Nghiên cứu khả năng hấp thụ nhôm của các chủng nấm mốc phân lập từ đất chồng chè vùng lạc thủy, hòa bình

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
KHOA QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN RỪNG VÀ MƠI TRƢỜNG
-----  -----

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP THỤ NHÔM
CỦA CÁC CHỦNG NẤM MỐC PHÂN LẬP TỪ
ĐẤT TRỒNG CHÈ VÙNG LẠC THỦY, HỊA BÌNH

NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG
MÃ NGÀNH: 7440301

Giáo viên hƣớng dẫn

: ThS. Nguyễn Thị Mai Lƣơng

Sinh viên thực hiện

: Hoàng Văn Giang

Mã sinh viên

: 1553060147

Lớp

: 60B -KHMT

Khóa học

: 2015 - 2019

Hà Nội, 2019


LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với
các thầy cô của Trƣờng Đại Học Lâm Nghiệp đã tạo điều kiện cho em để em
hồn thành khóa luận tốt nghiệp và em cũng xin chân thành cảm ơn cô Nguyễn
Thị Mai Lƣơng đã nhiệt tình hƣớng dẫn em hồn thành tốt khóa luận tốt nghiệp.
Mặc dù cơ rất bận nhƣng vẫn không ngần ngại chỉ dẫn cho em để em hoàn
thành nhiệm vụ, em cũng xin cảm ơn các thầy cô trong các khoa tại trƣờng đã
tạo điều kiện và giúp đỡ em và em cũng xin cảm ơn bạn bè đã giúp đỡ em trong
suốt thời gian nghiên cứu làm khóa luận.
Em xin cam kết đây là nội dung nghiên cứu với sự độc lập của cá nhân em
cũng nhƣ dƣới sự cố vấn của cô Nguyễn Thị Mai Lƣơng, tất cả các tài liệu tham
khảo đã đƣợc cơng bố đầy đủ.
Trong thời gian thực tập làm khóa luận tốt nghiệp tại trƣờng khó tránh
khỏi sai sót, rất mong đƣợc các thầy, cô bỏ qua. Đồng thời do trình độ lý luận
cũng nhƣ thực tiễn cịn hạn chế nên bài báo cáo khơng thể tránh khỏi những
thiếu sót, em rất mong thầy, cô thông cảm và bỏ qua, em xin chân thành cảm ơn.

i


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................ i
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................... iv
DANH MỤC ẢNG ............................................................................................. v
DANH MỤC H NH ............................................................................................. vi
ĐẶT VẤN ĐỀ ....................................................................................................... 1

CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ....................................... 3
1. Tổng quan về cây chè và đất trồng chè ............................................................. 3
1.1. Tổng quan về cây chè ..................................................................................... 3
1.2. Tổng quan về đất trồng chè ............................................................................ 5
1.3. Ảnh hƣởng của nhôm tới sức khỏe con ngƣời ............................................... 6
1.4. Tổng quan về khả năng chịu axit và hấp thụ kim loại của vi sinh vật ........... 6
1.4.1. Ảnh hƣởng của axit đến hoạt động sống của vi sinh vật ............................ 7
1.4.2. Ảnh hƣởng của nhôm đến hoạt động của vi sinh vật .................................. 8
1.4.3. Vi sinh vật kháng kim loại .......................................................................... 9
1.4.4. Vi sinh vật kháng nhôm ............................................................................ 11
1.4.5. Khả năng loại bỏ kim loại ra khỏi môi trƣờng của vi sinh vật ................. 12
1.5. Các nghiên cứu trong và ngoài nƣớc liên quan đến vấn đề nghiên cứu ...... 14
CHƢƠNG II. MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU .................................................................................................... 17
2.1. Mục tiêu nghiên cứu ..................................................................................... 17
2.2. Đối tƣợng nghiên cứu................................................................................... 17
2.3. Nội dung nghiên cứu .................................................................................... 17
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu .............................................................................. 17
2.4.1. Phƣơng pháp thu thập tài liệu ................................................................... 17
2.4.2. Phƣơng phát thu mẫu và xử lý mẫu .......................................................... 18
2.4.3. Phƣơng pháp xác định một số tính chất đất............................................ 18
2.4.4. Phƣơng pháp phân lập các chủng vi sinh vật chịu axit và hập thụ nhôm . 19
2.4.5. Phƣơng pháp tuyển chọn các chủng vi sinh vật có khả năng chịu axit và
hấp thụ nhôm cao từ các chủng đƣợc phân lập ................................................... 20
ii


2.4.6. Phƣơng pháp định danh chủng nấm mốc chịu axit và có khả năng hấp thụ
nhơm cao đƣợc tuyển chọn ................................................................................. 20
2.4.7. Phƣơng pháp nghiên cứu khả năng hấp thụ nhôm của các chủng nấm mốc

đƣợc tuyển chọn .................................................................................................. 21
2.2.8. Phƣơng pháp xử lý số liệu. ........................................................................ 22
CHƢƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................... 23
3.1. Một số tính chất đất cơ bản và hàm lƣợng nhôm trao đổi của đất trồng chè
vùng Lạc Thủy, Hịa ình ................................................................................... 23
3.1.1. Một số chỉ tiêu lí hóa học của đất ............................................................. 23
3.2. Kết quả phân lập các chủng nấm mốc chịu axit và hấp thụ nhôm từ đất trồng
chè vùng Lạc Thủy, Hịa ình ............................................................................ 26
3.3. Kết quả tuyển chọn các chủng nấm mốc chịu axit và hấp thụ nhôm phân lập
đƣợc từ đất trồng chè vùng Lạc Thủy, Hịa ình................................................ 27
3.4. Kết quả định danh các chủng nấm mốc có khả năng kháng nhôm cao đã
đƣợc tuyển chọn .................................................................................................. 30
3.5. Khả năng sinh trƣởng, phát triển và hấp thụ nhôm của các chủng nấm mốc
đƣợc tuyển chọn .................................................................................................. 33
KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ........................................................... 36
1.KẾT LUẬN ...................................................................................................... 36
TÀI LI U THAM KHẢO
PHỤ LỤC

iii


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

VSV

: vi sinh vật.

KLN

: kim loại nặng.

MĐ1

: mẫu đất 1.

MĐ2

: mẫu đất 2.

MĐ3

: mẫu đất 3.

C

: cacbon.

Cts

: cacbon tổng số.

N

: nitơ.

Al

: nhôm.

iv


DANH MỤC ẢNG
ảng 1: ảng kí hiệu mẫu đất ............................................................................. 18
ảng 2.2.Thành phần môi trƣờng của các chủng nấm mốc ................................ 19
ảng 3.1. Một số chỉ tiêu lí, hóa học của các mẫu đất nghiên cứu ..................... 23
ảng 3.2. Đặc điểm hình thái của các chủng nấm mốc đƣợc phân lập .............. 26
ảng 3.3. Hiệu suất hấp thụ nhôm của hai chủng nấm mốc nghiên cứu trong môi
trƣờng nuôi cấy chứa nồng độ nhôm khác nhau (%) .......................................... 34

v


DANH MỤC H NH
Hình 3.1.Hình thái khuẩn lạc trên đĩa thạch Sabouraud và trình tự gen 28S
rRNA của chủng F4............................................................................................. 31
Hình 3.2. Kết quả chi tiết của từng trình tự tƣơng đồng của chủng F4 tra trên
từng NC I ........................................................................................................... 32
Hình 3.3. iểu đồ biểu diển sự ảnh hƣởng của nồng độ nhôm đến khả năng sinh
trƣởng và phát triển của 2 chủng nấm mốc tuyển chọn đƣợc ............................. 33
Hình 3.4. iểu diễn nồng độ nhôm ảnh hƣởng đến hiệu suất hấp thụ nhôm của
hai chủng nấm mốc nghiên cứu........................................................................... 34

vi


ĐẶT VẤN ĐỀ
Cây chè có tên khoa học là Camellia sinensis, thuộc họ Theacae là loại cây
mà lá và chồi của chúng đƣợc sử dụng để sản xuất đồ uống. Chè là 1 thức uống

lý tƣởng có nhiều giá trị về dƣợc liệu. Việt Nam là một trong những nƣớc có
điều kiện tự nhiên thích hợp cho cây chè phát triển. Chè là 1 cây công nghiệp lâu
năm cho giá trị kinh tế lâu dài, mau cho sản phẩm. Do đó, chè là 1 trong những
cây trồng đƣợc quan tâm và phát triển mạnh đặc biệt là ở vùng trung du và miền
núi Cây chè thƣờng cho năng suất sản lƣợng tƣơng đối ổn định và có giá trị kinh
tế cao, tạo việc làm cũng nhƣ thu nhập hàng năm cho ngƣời lao động, giúp xóa
đói giảm nghèo. Với xu thế là một cây công nghiệp dễ khai thác, nguồn sản
phẩm đang có nhu cầu lớn về sản xuất và tiêu dùng thì cây chè đang đƣợc coi là
một cây trồng mũi nhọn, một trong những thế mạnh của nƣớc ta. Tuy nhiên chè
là loại cây ƣa đạm, vì vậy trong quá trình canh tác, một lƣợng lớn phân đạm (đặc
biệt là ammonium sulfate) đã đƣợc bón vào trong đất trồng chè nh m ta ng hàm
luợng amino axit trong lá chè, đồng thời tạo màu sắc hấp dẫn và hƣơng vị đậm
đà của sản phẩm chè. Khi cay chè hấp thụ mọt luợng lớn ammonium, cịn sulfate
đƣợc tích tụ trong đất. Ngồi ra, ammonium đƣợc bón vào đất trồng chè nhanh
chóng bị chuyển đổi thành nitrate bởi vi khuẩn nitrate hóa tự du ỡng có khả năng
chịu axit. Hậu quả là mọt luợng đáng kể nitrate và sulfate đƣợc tích lu dần
trong đất trồng chè, làm pH đất giảm xuống cịn 4,0 hoạc thạm chí thấp hon, từ
đó làm tăng hàm lƣợng nhôm linh động trong đất trồng chè. Trong điều kiện
này, cây chè đƣợc cho là hấp thụ một lƣợng nhôm đáng kể, khi hàm lƣợng nhôm
trong các sản phẩm chè quá cao có thể gây hại đến sức khoẻ (yếu thận) cho
ngƣời tiêu dùng. Hơn nữa, hàm lƣợng nhôm trong cơ thể ngƣời cao đƣợc giả
thuyết là có mối liên kết với nhiều bệnh khác nhau nhƣ chứng mất trí não, xơ
não, gãy xƣơng và bệnh Alzheimer.
Là một thành phần quan trọng của môi trƣờng đất, vi sinh vật (VSV) đất
chắc chắn bị ảnh hƣởng bởi độc tính nhơm. Tuy nhiên một số VSV có thể sống
sót rất tốt trong đất axit và làm giảm độc tính nhôm nhờ các cơ chế kháng và hấp
thụ kim loại. Vì vậy việc sử dụng hệ VSV có khả năng chịu axit, hấp thụ nhôm
1

để cải thiện mơi trƣờng đất rất có tiềm năng và không thể phủ nhận r ng việc
phân lập và nghiên cứu đặc tính của VSV hấp thụ nhơm cao là tiền đề cho biện
pháp phục hồi sinh học đất trồng chè. Tuy nhiên nghiên cứu về khả năng chịu
axit, hấp thụ nhôm của hệ VSV ở đất trồng chè tại Việt Nam chƣa thực sự đƣợc
quan tâm. Do vậy, em làm đề tài này hy vọng kết quả nghiên cứu sẽ giúp 1 phần
nào đó nh m mục đích cải thiện môi trƣờng đất cũng nhƣ đảm bảo cho sức khỏe
con ngƣời mà vẫn đảm bảo hiệu quả sản xuất.

2


CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1. Tổng quan về cây chè và đất trồng chè
1.1. Tổng quan về cây chè
Cây chè đã có ở Việt Nam từ rất lâu đời và là một trong những vùng chè cổ
xƣa nhất trên thế giới. Cây chè sống xanh tƣơi quanh năm và chủ yếu ở vùng
nhiệt đới, ôn đới.
- Từ lâu đời sản phẩm chè đƣợc công nhận là loại thực phẩm chức năng. Là
loại nƣớc giải khát rất tốt cho con ngƣời.
- Uống chè ở mức độ vừa phải có tác dụng rất tốt đối với cơ thể con ngƣời,
làm cho tinh thần sảng khoái, thần kinh đƣợc minh mẫn, tăng cƣờng hoạt động
cơ bắp, nâng cao năng lực làm việc.
- Ngồi ra uống chè cịn có khả năng chống đƣợc một số bệnh nhƣ: tiêu
chảy, tả lỵ, thƣơng hàn, chống xơ vữa động mạch, phòng chống ung thƣ, phịng
chống nhiễm phóng xạ, hạn chế sự phát triển của vi rút HIV,...
- Chè còn đƣợc sử dụng để chế biến các loại thuốc nhƣ trợ tim, cầm máu,
lợi tiểu,...
- Về mặt kinh tế: chè là một loại cây công nghiệp lâu năm, có tác dụng thiết
thực trong việc phủ xanh đất trống đồi núi trọc, chống rửa trơi xói mịn ở những
miền đất dốc.

- Hiện nay cây chè khơng chỉ là cây xố đói giảm nghèo đối với đồng bào
trung du và miền núi mà thực sự đã giúp cho nhiều hộ gia đình trở nên giàu có.
Sản phẩm chế biến từ búp chè đang đƣợc tiêu thụ rộng rãi trong nƣớc và
đang là mặt hàng xuất khẩu quan trọng của Việt Nam. Phát triển sản xuất chè
giúp cho xã hội giải quyết đƣợc công ăn việc làm nhất là các vùng xa xơi hẻo
lánh... [25].
Thành phần hóa học của lá chè tƣơi và ảnh hƣởng của chúng đến chất
lƣợng sản phẩm chè nhƣ:
Chất cafein: là chất chiếm hàng lƣợng nhiều thứ 2 trong cây trà (khoảng
5%). Chất cafein có nhiều nhất trong lá trà và ít nhất trong thân trà, vì thế chè
búp ln có giá mắc hơn với chè ban. Ngoài ra, một số ngƣời lầm tƣởng chất
3


cafein trong trà thấp hơn cà phê, thực tế lại trái ngƣợc hoàn toàn - chất cafein
trong trà nhiều hơn cà phê tuy nhiên loại ở dạng cafein tanat nên có tác dụng
chậm hơn so với cà phê.
Chất tanin: là chất có nhiều nhất trong chè, tanin là một hợp chất
polyphenol trong thực vật, có khả năng tạo liên kết với những protein và các hợp
chất cao phân tử khác một cách bền vững. Thực tế nhờ chất này mà trà có giá trị
dinh dƣỡng cao do mùi vị của trà do chất này quyết định. Chất tanin trong trà
càng nhiều thì mùi vị của trà càng ngon và hàm lƣợng của chất tanin trong trà
nhƣ thế nào tùy thuộc vào lá trà, lá trà non sẽ nhiều chất này nhất.
Protein và acid amin: lá trà đã qua chế biến và càng để lâu thì chất protein
ngày càng giảm và acid amin tăng lên. Chất acid amin quyết định mùi thơm của
trà, trà càng nhiều axit amin thì càng mất mùi hƣơng (ngoại trừ các loại trà đã
ƣớp hƣơng nhƣ hƣơng lài, hƣơng cúc). Còn protein của trà nhiều hay thấp còn
phù thuộc vào điều kiện ngoại cảnh nhƣ thời điểm hái trà, trà non hay trà già,
chất lƣợng chăm sóc của ngƣời trồng.
Enzym: chất enzym này ảnh hƣởng đến màu sắc của lá trà, chủ yếu là 2

nhóm enzym: enzym oxi hố khử và nhóm enzym thủy phân, cịn lại các enzym
khác không đáng kể.
Sắc tố: chất diệp lục, caroten, xanthophin… các chất này sẽ quy định màu
sắc của nƣớc trà sau khi pha uống, từ màu xanh nhạt, xanh đậm cho đến màu
nâu, nâu đậm. Khi gia công chế biến, các sắc tố này cũng thay đổi, tùy theo yêu
cầu của thành phẩm mà gia công sẽ khác đi 1 tý, giống nhƣ trà đen thì phải gia
cơng nhiều hơn trà xanh… Ngoài ra các sắc tố này cũng ảnh hƣởng 1 phần đến
hƣơng thơm của nƣớc trà.
Chất thơm: chất thơm cũng là một thành phần quan trọng có trong trà, bao
gồm 2 loại: chất thơm tự nhiên và chất thơm từ q trình gia cơng chế biến. Chất
thơm tự nhiên của trà rất thấp mà đa số sẽ phát sinh qua việc gia công.
Sinh tố: trong trà có rất nhiều loại sinh tố: A,

, C, E, PP, F, D, K, P…,

thông qua chất tanin mà các sinh tố này kết hợp bền vững với nhau và ít bị mất
đi qua quá trình chế biến, vì thế chà có giá trị dinh dƣỡng cao và đƣợc đánh giá
4


là một trong những thức uống tốt nhất cho sức khỏe mà khá lại khá rẻ. Ngoài ra
bột trà xanh cịn đƣợc dùng để đắp mặt nạ vì nhiều khống chất và sinh tố. [26].
1.2. Tổng quan về đất trồng chè
Q trình phát triển của cây chè có u cầu về mơi trường đất có tính
kiềm: Theo nghiên cứu, trong dung dịch rễ cây chè có rất nhiều axit xitric, axit
táo, axit clo, axit hổ phách và rất nhiều loại axit hữu cơ khác. Dịch của axit hữu
cơ tạo ra có khả năng trung hịa axit lớn, ít có khả năng trung hịa kiềm. Cây chè
nếu sống trong mơi trƣờng có nhiều axit, thì những chất dịch tế bào của nó sẽ
khơng bị tổn hại khi bị axit thâm nhập vào. Đây là nguyên nhân quan trọng giúp
cây chè thích ứng với mơi trƣờng đất chua.

Hơn nữa, đất chua có hai đặc tính nổi bật thích hợp với sự phát triển của
cây chè: Đặc tính đầu tiên là có chứa ion nhơm, độ chua càng cao thì lƣợng ion
nhơm càng lớn. Trong mơi trƣờng đất kiềm và trung tính, nhơm khơng thể hịa
tan đƣợc nên sẽ khơng tồn tại ở dạng ion nhôm. Đối với thực vật, nhôm là
nguyên tố dịnh dƣỡng thiết yếu, nhƣng nếu quá nhiều sẽ gây hại cho cây. Do đó
nhiều loại cây khơng thể sống trong mơi trƣờng đất chua vì có lƣợng nhơm q
lớn. Riêng cây chè có thể hấp thụ tối đa lên đến 1% lƣợng nhơm và địi hỏi phải
cung cấp đủ lƣợng nhơm. Chính vì vậy cây chè phù hợp với đất chua. Điều thứ
hai là do đất chua có ít canxi. Canxi là chất dinh dƣỡng cần thiết tuy nhiên cây
chè khơng hấp thụ đƣợc nhiều. Đất chua có múc độ canxi vừa phải phù hợp với
cây chè.
Ngoài ra, trên rễ cây chè cũng có những nơi bị phình to cục bộ được gọi
là “nấm rễ”: Nấm rễ rất giống với u rễ của thực vật họ đậu, bên trong có sinh
vật - nấm nấm rễ. Nẫm rễ với cây chè có quan hệ cộng sinh, hỗ trợ lẫn nhau, dựa
vào nhau, cả đơi bên cùng có lợi. Nấm rễ hút chất dinh dƣỡng và nƣớc ở trong
đất đáp ứng nhu cầu của mình, nó thải chất đó thừa cho cây chè, do đó cải thiện
điều kiện dinh dƣỡng và nƣớc cho cây chè. Cây chè lại cung cấp lƣợng chất
đƣờng mà nấm rễ cần thiết vì nó khơng thể tự tạo đƣờng đƣợc. Chính quan hệ
cộng sinh đó làm cho cây chè sinh trƣởng tốt hơn và nấm rễ cũng sinh trƣởng
tốt. Mà đất chua lại là điều kiện phù hợp nhất cho sự phát triển của nấm
5


rễ. Chính vì đất chua thích hợp cho cây chè lại thuận lợi cho sự cộng sinh của
cây chè và nấm rễ nên cây chè phát triển đƣợc trên đất chua.
Ngoài yêu cầu đất kiềm ra, đất trồng chè cần đáp ứng các yêu cầu sau:


Đất có tầng canh tác 50 cm trở lên, kết cấu tơi xốp.



Mạch nƣớc ngầm ở sâu dƣới mặt đất từ 100 cm trở lên, mùa mƣa thốt

nƣớc nhanh, khơng bị úng.


Độ pHKCL từ 4,0 – 6,0 tỷ lệ mùn tổng số 2,0% trở lên



Độ dốc bình qn đồi khơng q 25 độ. [27].

1.3. Ảnh hƣởng của nhơm tới sức khỏe con ngƣời
Vì nhơm hiện diện trong khắp môi trƣờng sống và trong nhiều sản phẩm
tiêu dùng, không thể nào con ngƣời tránh đƣợc việc phơi nhiễm nhơm ở một
mức độ nào đó, từ những nguồn: thực phẩm, dƣợc phẩm, nƣớc uống, khơng khí.
Việc hấp thụ nhôm của cơ thể sẽ khác nhau, tùy thuộc vào nhiều nhân tố,
nhƣ loại hợp chất nhôm, thành phần của thực phẩm, tuổi tác và sức khoẻ của
ngƣời sử dụng thực phẩm có chứa nhơm. Theo Tổ chức Sức khỏe Canada, việc
đƣa vào cơ thể một lƣợng lớn nhôm có thể gây ra bệnh thiếu máu, chứng nhuyễn
xƣơng (osteomalacia), sự không dung nạp glucose và ngƣng tim.
Tại Hội nghị quốc tế lần thứ nhất về kim loại và não, đƣợc tổ chức tại Ý
năm 2000, các nhà khoa học cho r ng đặc tính thần kinh của nhơm đã đƣợc biết
từ hơn 1 thế kỷ qua. Gần đây, nhôm bị xem là nguyên nhân gây ra tình trạng
bệnh lý (bệnh não, bệnh xƣơng, chứng thiếu máu) có liên quan đến điều trị thẩm
tách (dialysis treatment).
Với liều lƣợng cao, nhôm có thể gây hơn mê. Tuy với lƣợng ít có thể gây
chán ăn, mệt mỏi, khó chịu, chống váng. Để đề phịng khơng nên dùng đồ
đựng, nấu thức ăn b ng nhôm nhất là dùng muối dƣa, làm nộm chua, nấu canh

chua, b ng nồi nhôm. Đồ dùng b ng nhôm phế liệu là rất nguy hiểm đến sức
khỏe. [6].
1.4. Tổng quan về khả năng chịu axit và hấp thụ kim loại của vi sinh vật
VSV là một phần quan trọng của hệ sinh thái. Sinh thái VSV là môn khoa
học nghiên cứu về tập tính và hoạt động của VSV trong môi trƣờng tự nhiên của
6


chúng. VSV trong các hệ sinh thái có thể phát triển phụ thuộc vào các điều kiện
môi trƣờng nhƣ nhiệt độ, pH, chất dinh dƣỡng... các yếu tố môi trƣờng nhƣ vậy
có thể tạo ra một mơi trƣờng sống khắc nghiệt. Mơi trƣờng khắc nghiệt có thể
hạn chế sự tồn tại và ảnh hƣởng đến các hoạt động sống của VSV. ên cạnh đó
nhiều VSV đƣợc tìm thấy trong mơi trƣờng “cực đoan”, trong điều kiện sống
khắc nghiệt chúng không chỉ tồn tại mà còn hoạt động trao đổi chất dƣới những
điều kiện đặc biệt này.
1.4.1. Ảnh hưởng của axit đến hoạt động sống của vi sinh vật
1.4.1.1. Ảnh hưởng của axit đến hoạt động của vi sinh vật
Điều kiện axit có tác động rất lớn đến tế bào VSV. Do đó, ảnh hƣởng của sự
biến đổi pH bên ngồi đòi hỏi các tế bào và màng tế bào phát triển để kiểm soát
pH trong tế bào là tối ƣu cho các hoạt động của các enzym nội bào. Hơn nữa, điều
chỉnh quá trình trao đổi chất đƣợc diễn ra ở bề mặt tế bào VSV để thích ứng với
các điều kiện có tính axit mạnh. Ví dụ, bề mặt tế bào VSV thay đổi theo pH môi
trƣờng. Điều này kiểm soát sự tƣơng tác với các chất dinh dƣỡng tích điện. Hơn
nữa, các enzyme có bề mặt cũng nhƣ các enzyme ngoại bào cũng có khả năng
hoạt động ở nồng độ ion hydro cao. Hoạt động tối ƣu đƣợc thể hiện ở pH chiếm
ƣu thế hoặc thay đổi tỷ lệ tổng hợp enzym để cho hoạt động enzym hạn chế xảy ra
trong điều kiện tính axit. Ngồi ra, việc điều chỉnh tổng hợp enzym có thể cần
thiết cho những enzym bị biến tính trong điều kiện có tính axit. Nếu sản phẩm
enzyme là thiết yếu cho sản phẩm thế bào thì tế bào cần điều chỉnh tốc độ tổng
hợp enzyme sao cho nó ln ln có mặt ở mức hiệu quả. [1].

Thành tế bào thƣờng đƣợc biết đến là rào cản đầu tiên và quan trọng nhất
để thích ứng với độ axit cao trong nấm men. Nguyen VA và các công sự, năm
2001 đã chỉ ra vỏ tế bào của rhodotorula glutinis R-1 trở nên nhăn và dày hơn
khi giá trị pH của môi trƣờng giảm. Màng tế bào ở pH 1,5 dày gấp 4 lần so với ở
pH 6,0. Ngƣời ta cho r ng những thay đổi trong vỏ tế bào đóng một vài trị quan
trọng khi độ axit trong mơi trƣờng thay đổi. [22].
Ngồi ra, sự biến đổi tính lƣu động của màng và thành phần axit béo và
hoạt tính ATPase của màng plasma đã đƣợc nghiên cứu ở nấm men có khả năng
7


chịu áp lực pH thấp. Ngồi ra, nấm mốc có khả năng duy trì độ pH trung tính
tƣơng đối b ng cách bơm proton ra khỏi tế bào và b ng cách thiết lập độ thấm
màng proton thấp.
Trong vi khuẩn, các hệ thống phản proton nhƣ kali/ proton và natri/
proton có thể đƣợc điều chỉnh khi pH thay đổi nhỏ. Nếu pH trở nên quá chua,
các cơ chế khác sẽ đƣợc phát huy. Khi pH giảm xuống dƣới 5,5 - 6,0,
Salmonella typhimurium và E. coli có khả năng tổng hợp một loạt các protein
mới. Nếu pH bên ngoài giảm xuống còn 4,5 hoặc thấp hơn, protein tổng hợp axit
đƣợc tổng hợp. Có lẽ điều này ngăn chặn sự biến tính axit của protein và hỗ trợ
trong việc tái tạo protein biến tính. [1].
1.4.1.2. Vi sinh vật chịu axit
Một lƣợng lớn VSV đã đƣợc nghiên cứu trong mơi trƣờng có tính axit cao.
Phức hợp actinomycete trong đất chè axit đã đƣợc tìm thấy có chứa
streptomycetes axitotolerant và nocardioforms axitophilic. Các điều tra cũng cho
thấy r ng actinomycetes axitotolerant đƣợc tiết ra bởi micromonosporas và
streptomycetes, luôn luôn hiện diện trong đất rừng axit và đất đen nhiều bùn. Hệ
nấm trong đất chua cũng đã đƣợc nghiên cứu rộng rãi. Các vi khuẩn nhƣ
Thiobacillus ferrooxidans và Thiobacillus thiooxidans,… và các vi khuẩn cổ
nhƣ Sulfolobus axitocalderius và Axitianus brierleyi… đã đƣợc nghiên cứu từ

môi trƣờng axit. Gần đây, Ferroplasma axitamanus có khả năng tăng trƣởng ở
pH 0, đã đƣợc phân lập từ một mỏ quặng sulfide ở California. Hầu hết các VSV
sống trong môi trƣờng có tính axit cũng có thể phát triển dƣới pH trung tính
hoặc thậm chí kiềm. [1].
1.4.2. Ảnh hưởng của nhôm đến hoạt động của vi sinh vật
Nhôm chiếm 8,3% vỏ Trái Đất và là nguyên tố phổ biến thứ ba sau oxy
(45,5%) và silicon (25,7%). Nhôm xuất hiện ở trạng thái oxy hóa 3 + và các
khống chất nhơm gần nhƣ khơng hịa tan ở pH trung tính. Khi pH giảm xuống
dƣới 5,5 vật liệu chứa nhôm bắt đầu tan. Mặc dù nhơm khơng có vai trị trao đổi
chất, các báo cáo cũng cho r ng tác động động hại của nhơm trên các phản ứng
hóa sinh khác nhau. Ảnh hƣởng độc hại của nhôm do sự thay thế các ion kim
8


loại thiết yếu tại các vị trí quan trọng trong tế bào. Độc tính nhơm theo cơ chế
thay thế các ion Mg2+ trong các phản ứng sinh học. án kính ion Al3+ gần giống
nhất với Mg2+ và Fe3+ ,và Al3+ có thể đƣợc thay thế cho các ion này trong điều
kiện sinh lý. Do đó, Al3+ có thể hoạt động nhƣ một chất ức chế một số enzyme
phụ thuộc Mg2+ trong tế bào.

ên cạnh DNA, màng tế bào hoặc thành tế bào

cũng đƣợc coi là mục tiêu chính của tác động độc hại của nhôm trong vi sinh
vật. Mặt khác, kim loại nặng (KLN) là kim loại có khối lƣợng riêng trên 5
g/cm3. Một số kim loại nhƣ CO, Cu và Ni có tác dụng nhƣ vi chất dinh dƣỡng và
đƣợc sử dụng cho q trình oxi hóa khử để ổn định các phân tử thông qua tƣơng
tác tĩnh điện, nhƣ các thành phần của các enzym khác nhau và điều hòa áp suất
thẩm thấu. Tuy nhiên, ở nồng độ cao hơn, các ion KLN tạo thành các hợp chất
phức tạp không xác định trong tế bào, dẫn đến các tác động độc hại. Những kim
loại độc này tƣơng tác với các thành phần tế bào thiết yếu thông qua liên kết hóa

trị và ion. Một số cation KLN, ví dụ: Hg2+, Cd2+ và Ag+, có khuynh hƣớng liên
kết với các nhóm SH để hình thành các phức hợp có tính độc hại mạnh, làm cho
chúng trở nên rất nguy hiểm đối với bất kỳ chức năng sinh lý nào. Các nguyên
tố vi lƣợng phổ biến nhƣ Zn2+ hoặc Ni2+ và đặc biệt là Cu2+ có độc tính ở nồng
độ cao hơn. Do đó, màng tế bào và cấu trúc DNA có thể bị tổn hại, đặc hiệu
enzyme có thể bị thay đổi và các chức năng tế bào có thể bị gián đoạn.
Tuy nhiên, độc tính kim loại đối với vi sinh vật có thể bị ảnh hƣởng đáng
kể bởi điều kiện môi trƣờng. Một trong những yếu tố quan trọng nhất ảnh hƣởng
đến sự sẵn có của kim loại là sự liên kết với các thành phần môi trƣờng khác.
Các kim loại có thể bị loại bỏ hồn tồn hoặc một phần b ng cách liên kết, tính
độc hại của chúng có thể giảm đi hoặc khơng xảy ra. Tƣơng tự, kim loại có thể
kết tủa nhƣ các hydroxit hoặc oxit không tan trong môi trƣờng kiềm làm giảm
độc tính của nó đối với vi sinh vật. [1].
1.4.3. Vi sinh vật kháng kim loại
Để thích nghi với hàm lƣợng kim loại cao trong môi trƣờng, một số VSV
đã phát triển các cơ chế kháng. Tuy nhiên, những cơ chế giải độc này không chỉ
dành riêng cho vi khuẩn phát triển trong môi trƣờng bị ô nhiễm kim loại. Các cơ
9


chế tham gia vào tính kháng kim loại và vi khuẩn có thể sở hữu một hoặc kết
hợp một số cơ chế kháng nhƣ:
 Loại trừ kim loại nặng b ng hàng rào thấm:
Sự thay đổi trong thành tế bào và màng tế bào vi sinh là những ví dụ về loại
bỏ kim loại bởi hàng rào thấm. Cơ chế này là một nỗ lực của VSV để bảo vệ các
thành phần tế bào nhạy cảm và thiết yếu với kim loại. Vi khuẩn tạo thành một
lớp phủ polysaccharide ngoại bào, thể hiện khả năng sinh ra các ion kim loại
sinh học và ngăn cản chúng tƣơng tác với các thành phần tế bào quan trọng. Lớp
phủ exopolysaccharide của các vi khuẩn này có thể cung cấp các vị trí gắn các
cation kim loại.

 Vận chuyển kim loại hoạt động:
Vận chuyển chủ động là cơ chế kháng kim loại chính của VSV. Cơ chế vận
chuyển chủ động của VSV nh m đƣa kim loại độc hại từ tế bào chất ra bên
ngồi. Các cơ chế này có thể đƣợc mã hóa nhiễm sắc thể hoặc plasmid. Kim loại
khơng cần thiết đi vào tế bào thông qua hệ thống vận chuyển dinh dƣỡng thơng
thƣờng nhƣng có thể đƣợc đƣa ra nhanh chóng. Các hệ thống này có thể khơng
liên kết với ATPase hoặc liên kết với ATPase và rất cụ thể đối với cation hoặc
anion mà chúng kháng.
 Cố định kim loại trong và ngoài tế bào:
Ức chế nội bào là sự tích lũy kim loại trong tế bào chất nhờ vi khuẩn để
ngăn chặn sự tiếp xúc với các thành phần thiết yếu của tế bào. Kim loại thƣờng
đƣợc cố định là Cd2+, Cu2+ và Zn2+. Sản xuất metallothionein bởi Synechococcus
sp. và các protein giàu cystein do Pseudomonas sp. Là những ví dụ điển hình
cho cơ chế kháng kim loại này. Ngồi ra, VSV sản sinh hydrogen sulfide cũng
có tác động đáng kể đến độc tính kim loại vì hầu hết các kim loại tạo thành
sulfide khơng hịa tan với hydrogen sulfide. Do đó, các vi khuẩn sản sinh
hydrogen sulfide có khả năng chống lại các kim loại nặng. Trong nấm men,
dung nạp kim loại thƣờng đƣợc liên kết với sản xuất hydrogen sulfide.
Sức đề kháng kim loại dựa trên sự hấp thụ ngoài tế bào đã đƣợc đƣa ra giả
thuyết chỉ trong vi khuẩn, nhƣng cũng đã đƣợc tìm thấy trong một số loài nấm
10


men và nấm mốc. Một trong các dạng kháng Ni2+ trong nấm men có thể dựa trên
cơ chế này. Saccharomyces cerevisiae có thể làm giảm hấp thụ Ni2+ b ng cách
bài tiết một lƣợng lớn glutathione có khả năng liên kết với ái lực lớn đối với kim
loại nặng. Hơn nữa, liên kết hoặc chelate hóa của một kim loại bởi các hợp chất
hữu cơ nhƣ citric và axit oxalic đƣợc sản xuất trong môi trƣờng nuôi cấy VSV
cũng ảnh hƣởng đáng kể đến độc tính kim loại.
 Biến đổi kim loại:

Sự biến đổi sinh học của một số kim loại nặng là một quá trình quan trọng
xảy ra ở nhiều môi trƣờng sống và đƣợc thực hiện bởi nhiều loại VSV, chủ yếu
là vi khuẩn và nấm. Một kết quả của hoạt động sinh học, kim loại có thể thay đổi
về hóa trị hoặc chuyển đổi thành các hợp chất organometallic. Sự biến đổi liên
quan đến những thay đổi trong hóa trị đã đƣợc nghiên cứu với thủy ngân. Một số
loại vi khuẩn và nấm men đã đƣợc chứng minh là ảnh hƣởng đến việc giảm
cation thủy ngân (Hg2+) thành trạng thái nguyên tố (Hg0). Thủy ngân kim loại
sau đó đƣợc bay hơi để khuếch tán qua màng tế bào và vào môi trƣờng xung
quanh.
iến đổi một số kim loại thành hợp chất organometallic b ng cách methyl
hóa cũng là một cơ chế giải độc quan trọng. Methyl hóa có thể đƣợc xúc tác bởi
một loạt các VSV: cả hai vi khuẩn hiếu khí và kỵ khí, nấm men và nấm mốc.
Mặc dù các sản phẩm methyl hóa có thể độc hại hơn kim loại tự do, nhƣng
chúng thƣờng dễ bay hơi và có thể thải vào khí quyển. Đây là trƣờng hợp với
thủy ngân và dẫn xuất methyl hóa của nó, methyl và dimethyl Hg. [1].
1.4.4. Vi sinh vật kháng nhơm
Để đối phó với độc tính, một số VSV đã phát triển các cơ chế kháng kim
loại. Sự đề kháng có thể đƣợc định nghĩa là khả năng tồn tại của các VSV ở
nồng độ cao hơn so với các kim loại độc hại b ng các cơ chế giải độc, đƣợc kích
hoạt phản ứng trực tiếp với sự hiện diện của kim loại.
a cơ chế giải độc kim loại bao gồm đào thải, chelate hóa và trao đổi chất.
Mặc dù sự đào thải và trao đổi chất của Al chƣa đƣợc nghiên cứu nhiều, trong
khi hàm lƣợng Al tích tụ trong thực vật đƣợc nghiên cứu là có liên quan đến sự
11


tiết axit hữu cơ, nhƣ là chelate monomeric Al. Với một số thực vật tích tụ nhơm
trong lá của chúng có thể giải độc nhơm từ bên trong b ng cách hình thành phức
hợp với các axit hữu cơ. Axit hữu cơ bài tiết từ rễ tạo các khả năng kết tủa Al
khác nhau. Thứ tự giảm dần khả năng kết tủa Al nhƣ sau: axit oxalic > axit citric

> axit malic > axit succinic. Mặt khác vi khuẩn nốt sần chịu axit và kháng kim
loại có thể sản sinh đƣợc một lƣợng exo - polysaccharides (EPS) cao hơn so với
các chủng nhạy cảm. Ngƣời ta cho r ng việc sản sinh EPS là một cách trung hịa
với tính độc hại của Al vì EPS có khả năng chelate Al, có thể làm giảm đáng kể
hoạt động của các ion độc trên bề mặt tế bào. ên cạnh đó, Flavobacterium sp.
ST - 3991 đã đƣợc báo cáo là tiết ra một số chất nhƣ protein và chelate, trong
quá trình sinh trƣởng, phát triển để cố định ion Al 3+ và tăng độ pH của môi
trƣờng, minh chứng là môi trƣờng ni cấy trở nên đục và rất nhớt trong q
trình ni cấy chủng. [1].
Gần đây, từ các loại đất có tính axit nói chung và các loại đất chè nói riêng,
một số loại vi khuẩn chịu đƣợc tính axit cao và kháng Al, nhƣ Cryptococcus,
Rhodotorula, Aspergillus, Penicillium, Trichoderma và Flavobacterium v.v đã
đƣợc phân lập. [24].
1.4.5. Khả năng loại bỏ kim loại ra khỏi môi trường của vi sinh vật
a) Tiềm năng loại bỏ kim loại của vi sinh vật
 Thành tế bào:
Thành tế bào VSV đóng một vai trị quan trọng trong việc loại bỏ kim loại
độc hại. Nói chung, thành tế bào VSV, chủ yếu bao gồm polysaccharide, protein
và lipid, cung cấp các nhóm chức năng gắn kết kim loại đặc biệt phong phú nhƣ
carboxylate, hydroxyl, sulphate, phosphate và các nhóm amin.
Polyme ngoại bào (exopolymer) đƣợc sản xuất bởi vi khuẩn và nấm tạo
thành lớp chất nhờn liên kết với các kim loại có thể gây độc. Hầu hết trong số
này bao gồm polysaccharide và glycoprotein có thể đƣợc liên kết với protein.
Thành tế bào của vi khuẩn cũng có một số thành phần gắn kim loại góp phần
vào q trình hấp phụ. Các nhóm cacboxyl của peptidoglycan là vị trí gắn kết
chính trong các thành tế bào Gram dƣơng với các nhóm phosphate góp phần
12


đáng kể trong các sinh vật Gram âm. Chitin là thành phần cấu trúc quan trọng

của thành tế bào nấm đƣợc coi là chất hấp phụ hiệu quả kim loại. Ngồi ra,
chitosan và các dẫn xuất chitin khác cũng có khả năng sinh học đáng kể. Protein
gắn kim loại và peptide:
Một số phân tử sinh học đƣợc tạo ra khi có sự hiện diện của các kim loại
độc hại với chức năng đặc biệt là liên kết các kim loại. Các protein liên quan đến
kim loại và peptide cụ thể đã đƣợc ghi nhận trong tất cả các nhóm vi khuẩn và
đặc biệt là trong một số chủng nấm men đƣợc nghiên cứu. Thông thƣờng, các
metallothionein là các polypeptide giàu cysteine có thể liên kết các kim loại thiết
yếu, ví dụ: Cu và Zn cũng nhƣ Cd. ên cạnh đó, Phytochelatein là các peptide
ngắn liên quan đến giải độc kim loại nặng trong một số loại nấm mốc và nấm
men. [1].
b) Cơ chế loại bỏ kim loại của vi sinh vật
Một loạt các cơ chế hóa học và sinh học đã đƣợc nghiên cứu là do có khả
năng loại bỏ các kim loại độc hại. Các cơ chế loại bỏ hóa lý có thể bao gồm hấp
phụ vật lý, trao đổi ion và hấp thụ sinh học bởi sinh khối VSV sống và chết.
Trong các tế bào sống, sự hấp thụ kim loại có thể chịu ảnh hƣởng trực tiếp và
gián tiếp bởi cách vận chuyển kim loại qua màng tế bào. Hiện tƣợng này liên
quan đến quá trình trao đổi chất của tế bào và tạo ra sự tích lũy nội bào. Một khi
ở bên trong tế bào, kim loại có thể đƣợc cố định trong các cấu trúc nội bào hoặc
bào quan hoặc chuyển sang một cấu trúc nhất định nào đấy tùy thuộc vào các
yếu tố liên quan và đối tƣợng VSV. [1].
c) Ảnh hƣởng của một số yếu tố đến sự hấp thụ kim loại của VSV
Ảnh hƣởng của một số yếu tố đến quá trình hấp thụ kim loại của VSV nhƣ
sau:
 Nhiệt độ dƣờng nhƣ không ảnh hƣởng đến hiệu suất hấp thụ sinh trong
khoảng nhiệt độ từ 20oC đến 35oC.
 pH đƣợc xem là yếu tố quan trọng nhất trong quá trình hấp thụ sinh học
bởi vì pH ảnh hƣởng đến trạng thái hóa học của kim loại, hoạt động của các
nhóm chức năng trong khi sinh khối và sự cạnh tranh của các ion kim loại.
13

 Lƣợng sinh khối trong dung dịch ảnh hƣởng đến sự hấp thụ.
 Hấp thụ sinh học trong một số trƣờng hợp có tính chọn lọc. Việc loại bỏ
một kim loại có thể bị ảnh hƣởng bởi sự hiện diện của các kim loại khác. Sự hấp
thụ Co của các VSV khác nhau bị ức chế hoàn toàn bởi sự hiện diện của U, Pb,
Hg, Cu.
ên cạnh đó, tuổi của giống vi khuẩn cũng có ảnh hƣởng đáng kể đến sự
hấp thụ kim loại. Volesky và May – Phillpins (1995) đã báo cáo r ng các tế bào
nấm men còn non có hiệu quả hơn trong việc cố định uranium. [1].
1.5. Các nghiên cứu trong và ngoài nƣớc liên quan đến vấn đề nghiên cứu
Hiện nay, việc sử dụng VSV trong q trình xử lý kim loại nói chung và
kim loại nặng nói riêng đã đƣợc quan tâm ở nhiều quốc gia. Nhiều nghiên cứu
chỉ ra r ng một số VSV có khả năng hấp thụ các ion kim loại nặng độc nhƣ theo
nghiên cứu khả năng hấp thụ một số kim loại nặng của nấm men Saccharomyces
cerevisiae của Nguyễn Thị Hà (2006) đã chứng minh nấm Saccharomyces
cerevisiae có khả năng hấp thụ Cu2+ tại pH 5,0 và hiệu suất hấp thụ tỷ lệ với
nồng độ ion kim loại và đạt cực đại tại nồng độ Cu2+ có trong mơi trƣờng là
250mg/l. Hay nghiên cứu của Đặng Vũ ích Hạnh (2010) về sự hấp thụ kim loại
nặng bởi vi khuẩn Bacillus subtillus đã đƣợc đăng trên tạp chí phát triển khoa
học và công nghệ đã chứng minh đƣợc khả năng hấp thụ Ni2+ và Cu2+ bởi vi
khuẩn Bacillus subtillus tại pH 5,5. [7].
Trên thế giới, hiện đã có một vài nghiên cứu liên quan đến khía cạnh VSV
chịu axit và kháng nhôm trong đất trồng chè nhƣ nghiên cứu của Genhe He và
các cộng sự (2016) ở đất trồng chè vùng Jiangxi, Trung Quốc cũng đã phân lập
đƣợc 8 chủng nấm mốc có khả năng chịu axit, kháng và hấp thụ nhơm cao. Và
hai chủng nấm mốc có khả năng phát triển đƣợc trên môi trƣờng nuôi cấy chứa
nồng độ dƣới 550 mmol/l và pH (3,20 - 3,11) đã đƣợc tuyển chọn và dựa vào
phƣơng pháp phân tích trình tự nucleotide của 26S rDNA định danh hai chủng
nấm mốc đó là Eupenicillium và Trichocomaceae.

Ngồi nấm men và nấm mốc có khả năng chịu, kháng và hấp thụ nhôm nhƣ
các nghiên cứu trên đã báo cáo thì vi khuẩn cũng đã đƣợc nghiên cứu và thấy
14


r ng chúng cũng có khả năng này. Điều đó đƣợc chứng minh thông qua nghiên
cứu của Shigeki Konishi và các cộng sự (1994) nghiên cứu các chủng vi khuẩn
chịu axit và kháng nhôm đƣợc phân lập từ đất trồng chè, kết quả nghiên cứu cho
thấy vi khuẩn phát triển trong điều kiện nồng độ nhôm Al3+ cao và pH thấp đƣợc
định danh là Flavobacterium sp. Vi khuẩn này có thể chịu đƣợc nồng độ nhôm
dƣới 2000 mg/l, pH 3,5. Sự phát triển của vi khuẩn bị ảnh hƣởng bởi nồng độ
ion Al3+. Độ pH của môi trƣờng nuôi cấy không chứa nhôm tăng nhanh đến 4,4
sau 10 ngày.
Một nghiên cứu khác cũng về các chủng vi khuẩn có khả năng chịu axit và
kháng nhôm của Ngô Thị Tƣờng Châu và các cộng sự (2014) cho thấy vi khuẩn
Bacillus sp. An 3 (DQ234567) trong đó Bacillus cereus đƣợc phân lập từ đất
trồng chè tại Kagoshima, Nhật ản. Vi khuẩn này có khả năng phát triển trên đĩa
thạch S-L

(pH 3,7) với nồng độ nhơm 1000 mg/l và có thể tồn tại trong môi

trƣờng nƣớc thịt L chứa 10000 mg/l Al3+ (pH 2,0). Trong môi trƣờng nuôi cấy
dịch thể L , sự phát triển của vi khuẩn bị ức chế khi nồng độ nhôm tăng (0, 100
và 200 mg/l) đặc biệt ở nồng độ 200 mg/l. Độ pH của môi trƣờng nuôi cấy không
chứa nhôm tăng nhanh đến pH 7,0 sau 10 ngày (cao hơn so với nghiên cứu của
Konishi và các cộng sự. 1994), trong khi đó nó gần nhƣ liên tiếp trong các trƣờng
hợp khác. Vi khuẩn loại bỏ nhôm ra khỏi môi trƣờng nuôi cấy cũng đã đƣợc báo
cáo, nhận thấy rõ ràng điều này ở nồng độ 100 mg/l nhơm. Do vi khuẩn có khả
năng chịu axit cao, kháng và hấp thụ một lƣợng nhôm đáng kể nên chúng có thể
đƣợc ứng dụng cao để cải thiện đất phèn đặc biệt là đất trồng chè. [21].

Tại Việt Nam, đã có nghiên cứu khả năng chịu axit và kháng nhôm của
nấm mốc phân lập đƣợc từ đất trồng chè vùng Tân Cƣơng, Thái Nguyên của
Ngô Thị Tƣờng Châu và các cộng sự (2018) đã nghiên cứu. Kết quả thực hiện
cho thấy 16 chủng nấm mốc có khả năng chịu axit và kháng nhôm đã đƣợc phân
lập trên môi trƣờng Hansen thạch đĩa (pH 3,0) chứa nhôm với nồng độ 100 mg/l.
Trong đó, hai chủng nấm mốc kí hiệu là F8 và F13 có thể phát triển tốt trên mơi
trƣờng Hansen thạch đĩa (pH 3,0) chứa nhôm với nồng độ lên đến 700 mg/l.
Dựa vào các đặc điểm hình thái và trình tự nucleotide của các gen 28S rDNA đã
15


chỉ ra r ng chủng F8 thuộc loài Eupenicillum javanicum và chủng F13 thuộc
loài Penicillium variabile. Các khảo sát tiếp theo đã cho thấy cả hai chủng nấm
mốc F8 và F13 có thể phát triển tốt trong mơi trƣờng Hansen dịch thể chứa
nhôm với nồng độ 100 mg/l tại các giá trị pH từ 2,2 - 5,0 và với nồng độ 500 2.000 mg/l tại pH 2,4. Sau 7 ngày nuôi cấy trên máy lắc ổn nhiệt tại 30 oC, 150
vịng/phút, hiệu suất hấp thụ nhơm từ mơi trƣờng Hansen dịch thể chứa nhôm
với nồng độ 2.000 mg/l (pH 2,4) của chủng F8 đạt 92,06 % và chủng F13 đạt
86,88 %. Vì vậy, hai chủng Eupenicillium javanicum F8 và Penicillium
variabile F13 đƣợc cho là có tiềm năng trong cải thiện đất trồng chè bị axit hố
thơng qua việc giảm thiểu hàm lƣợng nhôm linh động trong đất, đảm bảo năng
suất cũng nhƣ chất lƣợng của sản phẩm chè. Nghiên cứu này phân lập đƣợc 16
chủng nấm mốc, đặc điểm khả năng chịu đƣợc axit là 2,2 [1], tuy nhiên tác giả
chƣa nghiên cứu đƣợc cơ chế hấp thụ nhôm của các nhóm vi sinh vật mà tác giả
đã nghiên cứu, tác giả mới nghiên cứu 3 mẫu đất thuộc khu vực nghiên cứu chƣa
có tính bao qt. Tuy nhiên, tại khu vực nghiên cứu hiện chƣa có nghiên cứu
nào về khả năng chịu axit và hấp thụ nhôm của các nhóm VSV. Vì vậy, nghiên
cứu này có ý nghĩa thực tiễn nh m bổ sung dữ liệu sơ bộ về hệ sinh thái VSV
của đất trồng chè nói riêng cùng nhƣ đất trồng chè nói chung ở Việt Nam, góp
phần quan trọng trong việc phát triển nghành chè bền vững ở nƣớc ta. Tạo một
hƣớng đi có tính đột phá và có tính ứng dụng cao trong việc giải quyết về các

vấn đề chất lƣợng và sản lƣợng chè cũng nhƣ làm giảm ô nhiễm môi trƣờng.

16


CHƢƠNG II. MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG
PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Mục tiêu nghiên cứu
2.1.1 Mục tiêu chung
- Cung cấp cơ sở khoa học cho các nghiên cứu nh m hạn chế hàm lƣợng
quá cao của nhôm dễ tiêu trong đất, đảm bảo sự phát triển bền vững ngành chè ở
nƣớc ta.
2.1.2 Mục tiêu cụ thể
- Phân lập đƣợc các chủng nấm mốc có khả năng chịu axit, kháng và hấp
thụ nhôm từ đất trồng chè vùng Lạc Thủy, Hịa Bình
- Đánh giá đƣợc khả năng hấp thụ nhơm trong đất của các chủng nấm mốc
đƣợc phân lập.
2.2. Đối tƣợng nghiên cứu
Các chủng nấm mốc có khả năng chịu axit và hấp thụ nhôm phân lập
đƣợc từ đất trông chè vùng Lạc Thủy, Hịa Bình.
2.3. Nội dung nghiên cứu
- Xác định một số tính chất cơ bản của một số mẫu đất trồng chè ở địa bàn
huyện Lạc Thủy, Hịa Bình.
- Phân lập đƣợc các chủng nấm mốc có khả năng chịu axit và hấp thụ nhôm
cao từ đất trồng chè vùng Lạc Thủy, Hịa Bình.
- Tuyển chọn các chủng nấm mốc có khả năng chịu axit, hấp thụ nhơm cao
từ đất trồng chè vùng Lạc Thủy, Hịa Bình.
- Định danh các chủng nấm mốc đã tuyển chọn.
- Nghiên cứu khả năng hấp thụ nhôm của các chủng nấm mốc tuyển chọn
đƣợc.

2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.4.1. Phương pháp thu thập tài liệu
Các thông tin dùng cho luận văn đƣợc thu thập từ các nguồn sau:
- Các thông tin về địa hình, điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, thực trạng đất
trồng chè… đƣợc thu thập tại thôn sỏi, Lạc Thủy, Hịa Bình.
17


- Các thông tin nhƣ khả năng chịu axit và hấp thụ nhôm của các chủng
VSV đƣợc thu thập qua các bài báo khoa học, internet…
2.4.2. Phương phát thu mẫu và xử lý mẫu
- Địa điểm thu mẫu: các mẫu đất đƣợc thu tại một số vƣờn trồng chè thôn
Sỏi, xã Phú Thành, Lạc Thủy, Hịa Bình.
Bảng 1: Bảng kí hiệu mẫu đất
Stt

Ký hiệu mẫu đất Đặc điểm chi tiết mẫu đất
Loại đất đƣợc thu thập từ vùng đất trồng chè đã

1

MĐ1

đƣợc canh tác 20 năm tại thôn sỏi, Lạc Thủy, Hịa
Bình.

2

MĐ2

Loại đất đƣợc thu từ vùng đất trồng chè đã canh
tác đƣợc 3 năm tại thôn sỏi, Lạc Thủy, Hịa Bình.
Loại đất đƣợc thu thập từ vùng đất trồng chè đã

3

MĐ3

canh tác đƣợc trên 10 năm tại thôn sỏi, Lạc Thủy,
Hịa Bình.

- Phƣơng pháp thu thập mẫu: Lấy mẫu theo phƣơng pháp lấy mẫu hỗn hợp.
Mẫu đất đƣợc lấy ở tầng mặt từ 0 - 20 cm (Mẫu đất đƣợc lấy theo TCVN 5297:
1995). Các mẫu đất đƣợc lấy trên vùng đất đại diện theo quy tắc đƣờng thẳng
góc hoặc đƣờng dích dắc nh m phân bố đều các vị trí các mẫu đất trên vùng đất.
Tránh lấy mẫu đất nơng hóa ở các vị trí đặc biệt nhƣ tập trung phân gia súc,
phân vô cơ, vôi…. và những vị trí gần bờ. Mật độ mẫu đất hỗn hợp phụ thuộc
vào địa hình, đặc điểm đất đai, đặc điểm cây trồng và yêu cầu nghiên cứu. Mỗi
mất đất hỗn hợp gồm 10 mẫu đất riêng biệt trộn đều với nhau cho đến khi mẫu
cuối cùng đạt khối lƣợng khoảng 1kg/mẫu.
- Phƣơng pháp xử lý và bảo quản mẫu: Mẫu đất sau khi thu về đƣợc rây
qua rây 2 mm để loại bỏ sỏi, đá, xỉ và các tạp chất sau đó bảo quản trong túi
plastic. Bọc kín, dán nhán và bảo quản ở 4°C.
2.4.3. Phương pháp xác định một số tính chất đất
Sử dụng các phƣơng pháp phân tích phổ dụng trong phịng thí nghiệm để
xác định các chỉ tiêu sau:
18