Cây chuối là một trong những cây ăn quả được trồng rộng rãi nhất thế giới. Tại Việt Nam, chuối cũng chiếm đến 19% tổng diện tích cây ăn quả với 200.000 ha trồng chủ yếu ở quy mô trang trại và sản lượng khoảng 1,4 triệu tấn quả/năm.

Tuy nhiên, bên cạnh giá trị kinh tế từ quả chuối, việc xử lý lượng phụ phẩm từ cây chuối đang đặt ra một thách thức lớn. Do đặc tính chỉ ra hoa và kết trái một lần rồi chết, mỗi cây chuối sau thu hoạch đều để lại phần thân, lá, củ và cả những quả hỏng không được sử dụng. Trên thực tế, người ta chỉ khai thác khoảng 12% khối lượng cây chuối, còn lại 88% là chất thải rắn – tương đương khoảng 10,3 triệu tấn mỗi năm ở Việt Nam, gây áp lực lên môi trường.

Phần lớn thân cây chuối chứa các thành phần tạo nên cấu trúc bền vững của tế bào thực vật, dẫn đến khó phân hủy sinh học, đặc biệt là cellulose (13,2%), hemicellulose (14,8%) và lignin (14%). Hiện nay, phụ phẩm chuối thường được sử dụng làm thức ăn chăn nuôi, giấy, đồ thủ công hoặc xử lý bằng cách ủ phân, ủ biogas, hoặc đơn giản là đổ bỏ ra môi trường.

Đối với việc xử lý rác hữu cơ khó phân hủy, ủ phân vi sinh, sản xuất nhiên liệu sinh học, một hướng tiếp cận mới hiện nay là sử dụng enzyme cellulase từ vi sinh vật để phân giải cellulose, vốn có cấu trúc sợi dài, rất bền và khó bị phân hủy. Enzyme cellulase có khả năng phân cắt cellulose thành các phân tử nhỏ dễ hấp thụ, giúp đẩy nhanh và kiểm soát quá trình phân hủy, thân thiện với môi trường và tiết kiệm năng lượng.

Một số loài nấm như Trichoderma, Aspergillus, Phanerochaete chrysosporium và nhiều loài xạ khuẩn trong đất, đều có khả năng tiết ra enzyme để phá vỡ cấu trúc cellulose trong các chất hữu cơ như rơm rạ, lá cây rụng, thân cây chết,… góp phần hình thành mùn, cải thiện độ phì và cấu trúc đất.

Nhưng vi khuẩn phân giải cellulose có nhiều lợi thế hơn so với nấm và xạ khuẩn nhờ vào khả năng sinh trưởng nhanh, hoạt động hiệu quả ở cả tầng đáy và bề mặt của đống ủ. Các nghiên cứu đã chỉ ra, khi nhiệt độ ủ dưới 40°C, vi khuẩn phân giải cellulose có thể đạt mật độ cao gấp hàng nghìn lần so với các vi sinh vật khác.

Tại Việt Nam, các nghiên cứu về vi khuẩn phân giải cellulose trước đây chủ yếu tập trung vào rơm rạ, mùn cưa, chất thải giấy,..., chưa có nghiên cứu nào được công bố về việc ứng dụng tương tự trên phụ phẩm cây chuối.

Nhằm mở đường cho việc sản xuất chế phẩm vi sinh vật phân giải cellulose từ phụ phẩm chuối, nhóm nghiên cứu tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam mới đây đã thực hiện phân lập và tuyển chọn vi khuẩn từ mẫu đất và phụ phẩm chuối hoai mục tại huyện Gia Lâm và Phú Xuyên (Hà Nội). Kết quả, nhóm thu được 29 khuẩn lạc khác nhau, trong đó có 16 chủng có khả năng tạo vòng phân giải cellulose – thể hiện tiềm năng sản xuất enzyme cellulase.

Đặc biệt, chủng vi khuẩn Bacillus megaterium H3 được xác định là có khả năng phân giải cellulose mạnh nhất. Chủng này sinh enzyme cellulase hoạt động tốt trong môi trường chứa CMC (một dẫn xuất của cellulose), nitơ từ NH₄Cl, ở nhiệt độ 30°C, pH 7.0, thời gian nuôi cấy 16 giờ và tốc độ lắc 200 vòng/phút.

Thử nghiệm cho thấy, việc bổ sung vi khuẩn B. megaterium H3 vào mẫu ủ thân chuối đã giúp rút ngắn thời gian phân hủy cellulose so với phương pháp ủ tự nhiên không bổ sung vi khuẩn. Cụ thể, sau 30 ngày ủ, khối lượng thân chuối giảm 22,3%, lượngcellulose giảm 43% so với ban đầu. Trong khi ở mẫu đối chứng không có vi khuẩn, con số này lần lượt là 12,1% và 10,4%.

Theo nhóm tác giả, vi khuẩn phân giải cellulose từ phụ phẩm chuối không chỉ là giải pháp cho bài toán rác thải nông nghiệp, mà còn góp phần đa dạng hóa nguồn vi sinh vật bản địa có giá trị sử dụng cao trong nông nghiệp sạch.

Nghiên cứu của nhóm được công bố trên Tạp chí Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, Số 2/2025.

Link bài viết: https://khoahocphattrien.vn/khoa-hoc/xu-ly-phu-pham-chuoi-bang-vi-khuan/20250604054457643p1c160.htm