%
CT5: Sử dụng vi sinh vật thủy phân với tỉ lệ 1,5%
Hàm lượng Ntp của các công thức sử dụng chế phẩm có xu hướng tăng lên, khi sử dụng chế phẩm 0,2% hàm lượng Ntp tăng 3,59mg/100g so với công thức đối chứng (tăng từ 23,36mg/100g đến 26,95mg/100g), sử dụng chế phẩm 0,5% hàm lượng Ntp tăng 13,92mg/100g (tăng từ 23,36mg/100g đến 37,28mg/100g), sử dụng chế phẩm 1% hàm lượng Ntptăng 25,8mg/100g (tăng từ 23,36mg/100g đến 49,16mg/100g), sử dụng chế phẩm1,5% hàm lượng Ntp tăng 30,47mg/100g (tăng từ 23,36mg/100g đến 53,83mg/100g). Mức độ thuỷ phân của các công thức cũng có xu hướng tăng, sử dụng chế phẩm 0,2% mức độ thủy phân tăng 0,33% (tăng từ 10,45% đến 10,78%), sử dụng chế phẩm 0,5% mức độ thủy phân tăng 1,66% (tăng từ 10,45% đến 12,11%), sử dụng chế phẩm 1% mức độ thủy phân tăng 3,25% (tăng từ 10,45% đến 13,70%), sử dụng chế phẩm 1,5% mức độ thủy phân tăng 4,65% (tăng từ 10,45% đến 15,10%). Sản phẩm sau thuỷ phân có hàm lượng dinh dưỡng cao, giúp động vật và cây trồng dễ hấp thụ, làm tăng hiệu quả sử dụng.
Các chủng được lựa chọn đều đáp ứng được các chỉ tiêu đánh giá hoạt tính sinh học, thích hợp cho cho việc sản xuất chế phẩm sinh học.

Bản tin khoa học của nhóm:
Nghiên cứu ảnh hưởng của chất thải Ruồi Lính đen đến hệ vi sinh vật đất và cây trồng
PGS.TS. Nguyễn Thị Minh – Bộ môn Vi sinh vật
Khoa Tài nguyên và Môi trường
Nhóm nghiên cứu mạnh Công nghệ sinh học nông nghiệp và Môi trường
Trong sản xuất nông nghiệp và bảo vệ môi trường, phế phụ phẩm nông nghiệp thường được tận dụng xử lý thành phân hữu cơ/hữu cơ vi sinh và được xem là một trong những giải pháp bền vững, hỗ trợ phát triển kinh tế tuần hoàn. Đặc biệt, trong tình trạng hơn 7,55 triệu ha đất nông nghiệp đang bị thoái hoá do nhiều nguyên nhân từ cả tự nhiên và con người thì việc bổ sung phân hữu cơ trả lại cho đất và bón cho cây trồng sẽ góp phần cải thiện tính chất, giúp nâng cao độ phì nhiêu và bảo tồn hệ vi sinh vật trong đất. Các công nghệ sử dụng thân thiện hơn cả chủ yếu trên nền các biện pháp sinh học, trong đó Ruồi Lính đen (RLĐ) cũng được coi như một người lính bảo vệ môi trường nhất là đối với những nơi có điều kiện vệ sinh kém.
Ấu trùng ruồi lính đen có thể được nuôi trên hầu hết các chất hữu cơ đang thối rữa và có thể được dùng làm nguồn thức ăn giàu protein, canxi và khoáng chất cho vật nuôi và việc ứng dụng RLĐ trong sản xuất nông nghiệp và xử lý chất thải sinh hoạt ngày càng được quan tâm trên thế giới cũng như ở Việt Nam (Spranghers et al., 2017; Biasato et al., 2019; Heuel et al., 2021). Ở giai đoạn ấu trùng, RLĐ có thể ăn đa dạng thức ăn từ rác thải nông nghiệp, rác thải sinh hoạt, tàn dư cây trồng, … có thể xử lý khá hiệu quả phân thải gia súc và tạo thành nguyên liệu phân hữu cơ. Đây là nguồn phân compost còn giàu dinh dưỡng, có thể ủ nhanh chóng để bón cho cây trồng khi chứa tới 71,9% chất hữu cơ, trong đó hàm lượng dinh dưỡng tổng số NPK đạt khoảng 8-9%, đồng thời làm giảm mùi hôi và lượng vi sinh vật có hại so với đối chứng không nuôi ruồi lính đen. Mặc dù vậy, vẫn cần có đánh giá về tác động của chất thải RLĐ đến môi trường đất, đến hệ vi sinh vật đất như quần thể nấm rễ nội cộng sinh Arbuscular mycorrhizal (AM), các nhóm vi sinh vật (VSV) hữu ích và ảnh hưởng của nó đến sinh trưởng phát triển của cây trồng.
Ứng dụng chất thải sau nuôi ruồi Lính đen (CTRLĐ) làm phân bón có tác động nhất định đối với đất và cây trồng. Khảo sát sự phát triển của bào tử nấm rễ AM trong dịch chiết từ chất thải RLĐ cho thấy ở công thức CT100% chất thải RLĐ, sự phát triển sợi nấm rễ nhanh và mạnh hơn tất cả các công thức có tỷ lệ 25-75% còn lại. Trong đó, 50% bào tử có hệ sợi nấm phát triển ở mức phân hạng trung bình (3/6 bào tử ở mức B), sinh một số sợi nhánh ngay từ ngày thứ 3 nhưng chưa hình thành được các cấu trúc đặc trưng và trạng thái của bào tử ổn định trong suốt thời gian theo dõi. Ở nồng độ dịch chiết từ 25%- 75% CT RLĐ đều cho thấy không có khả năng kích thích sự phát triển của bào tử nấm rễ AM. Điều này chứng tỏ chất thải RLĐ có chứa dinh dưỡng cung cấp cho bào tử nấm rễ nhưng hầu như chưa có sự kích thích nấm rễ phát triển mạnh.
Kết quả thử nghiệm bón CTRLĐ trên cây đậu cove bụi ở quy mô chậu vại cho thấy CT RLĐ có tác dụng kích thích sự phát triển rễ cây và năng suất quả ở mức sai số có ý nghĩa, dài rễ tăng 25,0-52,5%; số quả/chậu tăng 18,4-40,5%; trọng lượng quả tăng 19,84-36,5% và đạt cao nhất ở công thức sử dụng 50-75% CT RLĐ, cao hơn so với bón phân Quế Lâm, đồng thời cũng tăng cường sự hoạt động của hệ VSV hữu ích (VSV phân giải chất hữu cơ, sinh IAA, VSV đối kháng) trong đất.

Tuy nhiên, CT RLĐ lại làm tăng tỷ lệ bị sâu vẽ bùa 10,2- 17,63%; tăng hàm lượng nitrat trong quả thu hoạch 5,6-26,3% cũng như có xu hướng giảm vitamin C trong quả 2,3-17,7% tương ứng với lượng CT RLĐ sử dụng và tương tự như bón phân thị trường.
Đồng thời, khi bón CT RLĐ ở mức trên 75% cũng có xu hướng cải thiện hàm lượng các chất dinh dưỡng N,P,K dễ tiêu trong đất trồng do sự tăng cường hoạt động của hệ vi sinh vật đất. Như vậy, cần có các nghiên cứu sâu hơn và đánh giá ảnh hưởng của CT RLĐ trên đất và cây trồng ở quy mô đồng ruộng để có các khuyến cáo về việc ứng dụng chất thải RLĐ trong sản xuất nông nghiệp.

Về hướng nghiên cứu chính trong thời gian tới, ThS. Lê Thị Mai Linh rất cởi mở chia sẻ với nhóm như sau:

Hướng nghiên cứu chính của tôi trong thời gian tới là “Nghiên cứu tổng hợp hệ xúc tác quang hai thành phần ZnFe2O4/g-C3N4 kết hợp với kỹ thuật H2O2 nanobubbles để xử lý một số chất kháng sinh trong môi trường nước”. Trong khoảng thời gian từ 1/9/2023 đến 30/10/2023, tôi đã tổng hợp thành công vật liệu spinel ZnFe2O4.

Tôi đã tìm được quy trình tổng hợp ZnFe2O4 tối ưu như sau: Hòa tan 4 g muối Fe(NO3)3.9H2O và 1,5 g Zn(NO3)2.6H2O trong 100 ml nước cất. Khuấy hỗn hợp trong 30 phút, sau đó bắt đầu điều chỉnh pH của hỗn hợp bằng cách: thêm từ từ từng giọt dung dịch NaOH 1M cho đến khi đạt pH=10,0 – 11,0 (thử bằng giấy chỉ thị vạn năng). Tiếp tục khuấy liên tục trong 6 giờ tiếp theo. Sau đó hỗn hợp được thủy nhiệt ở nhiệt độ 180oC trong 12 giờ. Dưới đây là phổ XRD của một mẫu vật liệu ZnFe2O4 tổng hợp ngày 13/9/2023.

Chúng tôi đang nghiên cứu tổng hợp thành phần thứ hai của hệ xúc tác là g-C3N4, kết quả nghiên cứu sẽ được công bố trong các bản tin tiếp theo.

Hình 1. Phổ XRD của mẫu vật liệu ZnFe2O4 tổng hợp ngày 13/9/2023

NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA LOÀI NGHỆ TRẮNG (CURCUMA AROMATICA SALISB) THUỘC HỌ GỪNG (ZINGIBERACEAE) Ở TỈNH YÊN BÁI, VIỆT NAM

Sáng ngày 6/7/2023, Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tổ chức hội đồng đánh giá, nghiệm thu cấp học viện đề tài trọng điểm “Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của loài Nghệ trắng (Curcuma aromatica Salisb) thuộc họ Gừng (Zingiberaceae) ở tỉnh Yên Bái, Việt Nam”. Mã số: T2020-04-1TĐ, do TS. Nguyễn Thị Hiển - thành viên Nhóm nghiên cứu mạnh Công nghệ sinh học Môi trường và Nông nghiệp - chủ nhiệm.

Trong bối cảnh hiện nay, tình trạng kháng kháng sinh đang trở nên phổ biến. Helicobacter pylori (H.P) là một mầm bệnh vi khuẩn khó điều trị ở người, là một trong các nguyên nhân chính gây ra viêm loét dạ dày và tá tràng. Vi khuẩn H.P đã được phát hiện ở các cá nhân ở mọi lứa tuổi trên toàn thế giới, chiếm tỉ lệ từ 20% - 80% và là nguyên nhân của ung thư dạ dày. Để điều trị khuẩn H.P thường sử dụng phác đồ điều trị gồm 1-2 tuần với một hoặc hai loại kháng sinh, chẳng hạn như amoxicillin, tetracycline, metronidazole, hoặc clarithromycin, cộng với ranitidine bismuth citrate, bismuth subsalicylate… Tuy nhiên, việc dùng nhiều kháng sinh trong thời gian dài gây nhiều tác dụng phụ như nôn, tiêu chảy, dị ứng, phát ban, sưng phù ở mặt, choáng váng, giảm thị lực, chán ăn… Do đó, việc tìm kiếm các loại thuốc mới để phát triển các liệu pháp thay thế là rất quan trọng, trong đo chiết xuất thực vật và các sản phẩm có nguồn gốc tự nhiên là một trong những nguồn hấp dẫn được hướng tới. Bên cạnh đó, nghệ trắng (tên khoa học là Curcuma aromatica Salisb) còn có tên là ngải trắng, ngải rừng, nghệ hoang được tìm thấy nhiều ở Việt Nam, thuộc họ gừng, là cây mọc hoang và trồng lấy củ thơm làm thuốc, làm gia vị. Theo Đông y nghệ trắng vị cay tính mát, hành khí, giải uất, lượng huyết, lợi mật, trừ vàng da. Nghệ trắng được dùng làm thuốc trong chữa các chứng bệnh, ho gà, thấp khớp, đau bụng kinh, bổ máu sau khi sinh, phong thấp, b**g gân, sai khớp, chảy máu gan, nôn ra máu, đái ra máu, viêm gan, viêm dạ dày. Nghệ trắng cũng được sử dụng để làm thảo dược mỹ phẩm có tác dụng làm trắng da, mờ vết thâm nám, rạn da. Mặc dù được dùng nhiều trong dân gian để chữa bệnh nhưng chưa có nhiều bằng chứng khoa học về khả năng kháng khuẩn, kháng viêm của các cao chiết cũng như các hợp chất phân lập được từ nghệ trắng. Do đó, để minh chứng cho các tác dụng của nghệ trắng và tìm kiếm các hợp chất có hoạt tính kháng khuẩn, kháng viêm từ thiên nhiên nhóm nghiên cứu đã tiến hành thực hiện đề tài nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của loài nghệ trắng.

Kết quả của đề tài đã điều chế được 3 cao chiết từ củ nghệ trắng với 3 dung môi khác nhau (cao chiết nước, cao chiết etanol và cao chiết n-hexan). 17 hợp chất sạch (kí hiệu từ NGT1 đến NGT17) được phân lập từ cao chiết etanol của củ nghệ trắng, trong đó có 1 hợp chất mới. Cấu trúc của các hợp chất được chứng minh bằng các phương pháp vật lí hiện đại như phổ hồng ngoại (IR), phổ tử ngoại (UV), phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1 chiều và hai chiều (1H NMR, 13C NMR, Cosy, Noesy, HMBC, HSQC) và phổ khối lượng phân giải cao (HRMS). Kết quả hoạt tính cho thấy cao chiết etanol, cao chiết n-hexan và 5 hợp chất phân lập thể hoạt tính kháng vi khuẩn H.P, trong đó có 4 hợp chất (NGT8, NGT9, NGT13 và NGT14) thể hiện hoạt tính kháng H.P mạnh hơn so với chất đối chứng là amocixilin. Ba hợp chất NGT4, NGT8 và NGT9 thể hiện hoạt tính kháng khuẩn với dòng vi khuẩn Staphylococcus aureus. Hoạt tính kháng viêm được đánh giá bằng phương pháp xác định hoạt tính ức chế sản sinh nitric oxit (NO) trên tế bào RAW264.7. Kết quả cho thấy, cao chiết etanol và 13 hợp chất sạch đều thể hiện hoạt tính kháng viêm với giá trị IC50 < 44,5 mM, trong đó có 3 hợp chất NGT7, NGT8, và NGT14 thể hiện hoạt tính kháng viêm thông qua ức chế sự sản sinh NO ở tế bào RAW264.7 được kích thích bằng LPS với giá trị IC50 < 10 mM, tương ứng lần lượt là 8,8±1,7; 4,0±0,9, và 6,2±0,4 µM, trong khi chất chuẩn đối chứng Cardamonin có giá trị IC50 là 4,2±0,3 mM.

Kết quả khoa học của đề tài đã đăng được 1 bài báo khoa học trên tạp chí Journal of Asian Natural Products Research (danh mục ISI), và 1 báo cáo poster tại hội thảo quốc tế (đạt giải nhất báo cáo poster). Đề tài cũng góp phần đào tạo 2 sinh viên tốt nghiệp ngành công nghệ thực phẩm thông qua việc hoàn thành khóa luận tốt nghiệp đại học.

Hội đồng nghiệm thu đánh giá đề tài nghiên cứu đã đạt được mục tiêu đề ra. Nhìn chung, đề tài nghiên cứu có tính cấp thiết, tính mới và có tiềm năng ứng dụng thực tiễn trong phát triển thuốc và dược liệu, góp phần nâng cao giá trị cây nghệ trắng. Kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng vào giảng dạy và làm tài liệu tham khảo hữu ích cho các nghiên cứu khoa học cùng lĩnh vực. Thêm vào đó, đề tài cũng góp phần nâng cao năng lực nghiên cứu của các thành viên tham gia trong đề tài.

Trên cơ sở tổng hợp các ý kiến nhận xét của thành viên Hội đồng khoa học, PGS. TS. Võ Hữu Công, Chủ tịch Hội đồng nghiệm thu kết luận: Đây là một đề tài khoa học được tổ chức thực hiện nghiêm túc, các phương pháp nghiên cứu phù hợp với mục đích. Đề tài có giá trị khoa học và tiềm năng ứng dụng thực tiễn. Đề tài được Hội đồng nhất trí nghiệm thu với tổng điểm trung bình 88,8 và xếp loại Tốt.
Dưới đây là một số hình ảnh kết quả nghiên cứu:

Nhóm nghiên cứu mạnh Công nghệ sinh học Môi trường và Nông nghiệp gồm 11 nhà khoa học công tác tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam, nghiên cứu các lĩnh vực sinh-hóa Môi trường và phát triển bền vững. Thông tin cụ thể như ảnh:

ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU CỦA NHÓM NGHIÊN CỨU MẠNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG VÀ NÔNG NGHIỆP - HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM GIAI ĐOẠN 2023-2027

- Nghiên cứu phân lập, tuyển chọn chủng giống vi sinh vật mới, phát triển sản xuất các sản phẩm vi sinh vật chất lượng cao, được người sử dụng chấp nhận, ứng dụng trong phát triển nông nghiệp bền vững và xử lý môi trường;
- Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ mới, chế tạo các sản phẩm mang tính ứng dụng cao, cho hiệu quả kinh tế và an toàn môi trường; xây dựng quy trình sản xuất và ứng dụng các vật liệu sinh học mới ứng dụng trong xử lý nước thải, khí thải, và đất ô nhiễm;
- Nghiên cứu xử lý đất ô nhiễm, cải tạo đất thoái hóa bằng biện pháp sinh học;
- Thực hiện đào tạo đội ngũ nghiên cứu chuyên sâu, nâng cao năng lực nghiên cứu của các nhà khoa học trong lĩnh vực công nghệ sinh học môi trường;
- Sử dụng hiệu quả cơ sở vật chất và trang thiết bị phục vụ nghiên cứu, chuyển giao tiến bộ khoa học kỹ thuật để xử lý, cải tạo môi trường, phát triển nông nghiệp bền vững;
- Liên kết các nhà khoa học từ các lĩnh vực, tạo thành nhóm nghiên cứu đủ mạnh để tham gia đấu thầu các chương trình, dự án trong nước và quốc tế liên quan tới công nghệ sinh học nông nghiệp, xử lý và phục hồi môi trường;
- Góp phần nâng cao thương hiệu Học viện Nông nghiệp Việt Nam bằng các sản phẩm khoa học, công nghệ và các công bố khoa học trong nước và quốc tế.