NGHIÊN CỨU TUYỂN CHỌN CHỦNG VI KHUẨN QUANG DƯỠNG TỪ VÙNG VEN BIỂN THỪA THIÊN HUẾ ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC AO NUÔI THUỶ SẢN

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.4 MB, 19 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

THUYẾT MINH ĐỀ TÀI

KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐẠI HỌC HUẾ

1. TÊN ĐỀ TÀI

Nghiên cứu tuyển chọn chủng vi khuẩn quang dưỡng từ vùng ven biển Thừa Thiên Huế để xử lý nước ao nuôi thuỷ sản

2. MÃ SỐ

3. LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU

Tự nhiên X Xã hội Nơng nghiệp Kỹ thuật &

4. LOẠI HÌNH NGHIÊN CỨU

6. CƠ QUAN CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI

Tên cơ quan: TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

Họ tên thủ trưởng CQ chủ trì đề tài: PGS. TS. Võ Thanh Tùng Địa chỉ: 77 Nguyễn Huệ, Thành phố Huế

Điện thoại: 0234 3823290 Fax: 0234 3824901 E-mail:

7. CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI

Họ và tên: Trương Quý Tùng

Năm sinh: Chức danh, học vị: TS- GVC Địa chỉ: 1/35 Chu Văn An, TP. Huế

Điện thoại: 0918913368 E-mail: ,

8. NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA ĐỀ TÀI

TT Họ và tên Đơn vị công tác, lĩnh vực Kỹ thuật Môi trường

Xây dựng thuyết minh, Thiết kế thí nghiệm, Phân tích số liệu, viết báo cáo, bài báo 2 Lê Văn Tuấn Khoa Mơi trường, trường

ĐHKH, ĐHH-Hóa học, Kỹ thuật Môi trường

Xây dựng thuyết minh,

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

số liệu, viết báo cáo, bài

Tên đơn vị trong và ngoài nước Nội dung nghiên cứu phối hợp Họ và tên người đại diện

10. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI

10.1. Trên thế giới (phân tích, đánh giá tình hình nghiên cứu liên quan đến đề tài trên thế giới, liệt kê các tài liệu đã được trích dẫn khi tổng quan)

Ni trồng thuỷ sản

Ni trồng thủy sản đã đóng góp đáng kể vào thu nhập quốc dân ở nhiều quốc gia (Roslina, 2018). Ngành nuôi trồng thủy sản chiếm một tỷ trọng đáng kể trong tổng GDP. Phần lớn cung cấp cho nhu cầu địa phương các mặt hàng thủy sản và xuất khẩu các mặt hàng có giá trị (FAO, 2016). Ngành ni trồng thủy sản phụ thuộc rất nhiều vào nguồn nước làm nguyên liệu sản xuất chính. Ni trồng thủy sản phát triển kéo theo lượng nước tiêu thụ càng nhiều và tạo ra một lượng lớn nước thải. Nước thải từ nuôi trồng thủy sản có đặc điểm là nồng độ cao với các thông số chất lượng nước như nhu cầu oxy sinh học (BOD), nhu cầu oxy hóa học (COD), protein, nitơ (N) và phốt pho (P) (Huang và cộng sự, 2018 ). Trong nuôi thâm canh thủy sản, lượng thức ăn dư thừa và chất hữu cơ thải ra môi trường là rất lớn. Các hợp chất hữu cơ này kích thích sự phát triển của vi sinh vật, gây ô nhiễm ao nuôi, làm mất cân bằng hệ sinh thái (Arulampalam et al., 1998). Mặt khác, trong q trình phân hủy khơng triệt để, các hợp chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khí sản sinh ra các chất độc như sulfide, ammonia, methane… làm giảm chất lượng nước, tăng stress và tăng khả năng nhiễm bệnh, tơm cá cịi cọc, tỉ lệ chết tăng cao (Rengpiral et al., 1998).

Trong các nổ lực tìm kiếm chế phẩm sinh học để góp phần xử lý môi trường ao nuôi thủy sản, vi khuẩn quang dưỡng (phototrophic bacteria) là nhóm sinh vật đầy hứa hẹn.

Vi khuẩn quang dưỡng màu tím (Purple Phototrophic Bacteria - PPB)

Vi khuẩn quang dưỡng (PB) là nhóm vi sinh vật tiền nhân quang dưỡng đa dạng và được chia

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

thành hai nhóm: vi khuẩn quang dưỡng thiếu oxy và vi khuẩn quang dưỡng oxy (Willey và cộng sự, 2008). Vi khuẩn quang dưỡng thiếu oxy (yếm khí hay kị khí, anoxygenic) được chia thành hai nhóm là vi khuẩn quang dưỡng màu tím (Purple Phototrophic Bacteria – PPB) và vi khuẩn quang dưỡng màu xanh lá cây (Green Phototrophic Bacteria – GPB) (Imhoff và cộng sự, 2005). Những vi khuẩn này là Gram âm, với nhiều hình dạng tế bào khác nhau như hình cầu, hình que, hình trứng và hình xoắn ốc. Khuẩn lạc có nhiều màu sắc khác nhau như đỏ tía, nâu cam, nâu hoặc xanh lục. Hầu hết các vi khuẩn này đều sinh sản bằng cách phân đơi, tuy nhiên một số chi có sinh sản theo kiểu nảy chồi (Imhoff et al., 1984). Vi khuẩn quang dưỡng yếm khí có cách quang hợp khác với vi tảo xanh lam (vi khuẩn lam) và thực vật vì chúng sử dụng hydro sulfua (H2S) và các hợp chất lưu huỳnh khử hoặc các hợp chất hữu cơ như malate, acetate, pyruvate làm chất cho điện tử; do đó khơng tạo ra oxy trong q trình quang dưỡng (Thatoi và cộng sự, 2013). PPB bao gồm vi khuẩn lưu huỳnh màu tím (purple sulfur bacteria - PSB) và vi khuẩn không lưu huỳnh màu tím (purple non‑ sulfur bacteria – PNSB), thường tồn tại trong cùng môi trường. Trong số các loại vi khuẩn quang dưỡng, PNSB được tập trung nghiên cứu nhiều do có màu sắc tím điển hình, khả năng xử lý môi trường tốt, tiêu thụ hợp chất hữu cơ trong các điều kiện thiếu oxy. Sinh khối của chúng còn được sử dụng để sản xuất các họp chất có hoạt tính sinh học có giá trị như ubiquinine, các chất kháng sinh, enzyme và làm thức ăn trong chăn nuôi gia cầm và nuôi trồng thủy sản (Capson-Tojo et al., 2020).

Vi khuẩn khơng lưu huỳnh màu tím (Purple non-sulfur bacteria - PNSB)

Vi khuẩn khơng lưu huỳnh màu tím cũng được chia thành hai nhóm là α- Proteobacteria và β-Proteobacteria (Imhoff et al., 2005). Những vi khuẩn này phát triển trong điều kiện kỵ khí có ánh sáng được gọi là sinh trưởng quang dưỡng bằng cách sử dụng chất hữu cơ làm nguồn carbon và các phân tử khử như sulfua ở mức thấp, hydro và chất hữu cơ là chất cho điện tử của chúng. Tuy nhiên, chúng cũng có thể phát triển trong điều kiện hiếu khí hoặc vi hiếu khí-tối như sinh trưởng hóa học bằng cách sử dụng chất hữu cơ như rượu, axit béo làm chất cho điện tử và nguồn carbon. Một số thành viên trong nhóm vi khuẩn quang dưỡng này có thể sử dụng hydro sunfua hoặc thiosulfat làm chất cho điện tử trong quá trình quang tổng hợp nhưng không thể sử dụng lưu huỳnh làm chất cho điện tử và khơng thể tích lũy lưu huỳnh bên trong tế bào (Imhoff và cộng sự, 2005). PNSB có nhiều hình dạng tế bào như hình que, hình cầu hoặc hình xoắn ốc với các màu sắc khác nhau bao gồm màu nâu cam đến màu tím đỏ và chủ yếu chứa vi khuẩn chlorophyll-a và carotenoids làm sắc tố quang hợp (Kiriratnikom, 2006). Các thành viên

của nhóm này có thể kể đến là Rhodobacter, Rhodopseudomonas, Rhodospirillum,

Rhodomicrobium, Rhodopila, Rhodocyclus và Rubrivivax. Trong số các chi này, Rhodopseudomonas là chi phổ biến rộng rãi và được nhiều quan tâm nghiên cứu ứng dụng.

Ứng dụng của vi khuẩn quang dưỡng màu tím (PPB)

Sử dụng PPB để kiểm soát chất lượng nước và xử lý nước thải

PPB được sử dụng phổ biến trong xử lý nước thải do khả năng hấp thụ các chất hữu cơ, vô cơ, kim loại nặng … chuyển đổi thành sinh khối. Về mặt tự nhiên, chúng được tìm thấy phổ biến rộng rãi trong các môi trường sống ở nước giàu chất dinh dưỡng như nước thải của các nhà máy chế biến thủy sản hoặc các khu nuôi trồng thủy sản…. PPB là sinh vật hấp dẫn được sử dụng để duy trì chất lượng nước trong ni trồng thủy sản tơm, do vậy chúng thường tìm thấy trong các ao tôm (Azad et al., 2002) với mức độ cao của NH3, NO2- và NO3- độc hại đối với tôm. Trong môi trường nước nuôi tơm, chúng cần được kiểm sốt dưới mức chấp nhận được để khơng ảnh hưởng có hại đến tăng trưởng tơm. Ngồi việc sử dụng trực tiếp chế phẩm vi khuẩn quang hợp để làm sạch nước ao ni, chúng cịn được sử dụng kết hợp với các loại thủy sinh khác để loại bỏ P, N, COD, NH3, NO3- và NO2- từ nước thải nuôi tôm (Luo et al., 2012).

PPB cũng đã được biết đến với khả năng loại nitrite của nước thải chăn nuôi gia súc và COD từ nước thải hỗn hợp (Anpi et al., 2017; Stefania et al., 2017). Những nghiên cứu trước đây cũng

chỉ ra rằng những loài Rhodopseudomonas là ứng cử viên hứa hẹn để loại bỏ nitrite từ các loại

nước thải này với hiệu quả lên đến 99,75%.

Kim et al. (2004) đã nghiên cứu xử lý nước thải trong nước thải chăn nuôi lợn bằng

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

Rhodopseudomonas palustris. Các đặc tính của nước thải chăn nuôi lợn chứa 18.700 mg/l COD

và nồng độ chất dinh dưỡng (N và P) cao đã làm ô nhiễm nghiêm trọng cho các thủy vực. Hơn nữa, các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) góp phần tạo ra mùi hơi nặng trong q trình lưu

giữ và xử lý. Sử dụng Rhodopseudomonas palustris trong điều kiện ánh sáng kỵ khí trong 7

ngày làm giảm 50% COD, 58% phốt phát và loại bỏ mùi hôi khó chịu.

Lu và cs. (2011) đã sử dụng Rhodobacter sphaeroides để xử lý nước thải làm đậu nành dưới

điều kiện kị khí có ánh sáng có thể làm giảm 40% tổng ni tơ (TN) và 95% COD. Trong khi,

Madukasi et al. (2011) đã sử dụng Rhodobacter sphaeroides làm giảm 90% COD trong nước

thải.

Luo et al. (2012) đã nghiên cứu về việc sử dụng PPB để xử lý nước thải từ nuôi tôm. Bổ sung

sinh khối Rhodopseudomonas palustris ở các nồng độ khác nhau; 1.0x106

, 2.0x106, 4.0x106, 5.0 X106 và 8.0x106 CFU /ml vào nước thải trong 4 ngày. Kết quả cho thấy rằng ở nồng độ 4.0x106 và 8,0x106 CFU mL-1 tạo ra hiệu quả nhất trong việc giảm các chất dinh dưỡng: Tổng phốt phát (TP), Tổng ni tơ (TN) và COD, đặc biệt là ở nồng độ 4,0 x 106

CFU mL-1 giảm amoniac lên tới 65,3%.

Đối với nước thải mặn, việc loại bỏ sinh học các chất hữu cơ, nitơ, photpho thường gặp nhiều khó khăn, đặc biệt khi xử lý nước thải mặn giàu sulfat có thể gây ra tác động xấu đến các hoạt động sinh học, vận hành và vấn đề an tồn, do độc tính của H2S. Việc sử dụng PPB có hiệu quả khi thử nghiệm để xử lý nước thải sinh hoạt có độ mặn cao (NaCl). Điều này đã mở ra khả năng ứng dựng của PPB trong xử lý nước thải nuôi trồng thủy sản nước mặn (Hülsen et al., 2019).

Sử dụng PPB làm nguồn cho enzyme tiêu hóa

Oda et al. (2004) đã nghiên cứu trên Rubrivivax gelatinosus (KDDS1) đối với khả năng sinh

enzyme proteinase bằng cách thử nghiệm trong mơi trường malate glutamate (GM) có chứa 1% casein trong điều kiện ánh sáng iếm khí và đã chỉ ra rằng enzyme này là một loại proteinase thuộc nhóm serine với trọng lượng phân tử 32.5 kDa và hoạt động tốt nhất ở pH 9,6 ở 45○C.

Munjam et al. (2005) đã nghiên cứu trên 4 loài PNSB (Rhodopseudomonas palustris,

Rhodobacter sphaeroides, Rhodocyclus gelatinosus và Rhodocyclus tenuis) về khả năng sinh

lipase, Rhodocyclus gelatinosus và Rhodobacter sphaeroides là nguồn sinh lipase rất tốt, trong khi Rhodopseudomonas palustris và Rhodocyclus tenuis nghèo trong bài tiết lipase.

Rhodobacter capsulatus KU002 và Rhodopseudomonas acidophila KU001 được phân lập từ

nước thải công nghiệp chế biến da (Merugu et al., 2010). Cả 2 loài PNSB có thể tạo ra các enzyme sau: cellulase, hemicellulase, amylase, protease và lipase.

Sử dụng PPB làm protein đơn bào (single cell protein - SCP)

PPB đã được ứng dụng để xử lý nước thải, giúp loại bỏ đồng thời các chất hữu cơ, nitơ và phốt pho từ các loại nước thải khác nhau. Q trình loại bỏ khơng oxy hóa thơng qua đồng hóa sinh học cho phép chuyển các thành phần hòa tan (như COD hòa tan, NH4 +

-N và PO43 - P) thành sinh khối PPB dạng rắn có thể được thu hồi. Sinh khối PPB được đặc trưng bởi hàm lượng protein thô (Crucial Protein) cao vào khoảng 60% trọng lượng khô (DW), và chứa các hàm lượng khác nhau của carotenoid, BChls, vitamin và polyhydroxyalkanoat (PHAs). Điều này làm cho sinh khối của PPB và các thành phần của nó trở thành các sản phẩm tiềm năng: nguồn SCP có thể sử dụng như chất phụ gia thức ăn chăn nuôi và thành phần khối lượng lớn trong nuôi trồng thủy sản (Hülsen et al., 2022).

Getha et al. (1998) đã sử dụng Rhodopseudomonas palustris làm thức ăn bổ sung cho tơm.

Thành phần hóa học của tế bào cho thấy protein cao lên tới 53%. Nó đã được chọn để thử nghiệm với ấu trùng tôm và kết quả thử nghiệm cho thấy ấu trùng tơm có tỷ lệ sống sót trong khoảng 42-53% và kích thích tăng trưởng lên tới 78-88%.

Shapawi et al. (2012) đã ứng dụng Rhodovulum sp. như là một nguồn protein trong nuôi cá

(Lates Calcarifer) bằng cách trộn tế bào khô của sinh khối vi khuẩn vào thức ăn biển công thức

thương mại. Cá được nuôi bằng 0,3% Rhodovulum sp. có thể cải thiện sự tăng trưởng, tỷ lệ

sống và chuyển đổi thức ăn tốt hơn so với cá được ni bằng thức ăn kiểm sốt. Vào cuối thí

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

nghiệm, tăng cân và tốc độ tăng trưởng (FCR) cụ thể của cá trong các nhóm điều trị cao hơn nhóm đối chứng. Thức ăn tơm hiệu quả nhất được tìm thấy ở cá được cho ăn sinh khối vi khuẩn 0,3% cho thấy FCR là 1,95 và 86,7% tỷ lệ sống.

Delamare-Deboutteville và cs (2019) cũng đã chứng minh rằng PPB có thể thay thế bột cá trong chế độ ăn của cá Vượt.

Tài liệu tham khảo

1. Anpi Y, Guangming Z, GuangY, Hangyao W, Fan M, Hong CW and Meng P, (2017)

Denitrification of aging biogas slurry from livestock farm by photosynthetic bacteria.

Bioresource Technology, 232: 408–411.

2. Arulampalam P., Yusoff FM., Shariff M., Law AT., Srinivasa Rao PS. (1998) Water quality and

bacterial populations in a tropical marine cage culture farm. Aquaculture Research, 29:

617-624.

3. Azad, S.A. (2002) Phototrophic bacteria as feed supplement for rearing Penaeus monodon

larvae. Journal of the World Aquaculture Society 33(2): 158-168.

4. Capson-Tojo, G., Batstone, D.J., Grassino, M., Vlaeminck, S.E., Puyol, D., Verstraete, W.,

Kleerebezem, R., Oehmen, A., Ghimire, A., Pikaar, I., Lema, J.M., Hülsen, T., (2020) Purple

phototrophic bacteria for resource recovery: challenges and opportunities. Biotechnol. Adv.

43, 107567.

5. Delamare-Deboutteville J. Batstone D.J., Stegman S., Salini M., Tabrett S., Smullen R., Barnes

A.C., Hülsen T. (2019) Mixed culture purple phototrophic bacteria is an effective fishmeal

replacement in aquaculture. Water Research X 4(6): 100031.

6. FAO (2016). The state of world fisheries and aquaculture. Contributing to food security and

nutrition for all. Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome, 2016.

7. Getha, K., Chong, V.C. and Vikineswary, S. (1998) Potential use of the phototrophic bacterium,

Rhodopseudomonas palustris, as an aquaculture feed. Asian Fisheries Science, 10: 223-232.

8. Huang, L., Li, M., Ngo, H.H., Guo, W., Xu, W., Du, B., Wei, Q., Wei, D. (2018) Spectroscopic

343 characteristics of dissolved organic matter from aquaculture wastewater and its interaction mechanism to chlorinated phenol compound. J. Mol. Liq. 263: 422–427.

9. Hülsen T., Barnes A. C., Batstone D.J. and Tojo G. C. (2022) Creating value from purple

phototrophic bacteria via single-cell protein production. Current Opinion in Biotechnology,

76:102726.

10. HülsenT., Damien K., J. Batstone (2019) Saline wastewater treatment with purple phototrophic

bacteria. Water Research, 160: 259-267.

11. Imhoff, J. F., Truper, H. G. and Pfennig, N. (1984) Rearrangment of the species and genera of

phototrophic purple nonsulfur bacteria. International Journal of Systematic Bacteriology, 34(3):

340-343.

12. Imhoff, J.F., Hiralshi, A. and Suling, J. (2005) Anoxygenic phototrophic purple bacteria. In

Bergey’s manual of systematic bacteriology. (2 nd ed). Springer, USA:119-132.

13. Kim, M.K., Choi, K.M., Yin, C.R., Lee, K.Y., Im, W.T., Lim, J.H. and Lee, S.T. (2004)

Odorous swine wastewater treatment by purple non-sulfur bacteria, Rhodopseudomonas palustris, isolated from eutrophicated ponds. Biotechnology Letters, 26: 819-822.

14. Kiriratnikom, S. (2006) Evaluation of possible application of photosynthetic bacteria in black

tiger shrimp (Penaeus monodon). Ph. D. Prince of Songkla University.

15. Lu, H, Zhang, G., Wan, T and Lu, Y. (2011) Influences of light and oxygen conditions on

photosynthesis bacteria macromolecule degradation: Different metabolic pathways.

Bioresource Technology, 102: 9503-9508.

16. Luo, W., Deng, X., Zeng, W. and Zheng, D. (2012) Treatment of wastewater from shrimp farms

using a combination of fish, photosynthetic bacteria, and vegetation. Desalination and Water

Treatment, 47: 221-227.

17. Madukasi, E.I., Chunhua, H. and Zhang, G. (2011) Isolation and application of a wild strain

photosynthetic bacterium to environment waste management. International Journal of

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

Environmental Science and Technology, 8(3): 513- 522.

18. Merugu, R.C., Girisham, S. and Reddy, S.M. (2010) Extracellular enzyme of two Anoxygenic

phototrophic bacteria isolated from leather industry effluents. The Bio-Chemistry: An Indian

Journal, 4(2): 86-88.

19. Munjam, S., Girisham, S. and Reddy, S. M. (2005) Production of lipases by four anoxygenic

purple non-sulfur phototrophic bacteria. Hindustan Antibiotics Bulletin, 47-48: 32-35.

20. Oda, K., Tanskul, S., Oyama, H. and Noparatnaraporn, N. (2004) Purification and

Characterization of alkaline serine proteinase from photosynthetic bacterium, Rubrivivax gelatinosus KDDS1. Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry, 63(3): 650-655.

21. Rengpiral S., Phianphak W., Piyatiratitivorakul S., Menasveta P. (1998) Effects of Probiotic

bacterium on Black tiger shrimp penaeus monodon survival and growth. Aquaculture, 167:

301-313.

22. Roslina, K., (2018) Contribution of brackish and freshwater aquaculture to livelihood of

small-scale rural aquaculture farmers in Kedah, Malaysia. Pertanika J. Soc. Sci. Humanit,

26(3):1301-1321.

23. Shapawi, R., Ting, T.E. and Al-azad, S. (2012) Inclusion of purple non-sulfur bacteria biomass

in formulated feed to promote growth, feed conversion ratio and survival of asian seabass Lates calcarifer juveniles. Journal of Fisheries and Aquatic Science, 7 (6): 475-480.

24. Stefania C, Saverio G, Irene R, Simone P, Paolo P and Elena T, (2017) Potential of

Rhodobacter capsulatus grown in anaerobic-light or aerobic-dark conditions as bioremediation agent for biological wastewater treatments. Water, 9(2): 108.

25. Teh E (2012) Fisheries in Malaysia: Can resources match demand? Sea Views, vol 10/2012.

MIMA, Kuala Lumpur (2019).

26. Thatoi, H., Behera, B., Mishra, R. and Dutta, S. (2013) Biodiversity and biotechnological

potential of microorganisms from mangrove ecosystems. Annals of Microbiology, 63(1): 1-19.

27. Willey, J.M. Sherwood, L.M. and Woolverton, C.J. (2008) Bacteria: the deinococci and

nonproteobacteria gram negative. Prescott, Harley, and Klein’s Microbiology, (7th ed):

465-486.

28. Yenpoeng T. (2017) Fisheries Country Profile: Thailand, Southeast Asian Fisheries

Development Center (SEAFDEC): Bangkok, Thailand. Available online: (accessed on 16 June 2021).

10.2. Trong nước (phân tích, đánh giá tình hình nghiên cứu liên quan đến đề tài trong nước, liệt kê các tài liệu đã được trích dẫn khi tổng quan)

Nghiên cứu về PPB ở nước ta đã được bắt đầu nghiên cứu từ những năm 1990 do nhóm nghiên cứu của Viện Công nghệ sinh học, Viện HLKHCNVN) thực hiện với nhiều mục đích ứng dụng (Đỗ Tố Uyên et al., 2003). Nhóm cũng đã tiếp tục nghiên cứu ứng dụng các chủng PPB này vào nhiều lĩnh vực trong đó có cả ni trồng thủy sản. Với mục tiêu làm thức ăn tươi sống trong nuôi trồng thủy sản: 4 chủng PPB có hàm lượng protein tổng số và thành phần các amino acid khá cao, đặc biệt một số amino acid không thay thế đã được xác định. Sử dụng sinh khối của chúng làm thức ăn tươi sống đã làm gia tăng mức độ sống sót của ấu trùng và ngao, hàu, tu hài giống. Còn với mục tiêu làm chế phẩm xử lý trong ao nuôi, 3 chủng có khả năng xử lý sulfur và hữu cơ cao đã được chọn lọc để đưa vào ứng dụng xử lý nước và đáy ao nuôi cá tra, cá rô phi đơn tính cho hiệu quả cao (Đỗ Thị Tố Uyên và cs, 2015). Hoàng Thị Yến và cs. (2019) đã xác định đặc điểm của một chủng PNSB (tên là HPB.6) được phân lập từ ven biển Hải Phịng có khả năng sản xuất axit béo khơng bão hịa (omega 6, 7, 9). Kết quả nghiên cứu hình thái cho thấy các tế bào HPB.6 được quan sát có dạng hình que hình trứng, khơng di động, nhuộm Gram âm. Đường kính của vi khuẩn đơn lẻ khoảng 0,8 - 1,0 μm. Các tế bào phân chia bằng cách phân hạch nhị phân và có vi khuẩn chlorophyll-a (Bchla). Đặc điểm sinh lý chỉ ra

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

rằng vi khuẩn này phát triển tốt trên môi trường giàu carbon và nguồn nitơ, nồng độ muối từ 1,5 - 6,0% (tối ưu 3%), pH từ 5,0 đến 8,0 (tối ưu ở pH 6,5) và đặc biệt có thể chịu được Na2S ở 0,4 - 5,2 mM. Dựa trên các đặc tính hình thái, sinh lý và phân tích 16S rRNA, HPB.6 được xác

định là thuộc loài Rhodovulum sulfidophilum và mở ra khả năng sử dụng chủng này để sản xuất

sinh khối và axit béo quan trọng (omega 6, 7, 9).

Năm 2021, Đỗ Thị Liên và cộng sự đã tiến hành nghiên cứu tạo chế phẩm từ PPB xử lý ô nhiễm ao hồ nuôi trồng thủy sản. Kết quả đề tài đã bước đầu tạo được chế phẩm dạng lỏng sệt có khả năng xử lý sulfide trong ao ni tôm từ PNSB.

Ngo Duc Duy et al. (2022) đã phân lập và xác định loài Rhodobacter sphaeroides và

Rhodobacter johrii từ đất rừng ngập mặn ở Đơng nam Việt Nam có khả năng hấp thu muối sử

dụng phương pháp phân tử. Kết quả nghiên cứu này cho thấy tiềm năng ứng dụng các chủng PSB này trong việc xử lý mặn cho đất trồng.

Trần Việt Quyền et al. (2022) đã phân lập được 4 chủng PNSB từ mẫu nước và bùn ao nuôi tôm ở Kiên Lương, tỉnh Kiên Giang có khả năng xử lý lưu huỳnh tốt.

Nguyễn Ngọc Phước và cs. (2021) đã phân lập được 8 chủng PPB từ ao nuôi tôm thẻ chân trắng và một số địa điểm tại tỉnh Thừa Thiên Huế. Tuy nhiên, các chủng phân lập được đều khơng có màu tím điển hình.

Các nghiên cứu phân lập nguồn PPB ở trong nước và cả ở Thừa Thiên Huế vẫn còn rất hạn chế. Những nghiên cứu hơn nữa để tìm kiếm các nguồn vi sinh bản địa là rất cần thiết, làm phong phú và tăng cường hiệu quả cho mục đích xử lý mơi trường cũng như các mục đích ứng dụng khác.

Tài liệu tham khảo

1. Duy ND, Dao DTH, Dung NH, Nhung VTT, Vu PA, Loan LQ, Diep HT, Luu PT and Khanh

HQ, (2022) Isolation and characterization of novel Rhodobacter spp. with the sodium removal

ability from mangrove forest sediment in Southeast Vietnam. Asian J. Agric. Biol.: 202012575.

DOI:

2. Đỗ Thị Liên, Nguyễn Thị Diệu Phương, Nguyễn Thị Biên Thùy, Đỗ Thị Tố Uyên, Đinh Duy

Khang (2014) Ảnh hưởng của chế phẩm vi khuẩn tía quang hợp đến chất lượng môi trường ao

nuôi cá rô phi thâm canh. Tạp chí Khoa học và Phát triển, 12(3): 379-383.

3. Nguyễn Ngọc Phước, Nguyễn Nam Quang, Nguyễn Đức Quỳnh Anh (2021) Phân lập vi khuẩn

tía quang hợp từ bùn đáy ao nuôi tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei, Boone, 1931) tại

tỉnh Thừa Thiên Huế. Tạp chí Nơng nghiệp và Phát triển nông thôn, Kỳ 2- 6/2021.

4. Trần Việt Quyền, Trần Hoàng Khang, Trần Văn Bé (2022) Phân lập, tuyển chọn và định danh

vi khuẩn tía khơng lưu huỳnh, thủ nghiệm khả năng xử lý sulfide trong nước ao nuôi tôm tại huyện Kiên Lương, tỉnh Kiên Giang. Tạp chí Cơng Thương - Các kết quả nghiên cứu khoa học

và ứng dụng công nghệ, Số 10, tháng 5 năm 2022.

5. Đỗ Thị Tố Uyên, Văn Thị Như Ngọc, Trần Văn Nhị, (2003) Xử lý và tái sử dụng nước thải chế

biến tinh bột gạo bằng vi khuẩn quang hợp, Báo cáo Hội nghị CNSH toàn quốc 12/2004:

416-420.

6. Đỗ Thị Tố Uyên, Đỗ Thị Liên, Lê Thị Nhi Cơng. Hồng Thị Yến, Nguyễn Thị Diệu Phương

(2015) Ứng dụng vi khuẩn tía quang hợp trong ni trồng thủy sản ở Việt Nam. Tạp chí Nghề

cá sơng Cửu Long, 8/2015.

1. Hoang Thi Yen, Tran Thị Thu Quynh, Chu Hoang Ha, Do Thi Tuyen, Dang Tat Thanh, Dinh

Thi Thu Hang (2019), Identification and characterization of a purple nonsulfur bacterium

isolated from coastal area of Hai phong producing unsaturated fatty acid (omega 6, 7, 9).

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

Vietnam Journal of Science and Technology, 57 (6): 665-676.

10.3. Danh mục các cơng trình đã công bố thuộc lĩnh vực của đề tài của chủ nhiệm và các thành viên tham gia đề tài (định dạng kiểu APA: “Họ tên tác giả (năm). Tên cơng trình. Thơng tin xuất bản)

1. Lien, N. T. T., Nhan, L. T. T., Quang, H. N., Nguyen, P. T. T., Phuong, T. T. B., Loc, D. T. T.,

Tuan, L. V., & Quang, H. T (2022) The plant growth promotor auxin (IAA) production ability

in Arthrospira massartii – ARH strain isolated from Vietnam and its potential applications.

Plant cell Biotechnology and Molecular Biology, 23(1-2), 101-110.

2. Viet Hoang Nguyen, Van Tuan Le, Thi Ha Nguyen, Xuan Hai Nguyen, Viet Anh Nguyen,

Hidenori Harada, Mitsuharu Terashima, Hidenari Yasui (2021) A Novel Method to Determine

Blower Capacity of Wastewater Treatment Plants for Dry and Wet Weather Conditions. Journal

of Water and Environment Technology (1348-2165), 19(4), 212-229.

3. Windra Prayoga, Masateru Nishiyama, Susan Praise, Dung Viet Pham, Hieu Van Duong, Lieu

Khac Pham, Loc Thi Thanh Dang, and Toru Watanabe (2021) Tracking Fecal Bacterial

Dispersion from Municipal Wastewater to Peri-Urban Farms during Monsoon Rains in Hue City, Vietnam. International Journal of Environmental Research and Public Health, 18, 9580.

4. Thi Thuy Duong, Thi Thu Lien Nguyen, Thi Hai Van Dinh, Thi Quynh Hoang, Thi Nguyet

Vu, Thi Oanh Doan, Thi Mai Anh Dang, Thi Phuong Quynh Le, Dang Thuan Tran, Van Nhan Le, Quang Trung Nguyen, Phuong Thu Le, Trung Kien Nguyen, Thi Dau Pham, Ha Manh Bui

(2021) Auxin production of the filamentous cyanobacterial Planktothricoides strain isolated

from a polluted river in Vietnam. Chemosphere, 284 SCI-E (Q1), IF: 7,08

5. Đặng Thị Thanh Lộc, Lê Văn Tuấn (2020). Nghiên cứu khả năng bất hoạt Escherichia coli

trong nước bằng tia cực tím với sự hỗ trợ của thiết bị tạo màng chất lỏng. Tạp chí Khoa học -

Đại học Huế

6. Dang Thi Thanh Loc, Le Van Tuan, Hidenori Harada, Duong Van Hieu, Pham Khac Lieu,

Duong Thanh Chung (2020). Enhancement of water disinfection efficiency using UV radiation

with the aid of a liquid-film-forming device. Vietnam Journal of Science and Technology.

7. Đoàn Thị Oanh, Dương Thị Thuỷ, Nguyễn Thị Thu Liên, Đặng Mai Anh, Hoàng Thị Quỳnh,

Hoàng Minh Thắng, Vũ Thị Nguyệt, Lê Thị Phương Quỳnh (2020). Phân lập và sàng lọc một

số chủng vi khuẩn lam có khả năng sinh tổng hợp chất điều hồ sinh trưởng. Tạp chí Cơng nghệ

sinh học 18 (3): 1-9.

8. Le Van Tuan, Dang Thi Thanh Loc, T.T.T. Linh, Te Minh Son, Truong Quy Tung, H.

Yasui, S. Fujii (2020). Performance of ultrasonic wave and H2O2 as an advanced oxidation process in pre-treatment of landfill leachate using aerated biofilter. Vietnam Journal of Science

and Technology 58 (5A) 1-9

9. Ngô Thị Bảo Ch u, Nguyễn Đức Tuấn, Phan Thanh Diễm (2020). Phân lập và tuyển chọn

chủng nấm mốc có hoạt tính pectinase mạnh. Tạp chí Khoa học và cơng nghệ, trường ĐHKH,

ĐH Huế, Tập 15, số 2, trang 75 - 84

10. Phạm Thị Ngọc Lan, Ngô Thị Bảo Ch u, Ngô Thị Minh Thu (2020). Phân lập, tuyển chọn vi

khuẩn có khả năng phân giải pectin từ vỏ một số loại trái cây. Tạp chí Khoa học và công nghệ,

trường ĐHKH, ĐH Huế, Tập 17, số 2, 2020, ISSN 2354 – 0842, trang 88 – 91.

11. Phạm Thị Ngọc Lan, Ngô Thị Bảo Ch u, Lê Thị Thùy Linh (2020). Phân lập và tuyển chọn

chủng nấm sợi h a tan phosphate vô cơ từ đất chuyên canh rau ở thành phố Pleiku, tỉnh Gia Lai. Tạp chí Khoa học và cơng nghệ, trường ĐHKH, ĐH Huế, Tập 16, số 2, 2020, ISSN 2354 –

0842, trang 145 – 154.

12. Ryuichi Watanabe, Hidenori Harada, Hidenari Yasui, Tuan Van Le, Shigeo Fujii (2019).

Exfiltration and infiltration effect on sewage flow and quality: a case study of Hue, Vietnam.

Environmental Technology, 42(11), 1747-1757.

13. Viet Hoang Nguyen, Hidenori Harada, Van Tuan Le, Thi Ha Nguyen, Xuan Hai Nguyen,

Mitsuharu Terashima, Hidenari Yasui (2019). Dynamic Estimation of Hourly Fluctuation of

Influent Biodegradable Carbonaceous and Nitrogenous Materials Using Activated Sludge

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

System. Journal of Water and Environment Technology, 17(1), 40-53.

14. Dang Thi Thanh Loc, Le Van Tuan, Hidenori Harada (2018). Phosphate removal from

aqueous solution by using modified sludge from water treatment plant. Vietnam Journal of

Science and Technology.

15. Nguyễn Thị Thu Liên, Nguyễn Hồng Sơn Hoàng Tấn Quảng, Lê Thị Tuyết Nhân (2018). Phân

lập và tuyển chọn một số chủng tảo silic Skeletonema costatum từ vùng biển Thừa Thiên Huế để làm thức ăn ni trồng thuỷ sản. Tạp chí Đại học Huế, 3B, 127: 97-108.

16. Nguyen D.Q. Chanh, H. Yasui, M. Terashima, H.T. Nguyen, L.V. Chieu, Le Van Tuan (2017).

Estimation of biodegradable material concentrations in thes sewage using IWA activated sludge model. Journal of Science and Technology, 55(4C), 284-290.

17. Nguyen Duc Huy, Nguyen Thi Thanh Tien , Le Thi Huyen, Hoang Tan Quang, Truong Quy

Tung, Nguyen Ngoc Luong, Seung-Moon Park (2017). Screening and Production of

Manganese Peroxidase from Fusarium sp. on Residue Materials. Mycobiology, 45(1):52-56

18. T. Imai, Thanh-Loc Thi Dang (2017). Escherichia coli Inactivation Using Pressurized Carbon

Dioxide as an Innovative Method for Water Disinfection. Amidou Samie. Escherichia coli - Recent Advances on Physiology, Pathogenesis and Biotechnological Applications, ISBN 978-953-51-3329-2. InTech, Croatia.

19. Le Van Tuan, H. X. Toan, N. T. T. Nguyen, Dang T. Thanh Loc (2016). Performance of

and Technology, 54(2A) 149-155.

20. Lê Văn Tuấn, Trương Quý Tùng, Đặng Thị Thanh Lộc, N. T.T. Nguyên, L. T.H. Giang

(2016). Nghiên cứu xử lý nước thải chứa hợp chất hữu cơ khó phân hủy sinh học bằng bùn hoạt

21. Lê Văn Tuấn, Trương Quý Tùng, L. T.H. Giang, H.T.T. Thủy, Đặng Thị Thanh Lộc (2016).

refractory organic compounds. Tạp chí Khoa học Đại học Huế.

11. SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Trong tự nhiên, vi khuẩn quang dưỡng màu tím (PPB) là nhóm tham gia đáng kể vào chu trình carbon thiếu oxy, đối tượng chính của q trình cố định CO2 thơng qua quang dưỡng, nhờ đó đóng vai trị tiêu thụ chất hữu cơ. PPB cũng được coi là vi khuẩn có lợi vì tế bào của chúng có hàm lượng protein cao, chúng tạo ra các axit amin thiết yếu và chứa hàm lượng cao vitamin B12, ubiquinone và carotenoid (Shapawi và cộng sự, 2012, Kornochalert và cộng sự, 2014), vì vậy chúng có tiềm năng lớn để sử dụng làm chế phẩm sinh học trong nuôi trồng thủy sản (Shapawi và cộng sự, 2012). Thông thường, PPB tồn tại trong mơi trường sống thiếu khí được chiếu sáng trong tự nhiên như trong trầm tích thủy sinh, sơng hồ nước ngọt và hệ thống xử lý nước thải bao gồm cả ao nuôi tôm (Panwichian và cộng sự, 2010). Tuy nhiên, rất ít cơng trình được cơng bố về sự đa dạng của PPB; do đó cần nghiên cứu sự đa dạng của chúng trong các ao ni tơm để có được kiến thức có thể hữu ích cho việc tìm cách sử dụng chúng trong q trình ni trồng thủy sản. Vùng ven biển Thừa Thiên Huế rất đa dạng về hệ sinh thái ven bờ bao gồm hệ thống đầm phá và rừng ngập mặn, là nguồn tiềm năng của các chủng vi sinh vật tự nhiên. Nghiên cứu phân lập tuyển chọn các chủng PSB từ hệ sinh thái này sẽ góp phần phát hiện, bảo tồn và khai thác nguồn tài nguyên vi sinh vật bản địa có giá trị này, đặc biệt trong lĩnh vực xử lý chất thải nuôi trồng thuỷ sản và tận dụng sinh khối vi sinh vật.

12. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

12.1. Mục tiêu tổng thể

Phân lập và chọn lọc được một số chủng vi khuẩn quang dưỡng màu tím thuộc chi

Rhodopseudomonas có khả năng loại chất hữu cơ, dinh dưỡng (N và P) và tạo sinh khối lớn

trong môi trường nước nuôi trồng thủy sản.

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

12.2. Các mục tiêu cụ thể

• Tập trung phân lập chủng Rhodopseudomonas ở một số điểm ven biển Thừa Thiên Huế; • Tuyển chọn chủng Rhodopseudomonas có khả năng xử lý tốt các chất thải hữu cơ, dinh dưỡng

trong môi trường nước và sinh trưởng tốt trong điều kiện ni nhân tạo ở phịng thí nghiệm.

• Thử nghiệm sử dụng được sinh khối vi khuẩn Rhodopseudomonas để xử lý nước thải nuôi thuỷ

sản ở qui mơ phịng thí nghiệm.

13. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

13.1. Đối tượng nghiên cứu

Các chủng vi khuẩn quang dưỡng thuộc chi Rhodopseudomonas phân lập được từ các mẫu

bùn, mẫu nước thu tại các ao nuôi thủy sản và vùng ngập nước ven biển vùng Thừa Thiên Huế.

13.2. Phạm vi nghiên cứu

Mẫu bùn và nước được thu từ các vùng ven biển tỉnh Thừa Thiên Huế. Các thử nghiệm được tiến hành ở phạm vi phịng thí nghiệm.

Thời gian nghiên cứu từ tháng 01 năm 2023 đến tháng 12 năm 2024.

14. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

1. Ph n lập các chủng vi khuẩn quang dưỡng từ mơi trường ven biển tỉnh Thừa Thiên Huế

• Đánh giá tốc độ sinh trưởng và sinh khối thu hồi được khi nuôi trong môi trường nước thải ni thủy sản.

• Đánh giá hiệu quả xử lý chất hữu cơ của chủng PPB chọn lọc khi nuôi trong môi trường nước thải nuôi thủy sản,

• Đánh giá hiệu quả xử lý chất chất dinh dưỡng của chủng PPB chọn lọc khi nuôi trong mơi trường nước thải ni thủy sản,

• Thử nghiệm ứng dụng chủng vi khuẩn quang hợp được chọn lọc trong xử lý nước ao

nuôi thuỷ sản

• Xác định khả năng xử lý chất hữu cơ (COD, BOD5) của các chủng chọn lọc; • Xác định khả năng xử lý chất dinh dưỡng (TAN, PO43-) của các chủng chọn lọc;

• Sàng lọc chủng PPB có khả năng xử lý chất hữu cơ cao (COD, BOD5), chất dinh dưỡng (TAN, PO43-) và sinh trưởng tốt (OD, VSS)

• Xác định điều kiện tự nhiên vùng thu mẫu;

• Phân lập, làm giàu các chủng vi khuẩn quang dưỡng từ các mẫu nước, bùn tự nhiên thu thập, tạo các ni cấy sạch;

• Xác định đặc điểm hình thái và sinh trưởng của các chủng vi khuẩn quang hợp từ các nuôi cấy vừa phân lập được;

• Chọn lọc 3-5 ni cấy có đặc điểm của chi Rhodopseudomonas và sinh trưởng tốt (OD);

• Xác định lồi dựa vào phân tích trình tự gen 16S rDNA.

15. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

15.1. Cách tiếp cận (nếu có)

PPB sống kị khí hoặc kị khí tùy tiện trong mơi trường có ánh sáng. Chúng là các vi sinh vật điển hình, rất phổ biến trong nước ngọt cũng như nước mặn, thường cư trú trên bề mặt bùn

</div>

NGHIÊN CỨU TUYỂN CHỌN CHỦNG VI KHUẨN QUANG DƯỠNG TỪ VÙNG VEN BIỂN THỪA THIÊN HUẾ ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC AO NUÔI THUỶ SẢN

<b>THUYẾT MINH ĐỀ TÀI </b>

<b>KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐẠI HỌC HUẾ </b>

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về